初中化學(xué)實驗創(chuàng)新的科學(xué)性和簡約性研討

楊喜軍

摘要：初中階段的學(xué)生正處于青春期，無論是對外在事物的好奇心還是接受能力或者接受程度上，相對于小學(xué)階段的學(xué)生都有所增強。他們對一切未知事物充滿了好奇心和探知欲，希望對未知的事物進行了解。故而在進行化學(xué)實驗課程的教學(xué)時，教師可以充分利用學(xué)生的探知欲和好奇心，引導(dǎo)學(xué)生進行自主探究，從而有針對性地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；化學(xué)實驗；實驗創(chuàng)新

中圖分類號：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-3315（2021）6-024-002

在初中階段的化學(xué)教學(xué)中，化學(xué)實驗課占據(jù)了重要地位，同時也是教師在實際教學(xué)中經(jīng)常用到的教學(xué)手段。而通過化學(xué)實驗來進行教學(xué)的根本目的，其實是通過真實的化學(xué)實驗和動手實踐，增強學(xué)生對化學(xué)公式的認(rèn)知和理解，將枯燥、抽象的化學(xué)理論變成立體、有趣的反應(yīng)現(xiàn)象，幫助學(xué)生提高課堂效率，形成化學(xué)思維。

一、創(chuàng)新實驗需要遵循的原則

在初中階段的化學(xué)實驗中，主要需要遵循七大原則，即科學(xué)、節(jié)約、直觀、安全、環(huán)保、可行以及學(xué)科綜合性能七大原則[2]。遵循七大原則，能夠很大程度上確保實驗安全進行的同時，提高實驗的教學(xué)質(zhì)量。需要明確的一點時，化學(xué)的實驗過程存在一定程度的危險性，任何違規(guī)操作或是操作不當(dāng)都容易引發(fā)安全事故。因此，教師在進行關(guān)于化學(xué)實驗的教學(xué)時，需要加強對化學(xué)試劑的管理和保存，引導(dǎo)學(xué)生正確進行化學(xué)實驗的相關(guān)操作，在進行學(xué)習(xí)的同時，確保實驗的安全進行。

二、創(chuàng)新實驗需要科學(xué)性

可以說，進行化學(xué)實驗的創(chuàng)新時，化學(xué)性便是其基本根基。教師在進行創(chuàng)新實驗教學(xué)的過程中，需要確保實驗方案、試驗設(shè)備、裝置和操作的科學(xué)性，以確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。在進行化學(xué)實驗的實踐過程當(dāng)中，學(xué)生通過親自動手操作，在檢驗了課本理論的真實性的同時，也提高了對化學(xué)的認(rèn)知和理解。經(jīng)過化學(xué)實驗的教學(xué)，學(xué)生的積極性和課堂參與度被極大地調(diào)動起來，降低了對化學(xué)的抵觸情緒。而教師在進行實驗創(chuàng)新的過程中，還應(yīng)該注意創(chuàng)新實驗必須秉承原有實驗的創(chuàng)新目的，不能降低、減弱實驗原本的必要功能，更不能違背化學(xué)實驗的科學(xué)性。

（一）以過氧化氫制取氧氣為例

在進行華師大版初中科學(xué)九年級上冊中，“從分解反應(yīng)制取氧氣”一課中，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師可以針對制取氧氣展開實驗教學(xué)。1.設(shè)計實驗方案

針對這一課，實驗方案的設(shè)計內(nèi)容是通過過氧化氫來制取氧氣。在初中階段的化學(xué)實驗教學(xué)當(dāng)中，由于學(xué)生年齡相對較小，好奇心較重，自我保護能力有限，所以應(yīng)該避免危險程度較高的實驗操作。而通過過氧化氫來制取氧氣的實驗操作危險性較小，實驗操作簡單，更便于學(xué)生的掌握和理解，推動課堂進度。2.準(zhǔn)備實驗器材和藥品

實驗所需的器材包括錐形瓶、長頸漏斗、雙孔橡皮塞、導(dǎo)管、集氣瓶、水槽等。實驗藥品則包括過氧化氫溶液，以及作為催化劑使用、加快過氧化氫分解速率的二氧化錳。

3.組裝實驗器材

如圖所示連接好裝置，檢查裝置氣密性。方法是向長頸漏斗中加水直到?jīng)]過長頸漏斗的下端管口，然后將導(dǎo)管的一端浸入水中，用手緊握住錐形瓶的外壁，若長頸漏斗下端形成一段水柱，導(dǎo)管口有氣泡冒出，則證明裝置氣密性良好。然后將二氧化錳放入錐形瓶中。向長頸漏斗中倒入過氧化氫溶液，收集氧氣。驗滿和檢驗。

在實驗操作過程中應(yīng)當(dāng)注意的一些問題：

（1）實驗前應(yīng)首先檢查裝置的氣密性

（2）過氧化氫溶液應(yīng)從長頸漏斗加入，二氧化錳應(yīng)用藥匙加入

（3）當(dāng)導(dǎo)管口有連續(xù)均勻的氣泡產(chǎn)生時，再收集氣體

（4）取出后的集氣瓶應(yīng)正放

（5）導(dǎo)管只需略微伸入試管塞

（6）長頸漏斗的末端應(yīng)伸入液面以下，以防生成的氣體外逸

（7）裝藥品時，先裝固體后裝液體

（二）以質(zhì)量守恒實驗為例

在進行華師大版初中科學(xué)九年級上冊中，“質(zhì)量守恒定律”一課的教學(xué)中，針對課本當(dāng)中原本的實驗過程中的不足，進行了一定程度上的改進。

1.設(shè)計實驗方案

通過磷和氧氣加熱后產(chǎn)生五氧化二磷的化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過實驗前后質(zhì)量的測定來驗證質(zhì)量守恒定律。

2.準(zhǔn)備實驗器材和藥品

實驗所需器材包括錐形瓶、石棉網(wǎng)、鐵架臺、酒精燈，1.5*1.5cm銅片、托盤天平、氣球。實驗所需藥品為白磷。

3.實驗操作方法

在小銅片中制造一個小凹槽，放入錐形瓶中，取綠豆大小的白磷放置在小凹槽中，并系上小氣球，在托盤天平上進行稱量。然后將錐形瓶放置在鐵架臺上，墊上石棉網(wǎng)，使用酒精燈進行加熱、燃燒反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，等待完全冷卻后再次進行稱量，通過兩次稱量結(jié)果的對比，得出實驗結(jié)論。

4.改良后的優(yōu)點

（1）裝置簡單，容易操作，便于學(xué)生進行學(xué)習(xí)和操作掌握，而且現(xiàn)象明顯，實驗成功率高。通過兩次質(zhì)量的稱量，錐形瓶內(nèi)外的空氣并不流通，瓶內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量沒有改變，從而保證了稱量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）在瓶口處放置氣球，可以避免白磷在加熱燃燒時放熱而讓氣體膨脹，從而導(dǎo)致瓶塞被沖開、實驗失敗。

（3）白磷發(fā)生反應(yīng)前后都處于密閉容器中，避免了反應(yīng)物對環(huán)境的污染。

（4）將原本在錐形瓶的瓶底鋪細(xì)沙的方式改變?yōu)橛勉~片放置白磷，縮短了加熱時間的同時，也能夠避免白磷和瓶底的直接接觸，避免了實驗器材因為溫度過高而炸裂的危險發(fā)生。

三、創(chuàng)新實驗需要簡約性

除科學(xué)性外，在進行初中階段的化學(xué)實驗教學(xué)時還應(yīng)當(dāng)注意創(chuàng)新實驗的簡約性。初中階段的課程較多，要求學(xué)生掌握的知識點較為繁雜，故而在教師進行實驗創(chuàng)新教學(xué)的過程中，應(yīng)當(dāng)注重其簡約性，充分、高效的利用課堂時間，降低學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)和記憶負(fù)擔(dān)，充分節(jié)約資源。

在提高創(chuàng)新實驗的簡約性時，要注意實驗用材是否便捷、實驗裝置是否易于操作、實驗成本是否低廉、實驗操作是否安全等問題[3]。教師通過提高實驗的簡約型，可以提高實際教學(xué)中的課堂效率，降低學(xué)生的抵觸情緒以及學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)，有利于學(xué)生的身心發(fā)展。

（一）實驗設(shè)計盡量簡便

在進行華師大版初中科學(xué)七年級下冊中，關(guān)于“二氧化碳”一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)室，教師可以通過關(guān)于“檢驗蠟燭燃燒時，是否產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w”的實驗來引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生進行動手實踐。

然而，在實際教學(xué)過程當(dāng)中，部分教師通過廣口瓶、量杯、玻璃容器等實驗器材，對實驗方案進行精心的設(shè)計。教師的本意是讓學(xué)生在實驗教學(xué)的過程中，通過觀察實驗過程，即廣口瓶中的水流出后使瓶內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，從而導(dǎo)致蠟燭燃燒產(chǎn)物被石灰水吸收這一實驗過程，理解并掌握實驗。然而整個實驗操作起來過于復(fù)雜，對于物理水平比較一般的學(xué)生而言，很難明白其中所包含的實驗原理。所以在進行實驗設(shè)計的時候，應(yīng)當(dāng)盡量避免復(fù)雜的實驗操作。

（二）實驗裝置避免過度集成化

近幾年來，在初中階段的化學(xué)教學(xué)過程中，許多教師越來越趨于追求實驗裝置的集成化，進而設(shè)計一連串復(fù)雜而繁瑣的實驗裝置。盡管對于教師而言，復(fù)雜的集成化實驗裝置的確是能夠便于將其高端的化學(xué)素養(yǎng)進行展示，但并不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，致使學(xué)生在進行學(xué)習(xí)的過程中被復(fù)雜的實驗裝置所迷惑，頭昏腦漲于化學(xué)實驗，并且最終喪失了對于化學(xué)實驗?zāi)酥粱瘜W(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣。

教師在進行實驗設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)盡量避免炫技且毫無必要的復(fù)雜實驗。同時，教師可以通過一些方便快捷的簡單實驗向?qū)W生演示化學(xué)實驗的反應(yīng)過程，培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。

比如，在進行驗證二氧化碳化學(xué)性質(zhì)的實驗操作中，教師可以通過實驗設(shè)計，將制取二氧化碳和驗證其化學(xué)性質(zhì)的實驗聯(lián)系到一起，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，豐富學(xué)生的動手實踐能力。

1.設(shè)計實驗方案

通過稀鹽酸制取二氧化碳，并驗證二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)。實驗用品價格低廉，安全方便，且不易破碎，實驗現(xiàn)象也較為直觀，操作時危險性較小，便于學(xué)生操作。

2.準(zhǔn)備實驗器材

實驗器材包括300毫升的塑料瓶兩個，T形玻璃導(dǎo)管一支，20厘米的玻璃管兩支，20厘米的橡膠管一根，30厘米的細(xì)銅絲或塑料軟繩一根，止水夾一個，橡膠塞一個，橡皮筋四個，紫色石蕊試紙四條。實驗藥品包括稀鹽酸和澄清石灰水、石灰石等。3.安裝實驗器材

（1）安裝發(fā)生裝置（如圖一所示）

取一個三百毫升的塑料瓶，在橡膠塞上進行打孔，孔的大小要與瓶口向吻合。完成之后插入T形玻璃管，將玻璃管橫向的一端與帶導(dǎo)管的橡膠管相連，豎向的一段則與短橡膠管相連。另取一個小塑料瓶，在底部用鐵絲灼燒后燙出數(shù)個小孔，并裝入石灰石，開口上端與細(xì)銅絲相連接。將小塑料瓶放入上一步的塑料瓶中，并將細(xì)銅絲放入T形管短橡膠管的一端，為防止氣體的逸出，應(yīng)用止水夾將橡膠管夾住。

（2）安裝檢驗裝置（如圖二所示）

取一個三百毫升的塑料瓶，在塑料瓶的瓶蓋上打三個孔，其中兩孔的大小應(yīng)與玻璃管的大小相匹配。將兩支玻璃管傳入孔中，并在瓶身中間處另打一孔，插入一支裝有橡膠管的彎玻璃管。將伸入瓶身的兩支玻璃管緊挨，分四份用橡皮筋固定，然后在兩個玻璃導(dǎo)管中間插入四張石蕊試紙。

4.操作完成實驗

（1）制取二氧化碳

先進行裝置氣密性的檢驗。然后將藥品裝入發(fā)生裝置內(nèi)進行氣體的收集。根據(jù)二氧化碳的物理性質(zhì)，可采用向上排空氣法來收集二氧化碳，進行驗滿之后蓋緊瓶蓋。

（2）檢驗二氧化碳性質(zhì)

去掉發(fā)生裝置的彎玻璃導(dǎo)管，將橡膠管和圖二中的玻璃導(dǎo)管連接到一起，使二氧化碳進入裝置，觀察石蕊試紙的變化，如圖三。

5.實驗改進的優(yōu)點

通過改進，將原來反應(yīng)物全部混合在一起、不利于分離回收的現(xiàn)象改變，使整個實驗有了明顯的優(yōu)勢。在操作簡便的同時，也避免了藥品的浪費，而且能夠控制反應(yīng)的發(fā)生和停止，提高了教師在進行實驗教學(xué)時的頻率，同時也能夠提高學(xué)生的動手能力。教師還可以在進行實驗教學(xué)之前，先引導(dǎo)學(xué)生思考這樣設(shè)計實驗的優(yōu)勢和好處，并提出原本實驗中的缺陷和不足，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會獨立思考，避免學(xué)生養(yǎng)成依賴課本、迷信課本的習(xí)慣。

總而言之，對于化學(xué)實驗的創(chuàng)新而言，其科學(xué)性和簡約性是必不可少的靈魂。教師在進行改進和創(chuàng)新實驗方案的時候應(yīng)當(dāng)注意仔細(xì)斟酌實驗過程，充分利用身邊現(xiàn)有的實驗器材，為學(xué)生設(shè)計簡單可行、現(xiàn)象便于直觀觀察的化學(xué)實驗，在加強了學(xué)生動手實踐能力的同時，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生在進行完課堂教學(xué)的同時，根據(jù)自己的能力挑選化學(xué)實驗進行拓展學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張淑紅.淺談初中化學(xué)實驗中的探究性教學(xué)[J]滄州師范學(xué)院學(xué)報，2008