初中化学实验研究

王丹

许昌市第二中学

摘要：结合自己在初中化学教学实践所遇到的一些问题，通过文献法、行动研究法对基于创新的初中化学实验教学的改进进行了有益探索，对化学实验教学与培养创新能力的关系、化学实验教学中进行创新能力培养的方法、化学实验设计的原则与要求进行了研究。在此基础上，通过实践，开发和改进了一些初中化学实验。

    关键词：化学实验；创新；实践应用

一、研究背景

化学是一门以实验为基础的学科，实验在化学教学中有着不可替代的作用，化学实验在教学中对于激发学生的学习兴趣，帮助学生形成概念、巩固知识、获得实验技能、培养实事求是、严肃认真的科学态度和训练科学方法都具有重要的意义。歌德曾经说过：“不断变革创新，就会充满青春活力；否则，就可能会变得僵化”。化学实验教学作为化学教学的一个重要子系统，需要不断改进与创新，促使化学教学不断进步，不断发展，焕发活力。新教材^[1]以“活动与探究”、“观察与思考”、“交流与讨论”等多种栏目形式编入了大量的化学实验。如何在利用好这些原有实验的基础上，加强化学实验资源的开发，使其发挥更为强大的功能，是每一个初中化学教师都应该认真思考和研究的问题。

二、研究意义

化学实验的创新是对初中化学现有实验教学资源的整合、开发和创新，是化学课程的重要资源。教师在对不同实验方式、不同空间分布、不同功能特点的实验资源进行开发与整合的同时，也关注学生在实验改进与创新中的作用。实验改进与创新不单单是教师的专利，学生也是非常重要的人力资源。通过师生互动、交流，创新出更多适应新课程需要的实验，使实验教学资源更加丰富、有效。

通过对初中化学实验的创新，达到实验的绿色化。即预防污染，尽量减少实验过程中的污染，依靠化学实验改进使初中化学实验达到污染系数低、资源和能源消耗少的目的。通过实验创新，可以使学生更清楚地观察实验现象，可以更直观地反映实验原理，也更有利于学生动手操作，使学生相信科学、亲近科学。如果教师积极主动在化学实验教学中开发教学资源，不但能更好完成教学任务，还能拓宽学生的视野，对于教师，也锻炼了课程资源开发的能力。利用化学实验的创新，可以培养学生的创造性思维。

三、研究理论

    上世纪四十年代，我国伟大教育家陶行知(1891-1946)首先冲破封建思想的束缚^[2]，在我国第一个举起了“创新教育”的旗帜，书写了我国教育史上的新的篇章。陶先生强调：好的老师是寓教于乐、教学相长，教的方法根据学的方法，学的方法根据做的方法，事怎么做就怎么学，怎么学就怎么教，教与学都以做为中心，教师在做上教是真教，学生在做上学是真学。教育的生命本质是解放……陶先生认为，人的大多数知识都是通过生活实践自己或别人做出来的。身体力行是学习一切只是的基础，陶先生同时还指出学习要动脑筋，不能死学、苦学，要学思相结合，善于思考才能创新。其核心就是强调教育的“实践性”和“创新性”^[4]，这些观点对于今天深入实施素质教育，大力推进基础教育课程改革，以及化学实验改进与创新中依然具有非常大的现实指导意义。

四、研究创新

通过文件研究法、行动研究法，本着简约化、效率最大化、绿色化的原则，通过教学实践研究实验创新案例。

    改进与创新实验的灵感^[3]往往源于教学，教师如果能抓住契机，在创新改进时注重科学性、简易性、趣味性、安全性、环保性、显现性等原则去制定方案，完善考虑，必会使改进与创新更为成功。

案例一：蜡烛及其燃烧的探究——蜡烛燃烧产物的鉴定的改进

改进的原因：本实验是一个学生分组实验，课本中的实验方法是将干燥的烧杯罩在蜡烛火焰上方，特别在室温较高的情况下，时间过短烧杯内水珠不明显，时间过长会因为烧杯内温度过高，水以水蒸气的形式存在而观察不到明显现象，并且以烫手而使实验失败。

实验改进：采用试管代替课本实验中的小烧杯，并且采用试管夹加持试管倾角 45°倒扣在火焰上方。先观察到试管内壁有水珠，然后用胶头滴管滴入澄清的石灰水，震荡后再观察。

实验现象：试管内壁有明显的水珠生成。试管中加入的澄清石灰水震荡后变浑浊。实验效果：1.燃烧生成的二氧化碳和水蒸气温度高、密度小，正好进入试管，由于试管管径长，水蒸气上升过程中遇到试管的冷壁冷凝成水珠，现象明显。 2.用试管夹夹持安全。 3.实验只用试管一次，操作比课本上简单省时。并且能达到同样的效果。

改进优点： 1.实验现象更加明显，实验的成功率增加。 2.实验步骤简化，节省了实验时间。 3.实验的安全性提高。

案例二：白磷燃烧前后质量测定的实验

一次在演示该实验后，一个学生问了笔者这样一个问题：“老师，玻璃棒加热后伸入瓶内，瓶内空气肯定会受热逸出一部分的呀，两次称量的质量怎么会不变的呢？”学生的这个问题是对实验进行改进的一个不错的灵感来源。由于在燃烧条件教学中才为学生演示过白磷在试管中燃烧的实验，于是引导学生一起做了改进，获得了较好的教学效果。（图片见附件）

改进实验步骤：①在硬质试管底部放入一小粒白磷，塞上橡皮塞，将试管放入一烧杯，放在托盘天平上称量。②将试管放在热水浴中加热，使白磷燃烧。③擦干试管，待试管冷却后，放入烧杯，重新放到托盘天平上称量。改进后的装置为封闭体系，实验过程中不需要打开，降低了实验误差，且减少污染；用热水浴引燃白磷，操作更简

便；白磷燃烧在硬质试管中进行，实验较为安全。实验严格遵循改进原则，具有一定推广价值。

教学中我们应当鼓励学生提出质疑，对学生的质疑要给予表扬，从而引导学生分析问题的原因和解决问题的方法，切不可置之不理。这样学生才会勇于好奇地问，自信地说，初步培养创新意识。同时充分利用好教学中突显的问题，以此作为“源头活水”，并遵循改进原则，才能设计出更理想的实验。

    生活中有很多物品可以替代实验器材，如用眼药水瓶替代胶头滴管、用吸管替代导管、筷子替代玻璃棒等等。用日常生活用品替代实验器材，具有调动学生的兴趣，让学生感受到化学就在生活中等优点，但生活用品毕竟具有一定局限性。比如眼药水瓶替代胶头滴管，不易伸入试剂瓶内；注射器替代分液漏斗，添加药品不方便；筷子替代玻璃棒，遇到腐蚀性药品，普通竹木制的筷子易被腐蚀等等。如果平时我们不论场合，不论时间地将生活用品任意引入到课堂上，可能会产生适得其反的后果。

     实验仪器的使用是化学学科所特有的，也是必不可少的，目前很多有关实验操作的考题常会在中考中出现，老师不仅要让学生认识它们，还要让学生掌握它们的使用方法，这同时也有利于学生将来在化学专业上的可持续发展。生活物品的替换应以掌握化学专业仪器为前提，应依据学生的认知规律，只有这样，学生才能更加深刻地体

会到替换的意义，才能更加灵活地对实验中的器材进行改进与创新，想象的创造性成分才会增加。

    案例三： 实验室制取二氧化碳的研究的改进

    改进的原因：课本上先学习二氧化碳的制取，通常用大理石和稀盐酸反应，然后探究二氧化碳的性质。一般的实验都分为两部分─

─制取和检验。实验中大理石可以用生活中更常见的石灰石、碎贝壳、碎鸡蛋壳、蜗牛壳等取代，其主要成分都是碳酸钙，故我们完全可以用贝壳等代替大理石进行实验。在课本上实验分为两部分──制取和检验，实验不连贯，且耗时太长，不利于课堂操作。并且反应物混在一起不便于分离回收。针对这两点，改进实验。（图片见附件）

    剪一小片塑料比试管内径稍大，塑料片上钻若干小孔，然后把塑料片放入距试管底部 1 ∕4 处用作滤网，然后放入碎贝壳或碎鸡蛋壳，滤网不仅可以将固体与稀盐酸分开，也可以使固体与稀盐酸的接触面增加，使得反应更充分。为节约药品，导管将生成的气体导入澄清石灰水中，使气体与溶液反应，多余的气体将从较短导管紫色石蕊溶液，与其反应，未反应完的气体又被导入烧杯底部，观察蜡烛变化便可得知气体密度的大小和是否有可燃性。关于滤网的取出，可以用镊子从试管中夹出。改进后，使实验更加连贯，节约了时间， 加快了反应速度，使实验生活化，利用了生活中常见的物品，节约了药品，便于药品分离回收。

学生在实验过程中，时常会出现不严格遵循操作规则的实验路径，甚至可能会出现更科学的思路。教师有时需要顺应学生的思路去调整自己的实验预设，而不是要求学生不断地使自己的学习路径归顺教师的预设。如有一次带学生进实验室做粗盐的提纯分组实验时，看到有一组学生在蒸发完食盐水后没有按照实验操作步骤上的要求完成。在称量制得的精盐时没有先用玻璃棒将精盐转移到纸上称量，而是在蒸发完后等蒸发皿冷却下来连同蒸发皿一起称量。于是笔者便上前询问：“为什么没有按照实验步骤要求操作呢？上面不是写着要把精盐倒出来称量吗？”一个学生马上答道：“老师，蒸发皿里的精盐不都应该算在产率中吗？我们刚才已经称过了蒸发皿的质量，只要将现在称量的质量减去蒸发皿的质量就是制得的精盐质量。”听完一番话，我豁然开朗。小小的一个实验路径，却藏着这样的了不起的思维。随后，在全班同学面前赞赏了这组同学的做法，也将这种方法在今后的教学中介绍给学生，计算出来的产率更加准确。

案例四：二氧化碳的性质系列实验的改进

改进原因：课本中使用的器皿有集气瓶和烧杯，猜想烧杯体积和集气瓶体积应差不多或小于集气瓶的体积。在这样的烧杯中倒入二氧化碳气体，由于烧杯体积有限，再加上蜡烛燃烧产生的热气极易造成倒入气流的混乱，影响实验的结果，甚至造成相反的实验现象，一旦演示实验失败，学生就会对实验结果产生怀疑，影响得到正确的实验结论。而改进后，一是换集气瓶为盖有玻璃片的大烧杯，虽气密性不如集气瓶，但由于二氧化碳密度大，大烧杯容积大，装有的气体体积大，对实验结果无影响。二是倒二氧化碳气体时用玻璃片隔上，再往大烧杯中倒二氧化碳气体。避免了蜡烛燃烧火焰的热气流的影响，虽是对实验稍加改进，但显著地增加了实验的成功率。

随着研究的不断深入进行，我越发认识到化学实验在化学教学中地位的重要性，认识到实验改进的必要性、迫切性。一是不要迷信教材是最好的，没有最好的只有更好的，中学一线教师完全有能力设计开发出比课本中某些实验更好的资源。二是基于创新的初中化学实验资源开发是基层教师所必备的能力，在基层条件艰苦地区，面临药品缺乏、仪器不配套等诸多困难，要想完成课本中的所有实验，就要发挥基层教师的创造性，能够从身边药品，身边废旧物品中挖掘出在

化学实验中的用途，圆满完成教学任务。三是面对疑问，面对困难，只要肯思考，总会有办法的。四是通过对化学实验改进，既锻炼了教师的课程资源开发能力，也培养了学生的创新意识、创新能力。

参考文献:

[1]钟启泉，崔允漷，张华.基础教育改革纲要（试行）解读[M].上海：华东师范大学出版社，2011：3.

[2]裴新宁.化学实验的情景教学观[J].中学化学教学参考，2010（5）：11-15.

[3] 申宁萍.浅谈高中化学教育中创新思维和创新能力的培养[J].科技资讯，2013 (12)：182．

[4] 周昌忠.创造心理学[M].北京：中国青年出版社，2013:167.