中學化學實驗創新性研究

【摘 要】化學是一門以實驗為基礎的課程，科學創新的化學實驗不僅能激發學生學習化學的興趣，同時也是學生理解化學相關內涵的關鍵，重視對化學實驗的創新具有重要意義。本文首先分析了中學化學實驗創新的價值，隨后從幾個方面對中學化學實驗如何創新進行了分析。

【關鍵詞】化學；實驗；創新

一、中學化學創新實驗研究的價值

（1）對教師成長的價值。研究化學創新實驗，有利于促進教師專業化的發展。教師在開發中學創新實驗的同時，也是對教學內容的深入研究和完善。同時也培養了教師的創新思維，有利于打破傳統實驗教學中的弊端。以往的實驗教學中，教師總是按照已有的實驗現象來做實驗，即使出現了異常的現象也不會多加解釋，而是敷衍了事，很少會做出科學解釋。而對化學創新實驗的研究則有助于解決這一問題，有利于促進教師專業知識的完善及教師專業化的發展。

（2）教學運用上的價值。化學創新實驗的應用，有助于激發學生的潛能，培養創新意識和創新能力，同時幫助學生掌握科學的研究方法、培養嚴謹的科學態度。增強學生學習化學的興趣，樹立科學的世界觀，創新實驗中無論是演示實驗還是學生實驗，它的新穎性決定了它對學生學習化學的興趣有極大的促進作用。創新實驗中關注的化學問題都能使學生關注更多事物變化的本質過程，這促進了學生辯證唯物主義觀念的培養。

二、中學化學實驗創新教學的方法

（一）利用現代多媒體技術輔助實驗

多媒體技術用在教學中大大提高了教學的效率，現代教育技術讓我們可以利用多媒體模擬微觀動態世界。讓學生在較短時間內對化學的抽象理論和知識有比較清晰的理解，多媒體技術在化學實驗中應用也是化學實驗的一大創新：

（1）投影儀放大實驗。如做鈉與氧氣和水的反應的實驗，教師在講臺上演示時，后面的學生難以看清楚，可以把培養皿放在投影儀上，在培養皿里放一小塊金屬鈉，在屏幕學生很清楚看到刀切外皮，鈉表面光澤和顏色的變化。鈉與水的演示實驗，也可以取一培養皿，加少量水，同時在水中滴入幾滴酚酞，放在投影儀上。取小塊金屬鈉放在水里，反應開始進行，“浮”“熔”“游”“響”“紅”非常明顯，學生的印象深刻。

（2）利用視頻使學生身臨其境。如在堿金屬元素的教學中，講授第一主族（H除外）金屬性的遞變規律。做了鈉和鉀的燃燒和與水反應的對比實驗，問學生想不想看銣和銫與水的反應，學生熱情高漲，他們都知道此反應更劇烈，這時展示銣，銫與水反應的視頻，銣和銫遇水劇烈爆炸。學生受到強大的視覺沖擊，印象深刻。

（3）用FLASH課件展示微觀世界。化學世界是對微觀世界的客觀反應能夠。可是這一過程往往是是老師告訴學生，學生記住而已。如在講解銅鋅原電池原理時，用大小、顏色不同的小球代表H+、Zn2+、電子、H2，再利用動畫模擬他們電子流動方向和電極反應過程及產物。這樣把抽象的原理變得形象、具體、生動和清楚易懂。

（二）增強環保意識，加強綠色化學實驗教學

中學化學實驗中，有很多有毒有害的化學物質產生，如Cl2、CO、SO2、H2S等，在用這些有毒有害物質進行性質實驗時，經常會產生嚴重的污染。這就要求教師通過科學而有效的探究，改進實驗裝置或設計綠色化學實驗，防止或減少實驗過程中有毒物質的排放。如對有毒有害物質的試驗，可以做到微量化，只要達到試驗效果，現象明顯，量越少越好。如在做銅和硝酸反應的試驗時，可以將教材中的試管試驗改為白瓷反應板中進行。在白瓷反應板的兩個孔穴中各放入一個小銅片，再分別滴加3～4滴濃硝酸和稀硝酸，然后用浸過氫氧化鈉溶液的少許棉花蓋在反應板的口部，以吸收產生的微量NO2或NO等有害氣體。這樣學生既可以看到反應產生的“紅云綠水”現象，又避免了反應中產生NO2和NO對人體的毒害。又如在檢驗SO42-離子的試驗中，學生往往會一下子加入較多BaCl2溶液，不僅藥品浪費，而且鋇化合物毒性很大，過量的Ba2+轉入廢液造成水質污染、土壤污染。所以可以先讓學生知道BaSO4是溶解度很小的不溶性鹽，在1L水中僅溶解1.05×10-5mol（25℃），只要逐滴加入的BaCl2溶液，觀察到明顯的白色沉淀現象就停止，這樣既節省了試劑，達到了試驗目的，更重要的是凈化了環境。又如H2O2的分解實驗，課本上用MnO2做催化劑，MnO2是一種強氧化劑，處理不當會造成污染，若以H2O2酶（切一塊生馬鈴薯即可）代替MnO2，催化效率高且無污染。教師在教學過程中應注重培養學生的環保責任感，把綠色化學教育滲透到化學實驗室和實驗過程中。

（三）創新化學實驗設計

如幾種金屬鹽的焰色反應實驗，教材是用“焊在玻璃棒上的鉑絲”作為實驗材料，蘸取鹽溶液在火焰上燃燒來觀察實驗現象。實際上，經過實驗探究，要完成焰色反應的演示實驗，可以有更為簡便的實驗方法，為發揮學生的主動性，實驗方案可設計如下：

儀器：量筒、酒精噴燈、噴霧器藥品：無水乙醇、水、NaCl、KCl、CuSO4

（1）創設情境，激發學生實驗興趣。①展示節日禮花的圖片，以此調動學生對焰色反應的興趣。②引導學生觀察課本所給出的幾種常見金屬的焰色反應圖片。③演示實驗，按照課本介紹的實驗方法，向學生介紹使用鉑絲和酒精燈觀察金屬的焰色反應的操作。

（2）學生實驗，記錄現象。學生自己動手實驗，觀察鈉、鉀、銅的焰色反應，并如實記錄實驗現象。

（3）分組討論，探究改進方案。學生分組討論影響實驗現象的因素，探究改進實驗條件，使實驗現象更加明顯的方案。焰色反應需要觀察火焰顏色的變化，因此背景火焰的顏色是影響觀察效果的一個焦點；延長焰色反應的時間也可使實驗現象明顯的方法之一；此外，鉑是貴重金屬，實驗中使用鉑絲將提高了實驗成本，改用其它材料以降低成本也是可行之法；燃燒器皿也可改用，以達到更便于觀察焰色反應的效果。

（4）實驗驗證，匯報成果。各小組設計方案，通過實驗驗證，最終確定實驗的改進方案，并選出一名代表向全班同學匯報本組的設計思想、最終方案以及實驗改進效果，培養學生的交流學習的習慣。

（5）小結。各種方案小結，介紹實驗原理，引導學生對方案進行評價，培養學生的評價與反思能力。

（6）實驗方案改進。將NaCl、KCl、CuSO4固體分別溶于無水乙醇與水以體積比為1∶1的比例混合均勻的溶劑中，配制成溶液；分別將三種溶液裝入三個噴霧器中；點燃酒精噴燈，觀察無色火焰的燃燒；將噴霧器噴向無色火焰，就能觀察到鹽的焰色反應。現象明顯，可觀察到NaCl、KCl、CuSO4的混合溶液燃燒時的焰色分別為黃色、紫色、綠色。操作十分簡便。

（7）拓展與遷移。學生課后搜索一些有關焰色反應的資料。

三、用探究式實驗培養學生創新能力

探究式教學是以人文本為出發點，以培養學生創新能力，變被動為主動學習的一種新型學習方式。教學中的探究性實驗應該是一種注重科學過程、重點培養學生的探究創新能力和科學態度、強調學生親手做實驗而不唯求學生親手做實驗的一種實驗。

根據科學研究的一般過程和教學具體特點，我們可以把探究性實驗的教學模式分為兩種：①問題—實驗事實——科學抽象——結論——應用。②問題——實驗事實——假說及其驗證——結論——應用。①式更符合初中學生的思維特點，②式需要學生大膽進行推理、想象，更符合高中學生的思維特點，更利于培養學生的創新能力。在具體的教學中我們可以因地制宜地通過各種實驗教學形式例如演示實驗、邊講邊實驗、學生實驗等，按照不同學習階段的學習要求、學生心理特點有序地培養和發展學生的各種實驗能力，不斷突出和深化實驗的探究功能，只有這樣我們才能在實際當中充分發揮實驗的探究創新功能，不斷提高學生的適應能力，實現資源的最優化，才能主動適應時代發展的要求。

參考文獻：

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