淺談初中化學實驗改進與創新的策略

錢勤

摘要：合理運用改進與創新實驗是提高教學水平和質量必不可少的環節，同時也是每個初中化學教師在實驗教學中都應該不斷思考的問題。通過典型案例分析教師在改進與創新實驗中出現的常見問題，并通過教學實踐與研究，結合他人的做法，提出改進與創新的幾點有效策略。

關鍵詞：初中化學實驗；改進與創新；策略

文章編號：1005-6629（2013）6-0057-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

化學教師需要具備創新意識，其中就包括根據本校的實驗條件、環境、教學需求等對個別實驗進行改進與創新，以此提高課堂實驗教學的有效性。設計改進實驗的能力、創新實驗的能力也是衡量中學化學教師教學能力和業務水平的重要標準。

20世紀末，聯合國教科文組織就明確提出了“以學生為中心”的生本教育理念。教師應充分尊重學生，充分發揮他們的主觀能動性，積極地投入到充滿創造性的學習活動中來，從而大大提高教與學的效率。初中化學實驗也應當以有利于學生學習與發展為本來進行改進與創新，從而更好地讓學生通過實驗學好化學。我們結合近年來初中化學實驗改進與創新中出現的一些問題，對此進行了實踐與研究，并提出一些有效策略。

1.問題提出

當前，很多教師根據學校的設備情況和學生的實際水平，適當增補一些實驗或對課本上規定的實驗予以改進，設計出適合化學教學、質量更高的實驗，更好地發揮實驗教學的作用。這些成功的改進與創新實驗案例被廣泛推廣值得我們借鑒和學習。但也有不少教師，在設計中出現一系列問題，使實驗很難發揮有效作用。

1.1過于注重日常物品的替代，忽視規范器材的使用

很多教師喜歡將實驗器材生活化，以往也有很多成功的例子，如飲料瓶、吸管、注射器等生活物品，常會出現在初中化學課堂上。但用生活物品替換實驗器材，需“合情合理”。

如一位老師上“氧氣的實驗室制法”新授課時，用雙氧水和二氧化錳制氧氣的演示實驗，將發生裝置中的分液漏斗直接用注射器代替。該課時是教材第二章的新授課，學生剛接觸化學不久，對分液漏斗認識還不深刻，更沒有掌握其操作方法。這樣的改進更適合放在復習課中或今后其他氣體發生裝置的探究中。

因此我們在改進與創新時應該注意學生學情，只有在掌握了基本實驗儀器的使用方法后，學生才能更好地理解替代的價值。

1.2過于信任理論，缺乏對實驗創新的實效檢驗

每個改進與創新實驗方案若要在課堂上有效實施，都離不開教師辛勤的準備。若教師僅僅依據理論，脫離實踐，往往會遇到意想不到的問題。

如有一次聽了_一節“空氣”的復習課。空氣中氧氣含量的測定是這節課探究的重點，教材上用了紅磷完成該探究實驗。由于是復習課，開課老師在原實驗的基礎上做了如下改動：將紅磷改為小塊木炭，同時集氣瓶內壁涂上一層氫氧化鈉溶液。從該老師的出發點來看，這樣的設計是比較好的，可讓學生明白某些燃燒生成氣體的物質也能替代紅磷，只需將產生的氣體吸收就可以了c復習課應當有亮點，并在原有知識的基礎上稍作提高。但該實驗由于木炭燃燒較慢，從引燃到燃燒結束花了太長時間，導致這節課由于實驗消耗時間長，沒能完成教學任務。這說明教師在課前實驗的準備工作上是不足的，事實上實驗如果用自制的木炭，并且磨成粉末狀，就可以縮短燃燒時間。

教師若在課前將自己設計的實驗方案做好充分的實踐和準備，就能防止這樣的情況出現，也是使課堂順利進行的保障。

1.3過于考慮低層次的觀察興趣，偏離實驗教學目標

很多教師認為，學生對實驗非常感興趣，因此在課堂上總會絞盡腦汁地添加實驗。實驗固然是化學學習的主要手段，但如果一味盲目以激發學生興趣為目的，實驗未必能體現真正的作用，甚至“畫蛇添足”。

如有一節實驗基本操作技能復習課，教師在課上做了這樣一個實驗：向充滿CO₂氣體的軟塑料瓶內迅速倒入適量氫氧化鈉溶液，蓋上瓶蓋，振蕩，塑料瓶變癟。實驗基本操作技能復習課，應當是讓學生回顧基本儀器及其操作方法，而這個實驗與這節課的主題顯然格格不入。雖然課堂上學生看到塑料瓶變癟很感興趣，但純粹是為了吸引學生，偏離教學目標。

教師在課堂上設計的實驗，必須要突出這節課的教學內容，有利于教學目標的達成，否則就沒有任何使用價值。

1.4過于注重實驗設計的簡化，忽視可能的科學性問題

將實驗簡化是實驗改進與創新的一個方面，包括實驗步驟、裝置、藥品等的簡化，而通過簡化，往往會對實驗條件產生—定影響。

如滬教版教材102頁上氫氧化鈉與硫酸銅溶液反應前后質量測定實驗，教材用錐形瓶盛放硫酸銅溶液，帶有膠頭滴管的橡皮塞塞在錐形瓶上，滴管內吸有氫氧化鈉溶液。曾有老師將該裝置改成滴瓶，硫酸銅溶液放在滴瓶內，與滴瓶配套的膠頭滴管內吸有氫氧化鈉溶液。能用滴瓶替代錐形瓶嗎？通過查閱資料可知，氫氧化鈉和硫酸銅反應，如果硫酸銅太少，會生成堿式硫酸銅，而不是氫氧化銅。由于滴瓶所附滴管較長，幾近滴瓶底部，盛放的硫酸銅溶液體積受到限制，很容易因量過少而產生堿式硫酸銅。

教師在給某個具體實驗進行簡化時，必須要考慮周密、科學、巧妙，實驗如果不遵循科學原理，便不具有推廣價值。

2.改進與創新的策略

發現問題是為了解決問題。如何避免或減少對實驗進行改進與創新中出現的問題，是本文的初衷。筆者通過自己的教學實踐，并結合自身和他人的做法，對以上問題嘗試提出了以下策略和建議。

2.1從學生實際出發，合理利用教材實驗資源

化學教材以多種形式編入了大量的化學實驗。如何利用好這些實驗，加強化學實驗資源的開發，使其發揮應有的功能，是每一個初中化學教師應認真研究的問題。教師應當明確哪些該改，哪些不該改，找到合適的創新點。目前初中化學教材中設計的實驗大多效果較好，不需要改進。但通過實踐，我們會發現有的實驗仍然需要加以完善，對它們進行深入探索與研究，以達到更理想的效果，使其更符合教學需求。

如原先滬教版初中化學教材中第四章第二節《定量認識化學變化》中有這樣一個實驗，如圖1所示。從裝置連接上來看，橡皮塞得先鉆一個大小適度的孔，以便將膠頭滴管旋入橡皮塞，錐形瓶內還需放一支小試管。為了避免產生的二氧化碳使瓶內壓強大而使橡皮塞彈出，藥品又增加了澄清石灰水，用于吸收二氧化碳。對于初識化學反應的初中生來說，該實驗出現兩個化學反應，無疑會干擾學生分析大理石與稀鹽酸反應前后各物質的質量，增加了學生的負擔。因此新的滬教版初中化學教材改用注射器完成大理石和稀鹽酸反應前后質量的測定，如圖2所示。改進后，裝置簡單，藥品減少，更符合學生的實際水平，并且也不用擔心內部壓強大而使橡皮塞彈出。

此外，教材中還有許多知識內容沒有適當的實驗加以說明，若能補充一些實驗，就可以在一定程度上突出重點，降低難點，由抽象到具體、由微觀到宏觀、由深奧到淺顯、由枯燥到生動有趣，有利于學生對知識的掌握，更有利于教學質量的提高。如金屬與鹽溶液反應條件之一：K、Ca、Na三種金屬不能從鹽溶液中置換出活潑性排在其后的金屬。教材中并沒有與該條件有關的任何實驗，為了說明這個條件，我們可以補充金屬鈉與硫酸銅溶液反應的實驗。金屬鈉是高中化學中較為重要的一種堿金屬，因此通過這個實驗，不僅證明了這一反應條件，同時也有利于初高中的銜接教育，很有補充的必要。

2.2尊重學生質疑，做出必要改進

改進與創新實驗的靈感往往源于教學，教師如果能抓住契機，在創新改進時注重科學性、簡易性、趣味性、安全性、環保性、顯現性等原則去制定方案，必會使改進與創新更為成功。

如圖3所示，是白磷燃燒前后質量測定的實驗。一次在演示該實驗后，一個學生問了筆者這樣一個問題：“老師，玻璃棒加熱后伸入瓶內，瓶內空氣肯定會受熱逸出一部分的呀，兩次稱量的質量怎么會不變的呢？”學生的這個問題讓筆者產生了對這個實驗進行改進的靈感，于是做了如圖4所示的改進，獲得了較好的教學效果。

改進實驗步驟：①在硬質試管底部放人_小粒白磷，塞上橡皮塞，將試管放人_燒杯，放在托盤天平上稱量。②將試管放在熱水浴中加熱，使白磷燃燒。③擦干試管，待試管冷卻后，放入燒杯，重新放到托盤天平上稱量。改進后的裝置為封閉體系，實驗過程中不需要打開，降低了實驗誤差，且減少污染；用熱水浴引燃白磷，操作更簡便；白磷燃燒在硬質試管中進行，實驗較為安全。實驗嚴格遵循改進原則，具有一定推廣價值。

因此，教學中對學生產生的疑問，我們應當分析問題的原因和解決問題的方法，切不可置之不理。充分利用好教學中突顯的問題，以此作為“源頭活水”，并遵循改進原則，定能使教師設計出更理想的實驗。

2.3依據學生學情，合理改進實驗器材

生活中有很多物品可以替代實驗器材，如用眼藥水瓶替代膠頭滴管、用吸管替代導管、用筷子替代玻璃棒等等。用日常生活用品替代實驗器材，具有調動學生的興趣，讓學生感受到化學就在生活中等優點，但生活用品畢竟具有一定局限l生。比如眼藥水瓶替代膠頭滴管，不易伸入試劑瓶內；注射器替代分液漏斗，添加藥品不方便；筷子替代玻璃棒，遇到腐蝕性藥品，普通竹木制的筷子易被腐蝕等等。如果平時我們不論場合，不論時間地將生活用品任意引入到課堂上，可能會產生適得其反的后果。

實驗儀器的使用是化學學科所特有的，也是必不可少的，目前很多有關實驗操作的考題常會在中考中出現，教師不僅要讓學生認識它們，還要讓學生掌握它們的使用方法，這同時也有利于學生將來在化學專業上的發展。生活物品的替換應依據學生的學情，應以掌握化學專業儀器為前提，只有這樣，學生才能更加深刻地體會到替換的意義。

2.4反復試驗，提高新實驗方案的可靠性

化學實驗研究本身是一個實踐、認識、再實踐、再認識，循環往復，不斷發展進步的過程。教師切不可把實驗僅僅建立在理論的基礎上，而直接搬進課堂。實驗往往會受很多因素的影響，稍有不慎實驗就可能會失敗，因此要自己先在課前嘗試新方案。而在此過程中，有時能發現一些意想不到的問題。通過及時的修正，改進或創新后的實驗成功率才會提高，教師也可將這些本來可能出現在課堂上的問題做到心中有數。

如酸的性質復習課，圍繞碳酸鹽的檢驗這一教學重點，為了調動學生的興趣，筆者決定采用生活中常見的水垢與稀鹽酸反應來進行復習。這樣做比傳統的講授法更為直觀，同時改用水垢，比常用的大理石或碳酸鈉等實驗室的物質，更能貼近學生的生活，也更具實用價值。在上課前，筆者對該方案經歷了反復實踐過程，見表1。

通過三次反復實踐，修正后的實驗效果非常理想，并在課堂上成功地進行了演示，學生非常感興趣，并且還能將酸的這個重要性質和生活聯系起來，如在家里可以用醋來除去水垢。將化學課堂向生活中延伸，讓學生帶著化學探究的理念學習和生活。

2.5符合學生學習目標，提升實驗教學效益

對中學化學實驗改進與創新的不懈努力，一定要符合學生學習目標，使化學實驗在提升學生的學習效果中發揮更大功能。不僅應有助于激發學生學習化學的興趣，創設生動活潑的教學情景，更要幫助學生理解和掌握化學知識和技能，啟迪學生的科學思維，訓練學生的科學方法，培養學生的科學態度和價值觀。

如之前提到的實驗基本操作復習課，教師如果一味地大容量重復學生已經學過的知識，會讓教師上得很累，學生更學得無趣。所以，本節課教師要在學生原有實驗經驗和實驗技能的基礎上，做一定的提煉和延伸，通過動手實驗，讓化學復習課不再死氣沉沉，但實驗必須涉及到基本實驗儀器的使用和基本操作。比如可以在這節復習課中讓學生親自用高錳酸鉀制取氧氣，看似簡單的實驗，可是卻包含了酒精燈的使用、藥品的取用、儀器的連接、氣體收集等多個操作。在操作中讓學生自己找錯，全面激發起學生動手實驗和觀察實驗的興趣，使其成為學生本堂化學復習課的高潮，也是本堂課學生復習的化學知識的有效實踐和反饋。

因此，我們不僅要通過實驗讓化學課活起來，更要設計出“有用”的實驗，通過實驗有效性的加強來提高學生的化學研究能力。

綜上所述，實驗研究作為一種創造性活動，不能盲目地進行。教師需要充分調動邏輯思維，以唯物辯證法為指導，以實驗原理為基礎，運用探索、嘗試等多種科學方法。成功使用改進與創新實驗，會為有效課堂助力，進而贏得高效的課堂；而失敗的改進與創新往往會成為教學的絆腳石。教師對于每一個改進與創新實驗，都要考慮是否有利于學生學習，現象是否明確，普遍適應性如何，成功探究性如何，是否具有推廣的價值等，避免進入改進與創新的誤區。合理運用改進與創新實驗是提高教學水平和質量必不可少的環節，同時也是我們每個化學教師在實驗教學中都應該不斷思考的問題。