化學實驗創新分步走

巢　勇　蔡建偉

化學實驗則是化學學科的靈魂，它可以幫助學生理解和鞏固化學知識，培養學生創新精神和創新能力。我們在實驗教學過程中做了以下幾點嘗試，取得了較好的效果。

一、探究性實驗

可在教材中的某些驗證性實驗增加探究性問題，將學生帶入科學探索的情景中。我們可以在實驗的藥品選擇、實驗方法的改進和實驗裝置的設計等方面進行探究，培養學生的創新能力。

1選擇實驗藥品

高中化學第一冊(必修)cl2的制備實驗，所用藥品為MnO2和濃鹽酸。能不能選用其他藥品來代替呢?通過分析，學生知道這個反應的實質是MnO2做氧化劑，濃鹽酸提供酸性環境和還原劑氯離子。

只要理解了反應實質，就能夠不受課本所述藥品的限制，比如可以改用KMnO4或KClO3和濃鹽酸來制備Cl2。

2改進實驗方法

上實驗課時，一方面要求學生按教科書講的方法步驟去做實驗，不得隨意違反操作規程；另一方面鼓勵學生，在每一步驟的具體操作方法上，可適當考慮如何改進，使之更有利于實驗。

例如，在講解Fe(OH)2的制備和性質時，先告訴學生Fe[OH)2的顏色、狀態及溶解性，然后演示新制的FeSO4和NaOH溶液的反應，讓學生仔細觀察。事實是學生未能看到白色絮狀沉淀。而看到的是灰綠色的沉淀。該現象立即就會引起了學生的思考。此時便及時地引導學生進行探索原因：

①為什么要用新制的FeSO4溶液?②為何要將滴管插入試管里溶液底部，慢慢地擠出NaOH溶液?

③久置的NaOH溶液中溶解了什么物質?

當學生通過認真思考、分析得出FeSO4和Fe(OH)2易被空氣中的O2所氧化時，立即換一瓶經煮沸以除去氧氣的NaOH溶液重新進行實驗，結果觀察到的現象是：先得到白色沉淀，但過一會兒就轉變為灰綠色，隨后逐漸變為紅褐色。

這一現象又引起學生的疑問：怎樣才能使生成的Fe(OH)2被氧化的速率減慢呢?經過討論后，最后選用在FeSO4液面上滴加幾滴苯作保護層，再將滴管伸入試管底部，滴加煮沸過的NaOH溶液，就得到了Fe(OH)2白色沉淀，并保持了較長時間不變色。

以這樣的方式，對實驗方法提出質疑并試著解決，可以深化學生對物質性質的認識，從而培養學生的創新能力。

3改進實驗裝置

選用的實驗器皿一定要滿足實驗要求。

例如，課本中的銅與稀硝酸反應的實驗是在試管中進行的，它存在著以下缺陷：生成的氣體會外逸對環境有污染；生成的NO氣體是無色的，不易觀察；無色氣體變為紅棕色的界限不清。

針對上述缺陷，我們確定改進的實驗必須達到以下目的：裝置應密封，氣體不能外逸；生成的氣體應能夠富集，便于學生觀察無色氣體NO；NO的生成與NO的轉化(即生成NO2)分階段進行。

通過多次研究和實踐，我們得出下列方法：讓反應在注射器內進行：先取下注射器活塞，在注射器內放入一團銅絲，塞上活塞后，吸入適量的HNO3，將注射器細管端用橡皮塞密封。反應即開始，生成的氣體被富集在筒內，讓學生觀察氣體為無色后，取下橡皮塞，拉動活塞吸入空氣，無色氣體即變為紅棕色氣體(NO和O2接觸反應生成NO2)。振蕩注射器，紅棕色氣體又變為無色氣體(NO2與HNO3中的水反應生成NO)。若再吸入空氣，無色又變成紅棕色。

改進化學裝置。往往可以達到事半功倍的作用，而且在思考怎樣改進裝置的過程中，學生的創新能力得到提升。

二、設計型實驗

實踐是創新的搖籃，通過學生自己思考設計實驗，既可以培養學生動手動腦解決問題的能力，讓學生體驗到成功的喜悅，又可以培養學生的創新思維能力和設計能力。

例如，在濃硫酸性質的教學中，要求學生設計實驗檢驗炭和濃硫酸反應生成的產物有哪些?實驗的設計要求如下：

(1)根據實驗原理選擇實驗所需的試劑、藥品；

(2)確定實驗所需的裝置、儀器及連接順序；

(3)盡可能保證實驗設計的科學性和嚴謹性。

這樣就可以激勵學生自己去發現問題、去查閱資料、去設計、去探索、去創新。布置任務后，給學生一段時間，讓他們去獨立思考、查閱資料、設計實驗。然后再組織學生一起對他們提出的設計方案進行分析、討論、比較設計方案的可行性和優缺點等。

選擇其中幾組方案由學生在課堂上進行演示，對比較好的設計給予表揚，對于較差的設計則從其中找出“閃光點”給予肯定，從而調動了各層次學生的創造積極性，并培養了他們的創新精神和創新能力。

三、開放性實驗習題

開放性習題是指題目的設計是開放的，答案是靈活多樣的，只要答案是合理的，都是正確的。利用開放性實驗習題，給學生提供多角度考慮問題的機會，讓學生在解決問題的過程中體驗樂趣，領悟知識，感受成功的喜悅，從而激發了學生的創新精神和培養了學生的創新能力。

例如，在分液漏斗中，用一種有機溶劑提取水溶液里某無色物質時，靜置分層后，如果不知道哪一層是“水層”，試設計一種簡便的判斷方法。給出題目后。讓學生根據自己已掌握的知識，并在提示下認真思考、仔細分析、比較后，學生們便給出了以下幾個合理簡便的方案：

【方案一】取一只小試管，打開分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液體(這是取樣檢驗的常規方法，后面表述用“取樣”)，往其中加入少量的水。如果加水后，試管內的液體不分層，則說明分液漏斗中下層是“水層”：反之，上層為“水層”。

【方案二】取樣，向其中加入少量的CCl4或苯，若試管中液體分層，則說明分液漏斗中的下層為“水層”；反之，上層為“水層”。

【方案三】取樣。用膠頭滴管取少量待測液，滴2～3滴到無水CuSO4固體上，觀察白色固體上是甭有藍色出現。若有變化。則說明分液漏斗中下層為“水層”；反之，上層為“水層”。

四、逆向思維改進實驗

逆向思維是沿著事物的相反方向，用反方向探求的思維方式對現有的實驗設計進行逆向思考，從而提出新的實驗設計的實驗創新技法。

例如，課本制備溴苯的實驗中，將溴和苯先加入燒瓶，然后向燒瓶中在加入鐵粉(即溴和苯靜、鐵粉動)。由于反應物已全部加入燒瓶，加入催化劑后，反應劇烈無法控制，導致溴揮發從導管溢出而達不到預期目的，且污染環境。

于是，我們先將鐵粉加入燒瓶。再將溴和苯的混合液加入分液漏斗，通過分液漏斗的活塞來控制加液速度(即鐵粉靜、溴和苯動)，只需改變操作步驟便可克服原實驗的缺陷。

在做實驗時。還可以從已有事物的因果關系出發，變因為果，發現新的現象和規律，尋找新的實驗設計。如，稀釋濃H2SO4時強調將濃H2SO4沿器壁緩緩加入水中，且應邊加邊攪拌。若將水加人濃H2SO4中，則會造成嚴重后果。若利用一個安全的實驗將水加入濃H2SO4中這一違規操作造成的后果展示給學生，則可以提高學生的安全意識。逆向思維，讓每個學生在接受知識時，都問個為什么，滿懷疑問的去學習。

總之，注重實驗教學的探索與創新，給學生留出自由思考的空間，增加學生獨立設計、獨立操作實驗的機會，是提高學生素質，培養學生創新精神和創新能力的有效途徑之一。