化學實驗的優化設計

　　摘 要： 實驗是化學學科的基礎和靈魂，它在激發學生的學習興趣，培養學生的科學探究能力，體驗知識的產生與發展等方面均起著不可替代的作用。在新課程改革背景下，化學教師更應積極探索，盡力優化實驗教學，全面提高學生的科學素養。作者認為應從“生活化”、“簡約化”、“綠色化”、“微型化”四個方面去優化設計實驗。
　　關鍵詞： 初中化學教學 化學實驗 優化設計
　　
　　新課程標準強調指出：“義務教育階段的化學課程以提高學生的科學素養為主旨，把科學探究作為新課改的突破口，轉變學生的學習方式，激發學生積極主動地獲取知識，培養學生的創新精神和實踐能力。”化學是一門以實驗為基礎的自然科學，通過實驗，不僅可以激發學生學習化學的興趣，培養學生的科學探究能力，而且可以幫助學生親身體驗知識的產生與發展的過程。因此，在新課程改革的背景下，化學老師更應高度重視發揮實驗的作用，積極探索，盡力優化實驗教學，提高科學素養，促進學生的全面發展。我通過多年的教學實踐與摸索，認為在化學的實驗教學中除了要注重設計出具有探究性的實驗外，還應從以下幾個方面去優化設計實驗。
　　一、實驗的設計要趨向“生活化”
　　貼近生活，貼近社會，是化學新課程的一個重要理念。在化學實驗教學中為了有效落實這一理念，廣大教師就要以學生熟知的化學反應為切入點去設計實驗進行新知的教學，從而大大激發學生的學習興趣和求知欲望。新教材在編寫時也特別注意這一點。例如現行的上教版九年級化學教材一開始，就從學生比較熟悉的物質如蠟燭、鐵絲、食醋、雞蛋、銅絲等物質設計了幾個實驗，探究物質發生的變化，使學生一開始就對化學產生一種親切感，感到化學就在我們的身邊，化學與我們的生活密切相關，使學生從一開始就對化學學習充滿了興趣。而在實際教學中，我們廣大化學老師應根據不同的教學內容，巧妙地設計一些與生活密切相關的實驗，以維持學生持久的學習興趣。如在學習了《酸堿鹽》的內容之后，可讓學生去檢測附近河水的酸堿度，設計實驗辨別黃金的真偽；學習了材料的相關知識后，可讓學生設計實驗區別棉線和毛線，塑料包裝袋是聚乙烯還是聚氯乙烯……這樣的實驗不僅可以鞏固和落實化學基礎知識，而且可以提高學生解決實際問題的能力使其感受化學給個人和社會帶來的價值，從而以更積極的態度投入到化學的學習中。
　　二、實驗的設計要趨向“簡約化”
　　現行教材中實驗設計與以往教材相比應該說有了較大的改進，但是個別實驗仍然存在一些不足。如有些實驗裝置太復雜，需要的實驗儀器和藥品太多，很難在課堂上開展學生探究活動。為此，我們要在遵循“科學、安全、可行”的原則下，大膽創新，積極探索，設計出合理的簡約裝置。
　　例如，現行教材中的固液制氣裝置一般用試管或錐形瓶、分液漏斗或長頸漏斗和導氣管組成的，這些裝置由于無法去除其中的空氣，因此所制的氣體是不純的。浙江鹽海高級中學的左其明老師對其加以改進，改用醫療葡萄糖注射液的塑料包裝袋作為主要反應容器，配合上合適的橡皮塞、注射器、帶針頭的輸液管。改進后的裝置不僅連接簡單，操作方便，而且由于塑料袋質軟，可變形，能排盡其中的空氣，故可以制取到幾乎不含空氣的純凈氣體。
　　再比如，對于上教版九年級化學第60頁證明“微粒在不斷地運動”的實驗，教材中是用一只大燒杯將兩只分別盛有濃氨水和滴有酚酞的蒸餾水的小燒杯罩住。由于有的學校（特別像我們這些實驗條件比較差的學校），一方面很難找到大小合適的燒杯，即使有，由于燒杯空間較大，導致實驗時間長，現象不明顯，而且由于裝置不便移動，教室后面的學生也不便觀察。另一方面本實驗還會揮發出具有刺激性氣味的氨氣而污染環境。為此，我對其改進如下：取一只大小適中的試管，先向其中滴入適量的濃氨水，然后立即塞上插有細鐵絲（下端系著沾有酚酞試液的濕潤濾紙）的橡皮塞。教師可拿起試管在教室內走動，指導學生觀察濾紙的變化，改進后的實驗不僅現象明顯，實驗所需時間短，而且裝置簡單，避免了對環境的污染，效果非常好。
　　三、實驗的設計要趨向“綠色化”
　　近年來，全球范圍內的環境污染愈來愈嚴重，保護環境，提高人們的環保意識是當代教育義不容辭的責任。而以實驗為基礎的化學學科，由于在某些實驗過程中會產生一些有害物質，對校園環境造成了一定的污染，因此化學老師更應該從自身做起，積極探索，主動創新。除了要抓住契機，更新觀念，將綠色意識融入到平時的教學中，不斷地對學生滲透“綠色化學理念”之外，更重要的是對一些產生污染物的實驗要千方百計地加以改進，盡量減少或徹底消除有害物質，將污染消滅在源頭，使化學實驗對環境友好，即實現化學實驗的“綠色化”。
　　例如，現行上教版九年級化學第119頁中“一氧化碳與氧化鐵的反應”實驗中由于一氧化碳不能完全反應掉，直接排放會對空氣造成污染。但如果用酒精燈將其點燃使其轉化成二氧化碳放掉，則是一種對資源的浪費。因此，通過我的引導，同學們重新設計出如下的實驗裝置：
　　經過如此改進，該裝置不僅可以防止一氧化碳直接污染空氣，而且可以循環利用一氧化碳，節約能源，從根本上實現了“綠色化”。
　　四、實驗的設計要趨向“微型化”
　　所謂微型化學實驗，是指用微量化的藥品在微型的儀器中進行的實驗。其特點是實驗藥品微量化及實驗儀器微量化。與常規實驗相比，由于微量實驗使用的試劑量少，故降低了實驗的三廢排放，減少了對環境的污染，也縮短了實驗時間，并且安全系數更高。微型實驗不僅激發了學生的學習興趣，而且培養了學生的實驗、觀察、思維、自學等多方面的綜合能力，培養了學生良好的節約意識和環保意識，對提高學生的科學素養有非常重要的作用。特別是在一些條件比較差的農村中學，為了正常地開展化學實驗教學，化學老師一方面可以發動學生收集生活中一些微型化學用品來替代常規實驗用品，另一方面應該認真開發研制出微型實驗裝置來完成一些演示實驗。
　　例如，同樣是上教版九年級化學第60頁證明“微粒在不斷運動”的實驗，除了可以設計成上文所說的那種“簡約化”的實驗以外，也可以設計成如下的微型化學實驗：將兩支不帶針頭的注射器的內管暫時抽出，分別放入一團沾有濃氨水的棉花和一塊井穴中依次盛有滴加了酚酞的蒸餾水的藥穴板，再放入內管，兩注射器之間用短的膠皮管相連后水平放置。結果學生可以看到井穴中的酚酞依次先后變紅，真切地體會微粒是在不斷運動的，可收到較好的效果。
　　總之，中學化學實驗教學應走出過去的誤區，化學老師要汲取新課程理念，加強業務學習，不斷提高自身的知識修養，進行大膽的改革和嘗試，用心設計出現象明顯，操作安全簡約，污染更小的創新型實驗，以滿足教學需要，從而全面地提高當代學生的科學素養。
　　
　　參考文獻：
　　［1］毛楊林.例談化學實驗簡約設計的策略.
　　［2］周寧懷.微型無機化學實驗［M］.北京科學出版社，2000.
　　［3］上教版義務教育課程標準實驗教科書化學（九年級）.
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