初中化學課堂教學中實驗改進的探索與作用

吳玉芬

摘要：化學是一門以實驗為基礎的學科，在教學中創(chuàng)設以實驗為主的科學探究活動，有助于激發(fā)學生對科學的興趣，引導學生在觀察、實驗和交流討論中學習化學知識，提高學生的科學探究能力。無論教材中配套的實驗還是改進實驗，都能為教師的教學起到輔助作用，同時也對學生學習化學起到了很大的促進作用。

關鍵詞：課堂教學；實驗改進；探索；作用

文章編號：1008-0546（2014）11-0047-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.016

化學是一門以實驗為基礎的學科，在教學中創(chuàng)設以實驗為主的科學探究活動，有助于激發(fā)學生對科學的興趣，引導學生在觀察、實驗和交流討論中學習化學知識，提高學生的科學探究能力[2]。上教版九年級化學教材中配套設置了許多演示實驗和分組實驗，除此以外，我們還可以設計一些改進實驗來輔助教學，促進學生的化學學習。

下面就例舉本人在課堂教學中嘗試的兩個實驗改進：

一、石灰石與稀鹽酸反應產生二氧化碳氣體質量的測定實驗

通過義務教育課程標準教材中二氧化碳相關內容的學習，學生們已經(jīng)知道了實驗室常用石灰石（或大理石）與稀鹽酸來制取二氧化碳[1]，同時學會了如何來制取二氧化碳，并且也到實驗室中自己動手完成了“二氧化碳的制取與性質”的實驗。那么結合第四章所學的質量守恒定律，我們能否用簡單的實驗方法，求出一定量石灰石與足量稀鹽酸完全反應后產生的二氧化碳氣體的質量。

1. 實驗原理

質量守恒定律告訴我們，參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和[1]。化學反應前后物質的總質量是相等的，那么石灰石與稀鹽酸的反應前后物質的總質量就應該是相等的。在石灰石與稀鹽酸的反應中有二氧化碳生成，而二氧化碳常溫下是氣體，產生以后會散逸到空氣中，所以反應后容器中物質的總質量要加上散逸到空氣中的二氧化碳的質量才等于反應前物質的總質量。所以我們只要稱出反應前物質（石灰石與稀鹽酸）的總質量與反應后容器中物質的總質量，同時保證產生的二氧化碳全部散逸到空氣中，就能根據(jù)質量守恒定律很輕松的計算出反應產生的二氧化碳的質量。

2. 儀器選擇

實驗中，除了取用石灰石需要的鑷子外，還需要反應容器與稱量儀器。為了保證所得結果更精確、誤差更小，對稱量儀器與反應容器的選擇都有一定的要求。

首先要選擇合適的稱量儀器。通過多次實驗對比發(fā)現(xiàn)，雖然初中化學常用的稱量儀器是托盤天平，但是托盤天平精確值只有0.1g，所得數(shù)據(jù)誤差較大，所以不適合用于該實驗。而電子天平精確值能達到0.01g或0.001g，不僅精確度高、誤差小，而且即使在短時間內產生微小的質量變化也可以非常清楚的顯示出來。所以最終選用的稱量儀器是電子天平。

其次是選擇合適的反應容器。實驗中分別選用錐形瓶和燒杯做了多次對比實驗，發(fā)現(xiàn)用錐形瓶并不合適，因為錐形瓶的瓶口較小，造成有較多的二氧化碳滯留在錐形瓶內無法在短時間內全部散逸到空氣中，使稱得反應后容器中物質的總質量偏大，算得產生二氧化碳的質量偏小。所以為了保證反應生成的二氧化碳能盡快全部散逸到空氣中，最后選擇了開口大的燒杯作為反應容器。

3. 操作步驟

（1）用電子天平稱出石灰石的質量為m1，再將足量的稀鹽酸加入燒杯中，稱得燒杯連同鹽酸的總質量為m2；

（2）用鑷子將石灰石全部加入燒杯中，放在電子天平上，等電子天平的示數(shù)不再發(fā)生變化時，記錄此時的質量為m3；

（3）由質量守恒定律可知，產生的二氧化碳的質量為 [ m3-（m1+m2）]。

4. 改進作用

通過實驗，不僅使學生直觀地感知了實驗的現(xiàn)象，也使學生了解了化學計算所用數(shù)據(jù)的真實性（計算中所用的數(shù)據(jù)并不是隨意臆造出來的，而是從真實的實驗中獲得的）。

在進行“依據(jù)化學方程式計算”的教學中，將該實驗作為課堂引入，效果不錯。但是作為課堂引入實驗，時間不能太長，所以我們不必等到石灰石完全反應，只需求出反應一段時間后產生的二氧化碳的質量，然后引導學生回憶化學方程式的涵義，利用化學反應中反應物與生成物的質量比求出消耗碳酸鈣的質量，再總結出依據(jù)化學方程式計算的規(guī)范格式與步驟。通過多次課堂實踐教學，這樣的引入與過渡，能將前后知識有機的串聯(lián)在一起，達到融會貫通、溫故而知新的目的，對學生學習化學起到了很好的促進作用。

此外，我還將這個實驗進一步設計成了名為“粗略測定某石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)”的學生分組實驗，主要步驟是：

①分別稱出石灰石樣品、足量稀鹽酸的質量；

②將足量稀鹽酸加入石灰石中，待反應液中比較平靜時可以認為反應基本停止，然后稱出反應后容器中物質的總質量，由“差量法”求出容器內逸出二氧化碳的質量；

③據(jù)碳酸鈣與鹽酸反應的化學方程式，用逸出二氧化碳質量求出參與反應的碳酸鈣的質量；

④最后用參與反應的碳酸鈣質量除于石灰石樣品的質量求出碳酸鈣的質量分數(shù)。

上課時，我將一個班級學生分成A、B兩個大組，每個大組再分成5個小組，各組實驗桌上的實驗用品分別是：A組（錐形瓶、電子天平、鑷子、石灰石顆粒、稀鹽酸）；B組（燒杯、電子天平、鑷子、石灰石顆粒、稀鹽酸）。實驗結束后，不同組的學生通過交流各自的實驗結果，發(fā)現(xiàn)A組測出的碳酸鈣的質量分數(shù)普遍小于B組測出的碳酸鈣的質量分數(shù)，同時還發(fā)現(xiàn)同一大組各個小組間測出的結果也有差異。面對差異學生經(jīng)過討論得出，A組結果普遍小于B組的主要原因是反應容器不同，A組用錐形瓶，生成的二氧化碳有較多留在錐形瓶中，求出二氧化碳質量誤差比較大，所以求出碳酸鈣的質量分數(shù)的誤差也就大；而B組用燒杯，生成的二氧化碳幾乎能全部散逸到空氣中，求出二氧化碳的質量誤差相對較小，所以測得的碳酸鈣的質量分數(shù)誤差也較小。同一大組各個小組間測出的結果有差異的可能原因是：石灰石中碳酸鈣分布不均勻；石灰石中碳酸鈣未充分反應完；稱量不準確；等等。endprint

通過將實驗操作與化學計算相整合的學生實驗的開展，不僅可以鞏固學生的實驗操作技能，而且又能提高學生對實驗數(shù)據(jù)的分析與處理能力。

二、簡易氣體發(fā)生裝置中有孔塑料片自制方法的改進

若要搭配一套固液常溫型簡易氣體發(fā)生裝置，且要具備能控制反應發(fā)生和停止的優(yōu)點，除了需要大試管、長頸漏斗、雙孔橡皮塞、玻璃導管、橡膠管和彈簧夾這些儀器外，還有一樣必不可少的用品就是有孔塑料片。要自制有孔塑料片，過去常采用的方法是用剪刀直接在圓形塑料片上鉆孔，但這種方法實際操作起來不僅費時，還很費力。所以我就一直在思考有沒有更簡單省力、更易操作的方法，偶然回憶起小時候曾用燒紅的火鉗燙破塑料瓶，由此設想制作有孔塑料片是不是也可以用這樣的方法呢！經(jīng)過多次試驗，確實可行，具體改進方法如下。

1. 實驗用品

廢棄塑料礦泉水瓶、剪刀、燃燒匙、酒精燈、火柴、鑷子、隔熱手套

2. 操作步驟

（1）取一個廢棄的塑料礦泉水瓶，用剪刀剪下其瓶底，再將瓶底修剪成一個直徑略小于試管直徑的圓形塑料片。

（2）點燃酒精燈，將燃燒匙的柄端放在火焰上燒到紅熱，左手拿鑷子夾住圓形塑料片，右手拿燒紅的燃燒匙柄，先在圓形塑料片的凹槽中心燙出一個正好可以插入長頸漏斗下端的大圓孔，然后分別在大圓孔的周圍有間隔地燙出10個左右的小孔。（注意：為了安全起見，點燃酒精燈后，雙手要戴上隔熱手套才能繼續(xù)完成接下來的操作。）

3. 改進作用

選用廢棄塑料礦泉水瓶比重新購買塑料片，既節(jié)約了成本，又有利于節(jié)能減排，而且塑料礦泉水瓶瓶底的凹槽設計更有利于固體藥品的放置。用燒紅的燃燒匙柄端燙孔，比過去用剪刀在塑料片上直接鉆孔更方便省力、速度更快。最重要的是，用剪刀直接鉆孔有不可控的不安全因素存在，所以一般不建議讓學生去操作，而利用這個方法就可以讓學生自己動手去完成有孔塑料片的制作。

因此我還教每個學生學會制作有孔塑料片，再用它自己搭配一套簡易氣體發(fā)生裝置并完成氣密性的檢查，最后請學生通過實驗驗證下列哪種氣體的制取能用所搭裝置完成：①鋅粒與稀鹽酸制取氫氣；②高錳酸鉀制取氧氣；③雙氧水和二氧化錳制取氧氣；④石灰石與稀鹽酸制取二氧化碳。學生首先排除高錳酸鉀制氧氣，因為這里搭配的簡易氣體發(fā)生裝置適用的反應物的狀態(tài)是固體和液體，反應條件為常溫；而高錳酸鉀制取氧氣反應物是固體反應條件是加熱。剩下的三種氣體制取，盡管反應物的狀態(tài)與反應條件都符合，但學生通過實驗發(fā)現(xiàn)這套裝置并不適用于雙氧水與二氧化錳制取氧氣，因為二氧化錳是粉末狀固體，會從有孔塑料片的孔中流到試管底，無法達到固液分離，也就無法控制反應的發(fā)生與停止。最后學生通過討論總結出，能用該裝置制取的氣體，反應物的狀態(tài)應該是固體與液體，反應條件是常溫，另外固體藥品顆粒大小不能小于塑料片上的孔，同時固體藥品還不能溶于水，才能實現(xiàn)控制反應的發(fā)生與停止。

學生是學習的主體，在一步一步完成實驗的過程中，學生不僅體會到了成就感，樹立了學習化學的自信心，而且也從自己動手完成的實驗中獲得了知識，這比生搬硬套、死記硬背更輕松、記憶更深刻。

參考文獻

[1] 王祖浩，王磊.義務教育教科書化學九年級上冊[M].上海：上海教育出版社，2013：43-107

[2] 中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2012：1-5endprint

通過將實驗操作與化學計算相整合的學生實驗的開展，不僅可以鞏固學生的實驗操作技能，而且又能提高學生對實驗數(shù)據(jù)的分析與處理能力。

二、簡易氣體發(fā)生裝置中有孔塑料片自制方法的改進

若要搭配一套固液常溫型簡易氣體發(fā)生裝置，且要具備能控制反應發(fā)生和停止的優(yōu)點，除了需要大試管、長頸漏斗、雙孔橡皮塞、玻璃導管、橡膠管和彈簧夾這些儀器外，還有一樣必不可少的用品就是有孔塑料片。要自制有孔塑料片，過去常采用的方法是用剪刀直接在圓形塑料片上鉆孔，但這種方法實際操作起來不僅費時，還很費力。所以我就一直在思考有沒有更簡單省力、更易操作的方法，偶然回憶起小時候曾用燒紅的火鉗燙破塑料瓶，由此設想制作有孔塑料片是不是也可以用這樣的方法呢！經(jīng)過多次試驗，確實可行，具體改進方法如下。

1. 實驗用品

廢棄塑料礦泉水瓶、剪刀、燃燒匙、酒精燈、火柴、鑷子、隔熱手套

2. 操作步驟

（1）取一個廢棄的塑料礦泉水瓶，用剪刀剪下其瓶底，再將瓶底修剪成一個直徑略小于試管直徑的圓形塑料片。

（2）點燃酒精燈，將燃燒匙的柄端放在火焰上燒到紅熱，左手拿鑷子夾住圓形塑料片，右手拿燒紅的燃燒匙柄，先在圓形塑料片的凹槽中心燙出一個正好可以插入長頸漏斗下端的大圓孔，然后分別在大圓孔的周圍有間隔地燙出10個左右的小孔。（注意：為了安全起見，點燃酒精燈后，雙手要戴上隔熱手套才能繼續(xù)完成接下來的操作。）

3. 改進作用

選用廢棄塑料礦泉水瓶比重新購買塑料片，既節(jié)約了成本，又有利于節(jié)能減排，而且塑料礦泉水瓶瓶底的凹槽設計更有利于固體藥品的放置。用燒紅的燃燒匙柄端燙孔，比過去用剪刀在塑料片上直接鉆孔更方便省力、速度更快。最重要的是，用剪刀直接鉆孔有不可控的不安全因素存在，所以一般不建議讓學生去操作，而利用這個方法就可以讓學生自己動手去完成有孔塑料片的制作。

因此我還教每個學生學會制作有孔塑料片，再用它自己搭配一套簡易氣體發(fā)生裝置并完成氣密性的檢查，最后請學生通過實驗驗證下列哪種氣體的制取能用所搭裝置完成：①鋅粒與稀鹽酸制取氫氣；②高錳酸鉀制取氧氣；③雙氧水和二氧化錳制取氧氣；④石灰石與稀鹽酸制取二氧化碳。學生首先排除高錳酸鉀制氧氣，因為這里搭配的簡易氣體發(fā)生裝置適用的反應物的狀態(tài)是固體和液體，反應條件為常溫；而高錳酸鉀制取氧氣反應物是固體反應條件是加熱。剩下的三種氣體制取，盡管反應物的狀態(tài)與反應條件都符合，但學生通過實驗發(fā)現(xiàn)這套裝置并不適用于雙氧水與二氧化錳制取氧氣，因為二氧化錳是粉末狀固體，會從有孔塑料片的孔中流到試管底，無法達到固液分離，也就無法控制反應的發(fā)生與停止。最后學生通過討論總結出，能用該裝置制取的氣體，反應物的狀態(tài)應該是固體與液體，反應條件是常溫，另外固體藥品顆粒大小不能小于塑料片上的孔，同時固體藥品還不能溶于水，才能實現(xiàn)控制反應的發(fā)生與停止。

學生是學習的主體，在一步一步完成實驗的過程中，學生不僅體會到了成就感，樹立了學習化學的自信心，而且也從自己動手完成的實驗中獲得了知識，這比生搬硬套、死記硬背更輕松、記憶更深刻。

參考文獻

[1] 王祖浩，王磊.義務教育教科書化學九年級上冊[M].上海：上海教育出版社，2013：43-107

[2] 中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2012：1-5endprint

通過將實驗操作與化學計算相整合的學生實驗的開展，不僅可以鞏固學生的實驗操作技能，而且又能提高學生對實驗數(shù)據(jù)的分析與處理能力。

二、簡易氣體發(fā)生裝置中有孔塑料片自制方法的改進

若要搭配一套固液常溫型簡易氣體發(fā)生裝置，且要具備能控制反應發(fā)生和停止的優(yōu)點，除了需要大試管、長頸漏斗、雙孔橡皮塞、玻璃導管、橡膠管和彈簧夾這些儀器外，還有一樣必不可少的用品就是有孔塑料片。要自制有孔塑料片，過去常采用的方法是用剪刀直接在圓形塑料片上鉆孔，但這種方法實際操作起來不僅費時，還很費力。所以我就一直在思考有沒有更簡單省力、更易操作的方法，偶然回憶起小時候曾用燒紅的火鉗燙破塑料瓶，由此設想制作有孔塑料片是不是也可以用這樣的方法呢！經(jīng)過多次試驗，確實可行，具體改進方法如下。

1. 實驗用品

廢棄塑料礦泉水瓶、剪刀、燃燒匙、酒精燈、火柴、鑷子、隔熱手套

2. 操作步驟

（1）取一個廢棄的塑料礦泉水瓶，用剪刀剪下其瓶底，再將瓶底修剪成一個直徑略小于試管直徑的圓形塑料片。

（2）點燃酒精燈，將燃燒匙的柄端放在火焰上燒到紅熱，左手拿鑷子夾住圓形塑料片，右手拿燒紅的燃燒匙柄，先在圓形塑料片的凹槽中心燙出一個正好可以插入長頸漏斗下端的大圓孔，然后分別在大圓孔的周圍有間隔地燙出10個左右的小孔。（注意：為了安全起見，點燃酒精燈后，雙手要戴上隔熱手套才能繼續(xù)完成接下來的操作。）

3. 改進作用

選用廢棄塑料礦泉水瓶比重新購買塑料片，既節(jié)約了成本，又有利于節(jié)能減排，而且塑料礦泉水瓶瓶底的凹槽設計更有利于固體藥品的放置。用燒紅的燃燒匙柄端燙孔，比過去用剪刀在塑料片上直接鉆孔更方便省力、速度更快。最重要的是，用剪刀直接鉆孔有不可控的不安全因素存在，所以一般不建議讓學生去操作，而利用這個方法就可以讓學生自己動手去完成有孔塑料片的制作。

因此我還教每個學生學會制作有孔塑料片，再用它自己搭配一套簡易氣體發(fā)生裝置并完成氣密性的檢查，最后請學生通過實驗驗證下列哪種氣體的制取能用所搭裝置完成：①鋅粒與稀鹽酸制取氫氣；②高錳酸鉀制取氧氣；③雙氧水和二氧化錳制取氧氣；④石灰石與稀鹽酸制取二氧化碳。學生首先排除高錳酸鉀制氧氣，因為這里搭配的簡易氣體發(fā)生裝置適用的反應物的狀態(tài)是固體和液體，反應條件為常溫；而高錳酸鉀制取氧氣反應物是固體反應條件是加熱。剩下的三種氣體制取，盡管反應物的狀態(tài)與反應條件都符合，但學生通過實驗發(fā)現(xiàn)這套裝置并不適用于雙氧水與二氧化錳制取氧氣，因為二氧化錳是粉末狀固體，會從有孔塑料片的孔中流到試管底，無法達到固液分離，也就無法控制反應的發(fā)生與停止。最后學生通過討論總結出，能用該裝置制取的氣體，反應物的狀態(tài)應該是固體與液體，反應條件是常溫，另外固體藥品顆粒大小不能小于塑料片上的孔，同時固體藥品還不能溶于水，才能實現(xiàn)控制反應的發(fā)生與停止。

學生是學習的主體，在一步一步完成實驗的過程中，學生不僅體會到了成就感，樹立了學習化學的自信心，而且也從自己動手完成的實驗中獲得了知識，這比生搬硬套、死記硬背更輕松、記憶更深刻。

參考文獻

[1] 王祖浩，王磊.義務教育教科書化學九年級上冊[M].上海：上海教育出版社，2013：43-107

[2] 中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2012：1-5endprint