淺析創新技法在化學實驗教學中的運用

姚文倩

【摘 要】化學實驗是化學科學賴以形成和發展的基礎，實驗教學不僅有利于學生形成化學概念、理解和鞏固化學基礎知識，而且對培養學生觀察能力、思維能力以及培養學生實事求是、嚴肅認真的科學態度，獲得熟練的實驗技能都有重要的意義。所以化學教學也應有進一步創新，便于更好的提高化學教學質量。

【關鍵詞】化學實驗；創新技法

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，化學實驗是化學科學賴以形成和發展的基礎，是檢驗化學科學知識真理性的標準；是化學教學中學生獲取化學經驗知識和檢驗化學知識的重要媒體和手段，是提高學生科學素質的重要內容和途徑。以實驗為基礎展開化學教學，最大限度的發揮實驗在化學教學中的作用，使化學實驗教學更切合教學改革的潮流、適應素質教育和創新教育的需求。結合多年教學經驗，講述一下將創造理論運用于化學實驗創新的幾點技法。

一、組合技法

組合技法就是將一些相關的化學實驗按某種關聯因素或特征進行新的組合，構成新的實驗方案的實驗創新技法。愛因斯坦曾說過：“我認為，為了滿足人類的需要而找出已知裝置的新的組合的人就是發明家。”同樣，將已有的化學實驗按一些共同特征或功能進行合理組合使其具有某種新的功能也是對原有化學實驗的一種創新。如“Cu和濃HNO3的反應——藍色噴泉實驗”。

實驗步驟與現象：在燒瓶中滴加4mL濃硝酸，并在靠近橡皮塞（預先將石蠟熔融均勻涂抹在橡皮塞上）的長導管上纏上螺旋狀粗銅絲，緩緩倒置燒瓶，接上一個盛水的塑料瓶。銅與濃硝酸即開始反應，紅棕色氣體由下而上充滿燒瓶，空氣被排出，塑料瓶中有氣體逸出，逸出的少量氣體被收集在氣球中。當整個燒瓶充滿二氧化氮氣體時，用手擠壓塑料瓶，使少量水進入燒瓶，立即形成美麗的藍色噴泉。實驗結束，燒瓶中剩余氣體的體積約占燒瓶體積的1/3。

上述實驗將銅與濃硝酸反應的實驗、二氧化氮與水反應的噴泉實驗巧妙地組合在一起，裝置簡單、儀器少；兩個反應連貫性強，一氣呵成；操作簡便，無污染（少量從水瓶中逸出的一氧化氮被收集在氣球中）；實驗現象明顯，趣味性濃；既有定性的展示，又有定量的呈現（生成的一氧化氮體積與參加反應的二氧化氮體積的關系）。在課堂教學中使用該實驗不僅能激起學生強烈的學習欲望，使學生牢固掌握相應的化學知識，而且能形成良好的教學氣氛。

二、模擬技法

模擬技法指用學生比較熟悉的感性實驗材料來形象地說明學生平時較難觀察的生疏現象。中學化學中有許多與生產生活實際相聯系的教學內容，設計實驗來模擬這些內容，使學生在獲取鮮明直觀的印象的同時，萌發強烈的探究欲望。如運用下列實驗成功模擬了沼氣池產生沼氣的過程：

實驗原理：廢氣有機物（如植物殘體）在缺氧條件下被微生物發酵分解，產生的氣體即為沼氣，其主要成分為甲烷。

實驗步驟：將人尿、新鮮豬糞或牛糞、池沼底部或陰溝里的黑臭污泥、米糠或麩皮按一定比例混合置于A瓶發酵，通過漏斗向A瓶加入適量水并使漏斗下端沒入水中，將B中盛滿水，C中盛適量水，按上述裝置圖將各部分聯接好，夾緊彈簧夾，將裝置放在溫暖處。

觀察方法及現象：通過觀察B瓶和C瓶水位高低來判斷生成氣體的多少，大約一周后，B瓶水位明顯下降，此時松開彈簧夾，在尖嘴管處點燃所得氣體，可發現氣體能夠燃燒，火焰為淡藍色。

上述模擬沼氣池產生沼氣的實驗適用于課外活動或家庭小實驗。

三、逆向技法

逆向技法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。逆向技法有以下幾種常見類型：

（一）結構反轉

從已有實驗的相反結構形式上來設想和尋求解決問題的新途徑。如在演示完用碳棒（惰性電極）電解CuCl2溶液的實驗，引導學生弄清電解原理后，將原實驗中陰陽兩根電極（此時陰極碳棒上已附著紅色的銅）調換再進行電解，一段時間后改作為陽極的碳棒上附著的銅消失。顯然將陰陽兩極調換后，可以為非惰性電極作陽極時的電解原理的學習設置探索情境。

（二）因果反轉

從已有事物的因果關系出發，變因為果的去發現新的現象和規律，尋找新的實驗設計。如很多教師在鐵的鈍化的教學中的做法是：先告知學生鐵在濃硝酸中可以被鈍化，再用實驗來驗證（由因及果的驗證）。我們的做法是：將預先放入濃硝酸中的鐵取出洗凈，用它來與硫酸銅溶液反應，卻置換不出銅，以此來激起學生的認知沖突（由果及因的探究）。

（三）態反轉

根據事物的某一屬性（如動與靜）的反轉來創新化學實驗。如課本中制備溴苯的實驗中是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。我們采取先將鐵粉加入燒瓶，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），從而克服了原實驗的缺陷。

四、強化技法

強化技法使指增加關鍵的需感知部分的強度（稱正強化），或排除一些無關和次要的現象（稱負強化），以突出研究對象。如我們在銅鋅原電池實驗的導線上接入音樂賀年卡中的音樂集成片，用悅耳的音樂來強化導線上產生的電流。

五、缺點列舉技法

缺點列舉技法指通過發現現有實驗的缺陷，把現有實驗的缺點一一列舉出來，然后提出改革或革新方法的一種技法。列舉缺點就是發現問題，而創新就是要解決現有的問題，每發現一個缺點、提出一個問題，也就是找到了一個創新的課題。世界上沒有盡善盡美的東西，化學實驗也一樣，化學實驗在體現某些功能具有優越性的同時，在體現另一些功能時則可能存在某些缺陷。對化學實驗進行觀察、研究、分析，發現其缺陷，并在此基礎上探索改進，就可以對化學實驗進行創新。利用缺點列舉技法創新化學實驗的一般步驟為：（1）選定化學實驗（可以是整體也可以是局部），（2）確定與實驗有關的信息種類如材料、功能、結構等，（3）根據確定的信息一一列出缺點，（4）針對缺點（可以是全部也可以是其中的一個或幾個）研究改進方案。如課本中的銅與稀硝酸反應的實驗是在試管中進行的，其缺陷有：生成的氣體會外逸對環境有污染；生成的一氧化氮氣體的無色不易觀察；無色氣體變為棕色的界限不清。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NO為無色氣體；一氧化氮的生成與一氧化氮的轉化（即生成二氧化氮）分階段進行。通過多次研究和實踐，我們得出下列方法：將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，吸入適量的稀硝酸，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，無色氣體即變為棕色氣體。振蕩注射器，棕色氣體又變為無色氣體（NO2與稀硝酸中的水反應有生成了NO），若再吸入空氣，無色又變成棕色。本實驗若采用投影儀放大強化，效果則更佳。

化學實驗的創新技法遠不止上文提到的這些，在實際對實驗的創新過程中，所使用的技法并不是單一的，往往是多種技法交融并串的綜合應用?；瘜W實驗的創新永無止境，各種現代化媒體與化學實驗的結合為實驗創新提供了廣闊的領域，只要我們勤于探索、勇于開拓，一定會創設更多更好的創新實驗。