初中化學實驗儀器及裝置創新方法探析

向偉

（新疆維吾爾自治區烏魯木齊市第四十七中學）

摘 要：內容所探討的初中化學實驗儀器及裝置的創新教學方法，指的是在以往化學實驗的基礎上，通過將化學實驗儀器及裝置運用對比法、組合法、擴充法和替代法等進行重新組合或者拆分，從而得到更為安全、高效、明顯及可實施性強的實驗過程，進而以此實現初中化學實驗教學的創新。以下結合自身中學化學教學經驗，淺談如何實現實驗教學的創新。

關鍵詞：初中化學；實驗教學；儀器及裝置

初中化學實驗教學是培養學生實驗綜合技能和科學實驗精神的重要演練場，更是對學生理論知識進一步深化的手段，因此，為了讓學生能夠在更加安全、高效的實驗教學中汲取化學知識，教師可以恰當利用各種有效的創新方法，將實驗所需儀器及裝置進行重新組合和拆分，進而達到這一教學目的。以下筆者將展開具體的論述，望以自己的實驗經歷與各位同仁共勉。

一、初中化學實驗教學的重要性

初中生是我國當代的青年力量，更是我國有效推行改革開放、大力發展經濟建設的后備軍，而要想實現綜合國力的騰飛，就需要依靠具有較高文化知識和科學素養的人才。初中化學實驗教學的開展，能極大地深化學生對化學理論知識的理解和掌握，并且還能強化初中生的實驗動手操作能力，培養學生實驗探究精神、材料搜集能力、實驗觀察能力、科學分析能力等，進而提升初中生整體知識水平。既然要開展化學實驗教學，那么就需要有必備的化學實驗儀器及裝置，如燒杯、酒精燈、試管、試管夾、錐形瓶等，但是傳統的化學實驗教學方法存在多種弊端，如化學反應現象不明顯、反應速度過慢、化學材料浪費嚴重以及易產生有害物質等。其中尤其以生成的有害物質是改善實驗教學的推動器，因為如果不將這些化學實驗中產生的有害物質進行有效的吸收和分解，一方面會造成自身的生命財產受到損壞；另一方面，還有可能危及大多數人的公共利益。因此，從這一角度來看，這些問題亟待解決或改善。為了有效改善這一實驗教學弊端，身為化學教師理應積極分析實驗原理，在透徹理解和掌握的基礎上，利用將實驗儀器和裝置重新組合或拆分的創新方法，將現有的初中化學實驗中存在的弊端進行有效的改進和優化，以達到有效優化中學化學實驗教學質量的目的。

二、合理利用化學實驗儀器及裝置創新教學方法的實踐過程

（一）利用對比法創新實驗教學過程

在化學實驗教學中，有時為了突出化學反應的實驗現象和實驗本質，往往會運用到對比實驗，目的是讓學生在觀察時能夠看到更加清晰的實驗現象。例如，“濃硫酸的稀釋實驗”是人教版九年級化學下冊第十單元中的一個常規性實驗。教材上所給出的稀釋實驗過程是：將濃硫酸沿著燒杯壁緩慢倒入水中，并且在倒入的過程中時刻用玻璃棒緩慢地攪拌，這樣才能讓濃硫酸在溶解于水的過程中所釋放的大量熱量及時散發出來，除此之外，還要注意絕對不能將濃硫酸快速倒入水中，否則溶解的瞬間所釋放的大量熱量會將酸迅速蒸發，從而危及人身安全。所以為了使“濃硫酸的稀釋實驗”更加安全，教師可以對實驗器具進行改進，為濃硫酸的稀釋營造一個密閉的“生產”環境，從而確保整個實驗過程具有可靠的安全性。

具體來講，教師可以在密閉的玻璃瓶中裝滿1/4的蒸餾水，瓶口用橡皮塞塞住，然后將一支裝有濃硫酸的玻璃注射器插入到玻璃瓶的橡皮塞子上，再將一支捆扎了氣球的玻璃管插入瓶塞中，從而形成一個密閉的反應空間，將注射器中的濃硫酸緩慢注入盛有蒸餾水的玻璃瓶中不斷震蕩，從而讓學生能夠清晰地觀察到氣球能夠在較短的時間內迅速膨脹的效果，并且整個濃硫酸稀釋反應的過程都是在一個密閉的空間內，確保了實驗操作的安全性，如此采用傳統實驗與創新實驗對比的教學過程，能夠讓學生對濃硫酸的稀釋反應記憶深刻，理解更加透徹。

（二）利用組合法創新實驗教學過程

所謂化學組合實驗，指的就是將傳統的兩個或者兩個以上的實驗過程，組合成為一個連續不斷、實驗現象明顯的新實驗，從而實現改善和創新實驗方法的教學效果。例如，初中化學實驗教學中有兩個經典的實驗案例，其中一個是雙氧水制氧在二氧化錳的催化下制取氧氣的實驗，另一個就是鐵在氧氣中燃燒的實驗。雙氧水（H2O2）制氧的實驗，既能讓學生直觀地觀察到二氧化錳作為催化劑的輔助作用，又能讓學生明白該化學反應的實驗類型，即分解反應。通過鐵在氧氣中充分燃燒生成四氧化三鐵的反應，可以讓學生明白該反應屬于氧化反應以及氧氣具有明顯的助燃性。為了讓中學生能夠接受到具有連續性的化學知識，更為了優化化學資源的配置，教師可以將這兩個化學實驗作為一節課的教學內容展示給學生看，將雙氧水經過分解實驗制取的氧氣，運用到氧化還原反應中，讓學生觀察鐵絲在氧氣瓶中的燃燒現象。除此之外，教師還可以將燃燒后生成的二氧化碳有效地提取出來，運用到驗證二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁的實驗中，從而實現化學資源的合理配置，實現組合法創新實驗教學的目的。如此，通過將原有實驗重新進行組合的方式，可以讓初中學生接受到更為全面的、系統的和連續的化學知識，有效強化學生的化學理論知識和化學實驗能力，更能以教師自身的實驗創新精神來勉勵學生，在實驗中培養學生良好的實驗創新精神，并且這一教學過程也是切實符合我國新推行的素質教育理念的具體體現，因此，綜合來看，我們作為化學教師應當積極利用現有的實驗器具進行有效的創新教學，以優化和改善實驗教學，全面提高學生的化學綜合能力。

（三）利用擴充法創新實驗教學過程

將化學實驗所需儀器及裝置運用擴充的方法縱向或橫向地挖掘其潛在的功能，進而達到擴充實驗、延伸實驗的目的，可以有效開闊學生的視野，培養學生的發散思維能力和創新實驗的精神。具體來講，教師可以在教學金屬氧化物與酸的化學反應時，細心研讀教材。課本上安排的鹽酸、硫酸的除銹實驗雖然合理，但是其反應時間太長，如果直接拿到化學實驗課堂來展示的話，則不利于學生觀察。因此，為了有效縮短實驗反應所需的時間，教師可以在此基礎上擴充以酒精燈加熱的過程。除此之外，還可以補充硫酸與氧化銅反應的實驗（也加熱）。如此，通過這樣的擴充法創新實驗過程，可以讓學生更加清晰地觀察到鹽酸除鐵銹形成的黃色透明液體以及硫酸與氧化銅反應形成的藍色透明液體，進而激發學生學習化學實驗的興趣，領略化學實驗的神奇色彩。進而引發學生深入探究實驗原理的積極性，學生也就能類推延伸掌握酸與金屬氧化物的反應規律。

（四）利用替代法創新實驗教學過程

利用替代法將傳統實驗中涉及的實驗器具和器材進行有效替換，以提高化學實驗教學質量。除此之外，它還可以是對效果不太明顯的實驗進行反應原料的替代，也可以是對實驗用品的替代。但無論是哪一種有效的替代，只要能優化實驗教學質量，都可以為教師所用。

例如，人教版初中化學第五單元“化學方程式”中的“課題1質量守恒定律”中有一個經典的關于驗證化學反應實驗前與實驗后其質量守恒的實驗，就是碳酸鈉（Na2CO3）與鹽酸（HCl）的化學實驗反應。傳統的實驗驗證過程是，將燒杯、試管、適量的稀鹽酸及碳酸鈉固體顆粒放在托盤天平上稱出實驗前的數值，待反應過后再稱出一個數值，比較兩個數值的大小。進而讓學生明白，在反應中由于釋放了大量二氧化碳氣體，致使反應后的實驗質量較反應前更輕了一些，由此引申出化學實驗中存在質量守恒定律。但是，這樣的實驗反應中存在著一定的弊端。其一是我們無法確定在反應中所釋放出的氣體一定是二氧化碳；其二是由于碳酸鈉與稀鹽酸的反應速度過快，其放出的大量氣體不利于收集。因此，針對這種實踐困境，教師可以積極采用替代法改進和創新教學方法，即利用帶有氣球封裝的錐形瓶來收集碳酸鈉固體與鹽酸反應時釋放的二氧化碳，使整個反應中不存在二氧化碳被釋放到空氣中的現象，由此可以在天平上稱得化學反應實驗前與實驗后的質量是恒等的，從而更好地引申出化學實驗質量守恒定律。

概言之，在初中階段，運用有效的實驗儀器及裝置的創新方法，可以大大凸顯實驗現象，使傳統的化學實驗教學變得更加高效、便捷、安全和具有更強的可操作性，進而優化中學實驗教學質量。具體的改進和創新策略可以是對比法、組合法、擴充法和替代法，通過有效利用以上實踐策略，進而提高初中化學實驗教學的有效性，將我們的初中學生培養為文化知識和實驗技能、科學精神全面發展的綜合型人才，保證我國綜合國力達到實質性提高，進而實現經濟和科技的騰飛。

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編輯 常超波