由“蹲坑”到“綠色創新”談實驗設計改革

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摘要：實驗教學如何從“蹲坑式”教學上升到“綠色創新”教學的實施過程中還存在理解上的偏差，尤其是不可或缺的創新的技能，而化學上的創新實施途徑就是實驗。通過“綠色化”實驗的設計和創新促進學生對化學的學習興趣的提升。引導學生投入到探究活動之中，培養他們的創新意識和實踐能力。

關鍵詞：蹲坑；綠色創新；實驗

一、 “跳”出思維定勢

“跳”指跳出學生思維上的定勢。消除認為做實驗必須按照書本上規定的方法，一成不變的思維模式。教師可向學生指出同一個實驗，由于目的要求不同，可以有不同的裝置和操作。

教學案例1：金屬鈉與水反應實驗的創新改進

金屬鈉與水的反應是高中一個重要的實驗，教師往往讓學生分組去做，目的是培養學生的動手動腦的能力。傳統的方法就是鑷子取金屬鈉處理后放入盛有水的燒杯中觀察反應的現象，然后根據推理得出結論。而創新的方法則是選用裝有水癟了的塑料瓶，迅速加入一定量的金屬鈉，發現塑料瓶鼓起來了，再在塑料瓶上刺一小孔，擠壓氣體點燃。

這種在比較中讓學生認識到探索改進實驗的方法，是一種很有意義的工作，能激發學生思維的積極性和強烈的求知欲。

二、 “設”指創新設計

“設”指對實驗方案進行創新設計。不局限在現有的實驗設計和操作方法上，而是思考是否有更好的方法，讓學生動起來。一個全新實驗方法的誕生，是建立在對傳統方法深入理解的基礎上的，是針對其存在的問題進行改進而實現的。這就要求學生對每個實驗的內容都要認真思考，弄清實驗目的、裝置的選取、實驗的操作方法，認真研讀，跳出思維定勢，根據實驗目的進行創新設計，則能達到意想不到的效果。

教學案例2：碳酸鈉和碳酸氫鈉固體熱穩定性的對比實驗的創新改進

在蘇教版化學必修一上有一個專題是《碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質》，其中有一個小實驗就是關于碳酸鈉和碳酸氫鈉熱穩定性的比較。按照傳統的方法是將碳酸鈉和碳酸氫鈉分別在密閉、帶有導管的兩個試管單獨進行加熱，觀察哪一個有氣體產生，這樣就能得出結論。但說服力不強。創新操作則是把碳酸鈉裝在大號具支試管中，把碳酸氫鈉裝在小試管中再套在大號具支試管中，對外面的大試管進行加熱，結果外面受熱溫度高的大試管中并無變化，而里面小試管中導出的氣體能使澄清石灰水變渾濁，這樣改進以后就更能說明碳酸氫鈉的熱穩定性比碳酸鈉弱。

通過這些常見小實驗的改進，不但能簡化實驗操作，同時能避免一些危險過程，并增加可操作性，使實驗變得更加容易，現象更明顯，課堂達成率更高。

三、 “觀”察演示過程

“觀”指學生觀察老師對實驗的演示。要求同學仔細觀察注意教師的操作過程以及實驗中的各種現象，而且要引導學生思考實驗的改進，在觀察中積極思考，創新設計。教師應有意識地突出實驗中的不足之處，以挖掘學生觀察的敏銳性，培養學生綜合分析問題的能力。

教學案例3：銅和濃硫酸反應的實驗改進

銅和濃硫酸的反應是一個重要的驗證濃硫酸強氧化性的實驗。傳統的實驗就是用一支試管裝上一定量的濃硫酸，然后塞上帶有銅絲和導氣管的塞子，驗證產生的氣體是SO2 ，就能證明濃硫酸發生反應，被還原了，另外和不活潑金屬銅反應則證明濃硫酸具有強氧化性。但仔細觀察和思考，傳統實驗有不足之處，那就是沒有體現環保的理念；所以教師就可以利用這點讓學生設計，如銅絲可以卷成螺旋狀，增加接觸面積，加快化學反應速率；另外設計成可推拉的銅絲，便于隨時控制反應的發生和停止等。

通過這種方法不但能確定金屬銅與稀硝酸反應產物是NO，同時也能說明NO易于空氣中的O2 反應的事實，一舉雙得，驗證了兩個性質。這就達到簡化實驗、減少藥品的使用的綠色創新的要求。

四、 “添”加實驗方案

“添”指對一些課本上沒有實驗的知識點設計實驗方案。目的是通過實驗強化對該知識點的掌握，通過添加實驗，可以加強直觀性，激發學生的學習興趣。調動學生思維，也是最富有啟發性的過程。教師可設計問題放手讓學生充分討論，鼓勵發表不同意見。要求學生大膽列舉自己的方案，相互交流。然后師生共同總結歸納出最佳的實驗方案。

教學案例4：驗證金屬銅與稀硝酸反應產物是NO的創新改進

蘇教版必修一專題4《硝酸的性質》中有銅和硝酸的實驗，學生都知道銅和濃硝酸反應硝酸被還原為NO2，銅和稀硝酸反應硝酸被還原為NO，由于NO易與O2反應，產生的一氧化氮立即被氧化成紅棕色的二氧化氮，很難觀察到無色的一氧化氮。教師可利用這一點發動學生改進實驗裝置。如何改進呢？可以取一塊小銅片放入10 mL的注射器內，先吸入6 mL熱水，再吸入2 mL稀硝酸，將注射器內的氣體排出立即用膠皮套在針頭上。這時銅與稀硝酸反應產生氣體。當注射器內產生了足夠的氣體時，將注射器針頭稍向上，去掉膠皮管，套上一個干燥的小試管，把無色的NO氣體推入試管中，即刻小試管里出現紅棕色。則證明銅與稀硝酸反應產生的是NO。

此實驗能讓學生跳出傳統的實驗模式，強調實驗創新，這樣既能掌握新知識又能培養學生的動腦能力，這也就跳出純理論教學的傳統模式，通過創新的實驗，既傳授了新知識又培養了學生的動腦動手的學習方式。

五、 “改”進實驗方法

“改”指探索創新實驗方法。創新在某種程度上講就是求異。書本上的很多演示實驗方法本身也不錯，但我們能否創造出更多的不同的新型實驗方法呢？這時教師應幫助學生樹立成功的勇氣和自信心，培養他們的刻苦鉆研精神和堅韌不拔的毅力。充分發揮學生的想象力和創新精神，引導他們運用掌握的知識在實踐中探尋新的實驗方法。

教學案例5：摒棄“蹲坑”模式，開創“綠色創新”的實驗改進

噴泉實驗是必修一《氮肥的生產和使用》中的一個重要的實驗，該實驗能極大地提升學生學習化學的興趣，書本上的操作就是用一圓底燒瓶，里面充滿高濃度的氨氣（當然也可以是HCl或其他氣體，如SO2等），塞上帶有直玻璃管和膠頭滴管的塞子，擠壓膠頭滴管，然后形成噴泉。這是書本上給出的操作方法。有沒有其他的操作方法呢？也可以這樣改進：用帶有玻璃管的塞子塞緊瓶口，將直玻璃管插入盛有水的燒瓶里。用手或熱毛巾捂住燒瓶一段時間，燒瓶內氣體受熱膨脹，少部分極易溶于水的氨氣通過導管向下擴散溶于水（可以先在水中加入酚酞試液，溶液變為紅色，證明氨氣溶于水），使燒瓶內氣壓迅速下降，引發噴泉。endprint