初中化學實驗裝置改進例談

史仲文

【摘 要】化學核心素養的提出更是明確了教師在教學中要培養學生的實驗探究能力和創新意識。進行化學學生分組實驗，可以鍛煉學生的實驗操作能力、觀察能力、分析能力，更能培養學生團結合作的意識以及小組分析討論的好習慣。目前學生分組實驗存在很多困難，導致很多分組實驗不能開展。筆者在教學實踐中發現具支試管在很多課本基礎實驗中都有奇妙的改進作用。

【關鍵詞】初中化學;裝置改進;具支試管

化學是一門以實驗為基礎的學科。初中化學課程標準中明確表達了實驗在化學教學中的重要性和必要性。化學核心素養的提出更是明確了教師在教學中要培養學生的實驗探究能力和創新意識。除了教師的演示實驗以外，進行化學學生分組實驗，可以鍛煉學生的實驗操作能力、觀察能力、分析能力，更能培養學生團結合作的意識以及小組分析討論的好習慣。學生在小組合作時的討論，思維碰撞的火花讓人激動。分組實驗還增加了學生的親身體驗感，促進他們對所學知識的長久記憶和深度理解，在一定程度上還能激發他們的創新能力。

一、組織學生分組實驗時存在的問題

以筆者多年的一線從教經驗來看，開展學生分組實驗是存在一些問題的。在沒有配備專職化學實驗員的情況下，教師需要準備大量的實驗儀器和實驗藥品，裝配還需花去大量時間。裝置復雜程度和儀器不匹配會直接提升實驗難度和失敗率。儀器的不合理還會造成藥品大量浪費，導致實驗成本提高。最終只能簡化為演示實驗，與培養學生化學核心素養的要求相悖，長此以往將大大打擊教師的教學積極性和學生的實驗探究欲望。因此，通過改進實驗裝置來提高實驗效率和成功率顯得極為重要。

二、實驗裝置改進具體案例

案例一：具支試管用于改進洗氣裝置

洗氣裝置是初中化學實驗中非常重要的一個實驗環節，在除雜、分離等操作上是不可或缺的，綜合實驗中基本都會用到。筆者在進行學生分組實驗過程中，首先用到的是傳統洗氣裝置，該裝置需要在橡皮塞上打兩個孔，分別安裝長導管和短導管。筆者在裝配儀器時發現，一般的市售玻璃導管外徑在7mm，打孔后的橡皮塞就只能適配一般的廣口瓶，很難運用于一般中型試管。使用廣口瓶使學生分組實驗中藥品用量過大，造成的浪費和后續處理問題增大了實驗成本，所以很多綜合性的學生實驗難以推廣，實在可惜。為了能繼續開展分組實驗，筆者運用具支試管對原裝置進行改進，如圖1，具支試管在滬教版初中化學書上并沒有明確出現，但是應用在此處可以省去短導管，不僅降低了打孔的工作量，關鍵的是還減小了橡皮塞的直徑，使得橡皮塞適配普通中型試管，大大降低了實驗所需的藥品量，裝置也更加的簡單美觀。

案例二：具支試管用于改進微型啟普發生器

氣體的制備是初中化學重要的基礎實驗，在二氧化碳和氫氣的實驗室制法中都提到了啟普發生器，但是用于學生實驗同樣存在藥品用量大的問題，而且裝置對于化學入門的學生過于復雜。雖然書本上為我們提供了簡易啟普發生器，但同樣存在雙孔橡皮塞的適配問題。經過筆者試驗，利用具支試管能很好地解決這個問題，如圖2。改進后的裝置組裝難度大幅下降，藥品用量很少，裝置結構直觀明了，易于被學生觀察和理解。學生在親手操作和近距離觀察中加深了他們的理解，對于啟普發生器可以隨時控制反應的發生和停止這一優點有了直觀感知，更有助于他們的記憶和理解。通過分組實驗使學生親身參與實驗，能“慢鏡頭”式的觀察，開展熱烈分析和討論。看到學生操作實驗時的那股“興奮勁”可以確定他們的學習熱情和探索欲望被激發了。

案例三：具支試管用于氣體產物的驗證

化學核心素養中的科學精神與社會責任這一點要求引導學生擁有可持續發展意識和綠色化學的觀念，然而很多化學實驗不可避免的會產生一些污染性氣體，在實驗評價上有違環保，因此尾氣處理也是改進實驗一個很重要的部分。例如書本上加熱碳酸氫銨的實驗，實驗在敞口的蒸發皿中進行，產生的氨氣會逸散到空氣中，有刺激性氣味，不適合做學生實驗，且產生的二氧化碳氣體不能得到驗證。筆者在課堂教學中按照書本裝置進行了演示實驗，產生的氨氣影響課堂氣氛和教學效果，更無法進行學生分組實驗。改進后，在試管中進行加熱實驗，并將產生的氣體通入澄清石灰水，驗證了二氧化碳的生成。但是在此改進實驗中，重點產物氨氣的氣味就無法讓學生感知到，學生的感觀認識僅停留在視覺刺激，失去了嗅覺刺激，使得整個實驗達不到預期效果。因此在討論后，筆者在初步改進裝置的基礎上將試管替換為具支試管，在支管上加上乳膠管和止水夾，如圖3。再次改進后，在實驗過程中，可以打開止水夾通過支管來體驗氨氣的氣味。如此操作既不會使得氨氣逸散影響教學進程，又能達到實驗效果，這一點小改進可以讓實驗更加的嚴謹合理，更重要的是筆者認為可以將其推廣為學生分組實驗，從而訓練學生加熱固體，體驗氣味等一系列操作，進一步激發學生的學習熱情。

三、在改進實驗裝置中引發的一些思考

化學實驗是進行科學探究的重要方式，學生具備基本的化學實驗技能是學習化學和進行探究活動的基礎和保證。有效的化學課堂需要借助有效的化學實驗，而有效的化學實驗最佳狀態是學生手腦結合，親身參與體驗。演示實驗永遠替代不了學生分組實驗，所引發的學生認知沖突也不會那么凸顯。實驗裝置的改進是為了簡化裝置和減少藥品用量，從而可以將一些精彩的實驗讓學生分組去完成，達到更好的教學效果。因此教師在從業過程中要不斷反思，嘗試利用合適的器材來改進實驗裝置，給學生搭建化學實驗平臺，提高課堂效率。新課程標準要求教師注重培養學生的創新能力，改進實驗裝置的歷程中大膽嘗試和實踐何嘗不是一種創新，對培養學生積極創新、大膽創新具有很強的引領作用。借用在家庭教育中大家認同的一個共識“你想讓孩子成為什么樣的人，你就先成為什么樣的人”。那么教師也需要時刻鞭策自己“你想讓學生成創新型的人，你就先成創新型的教師”。

【參考文獻】

[1]馮梅.彎形具支試管在氣體性質實驗中的廣泛應用[J].化學教育，2013（4）

[2]王宇.初中化學實驗的改進與創新[J].化學教育，2015（21）

（蘇州大學附屬尹山湖中學，江蘇 蘇州 215124）