創新化學實驗激發學生興趣

■吳良根

化學是一門實驗科學。化學實驗既是化學學習的內容，也是學好化學的方法與手段。九年級屬于化學學科的入門階段，雖然教材中涉及的知識點較多，但簡單易記。于是，很多化學教師忽略了讓學生在體驗中構建化學知識的重要性，甚至秉持“做實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗”的觀念，強迫學生記現象、記結論、記化學用語。這種做法雖然可能在短期內收獲不錯的應試效果，但長此以往，就會令學生失去對化學學科的興趣。因此，化學教師在教學中，要注意改進傳統實驗，創新探究性實驗，促使學生在體驗中學習原理，在活動中構建體系，在應用中鞏固知識。下面，筆者就以“奇妙的二氧化碳”一課為例，談談如何改進化學實驗，創新課堂教學。

教學片段一：二氧化碳的滅火實驗

【教材實驗】在一個大燒杯中放置兩支燃燒著的高度不一的蠟燭，然后將一瓶二氧化碳氣體沿燒杯壁輕輕倒入燒杯中（圖1）。下面的蠟燭比上面的蠟燭先熄滅，證明二氧化碳的密度比空氣大，且二氧化碳不能燃燒，也不支持燃燒。

圖1

【思考】在按照圖1操作實驗時，經常會出現上面的蠟燭先熄滅的情況，這是因為操作者不慎將二氧化碳先倒在上面蠟燭的火焰上了；還有可能出現兩支蠟燭都不熄滅的情況，原因是燒杯體積較大而集氣瓶較小，致使倒入的二氧化碳不能覆蓋住蠟燭的火焰。這樣就會造成由實驗現象不能得出應有實驗結論的狀況。

【改進實驗】在一個透明的、長方形的玻璃容器內，放置五支高度不一的已點燃的蠟燭（圖2）。將運送二氧化碳氣體的玻璃導管通入容器，且導管離最高的蠟燭最近（中間有一個擋板）。同時，在最低的蠟燭處放一個能檢測二氧化碳氣體含量的傳感器。觀察到的現象是：隨著二氧化碳氣體的通入，最低的蠟燭先熄滅，然后其他蠟燭從低到高依次熄滅；傳感器顯示二氧化碳的濃度逐漸升高。等蠟燭全部熄滅后，拿出二氧化碳傳感器，然后用坩堝鉗夾持一段燃燒著的鎂條伸入到容器中。觀察到的現象是：鎂條在容器內劇烈燃燒，發出白光，放出大量的熱；同時，容器壁上出現小黑點。

圖2

【反思】實驗改進后，蠟燭增多了，學生會感到實驗更加有趣。實驗還增加了二氧化碳傳感器，能讓學生明顯感到集氣瓶中的二氧化碳在傾倒時，像水一樣進入容器，先淹沒最低的蠟燭。實驗中最令學生關注的是：雖然最高的蠟燭離通入二氧化碳的導管最近，但離導管最遠的，也是最低的蠟燭，是最先熄滅的；然后，其他蠟燭從右向左、從低到高相繼熄滅。二氧化碳的密度大于空氣，不能燃燒也不支持燃燒的性質得到充分體現。

接下來的鎂條燃燒實驗，既充分利用了容器內的二氧化碳氣體，又讓學生知道，雖然二氧化碳是一種常用的滅火劑，但有的物質，如鎂，卻可以在二氧化碳中燃燒，因此，選擇滅火劑還是要根據燃燒物的具體情況而定。

教學片段二：二氧化碳與水反應的研究

【教材實驗】打開汽水瓶蓋，用一個帶有導管的橡皮塞塞緊瓶口。由于瓶內壓強減小，所以溶解在飲料中的二氧化碳就會外逸，通過導管進入水中，并與水發生化學作用，生成令紫色石蕊試液呈現紅色的物質——碳酸。（圖3）然后，將試管放在酒精燈上加熱，就會發現，碳酸是一種不穩定的物質，稍微加熱就會分解成二氧化碳和水。二氧化碳從水中逸出后，石蕊試液重新變成紫色。

圖3

【思考】教材實驗只是讓學生先記住酸溶液能使紫色石蕊試液變紅的結論，然后完成了一個驗證性的實驗而已。由于紫色與紅色比較接近，因此操作者一般要將原石蕊試液的顏色與變色后的溶液進行對比，有時為了對比效果明顯，還要在試劑瓶后襯一張白紙。

【改進實驗】用吸水性較好且有一定柔韌性的紙折出若干朵小花，將其完全浸入石蕊試液中，取出晾干后，再浸入石蕊試液中……重復這一步驟，直到紙花變成明顯的紫色為止。

步驟一：向第一朵紙花噴水，向第二朵紙花噴鹽酸溶液，向第三朵紙花噴硫酸溶液，向第四朵紙花噴醋酸溶液。觀察到的現象是：噴水的紙花不變色，而噴鹽酸、硫酸和醋酸溶液的紙花變成了紅色。這說明石蕊試液遇水不變色，遇酸性溶液則變成紅色。

步驟二：將第五朵紙花放入集滿二氧化碳的集氣瓶中，紙花不變色。這說明二氧化碳不能使石蕊變色。

步驟三：向第六朵紙花噴水，使其濕潤，然后將其放入集滿二氧化碳的集氣瓶中，紙花變成紅色。這說明此時有酸存在——二氧化碳與水反應，生成了碳酸。

步驟四：取出步驟一和步驟三中已經變色的紙花，分別放在酒精燈上加熱。步驟一中變紅的紙花不變色，而步驟三中的紙花變為紫色。這說明步驟三中生成的碳酸不穩定，遇熱就會分解。

【反思】改進后的實驗與原實驗相比，內容更加豐富。用紙花呈現變色現象，趣味性強。不同顏色的花朵放在一起，實驗效果更加明顯。更重要的是，紫色石蕊遇酸性溶液變為紅色的結論是學生通過探究實驗得到的，這比單純地讓學生記一個結論的教學效果更好。

教學片段三：二氧化碳與澄清石灰水反應的研究

【教材實驗】將發生裝置中的二氧化碳氣體用玻璃導管通入裝有少量澄清石灰水的試管中，石灰水變得渾濁。化學上常用這個實驗來檢驗二氧化碳氣體。

【思考】該實驗操作較為簡單，也僅僅為驗證性實驗，趣味性不強，并且在操作過程中，二氧化碳容易過量，石灰水一下子又變澄清了。遇到這種情況，教師還要花時間去講解為何石灰水會“先變渾后變清”。由于認知局限，即使聽了教師講解，學生往往還是十分茫然。

【改進實驗】用圓底燒瓶收集一瓶二氧化碳氣體后，立即塞上一個雙孔的橡皮塞。在雙孔橡皮塞的一個小孔內，插入一根帶止水夾的導管；在另一個小孔內，插入一根吸入新配制的澄清石灰水的滴管。將導管插入盛有新配制的澄清石灰水的燒杯中，將圓底燒瓶固定在鐵架臺上。用手擠壓滴管的膠頭，將澄清石灰水擠入燒瓶內，然后打開止水夾。觀察到的現象是：燒杯中的澄清石灰水順導管逆向流入燒瓶內，形成乳白色的噴泉。（圖4）

圖4

【反思】改進后的實驗先將滴管內的澄清石灰水擠入燒瓶內。澄清石灰水與燒瓶內的二氧化碳發生反應，燒瓶內壓力變小。燒杯中的澄清石灰水沿著導管被吸入燒瓶內，進一步與燒瓶內的二氧化碳發生反應，生成白色渾濁物，形成乳白色的噴泉。這一實驗不僅能說明二氧化碳可以與石灰水反應，而且具有很強的視覺沖擊力，可以極大地調動學生的學習興趣。同時，該實驗也不會因二氧化碳過量而為教學帶來干擾。

通過以上教學片段，我們可以得知，優化和改進化學實驗，使實驗原理更科學、實驗現象更明顯、實驗結論更可靠，是實現高效化學課堂的重要因素。初中學生剛開始學習化學，教師如果能夠設計出更多的優質實驗，就能夠激發學生的學習興趣，保持他們學習化學的熱情。這對學生在化學方面的長遠發展具有非常重要的現實意義。