初中化學實驗創新的科學性和簡約性研討

楊喜軍

摘要：初中階段的學生正處于青春期，無論是對外在事物的好奇心還是接受能力或者接受程度上，相對于小學階段的學生都有所增強。他們對一切未知事物充滿了好奇心和探知欲，希望對未知的事物進行了解。故而在進行化學實驗課程的教學時，教師可以充分利用學生的探知欲和好奇心，引導學生進行自主探究，從而有針對性地提高學生的學習效率。

關鍵詞：初中化學；化學實驗；實驗創新

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A文章編號：1006-3315（2021）6-024-002

在初中階段的化學教學中，化學實驗課占據了重要地位，同時也是教師在實際教學中經常用到的教學手段。而通過化學實驗來進行教學的根本目的，其實是通過真實的化學實驗和動手實踐，增強學生對化學公式的認知和理解，將枯燥、抽象的化學理論變成立體、有趣的反應現象，幫助學生提高課堂效率，形成化學思維。

一、創新實驗需要遵循的原則

在初中階段的化學實驗中，主要需要遵循七大原則，即科學、節約、直觀、安全、環保、可行以及學科綜合性能七大原則[2]。遵循七大原則，能夠很大程度上確保實驗安全進行的同時，提高實驗的教學質量。需要明確的一點時，化學的實驗過程存在一定程度的危險性，任何違規操作或是操作不當都容易引發安全事故。因此，教師在進行關于化學實驗的教學時，需要加強對化學試劑的管理和保存，引導學生正確進行化學實驗的相關操作，在進行學習的同時，確保實驗的安全進行。

二、創新實驗需要科學性

可以說，進行化學實驗的創新時，化學性便是其基本根基。教師在進行創新實驗教學的過程中，需要確保實驗方案、試驗設備、裝置和操作的科學性，以確保實驗結果的準確性。在進行化學實驗的實踐過程當中，學生通過親自動手操作，在檢驗了課本理論的真實性的同時，也提高了對化學的認知和理解。經過化學實驗的教學，學生的積極性和課堂參與度被極大地調動起來，降低了對化學的抵觸情緒。而教師在進行實驗創新的過程中，還應該注意創新實驗必須秉承原有實驗的創新目的，不能降低、減弱實驗原本的必要功能，更不能違背化學實驗的科學性。

（一）以過氧化氫制取氧氣為例

在進行華師大版初中科學九年級上冊中，“從分解反應制取氧氣”一課中，為了提高學生的學習興趣，教師可以針對制取氧氣展開實驗教學。1.設計實驗方案

針對這一課，實驗方案的設計內容是通過過氧化氫來制取氧氣。在初中階段的化學實驗教學當中，由于學生年齡相對較小，好奇心較重，自我保護能力有限，所以應該避免危險程度較高的實驗操作。而通過過氧化氫來制取氧氣的實驗操作危險性較小，實驗操作簡單，更便于學生的掌握和理解，推動課堂進度。2.準備實驗器材和藥品

實驗所需的器材包括錐形瓶、長頸漏斗、雙孔橡皮塞、導管、集氣瓶、水槽等。實驗藥品則包括過氧化氫溶液，以及作為催化劑使用、加快過氧化氫分解速率的二氧化錳。

3.組裝實驗器材

如圖所示連接好裝置，檢查裝置氣密性。方法是向長頸漏斗中加水直到沒過長頸漏斗的下端管口，然后將導管的一端浸入水中，用手緊握住錐形瓶的外壁，若長頸漏斗下端形成一段水柱，導管口有氣泡冒出，則證明裝置氣密性良好。然后將二氧化錳放入錐形瓶中。向長頸漏斗中倒入過氧化氫溶液，收集氧氣。驗滿和檢驗。

在實驗操作過程中應當注意的一些問題：

（1）實驗前應首先檢查裝置的氣密性

（2）過氧化氫溶液應從長頸漏斗加入，二氧化錳應用藥匙加入

（3）當導管口有連續均勻的氣泡產生時，再收集氣體

（4）取出后的集氣瓶應正放

（5）導管只需略微伸入試管塞

（6）長頸漏斗的末端應伸入液面以下，以防生成的氣體外逸

（7）裝藥品時，先裝固體后裝液體

（二）以質量守恒實驗為例

在進行華師大版初中科學九年級上冊中，“質量守恒定律”一課的教學中，針對課本當中原本的實驗過程中的不足，進行了一定程度上的改進。

1.設計實驗方案

通過磷和氧氣加熱后產生五氧化二磷的化學反應，經過實驗前后質量的測定來驗證質量守恒定律。

2.準備實驗器材和藥品

實驗所需器材包括錐形瓶、石棉網、鐵架臺、酒精燈，1.5*1.5cm銅片、托盤天平、氣球。實驗所需藥品為白磷。

3.實驗操作方法

在小銅片中制造一個小凹槽，放入錐形瓶中，取綠豆大小的白磷放置在小凹槽中，并系上小氣球，在托盤天平上進行稱量。然后將錐形瓶放置在鐵架臺上，墊上石棉網，使用酒精燈進行加熱、燃燒反應。反應結束后，等待完全冷卻后再次進行稱量，通過兩次稱量結果的對比，得出實驗結論。

4.改良后的優點

（1）裝置簡單，容易操作，便于學生進行學習和操作掌握，而且現象明顯，實驗成功率高。通過兩次質量的稱量，錐形瓶內外的空氣并不流通，瓶內物質的質量沒有改變，從而保證了稱量結果的準確性。

（2）在瓶口處放置氣球，可以避免白磷在加熱燃燒時放熱而讓氣體膨脹，從而導致瓶塞被沖開、實驗失敗。

（3）白磷發生反應前后都處于密閉容器中，避免了反應物對環境的污染。

（4）將原本在錐形瓶的瓶底鋪細沙的方式改變為用銅片放置白磷，縮短了加熱時間的同時，也能夠避免白磷和瓶底的直接接觸，避免了實驗器材因為溫度過高而炸裂的危險發生。

三、創新實驗需要簡約性

除科學性外，在進行初中階段的化學實驗教學時還應當注意創新實驗的簡約性。初中階段的課程較多，要求學生掌握的知識點較為繁雜，故而在教師進行實驗創新教學的過程中，應當注重其簡約性，充分、高效的利用課堂時間，降低學生的學業負擔和記憶負擔，充分節約資源。

在提高創新實驗的簡約性時，要注意實驗用材是否便捷、實驗裝置是否易于操作、實驗成本是否低廉、實驗操作是否安全等問題[3]。教師通過提高實驗的簡約型，可以提高實際教學中的課堂效率，降低學生的抵觸情緒以及學業負擔，有利于學生的身心發展。

（一）實驗設計盡量簡便

在進行華師大版初中科學七年級下冊中，關于“二氧化碳”一節內容的學習室，教師可以通過關于“檢驗蠟燭燃燒時，是否產生二氧化碳氣體”的實驗來引起學生的學習興趣，引導學生進行動手實踐。

然而，在實際教學過程當中，部分教師通過廣口瓶、量杯、玻璃容器等實驗器材，對實驗方案進行精心的設計。教師的本意是讓學生在實驗教學的過程中，通過觀察實驗過程，即廣口瓶中的水流出后使瓶內產生負壓，從而導致蠟燭燃燒產物被石灰水吸收這一實驗過程，理解并掌握實驗。然而整個實驗操作起來過于復雜，對于物理水平比較一般的學生而言，很難明白其中所包含的實驗原理。所以在進行實驗設計的時候，應當盡量避免復雜的實驗操作。

（二）實驗裝置避免過度集成化

近幾年來，在初中階段的化學教學過程中，許多教師越來越趨于追求實驗裝置的集成化，進而設計一連串復雜而繁瑣的實驗裝置。盡管對于教師而言，復雜的集成化實驗裝置的確是能夠便于將其高端的化學素養進行展示，但并不利于學生的學習，致使學生在進行學習的過程中被復雜的實驗裝置所迷惑，頭昏腦漲于化學實驗，并且最終喪失了對于化學實驗乃至化學學科的學習興趣。

教師在進行實驗設計的過程中，應當盡量避免炫技且毫無必要的復雜實驗。同時，教師可以通過一些方便快捷的簡單實驗向學生演示化學實驗的反應過程，培養學生對化學的學習興趣，引導學生養成主動學習的良好習慣。

比如，在進行驗證二氧化碳化學性質的實驗操作中，教師可以通過實驗設計，將制取二氧化碳和驗證其化學性質的實驗聯系到一起，增強學生的學習興趣，豐富學生的動手實踐能力。

1.設計實驗方案

通過稀鹽酸制取二氧化碳，并驗證二氧化碳的化學性質。實驗用品價格低廉，安全方便，且不易破碎，實驗現象也較為直觀，操作時危險性較小，便于學生操作。

2.準備實驗器材

實驗器材包括300毫升的塑料瓶兩個，T形玻璃導管一支，20厘米的玻璃管兩支，20厘米的橡膠管一根，30厘米的細銅絲或塑料軟繩一根，止水夾一個，橡膠塞一個，橡皮筋四個，紫色石蕊試紙四條。實驗藥品包括稀鹽酸和澄清石灰水、石灰石等。3.安裝實驗器材

（1）安裝發生裝置（如圖一所示）

取一個三百毫升的塑料瓶，在橡膠塞上進行打孔，孔的大小要與瓶口向吻合。完成之后插入T形玻璃管，將玻璃管橫向的一端與帶導管的橡膠管相連，豎向的一段則與短橡膠管相連。另取一個小塑料瓶，在底部用鐵絲灼燒后燙出數個小孔，并裝入石灰石，開口上端與細銅絲相連接。將小塑料瓶放入上一步的塑料瓶中，并將細銅絲放入T形管短橡膠管的一端，為防止氣體的逸出，應用止水夾將橡膠管夾住。

（2）安裝檢驗裝置（如圖二所示）

取一個三百毫升的塑料瓶，在塑料瓶的瓶蓋上打三個孔，其中兩孔的大小應與玻璃管的大小相匹配。將兩支玻璃管傳入孔中，并在瓶身中間處另打一孔，插入一支裝有橡膠管的彎玻璃管。將伸入瓶身的兩支玻璃管緊挨，分四份用橡皮筋固定，然后在兩個玻璃導管中間插入四張石蕊試紙。

4.操作完成實驗

（1）制取二氧化碳

先進行裝置氣密性的檢驗。然后將藥品裝入發生裝置內進行氣體的收集。根據二氧化碳的物理性質，可采用向上排空氣法來收集二氧化碳，進行驗滿之后蓋緊瓶蓋。

（2）檢驗二氧化碳性質

去掉發生裝置的彎玻璃導管，將橡膠管和圖二中的玻璃導管連接到一起，使二氧化碳進入裝置，觀察石蕊試紙的變化，如圖三。

5.實驗改進的優點

通過改進，將原來反應物全部混合在一起、不利于分離回收的現象改變，使整個實驗有了明顯的優勢。在操作簡便的同時，也避免了藥品的浪費，而且能夠控制反應的發生和停止，提高了教師在進行實驗教學時的頻率，同時也能夠提高學生的動手能力。教師還可以在進行實驗教學之前，先引導學生思考這樣設計實驗的優勢和好處，并提出原本實驗中的缺陷和不足，引導學生學會獨立思考，避免學生養成依賴課本、迷信課本的習慣。

總而言之，對于化學實驗的創新而言，其科學性和簡約性是必不可少的靈魂。教師在進行改進和創新實驗方案的時候應當注意仔細斟酌實驗過程，充分利用身邊現有的實驗器材，為學生設計簡單可行、現象便于直觀觀察的化學實驗，在加強了學生動手實踐能力的同時，還能夠培養學生的學習興趣，引導學生在進行完課堂教學的同時，根據自己的能力挑選化學實驗進行拓展學習。

參考文獻：

[1]蔡麗.例談初中化學實驗探究教學的科學性和簡約性[J]新教育時代電子雜志（教師版），2019，000（028）：90

[2]王麗娜.例談初中化學實驗創新的科學性和簡約性[J]贏未來， 2018，000（010）：P.105-105

[3]張淑紅.淺談初中化學實驗中的探究性教學[J]滄州師范學院學報，2008