以簡取勝改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

以簡取勝，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要體現(xiàn)科學(xué)性、實(shí)用性、簡約性、安全性、環(huán)保性和創(chuàng)新性等特點(diǎn)，從這些特點(diǎn)來看，現(xiàn)行初中化學(xué)教科書中的一些實(shí)驗(yàn)需要重新設(shè)計(jì)或改進(jìn)。我們在閱讀教學(xué)報(bào)刊及實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，就實(shí)驗(yàn)的簡單改進(jìn)方面作了一些嘗試和探索，現(xiàn)輯錄如下。一、用生活用品代替實(shí)驗(yàn)藥品，讓實(shí)驗(yàn)更“可親”實(shí)驗(yàn)藥品或用品如果能從學(xué)生生活物品中取用，就能變廢為寶，節(jié)約實(shí)驗(yàn)室開支，而且能拉近實(shí)驗(yàn)與學(xué)生的距離，降低化學(xué)實(shí)驗(yàn)的神秘感，增加可信度，營造輕松愉悅的課堂氣氛，甚至能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。例1：鋁箔在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)所用的鋁箔可取自學(xué)生熟悉的口香糖（如綠箭等）的鋁箔包裝紙，將其背面的紙燒去。由于這種鋁箔既薄又純，很容易燃燒。實(shí)驗(yàn)中用火柴引燃鋁箔較困難，可改用鎂帶來引燃。例2：木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)中的木炭可用激光復(fù)印機(jī)、打印機(jī)硒鼓中剩余的碳粉代替，碳粉顆粒很細(xì)，能與氧化銅粉充分接觸，實(shí)驗(yàn)成功率較高，同時也是變廢為寶的體現(xiàn)。例3：燒不壞的手帕是個比較經(jīng)典的趣味實(shí)驗(yàn)，其實(shí)，燒不壞的不只是棉手帕。用紙手帕（面巾紙）或普通的紙張代替棉手帕，實(shí)驗(yàn)效果也很好。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)降低了神秘感，幫助學(xué)生認(rèn)清問題的本質(zhì)?？傊?，在生活中尋找實(shí)驗(yàn)用品，可以簡化實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備或操作過程，還增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的親和力，使學(xué)生感到“化學(xué)就在身邊”，化學(xué)像魔術(shù)一樣有趣。二、實(shí)驗(yàn)儀器替換或簡單處理，讓實(shí)驗(yàn)更省心，現(xiàn)象更明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯是化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)成功的標(biāo)志。在藥品節(jié)約、裝置簡單的前提下，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越明顯越好。但是當(dāng)裝置簡單與操作簡便發(fā)生矛盾時，應(yīng)服從操作簡便的需要，以節(jié)省實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時間。例1：用雙氧水制氧氣是在錐形瓶等簡易裝置中進(jìn)行的，不能隨時控制反應(yīng)的發(fā)生或停止，且粉末狀的二氧化錳回收比較麻煩。改進(jìn)方法：把水泥潤濕后制作成小球，快干時滾上一層二氧化錳粉末后晾干。這樣的二氧化錳小球回收方便可反復(fù)使用，同時能實(shí)現(xiàn)用啟普發(fā)生器來制取氧氣，開關(guān)打開即得氧氣，省時省心。例2：白磷在熱水中燃燒的實(shí)驗(yàn)，一般是邊制取氧氣邊向熱水中通氣，但氣流難以控制且操作繁瑣?？梢园淹ㄈ胙鯕飧某上驘崴写禋猓ㄈ鐖D1）。人體呼出的氣體中二氧化碳雖然較多，但一般只能達(dá)到5%，氧氣仍然約占15%，所以能支持白磷燃燒。實(shí)驗(yàn)時，吹則燃，不吹則不燃，白磷的燃燒可以隨意控制，降低了操作難度，提升了成功率和趣味性。圖1三、研究影響實(shí)驗(yàn)成功的因素，改進(jìn)操作方法，讓實(shí)驗(yàn)更易成功實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的一般注意點(diǎn)在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器上，事實(shí)上，一個實(shí)驗(yàn)的成功不僅僅取決于實(shí)驗(yàn)裝置和用品，還與反應(yīng)物的狀態(tài)和活性，反應(yīng)條件（環(huán)境），甚至操作手法都有很大關(guān)系。圖2例1：如圖2，檢查裝置氣密性時現(xiàn)象是否明顯，檢驗(yàn)者的手溫高低是主要因素（在裝置不漏氣的前提下），環(huán)境溫度是次要因素，因此先把雙手搓熱了再驗(yàn)證，就能得到滿意的效果。例2：傾倒二氧化碳滅高低蠟燭的實(shí)驗(yàn)容易出現(xiàn)高蠟燭先滅的“錯誤”結(jié)果，常見的改進(jìn)往往是增加一些儀器（如漏斗）來引導(dǎo)二氧化碳的流動，實(shí)驗(yàn)成功率較高，但是實(shí)驗(yàn)的說服力和可信度下降。事實(shí)上，二氧化碳的量如果足夠的話，那么該實(shí)驗(yàn)失敗的原因往往只有兩個：①實(shí)驗(yàn)時操作不當(dāng)，把二氧化碳倒向了高的蠟燭；②蠟燭的火焰太大，放熱多，倒入的二氧化碳被熱氣所沖，無法沿?zé)谙鲁?。避免第一種失誤的辦法是：操作者要像傾倒液體那樣倒二氧化碳?xì)怏w，即集氣瓶口先向上，靠近燒杯口（如圖3a），然后去掉玻璃片，慢慢地向燒杯中傾倒（如圖3b,3c）。避免第二種失誤的辦法是：用剪刀將蠟燭的棉芯剪短，使蠟燭燃燒放出的熱變少（不一定要更換為小蠟燭）。圖3四、以探究的理念改進(jìn)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)真正富有“探究味”在課程改革提倡科學(xué)探究的背景下，很多教師能積極嘗試把傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改成探究性實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)探究。但不難發(fā)現(xiàn)，有一些改進(jìn)只是往驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)上貼了個探究的標(biāo)簽而已。實(shí)際上，重要的是改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程，使其更符合學(xué)生認(rèn)識事物的過程，這種從理念上去進(jìn)行的改進(jìn)，往往很簡單。例如：測定空氣中氧氣的含量。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)前先將容器的容積五等分，余下的實(shí)驗(yàn)過程就是為了驗(yàn)證1/5。沒做實(shí)驗(yàn)為什么就劃分五等分，此外，為什么不是六等分、七等分……？正是這種劃分使實(shí)驗(yàn)充滿了驗(yàn)證色彩，因此實(shí)驗(yàn)前不要將容器的容積五等分，改為實(shí)驗(yàn)后用量筒測出進(jìn)入容器的水的體積，即可計(jì)算出容器中氧氣的體積分?jǐn)?shù)。這樣的過程其實(shí)也是學(xué)生探索未知的思維過程，實(shí)驗(yàn)也就真正具有了探究味。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中的創(chuàng)新精神潛移默化地影響著學(xué)生，對學(xué)生的成長大有益處。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)也可由學(xué)生來完成。五、減少藥品用量，簡單處理廢液，讓實(shí)驗(yàn)輕輕松松變“綠色”某些實(shí)驗(yàn)不符合綠色化學(xué)的要求，對環(huán)境以及實(shí)驗(yàn)者或觀看者的身心造成一定的危害，因此綠色化改進(jìn)的示例很多。我們也應(yīng)該看到，實(shí)驗(yàn)綠色了但同時也繁瑣了，而且教育功能（如嗅覺等感官體驗(yàn)）也少了。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)應(yīng)謀求裝置簡單、感官體驗(yàn)和綠色化等三者之間的一種平衡，我們可以通過減少藥品用量，簡單處理廢液等途徑來實(shí)現(xiàn)。圖4例如，氨分子的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)（如圖4），由于濃氨水有強(qiáng)烈的刺激性氣味，所以此實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)示例很多，但多是重新設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)過程中始終密封的裝置。實(shí)際上，有害物質(zhì)的濃度只要在安全范圍內(nèi)都算是綠色的，何況聞少量的氨氣味還會使人的大腦產(chǎn)生短暫的興奮，同時聞到了氨氣味也是分子不斷運(yùn)動的一個例證，增加學(xué)生的嗅覺體驗(yàn)。改進(jìn)：鋁箔板包裝的醫(yī)用藥品用完后（沒了膠囊）的凹槽，或飲料瓶的瓶蓋可用來代替小燒杯，如圖5，氨水和酚酞溶液各滴入一滴即可。另外，實(shí)驗(yàn)后，向氨水中滴加適量的