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談?wù)勚袑W(xué)化學(xué)實驗的改進(jìn)和創(chuàng)新
提起實驗改進(jìn)、實驗創(chuàng)新,一些教師不知從何下手,我認(rèn)為:對于農(nóng)村及老、少、邊、窮等經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的中學(xué)來說,由于學(xué)校實驗條件簡陋、實驗經(jīng)費緊張,教師更多地應(yīng)該關(guān)注的是如何用一些替代品來完成本來無條件完成的實驗,如微型試驗、用礦泉水瓶以及經(jīng)過消毒處理的一次性注射器等來完成的某些實驗,這些地區(qū)的教師們要盡量地想辦法創(chuàng)造條件開足開全實驗;對于實驗條件較好的中學(xué)教師來說,可從多媒體技術(shù)與化學(xué)實驗的整合、教材中現(xiàn)有的某些實驗的改進(jìn)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的探究性實驗等方面出發(fā),進(jìn)一步開發(fā)和完善化學(xué)實驗的教育功能。
在初中化學(xué)評優(yōu)課會議上,有一位老師在講《燃燒的條件》時,當(dāng)她按教材中的設(shè)計進(jìn)行白磷在水下(熱水)燃燒的演示實驗時,第一次沒做成功,我想她之所以沒做成功是因為在水下氣流吹的白磷到處移動,氧氣與白磷無法充分接觸的緣故,她若把通氣的導(dǎo)管改成倒扣的小漏斗罩在白磷上,然后再通氧氣,實驗就能很容易成功。我認(rèn)為中學(xué)化學(xué)實驗改進(jìn)、實驗創(chuàng)新就應(yīng)該從這些教學(xué)中遇到的實際問題入手。
在第九屆十省市中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新研討會上,有很多省市的作品很有創(chuàng)意,我認(rèn)為這些好的作品對中學(xué)化學(xué)一線教師進(jìn)行實驗改進(jìn)、實驗創(chuàng)新有很大的啟示,下面把我認(rèn)為有創(chuàng)意并且比較實用的作品分類整理如下:
1.技術(shù)含量比較高的原創(chuàng)性的作品。如河北邯鄲永年二中(鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué))曹治淮老師的《安全環(huán)保型氣體發(fā)生器》,該作品已獲國家專利。此裝置是曹老師使用優(yōu)質(zhì)透明的PVC塑料薄膜、氣門、接口熱合而成。該裝置能用于中學(xué)化學(xué)實驗的十多種氣體的快速制取、儲存并能進(jìn)行一些性質(zhì)的實驗,該裝置價格低廉,操作簡便,安全環(huán)保,便于攜帶,很適合農(nóng)村及老、少、邊、窮等經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的中學(xué)使用。
2.為了節(jié)約藥品的微型試驗。如云南省富源縣一中的湯學(xué)周老師多年來研制、使用的《中學(xué)微型化學(xué)實驗儀器》,該套裝置比較好地解決了富源縣一中的實驗教學(xué)問題,。
3.利用廢舊物品的實驗。如云南省建水縣建民中學(xué)的祁有金老師的《用礦泉水瓶解決西部貧困地區(qū)開展實驗教學(xué)的探索與創(chuàng)新》,就是為了解決西部貧困地區(qū)的初中化學(xué)實驗?zāi)軌蛘ｉ_展而想出的辦法。據(jù)祁老師展示、介紹,用無毒、無害而生活中到處都有的塑料礦泉水瓶可代替化學(xué)實驗中的好多儀器,如水槽、試管、燒杯、集氣瓶、漏斗等,把大的礦泉水瓶從下半部剪開即是水槽,把小的礦泉水瓶剪開,下半部分即可作燒杯,上半部分可作漏斗,想往礦泉水瓶上安一個支管,利用塑料的熱塑性,把一根玻璃管的一端在酒精燈上加熱后往礦泉水瓶上一插即可,非常方便。祁老師介紹說:“用此辦法可解決初中化學(xué)教材中85%的實驗。他在大會上用礦泉水瓶制品演示的《二氧化碳的制取及性質(zhì)實驗》非常成功,贏得了與會專家和參會教師的尊敬和好評。
4.現(xiàn)代多媒體技術(shù)與化學(xué)實驗的整合。如上海市風(fēng)華中學(xué)陸惠蓮等老師的《DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)在化學(xué)中的應(yīng)用——測定冰醋酸加水稀釋過程中導(dǎo)電率的變化》,以前在中學(xué)講這一部分內(nèi)容時只是從理論上分析、推導(dǎo)得出結(jié)論。而陳老師等通過實驗直接得出結(jié)論,使原來枯燥的理論變得有趣生動,我認(rèn)為這對中學(xué)化學(xué)理論知識的教學(xué)是一種嘗試和突破。
5.對教材中現(xiàn)有實驗的改進(jìn)。如天津市扶輪中學(xué)的梁天真老師的《鋁在氧氣中的燃燒》。高中化學(xué)第二冊原有實驗中“把薄鋁箔卷成筒狀,內(nèi)部裹一紙片,點燃紙片立即伸到盛有氧氣的集氣瓶中”,這樣做有時紙片引燃不了薄鋁箔,為了提高實驗的成功率,梁老師改進(jìn)如下:先將濾紙剪成條狀后用水浸濕,然后在濾紙上沾滿鋁粉,最后把粘好鋁粉的濾紙在陽光下晾干,引燃粘好鋁粉的濾紙立即深入到盛有氧氣的集氣瓶中,濾紙上的鋁粉劇烈燃燒,火星飛濺,發(fā)出耀眼的白光;再如天津市靜海一中的張希彬、李東平老師的《用濾紙做半透膜滲析實驗》,他們首先是對半透膜本身加以改進(jìn),將膠水均勻涂布在玻璃片上,晾干揭下即可。其次他們對實驗裝置與程序加以改進(jìn),在半透膜兩面各放一張濾紙,在一張濾紙上滴加淀粉溶液,在另一張濾紙上滴加碘水,然后用玻璃片夾住,一分鐘后將兩張濾紙揭開,可以看到:滴加淀粉的濾紙變藍(lán)色,另一張不變色,證明:半透膜準(zhǔn)許小分子(碘分子)通過,而拒絕高分子(淀粉分子)通過;再如上海市閔行中學(xué)張順鏕老師的《氫氣在氯氣中燃燒的實驗改進(jìn)》,由于原實驗反應(yīng)劇烈,蒼白色火焰不便于觀察,張老師則用一個針管抽取一管氯氣,在氫氣燃燒的火焰內(nèi)緩緩?fù)瞥鲎⑸淦髦械穆葰?這樣可明顯地長時間觀察到火焰的蒼白色;還有重慶市巴蜀中學(xué)錢勝老師的《木炭還原氧化銅實驗的改進(jìn)》,原來實驗是用木炭粉,實驗現(xiàn)象有時不太明顯,錢老師把木炭粉改成了激光打印機(jī)用的墨粉(粉末極細(xì),價格便宜),實驗現(xiàn)象變得非常明顯;另外,北京市密云縣教研中心任連俊老師的《氯水見光分解實驗改進(jìn)》,就是為了克服教材上的氯水見光分解實驗用時很長,一節(jié)課的時間根本無法看到明顯現(xiàn)象的缺點,而自制了一個強(qiáng)光光源,把盛裝氯水的平底燒瓶放到該光源上,反應(yīng)變得非常迅速,幾分鐘即可完成此試驗,并且實驗現(xiàn)象明顯,分解后的氧氣檢驗科學(xué)合理;還有遼寧省調(diào)兵山市第三中學(xué)的張艷萍、王崇慶老師的《石蠟蒸汽點燃改進(jìn)》,教材中采用的是直接點火的方式,由于白煙(石蠟蒸汽與固體的混合態(tài))容易散失,因此,點火時要求火柴離燭芯很近才能成功,這樣學(xué)生會認(rèn)為是燭芯被點燃,說服力不強(qiáng),針對這一問題,張、王老師設(shè)計了一個螺旋銅絲圈,當(dāng)蠟燭熄滅后,馬上在其上方罩上這個螺旋銅絲圈,白煙順著該圈上升,這時在圈的上方點燃白煙,現(xiàn)象明顯,說服力很強(qiáng)。
6.改進(jìn)、創(chuàng)新最基本的實驗儀器。如四川省達(dá)州市萬源中學(xué)的王興中、王偉老師的《復(fù)式試管夾》,就是為了克服現(xiàn)有的試管夾一個只能夾一個試管的不足而發(fā)明的,他們發(fā)明制作的復(fù)式試管夾既能夾一個試管,同時又能夾兩個或三個粗細(xì)一樣或粗細(xì)不等的試管,這就為中學(xué)化學(xué)某些對比實驗的演示提供了很大的方便。
7.課本實驗的延伸。如天津市楊村第二中學(xué)的任培文、楊士祥老師的《氫氣驗純后試管中余焰的檢驗》。氫氣驗純后試管內(nèi)應(yīng)有余焰,但是試管內(nèi)的余焰卻很難觀察到,任、楊老師為了讓學(xué)生確信試管中有余焰,他們設(shè)計了如下操作:驗純后立即把試管口朝上、微傾斜浸沒在水槽中,水進(jìn)入試管,氫氣被排出,在試管口則可以看到剩余氫氣繼續(xù)燃燒的火焰,現(xiàn)象特別明顯,該實驗贏得了在場教師們的一致好評。
8.為了提高課堂教學(xué)效果,增加一些探究性的實驗。如北京市牛欄山一中姜璐璐老師的《氯氣與乙炔反應(yīng)的探究實驗》。乙炔能使溴水褪色,有的學(xué)生提出:“乙炔和氯氣發(fā)生什么樣的反應(yīng)呢?”姜老師設(shè)計的這個實驗是用兩個針筒分別抽取一定量的乙炔和氯氣,針頭用膠管連接分別深入到水下,慢慢推動兩針管,當(dāng)兩氣體在水面下相遇時,立即發(fā)生爆炸,有明亮的火球和大量的濃黑煙絮上升,反應(yīng)原理為:C2H2+Cl2=2HCl+2C+Q;再如北京市昌平區(qū)南口學(xué)校谷永起老師的《用于演示臭氧的制取及其化學(xué)性質(zhì)的簡易實驗裝置》。氧氣不能使品紅溶液、碘化鉀淀粉溶液褪色,臭氧能使他們褪色嗎?谷老師自制了一個簡易臭氧發(fā)生器,讓氧氣通過該裝置,在放電的情況下使氧氣轉(zhuǎn)變成臭氧,再使生成的該氣體通過品紅溶液、碘化鉀淀粉溶液,溶液均褪色;還有四川省江油市第一中學(xué)的劉忠心老師的《過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的實驗探究》。有學(xué)生問:“過氧化鈉與二氧化碳能迅速反應(yīng)嗎?”劉老師設(shè)計了如下實驗:用一小團(tuán)脫脂棉包上少量的過氧化鈉粉末,迅速投到事先準(zhǔn)備好的瓶底鋪滿一層細(xì)砂的二氧化碳集氣瓶中,再迅速蓋好玻璃片,在投入的同時即可看到棉花迅速燃燒起來,我認(rèn)為此設(shè)計很成功,它操作簡單,現(xiàn)象明顯,安全環(huán)保。
以上這些作品我認(rèn)為是比較成功的,有意義的,對中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)的改進(jìn)和創(chuàng)新是具有積極推動作用的,對其他教師以后的實驗改進(jìn)、實驗創(chuàng)新也是有一定啟示的。
我認(rèn)為實驗改進(jìn)、實驗創(chuàng)新要遵循科學(xué)性、實用性、簡約性、安全性、環(huán)保性和創(chuàng)新性的原則。
教師實驗探究、實驗改進(jìn)、實驗創(chuàng)新的精神潛移默化地影響著自己的學(xué)生,對學(xué)生的成長大有益處。不過,我認(rèn)為,中學(xué)化學(xué)實驗改進(jìn)、實驗創(chuàng)新不能只是教師的事,要把它變成學(xué)生的事,要通過教師積極引導(dǎo),有計劃地來培養(yǎng)學(xué)生的問題意識,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。這一點我在河北保定滿城中學(xué)聽劉永勝老師的課時已經(jīng)深切地感受到了。劉永勝老師在講《硝酸》這節(jié)內(nèi)容時,認(rèn)為現(xiàn)行高中化學(xué)第二冊(人教版)中銅與稀硝酸的反應(yīng)的演示實驗,存在反應(yīng)器試管中的空氣無法除去,生成的NO馬上和試管中的氧氣反應(yīng)生成紅棕色的NO2,使學(xué)生無法很清楚地觀察到無色的NO的問題,另外,NO還可能造成環(huán)境污染。針對這一情況,劉老師組織了一次探究性的實驗教學(xué)活動,他把教材中的實驗裝置展示給學(xué)生,請學(xué)生自己分析此裝置有何不足,并讓學(xué)生設(shè)計改進(jìn)的方案,學(xué)生通過觀察、分析、思考、交流等過程,設(shè)計出了很多種方案,劉老師先讓學(xué)生小組研討,相互評判,再讓學(xué)生把他們小組選出的比較理想的方案在全班學(xué)生面前展示,師生共同分享創(chuàng)新的成果,最后師生綜合考慮共同選出了一套比較理想的設(shè)計方案。該過程中,通過學(xué)生一系列的活動,使學(xué)生真切地感受和體驗到了科學(xué)探究的過程,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和科學(xué)精神,我認(rèn)為這樣的探究性的實驗改進(jìn)是值得提倡的。
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