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中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究 熊 言 林 1 引言 2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題 3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原則 4 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的策略和方法 5 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題 討論： 卓越中學(xué)化學(xué)教師的標(biāo)準(zhǔn) 1 引言 1.1空氣中氧氣體積測(cè)定實(shí)驗(yàn) （1）設(shè)計(jì)1 （2）設(shè)計(jì)2 （3）設(shè)計(jì)3 紅磷在密閉容器中燃燒時(shí)耗氧量的測(cè)定 1.2趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) （1）銅變銀銀變金實(shí)驗(yàn)。 （2）化學(xué)振蕩實(shí)驗(yàn) 例如，化學(xué)振蕩實(shí)驗(yàn) 化學(xué)反應(yīng)原理： 在Mn2+的催化下， 5H2O2+2IO3¯+2H+→5O2↑+6H2O+I2 淀粉遇I2變藍(lán)； I2+CH2(COOH)2→ICH(COOH)2+I¯+H+ I2+ICH(COOH)2→I2C(COOH)2+I¯+H+ 丙二酸控制碘量，溶液呈亮黃色； I2+5H2O2→2HIO3+4H2O 溶液呈無色。 振蕩實(shí)驗(yàn)溶液配制： （1）無色溶液A ：在燒杯中，加入41 mL 30 %的H2O2溶液，再加入59mL自來水，用玻璃棒攪拌均勻，裝試劑瓶，即為無色溶液A。 （2）無色溶液B ：稱取4.3 g碘酸鉀，放入到100mL燒杯中，加入約60mL的自來水，加熱溶解，冷卻后，再加入4 mL 2 mol/ LH2SO4溶液，用自來水稀釋到100mL的標(biāo)記處，用玻璃棒攪拌均勻，裝試劑瓶，即為無色溶液B。 （3） 無色溶液C ：稱取0.03g可溶性淀粉，放入到100mL燒杯中，加入少量的自來水，加熱、攪拌、煮沸2分鐘后，冷卻，再加入1.6g丙二酸、0.34g硫酸錳晶體，再用自來水稀釋到100mL的標(biāo)記處，攪拌均勻，裝試劑瓶，即為無色溶液C。 1.3化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育功能 (1) 感性認(rèn)識(shí)的源泉; (2) 理性認(rèn)識(shí)的支架; (3) 求證假設(shè)的手段; (4) 科學(xué)探究的方法; (5) 發(fā)展創(chuàng)新能力的途徑; (6) 激發(fā)興趣的武器以及培育情感的土壤。 2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題 跟中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有關(guān)的問題主要來源于化學(xué)教育教學(xué)實(shí)踐。主要有以下三個(gè)大方面： (1)化學(xué)教學(xué)需要跟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀的矛盾； (2)化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果跟理論預(yù)期的矛盾； (3)不同化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案之間的差異。 具體教學(xué)中有八個(gè)方面： （1）有理念少行動(dòng)； （2）有開發(fā)少實(shí)用； （3）有情境少建構(gòu)； （4）有教師少實(shí)驗(yàn)員； （5）有實(shí)驗(yàn)室少用品； （6）有活動(dòng)少專題； （7）有內(nèi)容少課時(shí)； （8）有考核少監(jiān)督。 特別是化學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)問題 (1)實(shí)驗(yàn)原理的科學(xué)性 (2)實(shí)驗(yàn)安全性 (3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可見度 (4)實(shí)驗(yàn)步驟 (5)實(shí)驗(yàn)操作 (6)試劑用量 (7)實(shí)驗(yàn)裝置 (8)實(shí)驗(yàn)裝置圖 又如空氣中氧氣含量的測(cè)定 新的中學(xué)化學(xué)教材中有許多經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方法被長期傳承和運(yùn)用。雖有改進(jìn)，但不排除有的實(shí)驗(yàn)存在諸如（1）不便操作、（2）嚴(yán)密性差、（3）現(xiàn)象不穩(wěn)固、（4）實(shí)驗(yàn)步驟不合理等瑕疵�；瘜W(xué)教師應(yīng)以科學(xué)創(chuàng)新的態(tài)度去審視每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，勤于反思、善于琢磨、精于研究，勇于創(chuàng)新。使教學(xué)行為將變得更加有效，教學(xué)行動(dòng)將不斷有所創(chuàng)新。 3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原則 要設(shè)計(jì)具有良好教學(xué)功能的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，需要用以下幾項(xiàng)基本原則作為實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想。 3.1 目的性原則 目的性是實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)要達(dá)到預(yù)期的化學(xué)教學(xué)目標(biāo)。一般來說，其目的都是為了使化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果更理想。 在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)前，首先要搞清楚實(shí)驗(yàn)到底要達(dá)到什么目的? 其目的可歸納3個(gè)方面： ① 配合課堂講授內(nèi)容給學(xué)生提供感性認(rèn)識(shí)，幫助闡明科學(xué)概念和化學(xué)原理，同時(shí)向?qū)W生示范規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)學(xué)生觀察和描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。 ② 學(xué)習(xí)和鞏固相關(guān)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和科學(xué)探究能力。 ③ 拓寬學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，鞏固和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，鍛煉學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。 例如二氧化碳性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)與效果： （1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)巧妙，操作簡便，現(xiàn)象明顯，成功率高，有效彌補(bǔ)了容易失敗的不足。 （2）幾個(gè)實(shí)驗(yàn)整合在一起進(jìn)行，簡化了實(shí)驗(yàn)操作，短時(shí)間內(nèi)即可完成，節(jié)省了二氧化碳，也提高了課堂效率。 （3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用了控制變量法，改變了原有的實(shí)驗(yàn)思維定勢(shì)，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力。 本實(shí)驗(yàn)折射出二氧化碳的四種性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)二氧化碳物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的無縫對(duì)接，有利于教學(xué)目標(biāo)落實(shí)。 3.2 科學(xué)性原則 科學(xué)性是化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的核心原則。科學(xué)性是指創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的化學(xué)原理、裝置原理、操作原理和方法都必須與化學(xué)理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法相符合。 一個(gè)優(yōu)秀的化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，應(yīng)具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)性。簡言之，就是合理性。 例如：二氧化碳的密度比空氣大實(shí)驗(yàn) 有不少老師設(shè)計(jì)了用兩個(gè)氣球(或塑料保鮮袋)，分別充滿二氧化碳和空氣，置于同一高度在同一時(shí)刻下落，觀察氣球落地的先后(先落地的是二氧化碳，后落地的是空氣)。 實(shí)驗(yàn)中存在許多不嚴(yán)密的地方——氣球自身的質(zhì)量不完全相等；充氣后氣球的體積和形狀不完全相同。這些因素都直接影響氣球落地的先后。 又如：氨的合成實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 驗(yàn) 證 重鉻酸銨熱分解產(chǎn)物： 重鉻酸銨熱分解產(chǎn)物主要是三氧化二鉻、氮?dú)夂退?(NH4)2Cr2O7＝Cr2O3+ N2↑+4H2O 另外，還有氨氣、氧氣。 2(NH4)2Cr2O7＝2Cr2O3+4NH3↑+3O2↑+2H2O 3.3 安全性原則 安全性是指化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免使用有毒藥品或反應(yīng)生成有毒氣體物質(zhì)以及具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作。 如果必須使用，應(yīng)在所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案中詳細(xì)寫明注意事項(xiàng)和防護(hù)措施，以防造成環(huán)境污染和人身傷害。 例如：二氧化碳的滅火性實(shí)驗(yàn)探究 教材中沿用了較為傳統(tǒng)而又經(jīng)典的二氧化碳滅燭實(shí)驗(yàn)：即在燒杯內(nèi)點(diǎn)燃兩支呈階梯形的蠟燭，然后倒入一瓶二氧化碳，觀察蠟燭燃燒的變化。 其實(shí)驗(yàn)本身存在以下的缺陷： ① 實(shí)驗(yàn)的安全性差 在傾倒二氧化碳的過程中，操作者雙手被蠟燭火焰灼烤，苦痛難耐，背離了人性化的原則； ② 蠟燭正常燃燒的火焰較旺，在燒杯內(nèi)燃燒放熱使杯內(nèi)氣體熱膨脹，二氧化碳很難倒入杯底，導(dǎo)致滅燭實(shí)驗(yàn)失敗； ③ 受燒杯自身口徑的制約，倒進(jìn)的二氧化碳往往會(huì)將高的火焰撲滅，從而造成實(shí)驗(yàn)的負(fù)效應(yīng)。 又如，CO還原氧化鐵實(shí)驗(yàn) 再如，德國一實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn) 一學(xué)生實(shí)驗(yàn)需用氫氟酸，被告知需要培訓(xùn)講解，因?yàn)榉浅ＮｋU(xiǎn)。1個(gè)教師用PPT給學(xué)生講解了大約1個(gè)小時(shí)，使用規(guī)則、以及急救措施等等，確實(shí)是非常具體到位，使學(xué)生學(xué)到不少東西。最后叮囑學(xué)生：我可以和你一起做一次，然后以后你做的時(shí)候隨時(shí)叫我，因?yàn)檫@種酸非常危險(xiǎn)，必須要有2個(gè)人一起做，萬一出了問題，有其他人急救。 3.4 可行性原則 可行性是指設(shè)計(jì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案中所運(yùn)用的化學(xué)原理、裝置原理、操作原理和實(shí)驗(yàn)方法在實(shí)施時(shí)切實(shí)可行，所選用的化學(xué)實(shí)驗(yàn)藥品、儀器、設(shè)備和方法在現(xiàn)有的條件下能夠得到滿足，并在實(shí)驗(yàn)中能得到正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論。 可行性是實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的根本原則。 例如，火焰層溫度高低探究 蠟燭燃燒的實(shí)驗(yàn)探究中，把火柴棒放入火焰中，看哪一層最先變黑。教師有沒有發(fā)現(xiàn)由于火柴棒表面很粗糙、易燃、易碳化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不是很明顯。能不能改進(jìn)？改用表面相對(duì)光滑的竹質(zhì)牙簽代替火柴棒，或用潤濕的白紙，結(jié)果怎樣？ 3.5 簡約性原則 對(duì)于同一實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)越簡單越好，簡單就是美。 所謂簡約性是指要盡量采用簡單的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)裝置，用較少的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)用品，在較短的時(shí)間內(nèi)可完成效果明顯的實(shí)驗(yàn)。 例如，混有空氣的氫氣遇火可能會(huì)爆炸 恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)既突出重點(diǎn)，又沒有冗長的實(shí)驗(yàn)步驟，充分體現(xiàn)出簡約性。 一位大家說：“一個(gè)科學(xué)家最大的本領(lǐng)就是在于化復(fù)雜為簡單，用簡單的方法去解決復(fù)雜的問題。” 3.6 創(chuàng)新性原則 創(chuàng)新程度的高低，是衡量一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)價(jià)值大小的重要標(biāo)準(zhǔn)。所謂創(chuàng)新性，是指實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要敢于突破陳規(guī)，獨(dú)到于新穎、獨(dú)特、巧妙之處，能反映新事物、新觀點(diǎn)、新理論、新方法和新思路等。 一個(gè)優(yōu)秀的化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須反映出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者獨(dú)出心裁的構(gòu)思。 例如二氧化碳熄滅燭火的實(shí)驗(yàn) NO2制備與噴泉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 3.7 趣味性原則 化學(xué)實(shí)驗(yàn)常令學(xué)生興趣盎然、終生不忘的原因，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具有趣味性。 所謂趣味性是指設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)所得出的現(xiàn)象和結(jié)果能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，從而引起學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和動(dòng)機(jī)。 例如氨的彩色噴泉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 又如，化學(xué)彩虹實(shí)驗(yàn) 化學(xué)彩虹實(shí)驗(yàn)是采用互不相溶的不同溶劑構(gòu)建異相、多層、不同顏色的化學(xué)彩虹，或者是采用濃度不同且具有密度差的相同溶劑構(gòu)建同相、多層、不同顏色的化學(xué)彩虹等等。 相同溶劑化學(xué)彩虹實(shí)驗(yàn)：配制體積分?jǐn)?shù)為0%、30%、50%、65%、85%、100%的乙醇水溶液。 首先將實(shí)驗(yàn)所需的藥品和儀器準(zhǔn)備好。 藥品：無水乙醇（或燈用酒精），自來水，水彩筆； 儀器：10mL量筒，試管，膠頭滴管，燒杯，試管塞。 3.8 啟發(fā)性原則 所謂啟發(fā)性是指實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)本身具有啟迪學(xué)生思維的作用以及教師對(duì)實(shí)驗(yàn)作出一系列富有啟發(fā)性的指導(dǎo)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)觀察中能自覺、深入地思考，并對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行論斷和評(píng)價(jià)，從而培養(yǎng)學(xué)生思維能力和創(chuàng)新精神。 例如溶解度教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) （1）把蔗糖逐步加入一杯冷水， 把食鹽加入一杯等量的熱水中， 直到二者不能再溶解為止。 （記下蔗糖、食鹽用量。下同） （2）常溫下， 將蔗糖逐步加入半杯水中， 把食鹽逐步加入一杯水中， 直到二者不能再溶解為止。 （3）常溫下， 在相同的兩杯水中， 分別加入1g蔗糖和1g食鹽， 都能完全溶解。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果學(xué)生去思考分析、判斷、歸納，獲得什么結(jié)論？ 例如，鐵與氧氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn) 學(xué)生也看到鐵絲在氧氣中燃燒，發(fā)出耀眼的白光，并有黑色的物質(zhì)落在集氣瓶中的水面下。 但教師在實(shí)驗(yàn)前后沒有引導(dǎo)學(xué)生思考“紅熱的鐵絲為什么在瓶外不燃燒而在瓶內(nèi)燃燒？瓶外也有氧氣嗎？”而教師又不解釋，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)怎能激發(fā)學(xué)生求知探究的欲望呢？ 例如，鐵與硫粉反應(yīng)實(shí)驗(yàn)新設(shè)計(jì) 4 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的策略和方法 由于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的具體對(duì)象、內(nèi)容、目的和方法的不同，因此其創(chuàng)新設(shè)計(jì)沒有固定的模式和方法可循。但是，通過對(duì)眾多創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)案例的分析，可以發(fā)現(xiàn)已有不少行之有效、可借鑒的策略和方法。 4.1 組合策略 組合策略就是將一些相關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)按某種關(guān)聯(lián)因素或特征進(jìn)行新的組合，構(gòu)成新的實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新方式。 愛因斯坦曾說過：“為了滿足人類的需要而找出已知裝置的新的組合的人就是發(fā)明家。” 同樣，將已有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)按一些共同特征或功能進(jìn)行合理組合，使其具有某種新的教育功能也是對(duì)原有化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種創(chuàng)新。 例如，CO2密度和化性組合實(shí)驗(yàn) 取一只燒杯，注入少量澄清的石灰水，振蕩、觀察 (看到什么？ )；然后向燒杯內(nèi)傾倒一瓶二氧化碳(約6s)，蓋上毛玻片，振蕩 (又看到什么？) 。后者觀察到澄清的石灰水變渾濁。 此現(xiàn)象表明二氧化碳的密度比空氣大；接著順勢(shì)揭示二氧化碳能和氫氧化鈣起反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)。 該實(shí)驗(yàn)的最大創(chuàng)新之處在于，徹底排除了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的諸多不確定因素，穩(wěn)固性、可操作性以及可見性極強(qiáng)。 又如，二氧化硫的制取及性質(zhì)實(shí)驗(yàn) 4.2 顛倒策略 顛倒策略是指沿著事物的相反方向，用反向探求的思維方式對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)程序、儀器和藥品的使用方法等顛倒過來，以產(chǎn)生新的用途，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的和要求。 例如，CO2的密度和滅火實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 4.3 替代策略 替代策略是利用相同或相似功能的其他物品來替代現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)規(guī)定的物品，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果更理想，實(shí)驗(yàn)更安全，或者使實(shí)驗(yàn)更加簡便等目的的一種實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方式。 例如，氧氣制取的實(shí)驗(yàn) H2O2分解制氧氣選用了MnO2做催化劑，但是MnO2催化分解H2O2存在很多缺陷： （1）所選的催化劑MnO2價(jià)格比較貴，使用起來不劃算。 （2）生成的氣體速度太快，不便于收集。 （3）采用滴液法，由于燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)太大，液體難以滴入，必須采用液封法，滴液的速度也不易控制，操作的過程比較麻煩。 （4）H2O2分解時(shí)放出熱量，分解的自發(fā)傾向很強(qiáng)，有催化劑MnO2存在時(shí)分解反應(yīng)迅速進(jìn)行，當(dāng)加熱到426K以上便會(huì)猛烈分解，甚至爆炸。 經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，一些金屬氧化物：如CuO、Cr2O3、Fe2O3、Fe3O4和基本上無價(jià)值的土壤、香煙灰、稻草灰或麥桿灰(下面統(tǒng)稱草木灰)、細(xì)沙對(duì)該反應(yīng)均能起到很好的催化作用，不但節(jié)約藥品，而且克服了MnO2催化分解的一些缺點(diǎn)。 八種代用品與過氧化氫在制取氧氣時(shí)生成氣體的平均速率由大到小的順序是： 土壤＞Fe2O3＞CuO＞香煙灰＞Fe3O4＞草木灰＞Cr2O3＞細(xì)沙 土壤、香煙灰、草木灰，它們不僅具有良好的催化性能而且取之不盡、用之不竭，在大量制備氧氣和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)或開展課外活動(dòng)時(shí)，它們不失為價(jià)廉物美的代用品。 土壤中含有許多金屬（如Mg、Fe、Al 等）和非金屬的氧化物(如SiO2等) ，所以土壤也具有較好的催化作用，不過反應(yīng)過程中放出氣體的速率較快且不平衡，當(dāng)然，不同類型的土壤，由于所含礦物質(zhì)的成分不同，作為催化劑的效果也不一樣。 所選的部分催化劑代用品不用花錢，為廣大農(nóng)村中學(xué)帶來了方便，同時(shí)便于開展探究，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高實(shí)驗(yàn)操作技能和培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。 又如，氫氣的燃燒與還原CuO組合實(shí)驗(yàn) 再如CO2和H2制備裝置設(shè)計(jì) 儀器藥品： 粗玻璃注射器( 去掉活塞) 、雙孔橡皮塞、分液漏斗、多孔的圓形塑料片、膠皮管、止水夾、鐵架臺(tái)、塊狀石灰石( 或大理石) 、稀鹽酸，鋅粒、稀硫酸等。 4.4 缺點(diǎn)列舉策略 指通過發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有化學(xué)實(shí)驗(yàn)的缺陷，把現(xiàn)有化學(xué)實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)一一列舉出來，然后提出改進(jìn)或革新方法的一種方式。 列舉缺點(diǎn)就是發(fā)現(xiàn)問題，而創(chuàng)新就是要解決問題，每發(fā)現(xiàn)一個(gè)缺點(diǎn)、提出一個(gè)問題，也就是找到了一個(gè)創(chuàng)新的課題。 利用缺點(diǎn)列舉策略創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般步驟為： （1）選定化學(xué)實(shí)驗(yàn)（可以是整體也可以是局部）； （2）確定與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的信息種類，如材料、功能、結(jié)構(gòu)等； （3）根據(jù)確定的信息一一列出缺點(diǎn)； （4）針對(duì)缺點(diǎn)（可以是全部也可以是其中的一個(gè)或幾個(gè)）研究改進(jìn)方案。 例如， 初中教材上“白磷的燃燒” 實(shí)驗(yàn)，因燃燒產(chǎn)物P2O5(白煙)與冷水(空氣中水蒸氣)生成劇毒的HPO3(偏磷酸)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染； “白磷燃燒前后質(zhì)量測(cè)定” 實(shí)驗(yàn)，很難保證沒有空氣進(jìn)入錐形瓶以及沒有P2O5(白煙)逸出，以致達(dá)不到質(zhì)量守恒的目的�？蓪�兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合二為一，設(shè)計(jì)如下圖： 4.5 拓展策略 是指化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)為促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)拓展和實(shí)驗(yàn)、思維、創(chuàng)新等能力的發(fā)展，但要符合學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)知識(shí)和能力水平。 教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中應(yīng)讓學(xué)生在富有啟迪作用的“難度適中的實(shí)驗(yàn)問題”中由易到難、循序漸進(jìn)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 例如，蠟燭燃燒產(chǎn)物的檢驗(yàn)及二氧化碳的非常規(guī)滅火原因?qū)嶒?yàn)探究 “對(duì)蠟燭及其燃燒的探究”是人教版初中化學(xué)中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，它是學(xué)生接觸到的第一個(gè)活動(dòng)與探究實(shí)驗(yàn)，是中學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一，對(duì)中學(xué)生整個(gè)初中化學(xué)學(xué)習(xí)乃至今后的化學(xué)學(xué)習(xí)都起到至關(guān)重要的作用。 對(duì)于該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展研究——蠟燭燃燒產(chǎn)物的檢驗(yàn)和二氧化碳非常規(guī)滅火原因的實(shí)驗(yàn)探究 二氧化碳常規(guī)滅火實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是： 低處蠟燭火焰比高處蠟燭火焰先熄滅。 其原理是：二氧化碳的密度大，沉降在容器底部，火焰周圍的二氧化碳濃度過高。 二氧化碳非常規(guī)滅火實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是： 高處蠟燭火焰比低處蠟燭火焰先熄滅。 其原理：是什么？怎樣用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證？ 另外，在一個(gè)相對(duì)封閉環(huán)境中，蠟燭燃燒產(chǎn)物二氧化碳的濃度大小怎樣直觀檢驗(yàn)？ 檢驗(yàn)產(chǎn)物的方法： 檢驗(yàn)CO2濃度變化的方法 CO2濃度變化的原因 5 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題 中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì) ，無論使用何種策略和方法，都應(yīng)該遵循一定的原則和要求，除了以上提到的一些原則和要求外，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意以下一些問題。 5.1創(chuàng)新設(shè)計(jì)不能為了“出新”而設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新其目的是為使實(shí)驗(yàn)效果更理想，實(shí)驗(yàn)更安全，或者使實(shí)驗(yàn)更加簡便等。 應(yīng)避免這種現(xiàn)象： 僅僅是為了“出新”而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 這類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的： 只是為了對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改造，并不考慮改造后實(shí)驗(yàn)的效果，甚至改造后的實(shí)驗(yàn)還不如原實(shí)驗(yàn)。 例如國外氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鮮明、直觀，氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)可重復(fù)進(jìn)行，安全、可靠，有很強(qiáng)的啟發(fā)性。 我國義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的本次修訂，力求降低實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的難度，使之更適合初中教學(xué)實(shí)際。刪去了“活動(dòng)與探究建議”中一些操作難度較大的實(shí)驗(yàn)（如“在加熱條件下氫氣與氧化銅反應(yīng)”等）。 5.2 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)以教學(xué)為中心 在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)緊緊圍繞“教與學(xué)”這個(gè)中心，一要涵蓋化學(xué)教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，二要充分考慮到學(xué)生的實(shí)際情況，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中達(dá)到相應(yīng)的知識(shí)和能力。 在設(shè)計(jì)時(shí)要找到調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣和完成教學(xué)任務(wù)兩者之間的平衡點(diǎn)。 要注意避免下面兩種情況： 一是為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣而忽略了教學(xué)任務(wù)； 二是為了單純的完成教學(xué)任務(wù)而忽視了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性和教育功能。 5.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)融入先進(jìn)的教育理念 實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的作用是不可替代的，但要在教學(xué)中充分發(fā)揮它的作用還需要在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)融入先進(jìn)的教育理念。 改變傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)：（1）過分以演示實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主；（2）強(qiáng)調(diào)演示和驗(yàn)證；（3）注重探究結(jié)果，忽略探究過程等。 不改的結(jié)果：造成學(xué)生直接參與實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)不多，缺少親身體驗(yàn)和直觀感知，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力的狀況。 5.4 創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)利用身邊教學(xué)資源 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源是指有利于實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)目標(biāo)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)過程中可以利用的各種資源的總和。 通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開發(fā)利用，可以有效地拓展和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，彌補(bǔ)化學(xué)教科書的不足。 （1）利用課外的實(shí)驗(yàn)資源 利用學(xué)生身邊的物品和器具，同樣是重要的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。學(xué)生可以在課外搜集，合理利用日常器具或廢棄物進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生都動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。 例如： 用廢棄的飲料瓶制取氣體及探究二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)；用注射器進(jìn)行呼出氣體中二氧化碳含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)；用鋁塑包裝的藥片凹槽代替試管（點(diǎn)滴板）進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)，可節(jié)約大量藥品；用廢棄電池、電線制作常用的化學(xué)藥品，如碳棒、鋅片、銅粉等； 另外，利用雞蛋殼、貝殼甚至大理石、鐘乳石代替碳酸鈣；用食用堿代替碳酸鈉；用食醋代替酸；用一些花瓣、果皮、紫甘藍(lán)作酸堿指示劑等。 讓學(xué)生隨時(shí)可以完成自己感興趣的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生動(dòng)手操作能力、觀察能力以及科學(xué)探究的能力。 又如，生活中常有酸堿鹽的身影——例如家用清潔劑使用（潔廁靈、84消毒液和廚房重油污凈等）： （1）潔廁靈是酸性洗滌劑，主要成分是鹽酸（HCl），呈藍(lán)色； （2）84消毒液是堿性洗滌劑，主要成分是次氯酸鈉（NaClO)； （3）廚房重油污凈中含有Na+，是堿性洗滌劑。 以問題為線索，進(jìn)行教學(xué)： （1）你認(rèn)為潔廁靈（廚房重油污凈、 84消毒液）的酸堿性如何？ （2）潔廁靈中的鹽酸能與哪些物質(zhì)反應(yīng)呢？ （3）主要成分是鹽酸的這種潔廁靈為什么呈藍(lán)色呢？從外表看可能有什么離子？ （4）如果有銅離子，那就不會(huì)有什么離子呢？ （5）廚房重油污凈中含有Na+，根據(jù)你的知識(shí)儲(chǔ)備，你認(rèn)為要發(fā)揮除油功效其中應(yīng)該有什么物質(zhì)？ （6）你認(rèn)為廚房重油污凈不能與哪些家用清潔劑共用？潔廁靈、 84消毒液呢？ （7）潔廁靈能與廚房重油污凈共用？ （8）潔廁靈能與84消毒液共用？ （2）關(guān)注身邊的化學(xué)物質(zhì) 新課標(biāo)注重化學(xué)與社會(huì)的聯(lián)系，在平時(shí)的教學(xué)中，把化學(xué)物質(zhì)與身邊物質(zhì)聯(lián)系起來，使學(xué)生學(xué)以致用。 如在學(xué)習(xí)硫在氧氣中燃燒時(shí)，聯(lián)系到有人用硫磺來薰饅頭、銀耳、草帽、中藥材等，蒸出的饅頭、銀耳、草帽等很白，但白饅頭、銀耳對(duì)人有害。學(xué)習(xí)碳酸鈉時(shí)啟發(fā)學(xué)生為什么蒸饅頭或燒稀飯時(shí)堿放多了，倒入適量的醋就可以了。 化學(xué)源于生活，服務(wù)于生活。 這就需要教師要在平時(shí)的教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生以化學(xué)視角觀察生活，挖掘恰當(dāng)?shù)纳�活資源并應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，滲透從生活走進(jìn)化學(xué)，從化學(xué)走向社會(huì)的理念。 例如，從植物中提取并自制的酸堿指示劑用來檢驗(yàn)物質(zhì)的酸堿性的實(shí)驗(yàn)中，美國教材采用的是食醋、家用氨類洗滌劑、檸檬汁、牛奶和肥皂水。 人教版教材同樣有自制酸堿指示劑的應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)，要求試驗(yàn)指示劑在食醋、石灰水、鹽酸和氫氧化鈉溶液中的顏色變化。 從藥品選擇來看，美國教材更加突出化學(xué)在生活中的應(yīng)用。 5.5 教師應(yīng)有親自試做實(shí)驗(yàn)的行動(dòng) “紙上得來終覺淺，曉知此事須實(shí)踐”。一切真知來源于實(shí)踐。在讓學(xué)生探究之前，化學(xué)教師對(duì)自己積累的化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例應(yīng)親自動(dòng)手試做一下，這樣既能得到意想不到的收獲，又能完善其方案和掌握其操作關(guān)鍵，還能更有效地指導(dǎo)教學(xué)。教師只有做到心中有數(shù)，才能正確指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。 例如，白磷的制取及其性質(zhì)實(shí)驗(yàn) 又如紫甘藍(lán)指示劑制備及變色范圍 （1）紫甘藍(lán)指示劑制備 用200mL熱水浸泡100g切碎的紫甘藍(lán)10分鐘，然后過濾、冷卻、裝瓶，即為紫甘藍(lán)指示劑。 （2）紫甘藍(lán)指示劑變色范圍ESo紅軟基地

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