全国第十届实验教学创新研讨会论文集-如何改进化学演示实验

如何改进化学演示实验李飞雁江苏省邳州市运河中学初中部221300

摘要：本文力求探索如何改进初中化学实验中难、繁、偏、旧的内容和实验过于服务于书本知识的状况，通过对实验的重组、整合和拓展，阐述了化学实验教学的一些原则和方法：化繁为简、多步组合、改进装置、补充强化、增设必需、电脑模拟。

关键词：改进化学演示实验创新能力化学是一门以实验为基础的学科。实验教学可以激发学生学习的兴趣，帮助学生形成概念，获得知识和技能，培养观察能力和实验能力，还有助于培养学生实事求是，严肃认真的科学态度和科学的学习方法。因此，我们不仅仅要做实验，更应改进实验教学、探索实验方法、完善实验理论。下面是本人在化学演示实验中常常采用的一些实验策略。一、化繁为简演示实验在保证实验效果的前提下，一定要直观、显明、省时、准确、安全。这不仅能节省时间，而且能培养学生处理复杂问题的能力。如锌和硫酸反应的产物ZnSO4的结晶析出，课本上是用蒸发皿蒸发的方法进行的，复杂而费时。我采用的是在玻璃棒上沾取一些ZnSO4溶液，再将其在酒精灯上加热的方法，这样便很快有一层白色的固体析出在玻璃棒上。现象十分明显，时间只用了不到一分钟，但效果比原来的方法强的多（现在的《上教版化学》在做饱和食盐水的结晶实验时也利用了类似的方法）。再如H2还原CuO的实验，我用的是右图的装置进行的，方法为：用向下排空法收集一试管H2，把烧红的铜丝稍待片刻，刚变为黑色后，立即伸入试管中，马上可以看到黑色铜丝变为红色，同时管壁有水珠出现。此实验的优点是：操作方便，快而明显，证明性质更多（如可以明显的看出氢气的密度小），更能引起学生的兴趣。特别是学生分组实验，更加实用。如果用教材中的CuO粉末在试管中做实验，试管底部常常渗进红色铜而很难清除，因而试管大量报废，往往严重影响学生分组实验的开展。据我调查大多数学校不能进行H2的性质这一分组实验，往往就是这一原因。我校采用上图的方法，分组实验开展的就很正常。二、多步组合根据化学实验应现象明显、易于比较和力求省时的要求，我们可以把多个实验合在一起同时进行，或多步实验合在一起同时进行。多个实验合在一起同时进行例如：MnO2对KClO3分解的催化作用可组合如下：取三支试管分别加入KClO3、MnO2、KClO3和MnO2的混合物，并排固定在同一铁夹上，用酒精排灯对三支试管同时加热，将三根燃着的卫生香，同时伸入三支试管中，通过卫生香复燃的现象让学生观察放出O2的时间，思考MnO2的作用，引出催化剂的概念。本实验只需5分钟便可完成，其省时、对比性强的效果是显而易见的。同样的多步组合我们还可以做：酸溶液使石蕊和酚酞的变色与碱溶液使石蕊和酚酞的变色同时做，对比实验更易使学生记住这些颜色的变化，比较出酸和碱的性质的不同；多种金属和酸的反应同时演示，更易比较其反应的快慢；NaOH和FeCl3、NaOH和CuSO4的实验同时演示，四种不同的颜色变化更能引起学生强烈的兴趣和注意；悬浊液、乳浊液和溶液的实验同时进行，更易比较它们的区别；较高温度下的NaCl饱和溶液和KNO3饱和溶液同时降温，学生看清了的KNO3大量析出而NaCl则几乎没有，理解了结晶的两种不同原理和方法......。2．多步实验合在一起同时进行例如：H2还原CuO的制法可以用右图进行。此装置的优点是：点燃管口a可做H2可燃性实验；b处盛CuO可作H2还原CuO的实验。简单的一套实验就可以很方便地演示H2的制法和H2的可燃性、还原性的实验。此实验装置在复习时使用效果更佳。再如，用H2O2制取O2和O2的性质实验装置可以组合为右图装置进行，烧杯用的是较深的小烧杯中。这个看似简单的装置确有很多优点：化繁为简、多步组合、控制反应（可以随时添加H2O2来制取O2）。特别是做铁丝燃烧的实验时，由于有氧气源源不断的提供，就更容易成功。三、改进装置任何改进，都是进步（达尔文语）。同样的对实验的任何改进往往具有积极的意义，甚至起到意想不到的效果。如：沪教版13页活动与探究：加热试管中的火柴头的爆燃实验。此实验缺点是：1.试管的大小、及火柴多少需精密控制，试管稍大或火柴少都容易失败。2．塞子松紧也不好把握。紧了，试管容易爆炸；松了，塞子弹不出去；3．塞子即便弹出，学生往往认为仅仅是试管中空气受热膨胀造成，而不知道还有化学反应中气体的放出而产生的作用；4.可能的试管爆裂和较大的响声，使学生极度紧张，不利于教学。由于以上缺点，一些老师往往干脆不做。为此，我把该实验改为微型实验。改进如下：用直径3毫米，长5厘米的玻璃管，在酒精喷灯上给一端加热熔化封堵，“微型试管”就做成了（仅能容下一根火柴）。实验时只需将一根火柴插入底部，用镊子夹住对其底部加热，火柴燃烧，立即被弹出。若多装些火柴头的火药则实验更刺激。此改进，安全、操作简单、成功率极高。再如：沪教版30页，测定空气中氧气体积，可将红磷换为白磷，广口瓶换为大试管。实验时只需把白磷直接放入试管中，塞紧塞子，此时把试管放入热水中，白磷自燃，冷却后打开止水夹，实验完成。由于试管较长，该改进结果更准确，现象更明显。改进三：沪教版P119，一氧化碳还原氧化铁改进。此实验教师要事先制备并收集CO，再储存在储气瓶里，然后把整套装置搬上课堂，实在太麻烦，所以，大多是老师都不做了。如果按下图进行改进就不难了。 用18×180毫米试管，用酒精喷灯在其中下部加热，让其弯曲成约1500角。实验时用胶头滴管向其底部注入5-8毫升稀硫酸(浓度1:2),再注入2-3毫升甲酸（若实验室有药品草酸钠，则直接放在试管1处加热，实验更加简便）。在试管水平部分放入少许氧化铁粉末，并用带有导气管单孔塞塞紧试管口，导气管的另一端插入有具支试管的石灰水中。先用酒精灯对液体加热，待有气泡均匀冒出时，再用另一酒精灯对氧化铁所在部位加热。片刻后，石灰水变浑浊，红棕色的氧化铁变成黑色，用磁铁靠近时黑色铁粉被吸起。四、补充强化对一些实验可以在原实验的基础上补充，以增强学生对这方面知识的理解和深化。例如：在做教材上的“燃烧的条件”实验后，然后补充下列实验：1、当铜片上的白磷燃烧时，用小烧杯罩住---则熄灭，拿开---则燃烧（右图），更好的说明燃烧必须和氧气接触；2、把热水中的白磷用漏斗罩住再通入氧气，热水中的白磷即燃烧起来，火光闪烁（注意是在水底），烟雾弥漫并发出“扑扑”的响声，出现“水火相溶”的美妙奇观（右图）。学生惊呼：“水底也能燃烧！真的太惊奇了！”此实验现象明显，直观性强，不仅增强了学生的学习兴趣，而且会使学生对物质燃烧的条件有特别深刻的认识。再如，在讲浓硫酸稀释实验时，尽管反复强调：一定要把浓硫酸倒入水中，且边倒边搅拌，不可把水倒入浓硫酸中。可仍有不少学生半信半疑，认为不会那么严重，不必当真。百闻不如一见，为此我补做了如下实验：在一小烧杯中先倒入浓硫酸，再用一个带橡皮塞的玻璃钟罩罩住，橡皮塞上装有一支有水的大号胶头滴管。实验开始时，挤压橡胶头，将水射入小烧杯中，瞬间就可以看到小烧杯中酸液四溅、雾气腾腾。学生们惊呼：“太危险了！”此时学生对教师的话真是太信服了！几分钟的实验往往胜过千言万语。五、增设必需对于重要的知识，虽然教材未安排实验，但增加是必要的。例如：用石灰石和浓硫酸反应来制取CO2是不可行的。如何让学生信服和领会?可增做石灰石和硫酸反应的实验，学生会看到只有刚开始冒出一点点气泡反应便停止了。对此结果学生会产生疑问，教师再引导学生分析，就很容易弄明白了。再如：NaOH和CO2能否反应，教材是直接给出的，这难以使学生信服，因此很有必要增设。我采用的是“喷泉实验”，操作如下：在250ml圆底烧瓶中先加入约3克Na2CO3粉末，然后缓缓倒入约20%的盐酸溶液，晃动烧瓶，直至不冒气泡时为止，使其恰好完全反应生成CO2，待完全反应后（强调：此时烧瓶中充满了CO2）再倒入约8ml40%的浓NaOH溶液，迅即塞上连接有导管、止水夹的橡皮塞，晃动烧瓶，使其充分反应，然后将它倒置在铁圈上（见右图），打开导管上的止水夹，可观察到水迅速地进入烧瓶且变为红色，形成美丽的喷泉！学生会立即得出这是CO2被反应完的缘故。此时再分析CO2和NaOH的反应及方程式的书写便是水到渠成了。六、电脑模拟对于一些危险的、有毒的、复杂的、多次重复的实验或微观粒子运动的实验用计算机进行模拟演示实验是可行的，甚至是必须的。例如CO还原CuO的实验：CO的制取很困难且既有毒又有可能发生爆炸，以目前各初中学校的实验设备，做这个实验是很不现实的，据我调查是几乎没有做的。但近几年，我校用我做的及4个《CO还原CuO》flash课件（《一氧化碳》课件下载地址）就很好地使学生掌握了这方面的内容。在（请看）还可以允许你做错实验：你先加热再通CO会出现什么情况？“砰”的一声，试管炸的粉碎，好象真的一样，但有惊无险。这种交互会留给学生更深的感受。通过以上多方面的改进，不仅会使学生对化学学习产生浓厚的兴趣，还会在潜移默化中培养了学生们的创新能力。这,更是我们需要的。参考文献：[1]范子清.浅谈指导学生实验方案的设计[J].《化