淺析創(chuàng)新技法在化學(xué)實驗教學(xué)中的運用

姚文倩

【摘 要】化學(xué)實驗是化學(xué)科學(xué)賴以形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，實驗教學(xué)不僅有利于學(xué)生形成化學(xué)概念、理解和鞏固化學(xué)基礎(chǔ)知識，而且對培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力以及培養(yǎng)學(xué)生實事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，獲得熟練的實驗技能都有重要的意義。所以化學(xué)教學(xué)也應(yīng)有進(jìn)一步創(chuàng)新，便于更好的提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)實驗；創(chuàng)新技法

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)實驗是化學(xué)科學(xué)賴以形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，是檢驗化學(xué)科學(xué)知識真理性的標(biāo)準(zhǔn)；是化學(xué)教學(xué)中學(xué)生獲取化學(xué)經(jīng)驗知識和檢驗化學(xué)知識的重要媒體和手段，是提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要內(nèi)容和途徑。以實驗為基礎(chǔ)展開化學(xué)教學(xué)，最大限度的發(fā)揮實驗在化學(xué)教學(xué)中的作用，使化學(xué)實驗教學(xué)更切合教學(xué)改革的潮流、適應(yīng)素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的需求。結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗，講述一下將創(chuàng)造理論運用于化學(xué)實驗創(chuàng)新的幾點技法。

一、組合技法

組合技法就是將一些相關(guān)的化學(xué)實驗按某種關(guān)聯(lián)因素或特征進(jìn)行新的組合，構(gòu)成新的實驗方案的實驗創(chuàng)新技法。愛因斯坦曾說過：“我認(rèn)為，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?！蓖瑯?，將已有的化學(xué)實驗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功能也是對原有化學(xué)實驗的一種創(chuàng)新。如“Cu和濃HNO3的反應(yīng)——藍(lán)色噴泉實驗”。

實驗步驟與現(xiàn)象：在燒瓶中滴加4mL濃硝酸，并在靠近橡皮塞（預(yù)先將石蠟熔融均勻涂抹在橡皮塞上）的長導(dǎo)管上纏上螺旋狀粗銅絲，緩緩倒置燒瓶，接上一個盛水的塑料瓶。銅與濃硝酸即開始反應(yīng)，紅棕色氣體由下而上充滿燒瓶，空氣被排出，塑料瓶中有氣體逸出，逸出的少量氣體被收集在氣球中。當(dāng)整個燒瓶充滿二氧化氮氣體時，用手?jǐn)D壓塑料瓶，使少量水進(jìn)入燒瓶，立即形成美麗的藍(lán)色噴泉。實驗結(jié)束，燒瓶中剩余氣體的體積約占燒瓶體積的1/3。

上述實驗將銅與濃硝酸反應(yīng)的實驗、二氧化氮與水反應(yīng)的噴泉實驗巧妙地組合在一起，裝置簡單、儀器少；兩個反應(yīng)連貫性強(qiáng)，一氣呵成；操作簡便，無污染（少量從水瓶中逸出的一氧化氮被收集在氣球中）；實驗現(xiàn)象明顯，趣味性濃；既有定性的展示，又有定量的呈現(xiàn)（生成的一氧化氮體積與參加反應(yīng)的二氧化氮體積的關(guān)系）。在課堂教學(xué)中使用該實驗不僅能激起學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望，使學(xué)生牢固掌握相應(yīng)的化學(xué)知識，而且能形成良好的教學(xué)氣氛。

二、模擬技法

模擬技法指用學(xué)生比較熟悉的感性實驗材料來形象地說明學(xué)生平時較難觀察的生疏現(xiàn)象。中學(xué)化學(xué)中有許多與生產(chǎn)生活實際相聯(lián)系的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計實驗來模擬這些內(nèi)容，使學(xué)生在獲取鮮明直觀的印象的同時，萌發(fā)強(qiáng)烈的探究欲望。如運用下列實驗成功模擬了沼氣池產(chǎn)生沼氣的過程：

實驗原理：廢氣有機(jī)物（如植物殘體）在缺氧條件下被微生物發(fā)酵分解，產(chǎn)生的氣體即為沼氣，其主要成分為甲烷。

實驗步驟：將人尿、新鮮豬糞或牛糞、池沼底部或陰溝里的黑臭污泥、米糠或麩皮按一定比例混合置于A瓶發(fā)酵，通過漏斗向A瓶加入適量水并使漏斗下端沒入水中，將B中盛滿水，C中盛適量水，按上述裝置圖將各部分聯(lián)接好，夾緊彈簧夾，將裝置放在溫暖處。

觀察方法及現(xiàn)象：通過觀察B瓶和C瓶水位高低來判斷生成氣體的多少，大約一周后，B瓶水位明顯下降，此時松開彈簧夾，在尖嘴管處點燃所得氣體，可發(fā)現(xiàn)氣體能夠燃燒，火焰為淡藍(lán)色。

上述模擬沼氣池產(chǎn)生沼氣的實驗適用于課外活動或家庭小實驗。

三、逆向技法

逆向技法是沿著事物的相反方向，用反方向探求的思維方式對現(xiàn)有的實驗設(shè)計進(jìn)行逆向思考，從而提出新的實驗設(shè)計的實驗創(chuàng)新技法。逆向技法有以下幾種常見類型：

（一）結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)

從已有實驗的相反結(jié)構(gòu)形式上來設(shè)想和尋求解決問題的新途徑。如在演示完用碳棒（惰性電極）電解CuCl2溶液的實驗，引導(dǎo)學(xué)生弄清電解原理后，將原實驗中陰陽兩根電極（此時陰極碳棒上已附著紅色的銅）調(diào)換再進(jìn)行電解，一段時間后改作為陽極的碳棒上附著的銅消失。顯然將陰陽兩極調(diào)換后，可以為非惰性電極作陽極時的電解原理的學(xué)習(xí)設(shè)置探索情境。

（二）因果反轉(zhuǎn)

從已有事物的因果關(guān)系出發(fā)，變因為果的去發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象和規(guī)律，尋找新的實驗設(shè)計。如很多教師在鐵的鈍化的教學(xué)中的做法是：先告知學(xué)生鐵在濃硝酸中可以被鈍化，再用實驗來驗證（由因及果的驗證）。我們的做法是：將預(yù)先放入濃硝酸中的鐵取出洗凈，用它來與硫酸銅溶液反應(yīng)，卻置換不出銅，以此來激起學(xué)生的認(rèn)知沖突（由果及因的探究）。

（三）態(tài)反轉(zhuǎn)

根據(jù)事物的某一屬性（如動與靜）的反轉(zhuǎn)來創(chuàng)新化學(xué)實驗。如課本中制備溴苯的實驗中是將溴和苯先加入燒瓶，然后向燒瓶中在加入鐵粉（即溴和苯靜、鐵粉動），由于反應(yīng)物已全部加入燒瓶，加入催化劑后，反應(yīng)劇烈無法控制，導(dǎo)致溴揮發(fā)從導(dǎo)管溢出而達(dá)不到預(yù)期目的。我們采取先將鐵粉加入燒瓶，將溴和苯的混合液加入分液漏斗，通過分液漏斗的活塞來控制加液速度（即鐵粉靜、溴和苯動），從而克服了原實驗的缺陷。

四、強(qiáng)化技法

強(qiáng)化技法使指增加關(guān)鍵的需感知部分的強(qiáng)度（稱正強(qiáng)化），或排除一些無關(guān)和次要的現(xiàn)象（稱負(fù)強(qiáng)化），以突出研究對象。如我們在銅鋅原電池實驗的導(dǎo)線上接入音樂賀年卡中的音樂集成片，用悅耳的音樂來強(qiáng)化導(dǎo)線上產(chǎn)生的電流。

五、缺點列舉技法

缺點列舉技法指通過發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有實驗的缺陷，把現(xiàn)有實驗的缺點一一列舉出來，然后提出改革或革新方法的一種技法。列舉缺點就是發(fā)現(xiàn)問題，而創(chuàng)新就是要解決現(xiàn)有的問題，每發(fā)現(xiàn)一個缺點、提出一個問題，也就是找到了一個創(chuàng)新的課題。世界上沒有盡善盡美的東西，化學(xué)實驗也一樣，化學(xué)實驗在體現(xiàn)某些功能具有優(yōu)越性的同時，在體現(xiàn)另一些功能時則可能存在某些缺陷。對化學(xué)實驗進(jìn)行觀察、研究、分析，發(fā)現(xiàn)其缺陷，并在此基礎(chǔ)上探索改進(jìn)，就可以對化學(xué)實驗進(jìn)行創(chuàng)新。利用缺點列舉技法創(chuàng)新化學(xué)實驗的一般步驟為：（1）選定化學(xué)實驗（可以是整體也可以是局部），（2）確定與實驗有關(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，（4）針對缺點（可以是全部也可以是其中的一個或幾個）研究改進(jìn)方案。如課本中的銅與稀硝酸反應(yīng)的實驗是在試管中進(jìn)行的，其缺陷有：生成的氣體會外逸對環(huán)境有污染；生成的一氧化氮氣體的無色不易觀察；無色氣體變?yōu)樽厣慕缦薏磺?。針對上述缺陷，我們確定改進(jìn)的實驗必須達(dá)到以下目的：裝置應(yīng)密封，氣體不能外逸；生成的氣體應(yīng)能夠富集，便于學(xué)生觀察NO為無色氣體；一氧化氮的生成與一氧化氮的轉(zhuǎn)化（即生成二氧化氮）分階段進(jìn)行。通過多次研究和實踐，我們得出下列方法：將反應(yīng)在注射器內(nèi)進(jìn)行：先取下注射器活塞，在注射器內(nèi)放入一團(tuán)銅絲，塞上活塞后，吸入適量的稀硝酸，將注射器細(xì)管端用橡皮塞密封。反應(yīng)即開始，生成的氣體被富集在筒內(nèi)，讓學(xué)生觀察氣體為無色后，取下橡皮塞，拉動活塞吸入空氣，無色氣體即變?yōu)樽厣珰怏w。振蕩注射器，棕色氣體又變?yōu)闊o色氣體（NO2與稀硝酸中的水反應(yīng)有生成了NO），若再吸入空氣，無色又變成棕色。本實驗若采用投影儀放大強(qiáng)化，效果則更佳。

化學(xué)實驗的創(chuàng)新技法遠(yuǎn)不止上文提到的這些，在實際對實驗的創(chuàng)新過程中，所使用的技法并不是單一的，往往是多種技法交融并串的綜合應(yīng)用。化學(xué)實驗的創(chuàng)新永無止境，各種現(xiàn)代化媒體與化學(xué)實驗的結(jié)合為實驗創(chuàng)新提供了廣闊的領(lǐng)域，只要我們勤于探索、勇于開拓，一定會創(chuàng)設(shè)更多更好的創(chuàng)新實驗。