由“蹲坑”到“綠色創(chuàng)新”談實驗設計改革

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摘要：實驗教學如何從“蹲坑式”教學上升到“綠色創(chuàng)新”教學的實施過程中還存在理解上的偏差，尤其是不可或缺的創(chuàng)新的技能，而化學上的創(chuàng)新實施途徑就是實驗。通過“綠色化”實驗的設計和創(chuàng)新促進學生對化學的學習興趣的提升。引導學生投入到探究活動之中，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和實踐能力。

關(guān)鍵詞：蹲坑；綠色創(chuàng)新；實驗

一、 “跳”出思維定勢

“跳”指跳出學生思維上的定勢。消除認為做實驗必須按照書本上規(guī)定的方法，一成不變的思維模式。教師可向?qū)W生指出同一個實驗，由于目的要求不同，可以有不同的裝置和操作。

教學案例1：金屬鈉與水反應實驗的創(chuàng)新改進

金屬鈉與水的反應是高中一個重要的實驗，教師往往讓學生分組去做，目的是培養(yǎng)學生的動手動腦的能力。傳統(tǒng)的方法就是鑷子取金屬鈉處理后放入盛有水的燒杯中觀察反應的現(xiàn)象，然后根據(jù)推理得出結(jié)論。而創(chuàng)新的方法則是選用裝有水癟了的塑料瓶，迅速加入一定量的金屬鈉，發(fā)現(xiàn)塑料瓶鼓起來了，再在塑料瓶上刺一小孔，擠壓氣體點燃。

這種在比較中讓學生認識到探索改進實驗的方法，是一種很有意義的工作，能激發(fā)學生思維的積極性和強烈的求知欲。

二、 “設”指創(chuàng)新設計

“設”指對實驗方案進行創(chuàng)新設計。不局限在現(xiàn)有的實驗設計和操作方法上，而是思考是否有更好的方法，讓學生動起來。一個全新實驗方法的誕生，是建立在對傳統(tǒng)方法深入理解的基礎(chǔ)上的，是針對其存在的問題進行改進而實現(xiàn)的。這就要求學生對每個實驗的內(nèi)容都要認真思考，弄清實驗目的、裝置的選取、實驗的操作方法，認真研讀，跳出思維定勢，根據(jù)實驗目的進行創(chuàng)新設計，則能達到意想不到的效果。

教學案例2：碳酸鈉和碳酸氫鈉固體熱穩(wěn)定性的對比實驗的創(chuàng)新改進

在蘇教版化學必修一上有一個專題是《碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)》，其中有一個小實驗就是關(guān)于碳酸鈉和碳酸氫鈉熱穩(wěn)定性的比較。按照傳統(tǒng)的方法是將碳酸鈉和碳酸氫鈉分別在密閉、帶有導管的兩個試管單獨進行加熱，觀察哪一個有氣體產(chǎn)生，這樣就能得出結(jié)論。但說服力不強。創(chuàng)新操作則是把碳酸鈉裝在大號具支試管中，把碳酸氫鈉裝在小試管中再套在大號具支試管中，對外面的大試管進行加熱，結(jié)果外面受熱溫度高的大試管中并無變化，而里面小試管中導出的氣體能使澄清石灰水變渾濁，這樣改進以后就更能說明碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性比碳酸鈉弱。

通過這些常見小實驗的改進，不但能簡化實驗操作，同時能避免一些危險過程，并增加可操作性，使實驗變得更加容易，現(xiàn)象更明顯，課堂達成率更高。

三、 “觀”察演示過程

“觀”指學生觀察老師對實驗的演示。要求同學仔細觀察注意教師的操作過程以及實驗中的各種現(xiàn)象，而且要引導學生思考實驗的改進，在觀察中積極思考，創(chuàng)新設計。教師應有意識地突出實驗中的不足之處，以挖掘?qū)W生觀察的敏銳性，培養(yǎng)學生綜合分析問題的能力。

教學案例3：銅和濃硫酸反應的實驗改進

銅和濃硫酸的反應是一個重要的驗證濃硫酸強氧化性的實驗。傳統(tǒng)的實驗就是用一支試管裝上一定量的濃硫酸，然后塞上帶有銅絲和導氣管的塞子，驗證產(chǎn)生的氣體是SO2 ，就能證明濃硫酸發(fā)生反應，被還原了，另外和不活潑金屬銅反應則證明濃硫酸具有強氧化性。但仔細觀察和思考，傳統(tǒng)實驗有不足之處，那就是沒有體現(xiàn)環(huán)保的理念；所以教師就可以利用這點讓學生設計，如銅絲可以卷成螺旋狀，增加接觸面積，加快化學反應速率；另外設計成可推拉的銅絲，便于隨時控制反應的發(fā)生和停止等。

通過這種方法不但能確定金屬銅與稀硝酸反應產(chǎn)物是NO，同時也能說明NO易于空氣中的O2 反應的事實，一舉雙得，驗證了兩個性質(zhì)。這就達到簡化實驗、減少藥品的使用的綠色創(chuàng)新的要求。

四、 “添”加實驗方案

“添”指對一些課本上沒有實驗的知識點設計實驗方案。目的是通過實驗強化對該知識點的掌握，通過添加實驗，可以加強直觀性，激發(fā)學生的學習興趣。調(diào)動學生思維，也是最富有啟發(fā)性的過程。教師可設計問題放手讓學生充分討論，鼓勵發(fā)表不同意見。要求學生大膽列舉自己的方案，相互交流。然后師生共同總結(jié)歸納出最佳的實驗方案。

教學案例4：驗證金屬銅與稀硝酸反應產(chǎn)物是NO的創(chuàng)新改進

蘇教版必修一專題4《硝酸的性質(zhì)》中有銅和硝酸的實驗，學生都知道銅和濃硝酸反應硝酸被還原為NO2，銅和稀硝酸反應硝酸被還原為NO，由于NO易與O2反應，產(chǎn)生的一氧化氮立即被氧化成紅棕色的二氧化氮，很難觀察到無色的一氧化氮。教師可利用這一點發(fā)動學生改進實驗裝置。如何改進呢？可以取一塊小銅片放入10 mL的注射器內(nèi)，先吸入6 mL熱水，再吸入2 mL稀硝酸，將注射器內(nèi)的氣體排出立即用膠皮套在針頭上。這時銅與稀硝酸反應產(chǎn)生氣體。當注射器內(nèi)產(chǎn)生了足夠的氣體時，將注射器針頭稍向上，去掉膠皮管，套上一個干燥的小試管，把無色的NO氣體推入試管中，即刻小試管里出現(xiàn)紅棕色。則證明銅與稀硝酸反應產(chǎn)生的是NO。

此實驗能讓學生跳出傳統(tǒng)的實驗模式，強調(diào)實驗創(chuàng)新，這樣既能掌握新知識又能培養(yǎng)學生的動腦能力，這也就跳出純理論教學的傳統(tǒng)模式，通過創(chuàng)新的實驗，既傳授了新知識又培養(yǎng)了學生的動腦動手的學習方式。

五、 “改”進實驗方法

“改”指探索創(chuàng)新實驗方法。創(chuàng)新在某種程度上講就是求異。書本上的很多演示實驗方法本身也不錯，但我們能否創(chuàng)造出更多的不同的新型實驗方法呢？這時教師應幫助學生樹立成功的勇氣和自信心，培養(yǎng)他們的刻苦鉆研精神和堅韌不拔的毅力。充分發(fā)揮學生的想象力和創(chuàng)新精神，引導他們運用掌握的知識在實踐中探尋新的實驗方法。

教學案例5：摒棄“蹲坑”模式，開創(chuàng)“綠色創(chuàng)新”的實驗改進

噴泉實驗是必修一《氮肥的生產(chǎn)和使用》中的一個重要的實驗，該實驗能極大地提升學生學習化學的興趣，書本上的操作就是用一圓底燒瓶，里面充滿高濃度的氨氣（當然也可以是HCl或其他氣體，如SO2等），塞上帶有直玻璃管和膠頭滴管的塞子，擠壓膠頭滴管，然后形成噴泉。這是書本上給出的操作方法。有沒有其他的操作方法呢？也可以這樣改進：用帶有玻璃管的塞子塞緊瓶口，將直玻璃管插入盛有水的燒瓶里。用手或熱毛巾捂住燒瓶一段時間，燒瓶內(nèi)氣體受熱膨脹，少部分極易溶于水的氨氣通過導管向下擴散溶于水（可以先在水中加入酚酞試液，溶液變?yōu)榧t色，證明氨氣溶于水），使燒瓶內(nèi)氣壓迅速下降，引發(fā)噴泉。endprint