化學實驗設計、改進與創(chuàng)新研究

PAGE4題目：化學實驗設計、改進與創(chuàng)新研究姓名：單位：

化學實驗設計、改進與創(chuàng)新研究摘要：為了加強實驗教學,提高實驗教學水平,化學教師應具備設計、改進實驗、進行創(chuàng)新實驗教學研究的能力.本文闡述了設計、改進和創(chuàng)新化學實驗的原則,探討了設計、改進和創(chuàng)新化學實驗的基本思路和基本方法.后應用實驗、改進與創(chuàng)新的方法,聯(lián)系中學化學教學,列舉5個案例對課本需要補充的實驗進行研究,對課外活動實驗的研究以及對傳統(tǒng)實驗的改進研究.關鍵詞：實驗教學；實驗設計；實驗改進；實驗創(chuàng)新研究化學是一門以實驗為基礎的自然科學.化學實驗是化學教學的基本特征.實驗是科學研究的重要方法,也是教師教學生學習科學知識的重要方法.實驗教學是對學生進行科學知識、科學方法、科學能力、科學思想和科學品質教育的最生動、最活躍的教學形式.作為化學教學工作者,應該充分認識實驗在化學教學中的重要意義和作用.現(xiàn)行教課書中缺少某些實驗,或某些實驗現(xiàn)象不明顯,成功率不高.因此,根據學校的設備情況和學生的實際水平,適當增補一些實驗、設計一些課外生活實驗或者課本上規(guī)定的實驗予以改進,設計和創(chuàng)造出適合化學教學、質量更高的實驗,從而提高實驗教學研究的能力,更好地發(fā)揮實驗教學的作用.一、實驗設計、改進與創(chuàng)新遵循的基本原則（１）科學性原則這是實驗設計的首要原則.它指所設計實驗的原理、操作順序、操作方法等時,必須與化學理論知識以及化學實驗方法論相一致.教師進行實驗研究,其目的主要是要通過對實驗現(xiàn)象的分析,得出科學的結論,以實現(xiàn)教學目的.實驗研究必須實事求是,講究科學性,而不能弄虛作假,違背科學規(guī)律,更不能有實驗現(xiàn)象明顯,而不科學的操作和做法.空氣是學生從化學角度認識的第一種物質,了解空氣的成分并通過實驗探究空氣中氧氣的體積分數是化學課程標準的重要內容之一．人教版教材中圖1測定空氣中氧氣體積分數實驗測定空氣中氧氣的體積分數的方法是燃燒紅磷法,圖1測定空氣中氧氣體積分數實驗實驗裝置如圖1．這種方法的原理是用紅磷燃燒消耗容器中的氧氣產生負壓,使水進入容器,證明氧氣的體積分數約占空氣的1/5．在實驗過程中存在以下問題:一是紅磷的著火點比較高,引燃紅磷需要的時間較長,紅磷燃燒熄滅并不是容器里的氧氣耗盡,而是氧氣的濃度降低到不能再支持紅磷燃燒;二是當把燃燒的紅磷插入容器中雖然立即塞緊橡膠塞,但是也使容器里一部分受熱膨脹的空氣外逸,從而導致誤差較大,并且不環(huán)保．為了簡化實驗操作,減小誤差,對該實驗作如下改進:(1)實驗儀器及試劑:10mL的青霉素小瓶、注射器(20mL)、白磷、輸液器;(2)實驗操作:圖圖2測定空氣中氧氣體積分數微型實驗1)檢查裝置的氣密性;2)裝藥品,連好儀器．取綠豆粒大小的一塊白磷,用濾紙擦干水,立即放入青霉素小瓶里,插入輸液器插頭密封;3)白磷燃燒．關閉輸液器開關,加熱青霉素小瓶,白磷燃燒;圖2測定空氣中氧氣體積分數微型實驗4)燃燒結束,打開輸液器開關,觀察現(xiàn)象．可觀察到注射器活塞慢慢向前移動大約2mL,說明空氣中氧氣的體積分數為1/5．(見圖2)圖2測定空氣中氧氣體積分數微型實驗此實驗的優(yōu)點是：（1）對實驗進行了綠色化設計,白磷燃燒在密閉的容器內進行,減少了對空氣的污染.(2)白磷的著火點很低(40℃),即使在燃燒熄滅后仍在發(fā)生氧化反應,幾乎把容器內的氧氣消耗盡,減小了實驗誤差,用注射器更能體現(xiàn)實驗的真實性和科學性;(3)裝置簡單、輕巧,藥品消耗少,每次實驗僅需2分鐘左右．既節(jié)省實驗藥品又節(jié)約了實驗時間;(4)用代用品做實驗,增強了實驗的探究性和學生的參與度,激發(fā)了學生的學習興趣．4．2分子運動的實驗改進氨分子運動實驗是初中化學的教學重點之一,是學生將微觀知識形象化的重要事實．教材實驗圖3氨分子運動實驗(如圖3)選用三支小燒杯盛放濃氨水和酚酞溶液,圖3氨分子運動實驗觀察實驗現(xiàn)象．學生進行探究活動中,濃氨水揮發(fā)出來的刺激性氣味很大,影響師生正常上課,而且用小燒杯盛放濃氨水和酚酞試液的用量也較大,該實驗存在環(huán)境污染和藥品浪費問題,不符合綠色化學的要求.實驗改進如下：(1)實驗儀器與試劑:廢礦泉水瓶、青霉素小瓶、夾子、滴管、白醋、蒸餾水、藍色石蕊試紙(如圖4)．(2)實驗操作:1)用帶蓋的礦泉水瓶剪去平底代替大燒杯;圖4氨分子運動微型實驗2)將適量白醋倒入青霉素小瓶;圖4氨分子運動微型實驗3)將兩片藍色石蕊試紙用夾子夾住,再用蒸餾水潤濕,瓶內外各一片,蓋上礦泉水瓶蓋4)觀察現(xiàn)象．瓶內的藍色石蕊試紙變紅,瓶外的藍色石蕊試紙不變色．此實驗的優(yōu)點是:(1)操作簡單、實驗現(xiàn)象明顯;(2)安全環(huán)保．濃氨水對皮膚有一定的腐蝕性,氨氣刺激呼吸系統(tǒng),而食醋不會對人體造成損傷;(3)節(jié)約藥品．改進后的實驗操作更加簡單,實驗材料在生活中容易找到,只需用少量白醋和兩片紫色石蕊試紙即可完成實驗,避免濃氨水和酚酞試液的浪費;(4)可將演示實驗轉變?yōu)閷W生實驗或家庭小實驗．通過實驗的微型化、普通化,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、環(huán)保意識．五、總結中學化學實驗的設計、改進與創(chuàng)新是一個龐大的課題,中學化學實驗改進與創(chuàng)新可以彌補傳統(tǒng)實驗之不足,提高實驗的安全性與可操作性,節(jié)省藥品、減少環(huán)境污染．教學中可將演示實驗改為邊講邊實驗,增加學生進行實驗操作和實驗探究的機會,解決大班或農村中學進行“實驗探究”教學的問題．同時教師實驗探究、實驗改進、實驗創(chuàng)新的精神潛移默化地影響著學生,對學生創(chuàng)新精神培養(yǎng),環(huán)境保護意識、綠色化學思想的形成大有益處,有利于落實國家課程標準的要求,提高學生的科學素養(yǎng)．參考文獻:[1]吳煥云,夏正盛.中學化學教學導論[M].武漢:華中理工大學出版社,1996.[2]賀湘善,吳俊明.中學化學教師基本功講座[M].北京:北京師范學院出版社,1991.[3]人民教育出版社