指导初中生进行化学实验创新的实践与思考_化学实验论文

引导初中学生进行化学实验创新的实践与思考，本文主要内容关键词为：学生进行论文,化学实验论文,初中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      中学化学实验尤其是初中化学实验是化学教育的基础。化学教师都明白，不论怎样强调化学实验的重要性都不过分。初中化学教材几乎每课都穿插着化学实验，可以说实验教学的成败决定着化学教学整体的成败，新课程要求在掌握知识与技能的同时，既要关注学生情感及知识形成的过程，又要让学生在“做中学”。实验的多功能性决定了化学实验在化学教学中的重要性。

      近年来，实验教学存在的许多问题影响了化学教学的健康发展。具体表现如下：一是有些教师因为仪器问题或实验技巧没掌握，每遇到难做的或难成功的实验就回避、放弃，变做实验为讲实验；二是对成功率不高的实验，教师没有反复试做，就拿到课堂上去演示，结果出现实验失败的尴尬局面，使后续知识的学习无法进行；三是尽管学校新建了实验室，有了全新的实验桌、柜，但那只是外观上有变化，实验仪器却全是老式陈旧的，某些仪器存在很大缺点，如果不对其进行改进，就不能很好地满足实验要求；四是课本上设计的实验并非个个都有好的演示效果，有些实验在材料运用、装置选择、环保要求等方面也不是最佳方案；五是关于实验的改进与创新，往往只涉及教师，至于实验为什么要改进？怎样去创新？为什么要这样改进与创新？为什么要选择替代材料等等诸如此类的问题，学生不明就里，只能被动地接受，学生没有真正成为实验创新的学习者、思考者、参与者、成功者。

      有鉴于此，笔者以农村中学为试点，以初中学生化学兴趣小组为平台，采取教师引导、学生主体参与、问题驱动、循序渐进的策略，进行了初中化学实验改进与创新的教学实践，并对引导学生进行化学实验创新进行了理论层面的思考。

      一、引导学生进行化学实验创新

      怎样引导学生进行化学实验创新呢？我们用过氧化氢在二氧化锰催化下制取氧气为例加以说明。

      1.教材的实验原型

      教材实验原型见图1。

      

      2.在教学应用中遇到的问题

      （1）将二氧化锰粉末加入过氧化氢溶液中时，很多粉末粘在了试管壁上，影响了实验现象的观察。

      （2）实验中产生氧气的速度过快，不便控制，产生的氧气迅速冲出试管，不利于下一步氧气的检验。

      （3）实验中虽然有气泡产生，但可观性不强，后排学生根本看不到。

      （4）实验结束后，二氧化锰粉末随废液倒掉，既浪费了药品，又污染了环境。

      3.实验创新的过程

      （1）问题驱动。在做准备实验时，教师将化学兴趣小组的学生带到实验室，向其演示了教材上的原型实验，随即提出问题：这个实验可不可以改进？怎样使实验更形象、更直观、更方便操作？怎样既节约药品，又减少环境污染？

      （2）教师引导。在教师的引导下，学生总结出了如前所述的在实验中碰到的4个问题。教师进一步引导：产生这4个问题的症结在哪里？学生通过讨论，明确了要改进实验效果，可能关键在改变催化剂二氧化锰的形态。教师适时又提出问题：怎样改变二氧化锰在实验中的形态？

      （3）资料查询。学生带着问题，开始在网上、学校图书馆查阅资料，并对所获取的资料进行了必要的筛选。在查阅资料和师生、生生交流的过程中，化学兴趣小组的学生渐渐明确了实验创新的方向。

      （4）创新探究。首先，问题确认。试管壁易弄脏、产生的氧气气泡看不清、产生的氧气气流过快、不易控制、催化剂二氧化锰无法回收与再利用等问题的症结，在于二氧化锰在实验中的形态需要改变。其次，明确创新方向，改变催化剂二氧化锰在实验中的形态。原实验中二氧化锰的“粉状”形态，显然不利于实验的进行与实验现象的观察，这是需要改进的地方。

      4.创新探究

      （1）思路1。用分液漏斗、大试管、带导管的双孔橡皮塞、铁架台（带铁夹）等仪器来组装实验装置（图2）。二氧化锰装在大试管中，过氧化氢装在分液漏斗中，通过分液漏斗控制过氧化氢的流速，控制反应速率。

      

      实验反思：该方案实验效果良好，化学反应易控制，实验现象易观察。但回收再利用二氧化锰仍显不便，且分液漏斗的构造与使用对九年级学生不要求掌握。

      （2）思路2。用一个无纺布制作的小袋子，将粉状二氧化锰装起来，将小袋子扎紧后与一根铜丝连接，再将铜丝穿透一个带导管的单孔橡皮塞，使其在橡皮塞中能自由地上下拉动。实验时，将过氧化氢装入锥瓶中，盖上橡皮塞，将铜丝向下移动，装有二氧化锰的小袋子与过氧化氢溶液接触，反应随即发生；将铜丝向上移动，装有二氧化锰的小袋子与过氧化氢溶液脱离接触，反应随即停止（图3）。

      

      实验反思：该方案材料易得，实验效果良好，化学反应易控制，实验现象易观察，装有二氧化锰的小袋子能多次使用，符合节约与环保的理念。但小袋子不耐用，使用几次后易破损，破损后二氧化锰会洒出，影响回收与再利用。

      （3）思路3。学生针对粉状二氧化锰难以回收的问题展开了探究。有学生提出，生活中所用的水泥不是能凝固一些物质吗？我们可不可以将二氧化锰粉末和水泥按照一定质量比混合，制成“二氧化锰催化剂棒”呢？

      首先，学生假设：水泥的比例不能太大也不能太小，太小粘合性不好，太大可能影响二氧化锰的催化作用。学生分别将二氧化锰和水泥以质量比5:1，4:1，3:1，2:1进行混合制取棒状催化剂，再试验其催化效果。

      “二氧化锰催化剂棒”制作过程如下：将

和水泥按一定质量比加水混合后，调成糊状，然后在垫有纸的桌面上压成0.5 cm宽、0.3 cm厚、3 cm长的棒状，再将一根细铁丝插在中上部，在阴凉处放2d，再用水冲洗，晾干，反复几次，这样，一根棒状催化剂就制成了。

      在过氧化氢溶液中，分别插入不同配比制得的棒状催化剂，实验结果以4:1配比制得的棒状催化剂的效果最好（图4）。

      

      实验反思：该方案材料易得，实验效果良好，化学反应易控制，实验现象易观察，“二氧化锰催化剂棒”能反复多次使用，既印证了催化剂的概念（能改变其他物质的化学反应速率，自身的质量和化学性质不发生改变），又符合节约与环保的理念。

      二、引导学生进行化学实验创新的理论思考

      1.实验创新的目的与意义

      （1）目的。引导学生进行化学实验创新，使化学实验更简便、更直观、更加可操作、更环保、更节约、更安全。通过实验创新，培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，学生真正感受到化学学科的独特魅力。

      （2）意义。在教师的引导下，激发学生创新的兴趣和“三动”（动口、动脑、动手）的欲望，培养学生的创造性思维能力。以化学兴趣小组为平台，通过开放化学实验室、家庭小实验、化学课外活动等形式，学生进行实验创新活动不受课堂教学的时间和空间的限制，一部分对化学有兴趣的学生成为全班学习化学的小老师，带领全班学生学好化学。

      2.实验创新的实施原则

      （1）遵从性原则。2012年教育部颁布的《义务教育化学课程标准（2011年版）》是指导中学化学教学的纲领性文件，它规定了化学教学内容的范围和深度。在引导学生进行化学实验的改进与创新时，应严格遵循课程标准的要求，使之成为实现化学课程目标的有效手段。化学教材是教与学的主要载体，是化学课程标准的具体化文本；它是大量专家和一线教师集体智慧的结晶，具有权威性；其基本性内容（如化学实验）可以改进，可以创新，但不可以进行根本性颠覆。

      （2）探究性原则。引导学生进行化学实验创新是从发展学生思维能力出发，将实验创新变成学生创造性学习的手段。在教师的指导和问题诱导下，通过学生亲自探索新知识、亲自实验，亲自改进与创新，去认识化学概念，揭示化学规律，有利于对学生进行科学方法的初步训练。教师与学生合作设计实验教学过程，可以提高每个实验的智力价值，使整个教学过程充满开放性、探究性、思考性。

      （3）务实性原则。在引导学生进行化学实验创新时，应考虑课堂教学的实际需要，应有利于调动学生的学习兴趣和积极性，有利于完成本节课的教学目标。同时，应充分考虑学校实验室现有的仪器、装备条件，充分挖掘学校、班级、学生家庭可利用的实验替代品资源，一方面丰富实验的条件，另一方面也可以借此对学生进行环保教育。

      （4）简约性原则。在引导学生进行化学实验创新时，要做到实验现象明显，可见度高，实验结论的得出要直接，它是化学实验改进成功的标志。实验现象应在节约药品的前提下，越明显越好。仪器装置简化的目的是为了突出重点，便于观察。当简约性与直观性发生矛盾时，应服从直观性的需要。

      （5）高效性原则。在引导学生进行化学实验创新时，时间过长会影响教学的进度，因为化学实验是为配合课堂教学内容进行的。为保证实验在预定时间内顺利完成，教师应引导学生探究实验原理，寻找最佳反应条件，研究反应物的数量关系和形态，考虑影响实验的各种因素。提高实验成功率，使实验准确及时完成，这是实验创新的重要原则。

      （6）安全性原则。在引导学生进行化学实验创新时，应高度关注实验的安全性。中学化学涉及一些易燃、易爆、腐蚀性强及有毒气体逸出的实验。在实验教学中，确保学生安全、防止中毒及污染也是实验设计与改进的重要内容。这可从改进仪器装置，增加防护措施，提高实验技巧等多方面加以研究。把有毒有害物质参与或生成的暴露式、敞开式、半封闭式的化学实验装置改为全封闭、无毒无害的化学实验装置；其原理是将制备物质的发生器、该种物质多重性质实验的反应装置以及尾气吸收和转化装置，根据每个化学实验的具体特点进行组合，装置成一套可控的完全封闭的系统。将实验过程中的反应物、生成物、副产物以及尾气等物质均控制在该系统中，凡是有毒有害、易燃易爆的物质都在封闭系统里完成吸收、转化。从系统中释放出来的是无毒无害的物质，并可消除易燃易爆的隐患。例如，在初中化学课本上的演示实验中，有一些实验会产生诸如二氧化硫、一氧化碳等污染物，对师生健康有害；可在现有仪器的条件下加工成具有防毒气逸出的装置，使实验更加安全，同时，可以对学生进行环境保护的教育。

      3.实验创新的操作模式

      无论课堂内还是课堂外的实验创新，都应该教给学生科学探索的方法。当师生共同确立好研究课题后，教师应采取问题驱动的方式，以不同层次的问题诱导学生思考解决问题的方法，商讨解决问题的手段与措施，设计研究方案。

      （1）找到实验改进与创新的点（一个或几个）；

      （2）制定明确的研究目标；

      （3）探究解决问题的方法；

      （4）设计解决问题的方案并付诸实施；

      （5）总结汇报研究成果。

      4.实验创新成果的展示与交流

      学生进行化学实验创新后，应让学生在化学课堂或实验室展示自己的创新成果，并交流活动中的体会与收获，教师对其进行评价，充分肯定学生在创新实验中的长处，使学生在实验创新中体会到成功的喜悦，体会到实验创新对化学学习的重要性。如果实验改进后仍存在不足，学生提出后，各小组就加以再讨论，再创新。

标签：化学实验论文;  二氧化锰论文;  化学论文;