高中化学实验改进与创新研究

发布时间:2018/7/22 8:48:00 编辑:goodook 手机版
  化学宗师戴安邦先生说过:“化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式。”因此搞好实验教学,能帮助学生理解概念、巩固知识,还可以培养学生观察、思维、解题和创新能力。[1]高中化学教材(苏教版)中设置了大量的实验,但随着我们一线教师教学的不断深入,逐步感觉到教材中的部分实验只有结合教学实际进行适当地改进与创新,才能最大限度地发挥实验在教学中的作用。本文从四个方面入手,探索如何适当地改进高中化学实验,增强教学的实效性。
  一、改验证实验为探究实验,培养学生的探究精神
  为了更好的激发和培养学生的学习兴趣,发挥学生的实验能动性,变被动学为主动学,在化学教学过程中,我注重将一些典型的验证性实验改为探究性实验。探究实验不仅能帮助学生有效获取基础知识和基本技能,更能有效激发学生求知欲望和兴趣,发挥学生的积极性、主动性,培养創新精神。
  例如:苏教版教材P48中金属钠的性质与应用【实验4】钠与水的反应:向一只盛有水的小烧杯中滴加几滴酚酞溶液,然后将一小块(约绿豆粒般大小)金属钠投入小烧杯中,观察实验现象。[2]由此得出2Na+2H2O?襒2NaOH+H2↑,但在实际的课堂教学过程中,很多学生就对此提出了质疑“从组成元素上看,为什么不可能是氧气呢?”。个人认为要解决此问题,方法有二:
  (一)利用前面刚学过的氧化还原反应原理来解释:
  在反应中钠元素的化合价升高,同时要有其他元素的化合价降低,那只能是H元素了,所以产物是氢气而不是氧气。
  缺点:纯理论,不够形象直观。
  (二)用实验证明:
  氢气有可燃性,但氧气没有。但传统的做法都是利用小试管收集,然后用爆鸣法验证。
  缺点:现象不明显,稍不留神就难以观察到,难以给学生感官上的刺激。
  就此本人对此实验稍加改进,具体如下:
  仪器:铁架台(带铁夹)、大烧杯、普通漏斗、胶头滴管(去胶头)、乳胶管
  药品:金属钠、水 、酚酞
  实验改进:
  1.将漏斗和胶头滴管(去胶头)用乳胶管连接。
  2.让漏斗中事先充满水(滴有几滴酚酞),并用止水夹夹住,按右图固定好装置。
  3.用铝箔将金属钠包好,并扎上几个小洞,然后用镊子夹住,移到漏斗下端(如右图所示)。
  4.待反应结束后,将止水夹打开,并点燃。
  优点:
  1.具备了原实验所有的功能与特点。
  2.简易方便,装置可重复操作使用。
  3.可操控性强,通过控制漏斗的下压力量,可自由控制出气量,从而控制火焰的高度。
  4.实验现象明显且维持时间长,给学生带来了视觉上的冲击。
  5.学生安全有保障,不用担心爆鸣法给学生带来心理上的恐惧。
  创新实验达到的效果:经过多次改进,不断实践,课堂气氛活跃,能够很好地帮助学生理解金属钠与水的反应原理,收效显著。
  二、优化实验内容、装置,培养学生综合分析能力
  现行的高中化学新教材(苏教版)中,有一些课堂演示实验的设计不太合理,有的装置过于繁琐、有的现象不明显,有的耗时太长,有的耗材(药品)太多。因此,教师在实验教学中,可以根据实际教学的需要,将一些实验进行改进,启发学生进行思考,激发学生的创新性思维,培养学生的创新能力。
  例如:氯气的制取与性质实验的改进,若按教材上所给的方法来做,所需的药品、仪器较多,反应时间过长,步骤繁琐,可作如下改进:
  实验改进:
  1.Cl2的制取,将分液漏斗改为恒压式分液漏斗。
  2.将制取、除杂、性质、收集、尾气处理多合一。
  3.将干燥的红色布条、湿润的红色布条塞入导管内。
  优点:
  1.具备了原多个实验所有的功能与特点。
  2.多合一,省去了重复装配,一定程度上缓解了内容多、课时紧的矛盾。
  3.恒压式分液漏斗能使浓HCl顺利滴下,确保反应能顺利进行。
  4.将干燥的红色布条、湿润的红色布条塞入导管内,由于单位时间内接触Cl2更多,实验现象更快更明显。
  创新实验达到的效果:改进后,通过实验器材的组合使得实验步骤简单化并且实验结果同样科学,省时、一举多得,有利于培养学生综合分析能力
  三、改进实验方法,提高创新能力
  在高中化学实际教学过程中,常常遇到一些难以解释的问题,此时就要利用实验来解决问题。
  例如:活泼金属可以置换出不活泼性金属这是学生耳熟能详的基本规律。但在平时的教学和学习中,却经常见到金属钠无法将铜从硫酸铜溶液中置换出来,为什么呢?金属钠怎样才能置换出铜?如何验证?这诸多问题困扰着不少一线化学教师,如果单纯地叫学生记住结论,难免少了说服力。个人认为要解决此问题,方法有二:
  第一种方法:钠与铜盐在熔融状态下反应,但本法操作起来比较繁琐,需要有保护气,防止钠与空气接触被氧化,经多次实践,成功率并不高。
  第二种方法:经查阅大量相关的资料、文献和实践,找到一种安全且易操作的实验方法,即用钠与氯化铜的乙酸乙酯溶液反应(氯化铜可溶于乙酸乙酯)。
  实验操步骤:
  1.取适量乙酸乙酯于试管中,加入氯化铜固体搅拌至不再溶解为止,即配成饱和溶液。
  2.将金属钠切成钠片(增大接触面),并置于表面皿上。
  3.用胶头滴管吸取已配好的饱和氯化铜的乙酸乙酯溶液滴在钠表面上。
  优点:
  1.反应快,钠表面很快有(紫)红色铜出现,现象明显。
  2.操作简单、相对安全。
  四、运用多媒体教学,优化实验手段
  常言说,工欲善其事,必先利其器。运用多媒体教学是高中化学教学改革的必然措施,多媒体模拟演示形象生动,可以把静物转变成动态,把微观问题宏观化,把抽象问题现象化,增强学生对事物的理性认识,使“教”与“学”变得易于开展。高中化学实验涉及到的内容和领域较广,一些实验受场地、设施器材、条件、操作水平等限制,无法开展。针对此类实验,教师就可以借助数字化多媒体教学设备将实验录像或模拟视频投射到大屏幕上,并且可以利用多媒体实现现象慢动作回放,让学生观察更清楚,不但提高了实验的安全性,也增强了学习效果。
  总之,实验教学是中学化学教学的重要组成部分,是提高教学质量的重要途径。实验改进与创新要在高中化学新课程标准的指导下,结合学校的教学实际,对教材中所涉及的部分实验进行适当地改进、优化与创新。化学实验的改进与创新角度远不止这些,探索永无止境,各种现代化媒体与化学实验的结合也为实验改进与创新提供了更广阔的领域。让我们勤于探索、勇于开拓,使高中化学实验教学更加完美。
  参考文献:
  [1]孙奇文.高中化学实验的改进与创新研究[J].化学教育,2016,05,67-72
  [2]王祖浩.《化学1(必修)》,江苏教育出版社,2015版