从魏博士的实验微型课看中学化学实验的创新改革_化学实验论文

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      随着信息技术的发展，人们获取信息的方式发生了日新月异的变化，中学生的学习方式也烙上了时代的印记。为此，教师应积极利用社会发展成果，对课堂教学进行改革，以期获得更高效、更有效的教学效果。

      一、化学创新实验的发展方向及魏博士的实验微课

      如何在现有的情况下，更多地开展化学实验，提高学生的综合素养呢？化学实验改革是解决问题的良好途径。在实验现象明显、节约试剂、回收实验用品以减少污染的前提下，北师大魏锐博士设计了中学化学实验盒，大大减轻了教师配制试剂、安排实验用品以及实验试剂后期处理的工作量。

      1.节约试剂，实验微型化

      在实验教学中，我们经常会根据教学来安排学生的分组实验，消耗的试剂总量较大。由于学生是近距离观察实验，如果采取少量试剂能观察到明显现象的话，就不妨安排一些微型实验。魏博士将高一化学教学内容“离子反应”涉及的化学实验试剂设计在一个实验盒中。盒中用品包括小剂量的试剂瓶、试剂瓶架、指甲刀、塑料点滴板以及便于观察颜色变化的黑色和白色垫板。

      实验时取所需的试剂瓶，用指甲刀从颈部切开，将1～2滴

溶液滴到点滴板上的1号和2号孔中，再将两滴KCl溶液和

溶液分别滴入

溶液中，观察实验现象，为了观察得更仔细，可将点滴板移到黑色背景部分。根据教材安排，还可在点滴板上的其余孔中依次进行后续的一系列实验。

      运用中学化学实验盒，可以将化学实验微型化，节约了大量试剂，也为教师的分组实验带来了便利。使用后的试剂瓶、点滴板等用品可让学生分类收集后进行统一处理，其余用品可循环使用。通过对实验的微型化改进，不仅有条件让学生参与到更多的实验中，培养他们的动手能力、观察能力和创新能力，还可以让学生养成节俭的好习惯。

      2.保护环境，实验绿色化

      

      在整个实验过程中，

均处于密闭状态，且操作方便、实验现象明显。通过这样的实验设计，学生在不知不觉中增强了环境保护意识。

      3.改进装置，实验简洁化

      在初中化学学习水的组成时，有电解水的实验，但现行的人教版教材使用的是霍夫曼水电解器，装置相对来说比较复杂，对气体的检验也有一定的困难。魏博士设计了1 min水电解器（图1），整套装置为塑料制作，小巧方便，实验用时短，现象明显，且能进行氢氧燃料电池等的拓展实验，还可以在电解食盐水时对产生的氯气进行很好的尾气处理。

      使用1 min水电解器电解水的实验操作：

      

      （1）实验准备。用针筒抽取硫酸溶液，从e孔将硫酸注入电解器中。将a，b孔分别套上橡胶帽，针头穿过橡胶帽，将右侧上方多余空气抽掉。

      （2）电解过程。c，d为合金电极，将c，d下端分别与外部直流电源的正负相连，电解过程开始。约1 min后，a，b两端分别产生6 mL和12 mL气体，停止电解。

      （3）气体检验。用针筒抽取a端气体，推动针筒，使气体接触带火星的木条，木条复燃，证明产生了氧气；用针筒抽取b端气体，将气体缓慢推动到酒精灯火焰上，气体能燃烧，产生淡蓝色火焰，证明产生了氢气。

      （4）拓展应用。氢氧燃料电池。氢氧燃料电池是具有广泛应用前景的新型电池，但目前的高中化学教材只是对其进行了介绍，没有相应的演示实验，学生也难以想象和理解两种气体是如何形成原电池的。魏博士通过对水电解器的深入研究，告诉我们进行简单操作后，即可让学生观察到氢氧燃料电池的工作。具体操作如下：重复上述操作（1）（2）后，将c，d两端分别与迷你电风扇相连，可以观察到电风扇迅速旋转起来，a，b两端的气体迅速减少，实现了化学能向电能的转化，组成了小型的氢氧燃料电池。

      4.应用信息，实验数字化

      《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出：信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。我们应将先进的信息技术运用到化学实验中，运用准确的数字来证明，使实验结论更加严谨。例如，中和反应的过程涉及溶液温度的变化和pH的变化，通过传统的用温度计测定温度和用pH计测定溶液的pH，实验耗时长、数据测定误差大、后期数据处理复杂。如果是将温度传感器、pH传感器、电导率传感器与数据采集器相连，经计算机数据处理，实验结果的科学性和准确性就会大大提高。同时也可以让学生感受信息技术对学习的影响，为进一步学习打好基础。

      5.废物利用，实验多样化

      实验室的仪器虽然多种多样，各有用途，生活中的材料也可以在某些时候发挥重要的作用。随处可见的饮料瓶可以代替集气瓶来收集气体，不仅有更好的密封性，还可以通过加水后观察塑料瓶的变瘪情况来判断气体的溶解性；一次性针筒也在很多需要密封的实验中有广泛应用，它可以很方便地添加液体、抽取气体，发挥其他仪器所无法代替的作用。通过一些生活材料的使用，可以发散学生的思维，提升观察能力，培养他们的创新意识。

      6.走进生活，实验日常化

      知识来源于生活，学习是为了更好地生活。如果能恰当运用生活中的材料，那么，不仅能激发学生的学习兴趣，还能促使学生更加关注生活材料，提高他们的观察和思考能力。在化学实验中为了检验溶液的酸碱性，经常要用到酸碱指示剂。在许多植物的花、果、茎、叶中都含有一类色素，这些色素在酸性和碱性溶液中显示不同的颜色，可以作为酸碱指示剂。例如，将紫甘蓝挤压浸泡后得到紫甘蓝的汁液，在不同的pH下可显示不同的颜色（表1）。

      

      在此基础上，还可以探究其他植物中的色素在酸碱性不同溶液中的变色情况，激发学生的探究兴趣和学习兴趣。

      二、创新化学实验设计的方法

      以上讨论了创新实验的常见发展方向，作为教师，不仅要知道创新实验的发展方向，而且要知道对一个具体的实验如何进行创新。我们要对原有实验进行分析，是实验的什么方面不足导致了我们要对它创新，是实验现象不明显、实验耗时长、实验药品不易获得、药品利用率低、污染环境、实验操作不便、实验结果没有说服力、实验过程枯燥、实验成功率低、实验危险性大，还是有其他方面的原因。当我们找到原因后，再针对原因寻找解决问题的方法。例如，魏博士所设计的铁的吸氧腐蚀，因为日常生活中铁的吸氧腐蚀是一个缓慢的过程，需要较长时间才能看到明显现象。魏博士为了加快这一过程，通过用铁粉代替铁钉来增大反应物的接触面积，增大食盐水的浓度来加快反应，并用针筒来测量气体的体积变化，经过这样的设计后，该实验就可以作为课堂实验来完成了。

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