四个初中化学演示实验的改进与创新研究

宋凯珊 董炎权

【摘要】化学是一门以实验为基础的科学，实验教学是化学课程教学的重要组成部分，它能够激发学生的学习兴趣，进而加深对化学知识的理解。笔者通过对课本演示实验的的改进与创新研究，优化了现人教版教材中实验设计方案，改进了实验装置的不足以及创造出新的简便化、绿色化的实验装置，进一步提高本校的化学教学质量。

【关键词】初中化学;核心素养;演示实验;创新实验

随着课程改革的不断深入，核心素养的培养成了教学当中的重点教学内容。2017版的《高中化学课程标准》就清晰的指出了高中化学核心素养，即“变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析、科学精神和社会责任、科学探究与创新意识”。其中初中化学作为化学学习的启蒙阶段，对学生化学核心素养的形成有着重要的影响。尤其是化学实验教学，不仅能够锻炼学生的动手操作能力，夯实学生的理论基础知识，对于学生科学观念的养成与自主学习能力的形成也有重要帮助。但是笔者在实际教学中发现，教材中的部分演示实验存在实验装置设计不够理想、演示效果不明显、实验用时过长等缺点。正所谓“工欲善其事必先利其器”，因此有必要对课本部分演示实验进行装置的改进与创新研究。

一、《金属与酸反应》演示实验的改进与创新设计研究

《金属与酸反应》实验出自化学人教版九年级下册第10页，是第八单元课题2《金属化学性质》中重要的实验之一，其作用不仅是要学生通过分析镁、锌、铁、铜分别与稀盐酸、稀硫酸反应的情况，获得金属活动性顺序的知识，更重要的是要引导学生主动参与知识的获取过程，学习科学探究的方法。因此，在该探究实验中，结论的可靠性是很重要的。实验中控制相似的实验条件，以及对实验现象的正确对比和分析，是获得可靠结论的重要保证。然而，课本中的探究设计（如图一所示）却存在着明显的缺陷：1.不可能控制金属同一时间开始与稀盐酸或稀硫酸接触。2.金属分别为镁带、锌粒、铁钉和铜片，金属的大小形状不一，不能保证金属与酸接触的表面积相同。为此，笔者对该实验进行了改进与创新设计，以更好的做到控制相似的实验条件和对实验现象进行的正确对比和分析。

（一）《金属与酸反应》实验改进与创新

《金属与酸反应》实验改进与创新可分为实验药品改进和实验装置改进两部分。

1.实验药品改进

在实验中舍弃教材中使用的镁条、锌粒、铁钉与铜片，改用大小相同的四种金属片（镁、锌、铁、铜），以保证金属与酸的接触面积相等。

2.实验装置的改进与创新

《金属与酸反应器》的创新装置主要分为底座与支架、可升降塑料板、材料放置盒三大部分（如圖二所示）。实验时，首先把4段等长的镁片、锌片、铁片和铜片分别固定在条形板夹上;然后，往试管中加入等高（量）的稀盐酸（1：1）;接着向下移动塑料板，使金属同时浸泡在稀盐酸中，观察四种金属与酸反应的情况。观察完毕后，可以用燃着的小木头放在试管口，检验生成的气体。

（二）实验改进的意义

1.改进后的实验，在实验过程中使用的金属大小相同，且四种金属同时与酸接触，既使到实验现象得以同时呈现，对比效果明显，且在实验过程中确保了在探究实验中仅存在一个变量，使实验结论真实可靠。

2.改进后的实验不需要多次添加金属和酸液，只需要降下塑料板，就可以实现同时加入金属，操作简便，节约了课堂时间，提高了课堂效率。

二、《二氧化碳的制取及性质探究》演示实验改进与创新设计研究

《二氧化碳的制取与性质探究》实验出自化学人教版九年级上册第六单元课题3《二氧化碳和一氧化碳》，实验教学的内容主要是介绍二氧化碳的性质，如二氧化碳的密度比空气大，不支持燃烧，不能燃烧，能与水发生化学反应，能使澄清石灰水变浑浊等。但教材呈现的实验（如图三所示）存在着以下不足：1.实验繁琐，需要提前制备多瓶二氧化碳，导致课前准备压力较大，且提前制取的二氧化碳在搬运的过程中易逸散，难以保证实验效果，从而影响课堂效率。2.整节课实验较多，需要时间较长，教学时容易因课堂时间不足导致对实验解释的削弱。就此，笔者对课本的实验进行了整合与创新设计，大大节约了实验的时间，提高了实验的成功率。

（一）《二氧化碳制取及性质探究》实验装置的整合与创新

《二氧化碳制取与性质》创新实验装置分为制取与性质检验两大部分（如图四所示）。

1.二氧化碳的制取：将塑料瓶打孔，放入大理石，并将塑料瓶和装在橡胶塞上的注射器连接起来，在锥形瓶中加入稀盐酸，调节塑料瓶的高度，即可制得二氧化碳。

2.二氧化碳性质探究：①在玻璃瓶中加入氯化钙，连接发生装置，对制得的二氧化碳气体进行干燥。②在玻璃管中间放入一个带有导管的塑料片，在玻璃管的左端放入干燥的紫色石蕊试纸，在玻璃管的右端放入湿润的紫色石蕊试纸，与氯化钙干燥装置连接起来。当二氧化碳通过玻璃管时，就可以对二氧化碳能否与水反应进行探究。③在瓶盖有小孔的玻璃瓶中放入高低不同的蜡烛，盖上瓶盖，将玻璃瓶与玻璃管连接起来。点燃蜡烛，通入二氧化碳，就可以对二氧化碳密度及是否支持燃烧进行探究。④在下方的小试管中分别加入适量的水和澄清石灰水，并在实验时用微型溶液导电实验器对液体进行检验，即可以进行二氧化碳能否与水、澄清石灰水反应进行探究。

（二）实验改进的意义

1.改进后的实验是将大理石放入带有小孔的塑料瓶中，通过注射器直接控制反应的发生和结束，能充分利用二氧化碳，避免造成浪费和增加对环境的负担;无需提前准备多瓶气体，无需储存气体，气体所需量少。

2.改进后的实验用干燥及石蕊的石蕊试纸代替课本四朵小花的实验，实验同时进行，现象明显，对比效果明显增强;

3.改进后的装置增加利用微型溶液导电实验器测定二氧化碳与水反应前后溶液的导电性实验，能很好的提升学生对二氧化碳与水反应的微观本质的理解，且将装置中把微型溶液导电实验器设计成弯头，方便了学生的观察。

4.改进后的实验装置在进行实验时，只需要将注射器向下按压，就可以实现二氧化碳的系列性质实验同时探究，操作简便。

三、《分子运动现象》演示实验的改进与创新设计研究

《分子运动现象》实验出自化学人教版九年级上第49页，第三单元课题1《分子和原子》，其演示目的是帮助学生进一步认识和理解微观粒子（如分子）及其运动特点，实验装置如图五所示，实验通过酚酞溶液变红的事实，说明了分子是在不断运动的。但是该实验装置的设计存在着较大不足：1.实验中大烧杯的容积较大，氨水扩散所需的时间长，短时间内实验现象不明显，影响课堂效率。2.实验中氨水用量大，既浪费药品，又会因为氨气的逸出污染空气。为此，笔者对该实验进行了改进与创新设计。

（一）《分子运动现象》装置的改进与创新

《分子运动现象》创新装置材料有小针筒、广口瓶、橡皮塞、塑料片，装置如图六所示。实验时，把小针筒连同橡皮塞取出，在针筒中内装入一定量的浓氨水，并在针筒外面贴上用酚酞溶液润湿过的滤纸，用带有多个小方孔的塑料片固定，然后把小针筒连同橡皮塞放回广口瓶。按下针筒活塞，慢慢滴入浓氨水，静置。一段时间后，可观察到小方孔中的滤纸由下而上变红。

（二）实验改进的意义

1.改进后实验现象明显，浓氨水用量较教材实验装置少、用时也较短，能有效提高课堂效率。

2.改进后的实验装置为密闭装置，能有效控制因氨气挥发所產生的空气污染，符合绿色化学的环保理念，也有利于开展学生的分组实验。

四、《活性炭吸附》演示实验的改进与创新设计研究

《活性炭吸附》实验出自化学人教版九年级上册第107页，第六单元课题1《金刚石、石墨、C60》，实验过程如图七所示，。其作用为展示活性炭的吸附性，引导学生体会物质的性质和用途之间的关系。但是若按该步骤进行实验，实验时由于活性炭质量小，不容易沉淀下来，对溶液颜色的观察造成了较大的影响。针对该情况，笔者对该实验进行了改进与创新设计。

（一）《活性炭吸附》演示实验装置的改进与创新

《活性炭吸附》创新装置材料有小针筒、U型管、橡皮管，装置如图八所示。实验前，用胶水把活性炭固定在U型管的底端，把针筒和U型管用橡皮管连接，在针筒内装入红墨水。实验时，挤压针筒的活塞，红墨水进入U型管，与活性炭接触。一会后，观察到U型管另一端流出的水变成了无色。

（二）实验改进意义

1.改进后的装置简单，可操作性强，实验时间短，且吸附效果好，现象明显。

2.活性炭能循环使用，节约药品，符合绿色环保理念。

五、结束语

实验教学作为初中化学教学的一个重要的组成部分，对学生的学科素质的培育起着关键作用。实验教学要获得最佳的教学效果，需要广大教师发挥创新意识，善于思考、勤于动手，从实际教学出发，从学生的认知出发，不断的对化学实验教学进行实践研究，为实验教学增加趣味性、简易性、探究性和可行性的内容。

参考文献：

[1]龚翠梅.金属与稀盐酸、稀硫酸反应实验的改进[J].实验教学与仪器，2016（2）：29.

[2]黄秀珍.人教版九年级下学期化学“金属和酸反应”的实验改进[J].化学教与学，2011（5）：9.

[3]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）.北京：北京师范大学出版社，2011年：1-63.

[4]课程教材研究所等编著.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级，上册）.北京：北京教育出版社，2012.

[5]课程教材研究所等编著.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级，下册）.北京：北京教育出版社，2012.