莆田第十一中學黃建榕初中化學實驗改進與創新

化學是一門以實驗為基礎的學科，初中化學又是學生學習化學的啟蒙階段，要讓學生對化學學習產生興趣并喜歡學習，實驗教學是開展化學課程教學的重要手段。教師若能結合具體的教學內容，對部分實驗進行探究和改進、創新，不僅可以提高實驗教學效果，且能節約實驗藥品，增強了實驗的趣味性、簡易性和探究性，激發了學生的學習興趣。還可以培養學生的探究精神和創新素養。集約化原則把有聯系的若干個實驗通過某種形式聯系、集合在一起的一體化。但它不是簡單的將若干個實驗連接，而是在原有的基礎上既簡化便于操作，又便于觀察，且實驗效果好的有機組合。初中化學實驗改進與創新原則簡約化原則在不影響實驗效果的前提下，盡量采用儀器設備少、用藥少裝置簡單或微型化的實驗裝置，既簡化某些常規實驗裝置又節約藥品。綠色化原則從環境保護的角度，對一些實驗過程中產生有害氣體，且污染環境的實驗裝置進行改進與創新。這類實驗裝置的改進與創新，主要是設計封閉的實驗裝置（氣體發生裝置、氣體收集裝置、氣體性質反應容器、尾氣的收集和處理裝置、導氣裝置）。趣味化原則

興趣是最好的老師，通過對實驗的探究，力求為改進實驗增添趣味性，讓實驗好做又好玩

，激發了學生的學習興趣。1氫氣和氧氣混合爆炸實驗的改進1.1改進背景

人教版九年級化學教材上冊第四單元課題3“水的組成”中講到：混有一定量的空氣或氧氣的氫氣遇明火會發生爆炸，但學生缺少感性認識。本人查閱了相關文獻，有關氫氣與氧氣混合引起爆炸實驗已有同仁進行改進，如氫氣爆炸實驗的改進（見圖1），氫氣與空氣混合氣爆炸實驗的改進（見圖2）。這些改進的實驗裝置具有可操作性、直觀性等優點，都能使學生直觀感受到氫氣不純遇明火會引起爆炸，但趣味性不強。圖1已有氫氧爆炸實驗裝置1圖2已有氫氧爆炸實驗裝置2

1.2改進思路

通過實驗改進，設計一個方便、安全、有趣味性且實驗成功率高的實驗，用該實驗裝置，能證明混有一定量的空氣或氧氣的氫氣遇明火會發生爆炸，提高成功率，節約藥品。1.3實驗裝置錐形瓶(250mL)、分液漏斗、雙孔塞、Y形管、導氣管，裝有肥皂水的水槽（見圖3、

4）。圖3氫氣與氧氣混合爆炸實驗裝置改進實物圖圖4氫氣與氧氣混合爆炸實驗改進裝置1.4實驗步驟與現象

檢查裝置氣密性，加固體藥品，連接實驗裝置，將導管通入裝有肥皂水的水槽中。

在分液漏斗①中加入15%的過氧化氫溶液，在分液漏斗②中加入10%的稀鹽酸溶液，分別打開分液漏斗，生成的氣體通入肥皂水中，控制滴入速度，使兩邊產生氣體的速度大致相等。當水槽中產生的泡沫達到一定量后，先取少量泡沫進行檢驗，控制好量后用左手舀適量的泡沫，手移離水槽一段距離，右手點燃小木條，將小木條靠近左手上的泡沫，氫氣被點燃，瞬間聽到尖銳的爆炸聲，同時產生一團明亮的火焰，而手毫發無損（見圖5）。1.5改進創新點

該實驗最大的創新點是在手上點燃引爆氫氣，有驚無險，趣味性強，可帶給學生視覺感觀的沖擊，引發學生的好奇心和興奮度，讓學生在快樂中學習，在學習中感受快樂，使學生記憶深刻；且實驗操作簡單，實驗現象明顯；通過觀察泡沫產生的量，用分液漏斗控制產生氣體的速度，只需要少量的泡沫就聽能到巨大的響聲，可節約藥品；該實驗可連續產生爆鳴氣，只要有泡沫就可以反復實驗，且實驗安全、實驗成功率高。2鐵絲在氧氣中燃燒實驗的改進2.1改進背景

人教版九年級化學教材上冊第二單元課題2“氧氣”實驗2-4鐵絲在氧氣中燃燒的操作是這樣的：取一根鐵絲，在下端系一根火柴，點燃火柴，待火柴快燃盡時，插入充滿氧氣的集氣瓶中，觀察現象。按照教材中的方法進行實驗，火柴的長短和插入集氣瓶的時機是實驗成功的關鍵因素，火柴太長或插入太早，會消耗掉大部分的氧氣，火柴太短或插入太遲，溫度達還沒有到鐵絲的著火點火柴就熄滅了。因此，鐵絲往往沒有劇烈燃燒（難見到火星四射），常是火柴亮一下，鐵絲支卻沒啥動靜；或者鐵絲雖然有被引燃，但反應不劇烈，燃燒一下又熄滅等等。不少教師反映用此方法在課堂上演示失敗率不低。

2.2改進思路

鐵絲在氧氣中燃燒實驗也有不少好的改進方案，如增加鐵的比表面積法和燃紙檢驗法等，通過對這些改進實驗探究，本人設計了一個操作簡單、有趣味性、有探究性（可引導學生開展探究活動），且實驗成功率極高的實驗，該改進實驗可以作為教材中的實驗的補充，以提高學生的學習興趣。

2.3實驗裝置

取一個小藥瓶，在瓶蓋上用縫衣針鉆幾個小孔，在藥瓶內裝1g左右的鐵粉，在擰緊瓶蓋2.4實驗步驟與現象

點燃酒精燈。

將裝有鐵粉的小瓶子倒拿，并輕輕地搖擺，將鐵粉象撒胡椒粉那樣均勻地撒在酒精燈火焰上。

當鐵粉和酒精燈火焰一接觸，鐵粉就在空氣中劇烈燃燒，火星四射，實驗現象非常明顯（見圖7）。2.5改進創新點

該改進實驗在空氣中就可以完成，操作簡單，實驗現象明顯，尤其是火星四射現象非常明顯，可反復實驗，趣味性強，還可引導學生由實驗現象開展相關討論。而教材中的實驗若鐵絲插入時機把握不好，鐵絲就不燃燒，且集氣瓶中的氧氣只能使用一次，若要重做實驗，還得重新制取、收集氧氣，浪費時間。3二氧化碳熄滅蠟燭火焰實驗的改進3.1改進背景

人教版九年級化學上冊教材第六單元課題3“二氧化碳和一氧化碳”中二氧化碳使蠟燭火焰熄滅的實驗（見圖8），在做該實驗時，困為受到氣流或傾倒不當等因素的影響，燃著的蠟燭往往沒有從下往上依次熄滅，而是經常出現兩支燃著的蠟燭都不熄滅、上面燃著的蠟燭先熄滅、兩支燃著的蠟燭幾乎同時熄滅等三種情況。圖8教材中CO2熄滅蠟燭火焰實驗裝置

3.2改進思路

許多同仁通過對傾倒二氧化碳熄滅蠟燭火焰實驗的改進

來提高該實驗的成功率，這些實驗改進主要是在燒杯中添加硬紙板作為擋板或在燒杯中添加漏斗（見圖9），改進的實驗克服了原教材實驗中出現的一些問題。本人改進的實驗裝置（見圖10），直觀性更強，操作更簡單，操作者向裝置中傾倒二氧化碳就象倒水一樣，不會直接倒在高的蠟燭火焰上，并且保證二氧化碳能從底部漲上來，使燃著蠟燭從下往上依次熄滅。圖9已有的CO2熄滅蠟燭火焰實驗裝置改進

3.3

實驗裝置

裝置為一個長9cm，寬5cm，高7cm，底9cm×5cm的玻璃盒，在盒中固定一片長7cm，寬5cm的玻璃片，玻璃片上部超出玻璃盒高1cm，離底部1cm，離左邊7cm，右邊2cm，將玻璃盒分成兩部分（見圖10）圖10

CO2熄滅蠟燭火焰實驗裝置改進實物圖

空間大的部分放蠟燭，空間小的部分用于傾倒二氧化碳，因為玻璃片比玻璃盒高1cm，可防止二氧化碳直接傾倒在高的蠟燭上，造成高的蠟燭先熄滅的現象，同時二氧化碳從玻璃片下的空隙中流入，更能證明二氧化碳的密度比空氣大，使燃著蠟燭從下往上依次熄滅（見圖11）。圖11

CO2熄滅蠟燭火焰實驗裝置改進3.4實驗步驟與現象

用集氣瓶收集好一瓶二氧化碳氣體。

在玻璃盒的一邊放兩支高低不同的蠟燭，點燃玻璃盒內的蠟燭。

把二氧化碳氣體從中間玻璃片的另一邊緩緩倒入。

燃著蠟燭的火焰由下而上依次熄滅。

用該裝置多次重復以上實驗，調換高低蠟燭的順序，隨著二氧化碳氣的倒入，燃著蠟燭的火焰都能由下而上依次熄滅，且實驗現象明顯，實驗成功率高。（見圖12）圖12CO2熄滅蠟燭火焰實驗改進裝置操作效果圖3.5改進創新點

該裝置用玻璃片隔開，能有效地防止二氧化碳氣體倒在高的的蠟燭，使高的蠟燭火焰先熄滅；玻璃片下留有空隙，使二氧化碳象水一樣從玻璃片下的空隙中流入，能直觀地證明二氧化碳的密度比空氣大；該裝置需要的二氧化碳氣體的量比教材中的實驗更少，且操作更簡單，實驗成功率更高。

需要說明的是，如同行們仍要堅持用大燒杯來做該實驗，也可剪一張大小合適的硬板紙來替代玻璃片，也可大大提高實驗成功率。

化學實驗是培養學生觀察能力和操作能力的重要手段，但是我國中學化學教材中的一些實驗在操作過程中會產生部分有刺激性或有毒性氣體，如氨氣、二氧化硫等，這些氣體逸散在教室中，雖然不至于明顯危害學生的身心健康，但不符合環保理念，若對這些實驗從裝置改進方面進行一體化設計，將中學化學教材中原有敞口實驗裝置，設計成在密閉體系中發生的一體化反應裝置，改進的反應裝置不僅能減少實驗對空氣的污染，節約實驗藥品，縮短反應時間，而且能使反應生成物的驗證更為可視化，增強實驗的可操作性、環保性、創新性。下面以我國中學化學教材中的“加熱碳酸氫銨”“微粒運動”“驗證二氧化硫性質”等三個實驗為例，探討中學化學教材中敞口實驗的一體化設計問題。2微粒運動實驗的一體化設計2.1改進背景

上海教育出版社2012年1月出版的九年級化學上冊第3章《物質構成的奧秘》第1節“構成物質的基本微粒”中探究微粒運動實驗，教材設計是這樣的：[實驗1]向燒杯A中加入20mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞試液，得到溶液甲。向溶液甲中滴加1～2滴濃氨水，觀察現象。[實驗2]在燒杯C中重新配置甲溶液。在燒杯B中加入3～5mL濃氨水，用一個大燒杯把兩個燒杯罩在一起，觀察實驗現象（見圖3）。圖3教材中探究微粒運動的實驗裝置濃氨水酚酞溶液溶液B溶液C2.2一體化實驗裝置

實驗改進的一體化裝置見圖4。圖4微粒運動實驗的一體化裝置稀硫酸濃氨水用無色酚酞試液濕潤過的棉花團用無色酚酞試液濕潤過的棉花團

小

結

綜上所述，為了改進、提升初中化學教材實驗的教學效果，化學教師要有創新意識，善于