化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、改進(jìn)與創(chuàng)新研究

PAGE4題目：化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、改進(jìn)與創(chuàng)新研究姓名：單位：

化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、改進(jìn)與創(chuàng)新研究摘要：為了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平,化學(xué)教師應(yīng)具備設(shè)計(jì)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的能力.本文闡述了設(shè)計(jì)、改進(jìn)和創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)的原則,探討了設(shè)計(jì)、改進(jìn)和創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本思路和基本方法.后應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)與創(chuàng)新的方法,聯(lián)系中學(xué)化學(xué)教學(xué),列舉5個(gè)案例對課本需要補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究,對課外活動(dòng)實(shí)驗(yàn)的研究以及對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)研究.關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué).化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的基本特征.實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法,也是教師教學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識的重要方法.實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)能力、科學(xué)思想和科學(xué)品質(zhì)教育的最生動(dòng)、最活躍的教學(xué)形式.作為化學(xué)教學(xué)工作者,應(yīng)該充分認(rèn)識實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的重要意義和作用.現(xiàn)行教課書中缺少某些實(shí)驗(yàn),或某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯,成功率不高.因此,根據(jù)學(xué)校的設(shè)備情況和學(xué)生的實(shí)際水平,適當(dāng)增補(bǔ)一些實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)一些課外生活實(shí)驗(yàn)或者課本上規(guī)定的實(shí)驗(yàn)予以改進(jìn),設(shè)計(jì)和創(chuàng)造出適合化學(xué)教學(xué)、質(zhì)量更高的實(shí)驗(yàn),從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的能力,更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用.一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、改進(jìn)與創(chuàng)新遵循的基本原則（１）科學(xué)性原則這是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的首要原則.它指所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原理、操作順序、操作方法等時(shí),必須與化學(xué)理論知識以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論相一致.教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,其目的主要是要通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析,得出科學(xué)的結(jié)論,以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的.實(shí)驗(yàn)研究必須實(shí)事求是,講究科學(xué)性,而不能弄虛作假,違背科學(xué)規(guī)律,更不能有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,而不科學(xué)的操作和做法.空氣是學(xué)生從化學(xué)角度認(rèn)識的第一種物質(zhì),了解空氣的成分并通過實(shí)驗(yàn)探究空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容之一．人教版教材中圖1測定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)實(shí)驗(yàn)測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的方法是燃燒紅磷法,圖1測定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置如圖1．這種方法的原理是用紅磷燃燒消耗容器中的氧氣產(chǎn)生負(fù)壓,使水進(jìn)入容器,證明氧氣的體積分?jǐn)?shù)約占空氣的1/5．在實(shí)驗(yàn)過程中存在以下問題:一是紅磷的著火點(diǎn)比較高,引燃紅磷需要的時(shí)間較長,紅磷燃燒熄滅并不是容器里的氧氣耗盡,而是氧氣的濃度降低到不能再支持紅磷燃燒;二是當(dāng)把燃燒的紅磷插入容器中雖然立即塞緊橡膠塞,但是也使容器里一部分受熱膨脹的空氣外逸,從而導(dǎo)致誤差較大,并且不環(huán)保．為了簡化實(shí)驗(yàn)操作,減小誤差,對該實(shí)驗(yàn)作如下改進(jìn):(1)實(shí)驗(yàn)儀器及試劑:10mL的青霉素小瓶、注射器(20mL)、白磷、輸液器;(2)實(shí)驗(yàn)操作:圖圖2測定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)微型實(shí)驗(yàn)1)檢查裝置的氣密性;2)裝藥品,連好儀器．取綠豆粒大小的一塊白磷,用濾紙擦干水,立即放入青霉素小瓶里,插入輸液器插頭密封;3)白磷燃燒．關(guān)閉輸液器開關(guān),加熱青霉素小瓶,白磷燃燒;圖2測定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)微型實(shí)驗(yàn)4)燃燒結(jié)束,打開輸液器開關(guān),觀察現(xiàn)象．可觀察到注射器活塞慢慢向前移動(dòng)大約2mL,說明空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為1/5．(見圖2)圖2測定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)微型實(shí)驗(yàn)此實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了綠色化設(shè)計(jì),白磷燃燒在密閉的容器內(nèi)進(jìn)行,減少了對空氣的污染.(2)白磷的著火點(diǎn)很低(40℃),即使在燃燒熄滅后仍在發(fā)生氧化反應(yīng),幾乎把容器內(nèi)的氧氣消耗盡,減小了實(shí)驗(yàn)誤差,用注射器更能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性和科學(xué)性;(3)裝置簡單、輕巧,藥品消耗少,每次實(shí)驗(yàn)僅需2分鐘左右．既節(jié)省實(shí)驗(yàn)藥品又節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時(shí)間;(4)用代用品做實(shí)驗(yàn),增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的探究性和學(xué)生的參與度,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．4．2分子運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)氨分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)的教學(xué)重點(diǎn)之一,是學(xué)生將微觀知識形象化的重要事實(shí)．教材實(shí)驗(yàn)圖3氨分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)(如圖3)選用三支小燒杯盛放濃氨水和酚酞溶液,圖3氨分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)中,濃氨水揮發(fā)出來的刺激性氣味很大,影響師生正常上課,而且用小燒杯盛放濃氨水和酚酞試液的用量也較大,該實(shí)驗(yàn)存在環(huán)境污染和藥品浪費(fèi)問題,不符合綠色化學(xué)的要求.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)如下：(1)實(shí)驗(yàn)儀器與試劑:廢礦泉水瓶、青霉素小瓶、夾子、滴管、白醋、蒸餾水、藍(lán)色石蕊試紙(如圖4)．(2)實(shí)驗(yàn)操作:1)用帶蓋的礦泉水瓶剪去平底代替大燒杯;圖4氨分子運(yùn)動(dòng)微型實(shí)驗(yàn)2)將適量白醋倒入青霉素小瓶;圖4氨分子運(yùn)動(dòng)微型實(shí)驗(yàn)3)將兩片藍(lán)色石蕊試紙用夾子夾住,再用蒸餾水潤濕,瓶內(nèi)外各一片,蓋上礦泉水瓶蓋4)觀察現(xiàn)象．瓶內(nèi)的藍(lán)色石蕊試紙變紅,瓶外的藍(lán)色石蕊試紙不變色．此實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是:(1)操作簡單、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯;(2)安全環(huán)保．濃氨水對皮膚有一定的腐蝕性,氨氣刺激呼吸系統(tǒng),而食醋不會(huì)對人體造成損傷;(3)節(jié)約藥品．改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作更加簡單,實(shí)驗(yàn)材料在生活中容易找到,只需用少量白醋和兩片紫色石蕊試紙即可完成實(shí)驗(yàn),避免濃氨水和酚酞試液的浪費(fèi);(4)可將演示實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生實(shí)驗(yàn)或家庭小實(shí)驗(yàn)．通過實(shí)驗(yàn)的微型化、普通化,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、環(huán)保意識．五、總結(jié)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、改進(jìn)與創(chuàng)新是一個(gè)龐大的課題,中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)之不足,提高實(shí)驗(yàn)的安全性與可操作性,節(jié)省藥品、減少環(huán)境污染．教學(xué)中可將演示實(shí)驗(yàn)改為邊講邊實(shí)驗(yàn),增加學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)探究的機(jī)會(huì),解決大班或農(nóng)村中學(xué)進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)探究”教學(xué)的問題．同時(shí)教師實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的精神潛移默化地影響著學(xué)生,對學(xué)生創(chuàng)新精神培養(yǎng),環(huán)境保護(hù)意識、綠色化學(xué)思想的形成大有益處,有利于落實(shí)國家課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)．參考文獻(xiàn):[1]吳煥云,夏正盛.中學(xué)化學(xué)教學(xué)導(dǎo)論[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1996.[2]賀湘善,吳俊明.中學(xué)化學(xué)教師基本功講座[M].北京:北京師范學(xué)院出版社,1991.[3]人民教育出版社