化学实验创新分步走

巢　勇　蔡建伟

化学实验则是化学学科的灵魂，它可以帮助学生理解和巩固化学知识，培养学生创新精神和创新能力。我们在实验教学过程中做了以下几点尝试，取得了较好的效果。

一、探究性实验

可在教材中的某些验证性实验增加探究性问题，将学生带入科学探索的情景中。我们可以在实验的药品选择、实验方法的改进和实验装置的设计等方面进行探究，培养学生的创新能力。

1选择实验药品

高中化学第一册(必修)cl2的制备实验，所用药品为MnO2和浓盐酸。能不能选用其他药品来代替呢?通过分析，学生知道这个反应的实质是MnO2做氧化剂，浓盐酸提供酸性环境和还原剂氯离子。

只要理解了反应实质，就能够不受课本所述药品的限制，比如可以改用KMnO4或KClO3和浓盐酸来制备Cl2。

2改进实验方法

上实验课时，一方面要求学生按教科书讲的方法步骤去做实验，不得随意违反操作规程；另一方面鼓励学生，在每一步骤的具体操作方法上，可适当考虑如何改进，使之更有利于实验。

例如，在讲解Fe(OH)2的制备和性质时，先告诉学生Fe[OH)2的颜色、状态及溶解性，然后演示新制的FeSO4和NaOH溶液的反应，让学生仔细观察。事实是学生未能看到白色絮状沉淀。而看到的是灰绿色的沉淀。该现象立即就会引起了学生的思考。此时便及时地引导学生进行探索原因：

①为什么要用新制的FeSO4溶液?②为何要将滴管插入试管里溶液底部，慢慢地挤出NaOH溶液?

③久置的NaOH溶液中溶解了什么物质?

当学生通过认真思考、分析得出FeSO4和Fe(OH)2易被空气中的O2所氧化时，立即换一瓶经煮沸以除去氧气的NaOH溶液重新进行实验，结果观察到的现象是：先得到白色沉淀，但过一会儿就转变为灰绿色，随后逐渐变为红褐色。

这一现象又引起学生的疑问：怎样才能使生成的Fe(OH)2被氧化的速率减慢呢?经过讨论后，最后选用在FeSO4液面上滴加几滴苯作保护层，再将滴管伸入试管底部，滴加煮沸过的NaOH溶液，就得到了Fe(OH)2白色沉淀，并保持了较长时间不变色。

以这样的方式，对实验方法提出质疑并试着解决，可以深化学生对物质性质的认识，从而培养学生的创新能力。

3改进实验装置

选用的实验器皿一定要满足实验要求。

例如，课本中的铜与稀硝酸反应的实验是在试管中进行的，它存在着以下缺陷：生成的气体会外逸对环境有污染；生成的NO气体是无色的，不易观察；无色气体变为红棕色的界限不清。

针对上述缺陷，我们确定改进的实验必须达到以下目的：装置应密封，气体不能外逸；生成的气体应能够富集，便于学生观察无色气体NO；NO的生成与NO的转化(即生成NO2)分阶段进行。

通过多次研究和实践，我们得出下列方法：让反应在注射器内进行：先取下注射器活塞，在注射器内放入一团铜丝，塞上活塞后，吸入适量的HNO3，将注射器细管端用橡皮塞密封。反应即开始，生成的气体被富集在筒内，让学生观察气体为无色后，取下橡皮塞，拉动活塞吸入空气，无色气体即变为红棕色气体(NO和O2接触反应生成NO2)。振荡注射器，红棕色气体又变为无色气体(NO2与HNO3中的水反应生成NO)。若再吸入空气，无色又变成红棕色。

改进化学装置。往往可以达到事半功倍的作用，而且在思考怎样改进装置的过程中，学生的创新能力得到提升。

二、设计型实验

实践是创新的摇篮，通过学生自己思考设计实验，既可以培养学生动手动脑解决问题的能力，让学生体验到成功的喜悦，又可以培养学生的创新思维能力和设计能力。

例如，在浓硫酸性质的教学中，要求学生设计实验检验炭和浓硫酸反应生成的产物有哪些?实验的设计要求如下：

(1)根据实验原理选择实验所需的试剂、药品；

(2)确定实验所需的装置、仪器及连接顺序；

(3)尽可能保证实验设计的科学性和严谨性。

这样就可以激励学生自己去发现问题、去查阅资料、去设计、去探索、去创新。布置任务后，给学生一段时间，让他们去独立思考、查阅资料、设计实验。然后再组织学生一起对他们提出的设计方案进行分析、讨论、比较设计方案的可行性和优缺点等。

选择其中几组方案由学生在课堂上进行演示，对比较好的设计给予表扬，对于较差的设计则从其中找出“闪光点”给予肯定，从而调动了各层次学生的创造积极性，并培养了他们的创新精神和创新能力。

三、开放性实验习题

开放性习题是指题目的设计是开放的，答案是灵活多样的，只要答案是合理的，都是正确的。利用开放性实验习题，给学生提供多角度考虑问题的机会，让学生在解决问题的过程中体验乐趣，领悟知识，感受成功的喜悦，从而激发了学生的创新精神和培养了学生的创新能力。

例如，在分液漏斗中，用一种有机溶剂提取水溶液里某无色物质时，静置分层后，如果不知道哪一层是“水层”，试设计一种简便的判断方法。给出题目后。让学生根据自己已掌握的知识，并在提示下认真思考、仔细分析、比较后，学生们便给出了以下几个合理简便的方案：

【方案一】取一只小试管，打开分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液体(这是取样检验的常规方法，后面表述用“取样”)，往其中加入少量的水。如果加水后，试管内的液体不分层，则说明分液漏斗中下层是“水层”：反之，上层为“水层”。

【方案二】取样，向其中加入少量的CCl4或苯，若试管中液体分层，则说明分液漏斗中的下层为“水层”；反之，上层为“水层”。

【方案三】取样。用胶头滴管取少量待测液，滴2～3滴到无水CuSO4固体上，观察白色固体上是甭有蓝色出现。若有变化。则说明分液漏斗中下层为“水层”；反之，上层为“水层”。

四、逆向思维改进实验

逆向思维是沿着事物的相反方向，用反方向探求的思维方式对现有的实验设计进行逆向思考，从而提出新的实验设计的实验创新技法。

例如，课本制备溴苯的实验中，将溴和苯先加入烧瓶，然后向烧瓶中在加入铁粉(即溴和苯静、铁粉动)。由于反应物已全部加入烧瓶，加入催化剂后，反应剧烈无法控制，导致溴挥发从导管溢出而达不到预期目的，且污染环境。

于是，我们先将铁粉加入烧瓶。再将溴和苯的混合液加入分液漏斗，通过分液漏斗的活塞来控制加液速度(即铁粉静、溴和苯动)，只需改变操作步骤便可克服原实验的缺陷。

在做实验时。还可以从已有事物的因果关系出发，变因为果，发现新的现象和规律，寻找新的实验设计。如，稀释浓H2SO4时强调将浓H2SO4沿器壁缓缓加入水中，且应边加边搅拌。若将水加人浓H2SO4中，则会造成严重后果。若利用一个安全的实验将水加入浓H2SO4中这一违规操作造成的后果展示给学生，则可以提高学生的安全意识。逆向思维，让每个学生在接受知识时，都问个为什么，满怀疑问的去学习。

总之，注重实验教学的探索与创新，给学生留出自由思考的空间，增加学生独立设计、独立操作实验的机会，是提高学生素质，培养学生创新精神和创新能力的有效途径之一。