浅析创新技法在化学实验教学中的运用

姚文倩

【摘 要】化学实验是化学科学赖以形成和发展的基础，实验教学不仅有利于学生形成化学概念、理解和巩固化学基础知识，而且对培养学生观察能力、思维能力以及培养学生实事求是、严肃认真的科学态度，获得熟练的实验技能都有重要的意义。所以化学教学也应有进一步创新，便于更好的提高化学教学质量。

【关键词】化学实验；创新技法

化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验是化学科学赖以形成和发展的基础，是检验化学科学知识真理性的标准；是化学教学中学生获取化学经验知识和检验化学知识的重要媒体和手段，是提高学生科学素质的重要内容和途径。以实验为基础展开化学教学，最大限度的发挥实验在化学教学中的作用，使化学实验教学更切合教学改革的潮流、适应素质教育和创新教育的需求。结合多年教学经验，讲述一下将创造理论运用于化学实验创新的几点技法。

一、组合技法

组合技法就是将一些相关的化学实验按某种关联因素或特征进行新的组合，构成新的实验方案的实验创新技法。爱因斯坦曾说过：“我认为，为了满足人类的需要而找出已知装置的新的组合的人就是发明家。”同样，将已有的化学实验按一些共同特征或功能进行合理组合使其具有某种新的功能也是对原有化学实验的一种创新。如“Cu和浓HNO3的反应——蓝色喷泉实验”。

实验步骤与现象：在烧瓶中滴加4mL浓硝酸，并在靠近橡皮塞（预先将石蜡熔融均匀涂抹在橡皮塞上）的长导管上缠上螺旋状粗铜丝，缓缓倒置烧瓶，接上一个盛水的塑料瓶。铜与浓硝酸即开始反应，红棕色气体由下而上充满烧瓶，空气被排出，塑料瓶中有气体逸出，逸出的少量气体被收集在气球中。当整个烧瓶充满二氧化氮气体时，用手挤压塑料瓶，使少量水进入烧瓶，立即形成美丽的蓝色喷泉。实验结束，烧瓶中剩余气体的体积约占烧瓶体积的1/3。

上述实验将铜与浓硝酸反应的实验、二氧化氮与水反应的喷泉实验巧妙地组合在一起，装置简单、仪器少；两个反应连贯性强，一气呵成；操作简便，无污染（少量从水瓶中逸出的一氧化氮被收集在气球中）；实验现象明显，趣味性浓；既有定性的展示，又有定量的呈现（生成的一氧化氮体积与参加反应的二氧化氮体积的关系）。在课堂教学中使用该实验不仅能激起学生强烈的学习欲望，使学生牢固掌握相应的化学知识，而且能形成良好的教学气氛。

二、模拟技法

模拟技法指用学生比较熟悉的感性实验材料来形象地说明学生平时较难观察的生疏现象。中学化学中有许多与生产生活实际相联系的教学内容，设计实验来模拟这些内容，使学生在获取鲜明直观的印象的同时，萌发强烈的探究欲望。如运用下列实验成功模拟了沼气池产生沼气的过程：

实验原理：废气有机物（如植物残体）在缺氧条件下被微生物发酵分解，产生的气体即为沼气，其主要成分为甲烷。

实验步骤：将人尿、新鲜猪粪或牛粪、池沼底部或阴沟里的黑臭污泥、米糠或麸皮按一定比例混合置于A瓶发酵，通过漏斗向A瓶加入适量水并使漏斗下端没入水中，将B中盛满水，C中盛适量水，按上述装置图将各部分联接好，夹紧弹簧夹，将装置放在温暖处。

观察方法及现象：通过观察B瓶和C瓶水位高低来判断生成气体的多少，大约一周后，B瓶水位明显下降，此时松开弹簧夹，在尖嘴管处点燃所得气体，可发现气体能够燃烧，火焰为淡蓝色。

上述模拟沼气池产生沼气的实验适用于课外活动或家庭小实验。

三、逆向技法

逆向技法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。逆向技法有以下几种常见类型：

（一）结构反转

从已有实验的相反结构形式上来设想和寻求解决问题的新途径。如在演示完用碳棒（惰性电极）电解CuCl2溶液的实验，引导学生弄清电解原理后，将原实验中阴阳两根电极（此时阴极碳棒上已附着红色的铜）调换再进行电解，一段时间后改作为阳极的碳棒上附着的铜消失。显然将阴阳两极调换后，可以为非惰性电极作阳极时的电解原理的学习设置探索情境。

（二）因果反转

从已有事物的因果关系出发，变因为果的去发现新的现象和规律，寻找新的实验设计。如很多教师在铁的钝化的教学中的做法是：先告知学生铁在浓硝酸中可以被钝化，再用实验来验证（由因及果的验证）。我们的做法是：将预先放入浓硝酸中的铁取出洗净，用它来与硫酸铜溶液反应，却置换不出铜，以此来激起学生的认知冲突（由果及因的探究）。

（三）态反转

根据事物的某一属性（如动与静）的反转来创新化学实验。如课本中制备溴苯的实验中是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。我们采取先将铁粉加入烧瓶，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），从而克服了原实验的缺陷。

四、强化技法

强化技法使指增加关键的需感知部分的强度（称正强化），或排除一些无关和次要的现象（称负强化），以突出研究对象。如我们在铜锌原电池实验的导线上接入音乐贺年卡中的音乐集成片，用悦耳的音乐来强化导线上产生的电流。

五、缺点列举技法

缺点列举技法指通过发现现有实验的缺陷，把现有实验的缺点一一列举出来，然后提出改革或革新方法的一种技法。列举缺点就是发现问题，而创新就是要解决现有的问题，每发现一个缺点、提出一个问题，也就是找到了一个创新的课题。世界上没有尽善尽美的东西，化学实验也一样，化学实验在体现某些功能具有优越性的同时，在体现另一些功能时则可能存在某些缺陷。对化学实验进行观察、研究、分析，发现其缺陷，并在此基础上探索改进，就可以对化学实验进行创新。利用缺点列举技法创新化学实验的一般步骤为：（1）选定化学实验（可以是整体也可以是局部），（2）确定与实验有关的信息种类如材料、功能、结构等，（3）根据确定的信息一一列出缺点，（4）针对缺点（可以是全部也可以是其中的一个或几个）研究改进方案。如课本中的铜与稀硝酸反应的实验是在试管中进行的，其缺陷有：生成的气体会外逸对环境有污染；生成的一氧化氮气体的无色不易观察；无色气体变为棕色的界限不清。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NO为无色气体；一氧化氮的生成与一氧化氮的转化（即生成二氧化氮）分阶段进行。通过多次研究和实践，我们得出下列方法：将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，吸入适量的稀硝酸，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，无色气体即变为棕色气体。振荡注射器，棕色气体又变为无色气体（NO2与稀硝酸中的水反应有生成了NO），若再吸入空气，无色又变成棕色。本实验若采用投影仪放大强化，效果则更佳。

化学实验的创新技法远不止上文提到的这些，在实际对实验的创新过程中，所使用的技法并不是单一的，往往是多种技法交融并串的综合应用。化学实验的创新永无止境，各种现代化媒体与化学实验的结合为实验创新提供了广阔的领域，只要我们勤于探索、勇于开拓，一定会创设更多更好的创新实验。