例谈高中化学实验的创新设计

李顺华

【摘 要】创新是当今社会的主题。高考对学生创新能力的考查也列入考纲。化学是一门以实验为基础的学科，在实验教学中如何设计教学过程，使学生通过观察绚丽多彩的化学现象，形成稳定的学习动机，积极探索化学奥秘，发挥智慧和创造能力，是高中化学教师应该研究的课题。

【关键词】化学实验；创新设计；例谈

实验创新设计是指在高中化学课程标准的指导下，结合教学的实际情况，对新教材中所涉及的实验进行改进，优化，增设或创新等。这不仅是提高化学教学有效性的需要，更是深入理解高中化学课程改革的需要，也是提升老师自身教学素质，加强实践的需要。那么在平时的教学实践中该如何进行实验创新设计呢？现结合几个实例和自身的教学实践，谈谈对高中化学实验创新设计的“五化”新视角。

一、紧跟时代，实验装置微型化

微型实验是近20年发展较快的一种新的化学实验，微型实验节约药品，节省时间，操作安全，污染少，学生可以自己动手自制仪器，自行实验，积极参与，激发兴趣，培养创新精神。

例如，水和酒精混合的体积变化实验。取一干燥带大胶头（如图）的胶头滴管，倒置，从导管口向滴管中加入显红色的水，水面约占总体积的一半（A处），再从导管口向滴管中加入无色的酒精，加满滴管（B处）。用拇指按住管口，上下颠倒滴管两三次，红色的水和无色酒精混合，有少量气泡产生，橡胶头稍稍变“瘪”。松开拇指，液面下降2～3cm（C处）。仪器易得，操作简便，用料很少，现象明显。

二、反向思考，实验思路逆向化

逆向思维即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方法。

（一）运用逆向思维改进实验

例如，做乙醇在铜作用下发生催化氧化反应时，一般的做法是：把下部绕成螺旋状的红色铜丝先在酒精灯的外焰上烧黑，然后趁热迅速伸入装有适量乙醇的试管中，铜丝又变红色。反复多次，闻试管中乙醛的刺激性气味。这种做法耗乙醇较多，而且由于未反应乙醇的影响，很难闻到乙醛的刺激性气味。既如此，想到能否减少乙醇的量，能否逆向试验呢？取一铜制的燃烧匙，放在酒精灯的外焰上烧黑（若不易烧黑，可在稀硝酸稍浸一下）。用胶头滴管滴入一滴乙醇，立即看到乙醇液滴伴随着“嗤嗤”的声响在燃烧匙中晃动，且不断缩小，同时能闻到一股明显刺激性气味，乙醇液滴所到之处又恢复铜的红色。无疑，逆向改进的实验不仅节约试剂，而且现象明显，更科学、合理。

（二）运用逆向思维创新实验

做钠与水反应的实验时，观察到钠投入水中能放出巨大的能量使自身熔化，同时甚至能使周围产生的氢气在水面上燃烧。此处若运用逆向思维想到：把少量的水滴在小块钠上，不就是引火剂吗？我们试做了这样一个实验：把一黄豆般大小的钠放在酒精灯的灯芯中，向钠上滴入一滴水，随着“啪啪”声音，酒精灯点燃了。

三、一物多用，仪器功能别样化

仪器本身没有限定它只能用于什么而不能用于什么，只是主要适用于什么。反思仪器的别样用途，可以帮助我们加深对实验仪器和实验原理的认识，进行化学实验的创新。如：

（1）漏斗的别样用途。漏斗充当集气与尾气吸收作用，例：钠与水反应气体产物的验证实验中，将漏斗置于水中，倒扣在钠块上，产生的少量气体可顺利地富集到试管中。

（2）蒸发皿的别样用途。蒸发皿一般用于加热蒸发溶液。但有时充当反应容器。例：实验室制取肥皂的实验中，将植物油、氢氧化钠和酒精混合，在蒸发皿中加热制取肥皂。

（3）锥形瓶的别样用途。锥形瓶因其易振荡而用于定量测定中的反应容器，主要应用于在中和滴定实验。它还可以作为制取气体的反应装置而广泛使用并显示出优越性。例：利用双氧水和二氧化锰制取氧气时无需铁架台的支持，制取氯气时锥形瓶可在石棉网上受热。

（4）玻璃管的别样用途。作为反应容器，例：将钠密封在玻璃管中制成标本便于观察，将碘密封在玻璃管中，加热盛碘的一端观察碘升华与凝华现象并可循环使用。

（5）干燥管的别样用途。用石棉堵住干燥管的小口，装入固体反应物，在大口端连接导管，就可用于可控式简易气体发生器，例：干燥管内装电石，通过控制其接触水面而方便制取乙炔。干燥管一端插入溶液一端连接导管，增加了气液接触面，用于尾气吸收兼安全装置。

四、就地取材，仪器来源生活化

山区农村教育资源有限，由于实验仪器不足开展学生实验成为难题。我们就想到将日常物品应用于实验，以替代普通化学仪器。如试剂瓶可用青霉素药瓶、盐水瓶、或矿泉水瓶代替；滴管可用小的一次性注射器代替；量筒可用有刻度注射器代替；反应板可用盛药片（如草珊瑚片）的塑料板代替；研钵，可用瓷质小酒盅代替；导管可用输液器塑料管代替。

氯气的制取与性质实验即可在下图装置中进行，在干净的青霉素小瓶中装入0.5g 固体高锰酸钾（需先压碎），塞紧胶塞用胶头滴管吸取浓盐酸约1mL，插到青霉素小瓶中，制成微型气体发生装置，用输液器较细处的塑料管在两头连上毛细吸管做导管，一端插入装有高锰酸钾的青霉素小瓶中，另一端连接另一青霉素小瓶收集。

五、积极引导，实验过程探究化

探究实验能够帮助学生获取基础知识和基本技能，能够激发学生的探索奥秘的欲望和兴趣，能够发挥学生的积极性、主动性。在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，充分发挥学生的潜能，培养学生创新精神，发展学生创新能力，培养学生良好技能。

例如在氯水的组成及性质的实验中即可采用探究实验的方法：

（1）请同学们研究氯水的性质，推测可能的化学反应。

①观察氯水的颜色，小心闻其气味。

推测1：氯水中含有Cl2分子。

实验：将氯水滴入KI-淀粉溶液中，出现特殊的蓝色。（教师提示：有I2析出）

②用PH试纸或蓝色石蕊试纸测氯水的酸碱性。

推测2：氯水呈酸性可能有盐酸生成。

实验：在氯水中滴加AgNO3溶液，析出白色沉淀。再滴入数滴稀HNO3，白色沉淀不溶解。

③发现蓝色石蕊试纸在氯水中先变红后变白。

推测3：氯水可能有漂白作用。

实验：a.将红色布条投入干燥的氯气中，无明显变化；氯水滴在红色布条上，布条褪色。

推测4：氯水的漂白是氧化作用。按氯水的组成和已有HCl生成的事实推测：有可能生成了具有氧化性的HClO。

实验：取漂白粉[Ca（ClO）2]或其它次氯酸盐适量，放入红色布条，观察实验现象，通入CO2，再观察。

④日光照射盛满氯水的倒置的圆底烧瓶，有气体生成。

推测5：HClO在光照条件下分解，放出难溶于水的O2。

结论：①氯水中含Cl2、HClO、H2O、H+、Cl—、ClO—分子。②氯水具有酸性、强氧化性、不稳定性。③氯水中起漂白作用的是HClO，而非Cl2。

（2）交流解释与应用：氯气溶于水发生化学反应，生成HCl和HClO，化学方程式为Cl2 + H2O = HCl + HClO，HClO是一弱酸，部分电离出H+和ClO—。根据以上性质，提出漂白粉的主要成分和使用注意事项，理论与实践相结合。

当然，化学实验的创新角度远不止这些，化学实验的创新探究永无止境，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，一定会有更多更好的创新实验问世。

参考文献：

[1]王磊.《中学化学实验及教学研究》.北京师范大学出版社，2009、09

[2]王祖浩，王程杰.《中学化学创新实验》.广西教育出版社，2011、01