由“蹲坑”到“绿色创新”谈实验设计改革

代工厂

摘要：实验教学如何从“蹲坑式”教学上升到“绿色创新”教学的实施过程中还存在理解上的偏差，尤其是不可或缺的创新的技能，而化学上的创新实施途径就是实验。通过“绿色化”实验的设计和创新促进学生对化学的学习兴趣的提升。引导学生投入到探究活动之中，培养他们的创新意识和实践能力。

关键词：蹲坑；绿色创新；实验

一、 “跳”出思维定势

“跳”指跳出学生思维上的定势。消除认为做实验必须按照书本上规定的方法，一成不变的思维模式。教师可向学生指出同一个实验，由于目的要求不同，可以有不同的装置和操作。

教学案例1：金属钠与水反应实验的创新改进

金属钠与水的反应是高中一个重要的实验，教师往往让学生分组去做，目的是培养学生的动手动脑的能力。传统的方法就是镊子取金属钠处理后放入盛有水的烧杯中观察反应的现象，然后根据推理得出结论。而创新的方法则是选用装有水瘪了的塑料瓶，迅速加入一定量的金属钠，发现塑料瓶鼓起来了，再在塑料瓶上刺一小孔，挤压气体点燃。

这种在比较中让学生认识到探索改进实验的方法，是一种很有意义的工作，能激发学生思维的积极性和强烈的求知欲。

二、 “设”指创新设计

“设”指对实验方案进行创新设计。不局限在现有的实验设计和操作方法上，而是思考是否有更好的方法，让学生动起来。一个全新实验方法的诞生，是建立在对传统方法深入理解的基础上的，是针对其存在的问题进行改进而实现的。这就要求学生对每个实验的内容都要认真思考，弄清实验目的、装置的选取、实验的操作方法，认真研读，跳出思维定势，根据实验目的进行创新设计，则能达到意想不到的效果。

教学案例2：碳酸钠和碳酸氢钠固体热稳定性的对比实验的创新改进

在苏教版化学必修一上有一个专题是《碳酸钠和碳酸氢钠的性质》，其中有一个小实验就是关于碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性的比较。按照传统的方法是将碳酸钠和碳酸氢钠分别在密闭、带有导管的两个试管单独进行加热，观察哪一个有气体产生，这样就能得出结论。但说服力不强。创新操作则是把碳酸钠装在大号具支试管中，把碳酸氢钠装在小试管中再套在大号具支试管中，对外面的大试管进行加热，结果外面受热温度高的大试管中并无变化，而里面小试管中导出的气体能使澄清石灰水变浑浊，这样改进以后就更能说明碳酸氢钠的热稳定性比碳酸钠弱。

通过这些常见小实验的改进，不但能简化实验操作，同时能避免一些危险过程，并增加可操作性，使实验变得更加容易，现象更明显，课堂达成率更高。

三、 “观”察演示过程

“观”指学生观察老师对实验的演示。要求同学仔细观察注意教师的操作过程以及实验中的各种现象，而且要引导学生思考实验的改进，在观察中积极思考，创新设计。教师应有意识地突出实验中的不足之处，以挖掘学生观察的敏锐性，培养学生综合分析问题的能力。

教学案例3：铜和浓硫酸反应的实验改进

铜和浓硫酸的反应是一个重要的验证浓硫酸强氧化性的实验。传统的实验就是用一支试管装上一定量的浓硫酸，然后塞上带有铜丝和导气管的塞子，验证产生的气体是SO2 ，就能证明浓硫酸发生反应，被还原了，另外和不活泼金属铜反应则证明浓硫酸具有强氧化性。但仔细观察和思考，传统实验有不足之处，那就是没有体现环保的理念；所以教师就可以利用这点让学生设计，如铜丝可以卷成螺旋状，增加接触面积，加快化学反应速率；另外设计成可推拉的铜丝，便于随时控制反应的发生和停止等。

通过这种方法不但能确定金属铜与稀硝酸反应产物是NO，同时也能说明NO易于空气中的O2 反应的事实，一举双得，验证了两个性质。这就达到简化实验、减少药品的使用的绿色创新的要求。

四、 “添”加实验方案

“添”指对一些课本上没有实验的知识点设计实验方案。目的是通过实验强化对该知识点的掌握，通过添加实验，可以加强直观性，激发学生的学习兴趣。调动学生思维，也是最富有启发性的过程。教师可设计问题放手让学生充分讨论，鼓励发表不同意见。要求学生大胆列举自己的方案，相互交流。然后师生共同总结归纳出最佳的实验方案。

教学案例4：验证金属铜与稀硝酸反应产物是NO的创新改进

蘇教版必修一专题4《硝酸的性质》中有铜和硝酸的实验，学生都知道铜和浓硝酸反应硝酸被还原为NO2，铜和稀硝酸反应硝酸被还原为NO，由于NO易与O2反应，产生的一氧化氮立即被氧化成红棕色的二氧化氮，很难观察到无色的一氧化氮。教师可利用这一点发动学生改进实验装置。如何改进呢？可以取一块小铜片放入10 mL的注射器内，先吸入6 mL热水，再吸入2 mL稀硝酸，将注射器内的气体排出立即用胶皮套在针头上。这时铜与稀硝酸反应产生气体。当注射器内产生了足够的气体时，将注射器针头稍向上，去掉胶皮管，套上一个干燥的小试管，把无色的NO气体推入试管中，即刻小试管里出现红棕色。则证明铜与稀硝酸反应产生的是NO。

此实验能让学生跳出传统的实验模式，强调实验创新，这样既能掌握新知识又能培养学生的动脑能力，这也就跳出纯理论教学的传统模式，通过创新的实验，既传授了新知识又培养了学生的动脑动手的学习方式。

五、 “改”进实验方法

“改”指探索创新实验方法。创新在某种程度上讲就是求异。书本上的很多演示实验方法本身也不错，但我们能否创造出更多的不同的新型实验方法呢？这时教师应帮助学生树立成功的勇气和自信心，培养他们的刻苦钻研精神和坚韧不拔的毅力。充分发挥学生的想象力和创新精神，引导他们运用掌握的知识在实践中探寻新的实验方法。

教学案例5：摒弃“蹲坑”模式，开创“绿色创新”的实验改进

喷泉实验是必修一《氮肥的生产和使用》中的一个重要的实验，该实验能极大地提升学生学习化学的兴趣，书本上的操作就是用一圆底烧瓶，里面充满高浓度的氨气（当然也可以是HCl或其他气体，如SO2等），塞上带有直玻璃管和胶头滴管的塞子，挤压胶头滴管，然后形成喷泉。这是书本上给出的操作方法。有没有其他的操作方法呢？也可以这样改进：用带有玻璃管的塞子塞紧瓶口，将直玻璃管插入盛有水的烧瓶里。用手或热毛巾捂住烧瓶一段时间，烧瓶内气体受热膨胀，少部分极易溶于水的氨气通过导管向下扩散溶于水（可以先在水中加入酚酞试液，溶液变为红色，证明氨气溶于水），使烧瓶内气压迅速下降，引发喷泉。endprint