高中化学演示实验的改进探究

胡玲玲 沈强

摘 要：实验是化学的灵魂，而演示实验则是化学课堂的点睛之笔。然而要画好这一笔，教师必须增大实验的可见度，使实验现象让全班同学都可以看得见、看得清、看得懂，并且如果实验中释放出较多有刺激性气味或者有毒的气体会对师生的身体健康以及空气环境造成影响。因此，课堂上的演示实验应朝着绿色化发展。基于此，从遵循的原则方面入手，就如何改进高中化学演示实验做出详细说明。

关键词：高中化学;演示实验;遵循原则;改进对策

众所周知，化学学科的形成与发展和实验有着密切的联系。在高中化学教学实施过程中，演示实验发挥着至关重要的作用，辅助着学生掌握化学概念、原理、物质性质等。但是，就当前高中教材中安排的演示实验来看，存在着一些问题，如缺乏趣味性、存在危险性、成功率低等。要想真正地发挥演示实验的作用，在组织教学活动的时候，教师就需要在绿色化学理念的指导下，改进实验。在对演示实验改进探究过程中，我认为要遵循以下原则。

一、遵循科学性改进演示实验

化学是一门以实验为基础的学科，通过化学实验，我们可以将晦涩抽象的化学概念、定理等，以直观的现象展现给学生，使学生在观察中对已有的结论进行验证，或者对未知的问题进行探索。要想实现演示实验的此作用，在改进化学演示实验的时候，我们首先要以科学性为基础。所谓的科学性是指所演示的实验必须是经由前人科学研究过的，定理、概念、定义等是相统一的，不能存在矛盾。在改进演示实验的时候，如果缺乏科学性，则会导致学生无法通过实验获取有价值的化学知识，甚至会对学生的化学学习产生消极的影响，加重学生的化学学习负担。对此，我在改进演示实验的时候，会在科学性原则的指导下，对实验方案、实验设备等加以改进。

人教版化学必修1教材第三章第一节《金属的化学性质》中的【实验3-3】设计为：先在烧杯中加入一些水，接着滴加一些酚酞溶液，之后，在烧杯中放入一块钠。因为钠的性质较为活泼，在被放进烧杯之后，会迅速地与水发生反应，释放热量，且钠的体积逐渐缩小，产生气泡，发出“呲呲”声，烧杯中的水变为红色。根据这一现象得出溶液呈碱性，有氢气生成这样的结论。

在演示实验的过程中，尽管实验操作获得了成功，但是笔者发现，实验过程中产生的气体是无法判断是否是氢气的，不符合科学性的原则。对此，笔者在科学性原则的指导下，对教材中的演示实验进行了改进。

在改进实验的时候，我尝试先在烧杯中加入350 mL的蒸馏水，并向烧杯中滴加几滴酚酞试液。之后，向被关闭了的分液漏斗中加满蒸馏水，同时滴加几滴酚酞试液，并把插有玻璃管的单孔橡皮塞插进分液漏斗中，用橡皮管将玻璃管和注射器连接起来，把止水夹夹在橡皮管的中间位置。在排空注射器中的空气之后，把连接好的分液漏斗放到铁架台上，保证分液漏斗的底部处于烧杯的底部。在做好装置之后，将分液漏斗上的橡皮塞拔出来，丢进一小块钠，在分液漏斗上部还存有一些空气的时候，迅速地拧紧橡皮塞。在如此实验的过程中，会发生与教材中一样的现象。此外，分液漏斗中的水面会不断地下降，而下面烧杯中的水面会不断地上升，此现象表明有气体产生。此时，将止水夹打开，用插在分液漏斗上的注射器吸取30 mL的气体，拔出注射器，迅速地放到酒精灯上，推挤注射器，发现，在注射器针头的地方出现了蓝色的火焰，证明有氢气产生。

在科学性原则指导下改进的此实验，不仅装置愈加完善，还可以以清晰的实验现象证明实验结论，使学生在实验观察和体验过程中获得科学的化学结论。

二、遵循绿色原则改进演示实验

随着经济的不断发展，我国的环境问题愈加严重。环境问题的出现为社会的发展带来了消极的影响。化学作为一门与生活有着密切联系的学科，其在生活中有着广泛的应用价值。但是，在应用化学的过程中，出现了工业“三废”问题，而工业“三废”给环境带来了一定的污染。在高中化学实验操作过程中，所产生的气体、废料等同样在污染着环境。实验过程中产生的某些污染物对师生的身体会造成不同程度的伤害。因此，我们需要遵循绿色性的原则对化学实验进行改进，借此减少实验给环境带来的污染，实现环境保护。

人教版化学必修2教材第二章第一节《化学能与热能》中的【实验2-1】设计为：将约20 g的氢氧化钡晶体[Ba（OH）2·8H2O]研细后与约10 gNH4Cl晶体一起放入一个小烧杯中，并将小烧杯放在事先已滴有几滴水的玻璃片或小木板上，立即用玻璃棒迅速搅拌，使Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl充分反应。最后通过观察玻璃片上的水由于结冰而将玻璃片与小烧杯粘在一起来判断该反应是吸热反应。

在实际教学过程中，此实验虽可操作成功，但笔者发现其存在以下不足：（1）该节课的授课时间通常是在五月上旬，此时我国南方地区教室内气温已经较高，实验时玻璃片上的水不易结冰，而且即使结冰，由于玻璃片或小木板较重，也很容易与烧杯脱离，难以观察现象。（2）该实验中药品用量较大，反应后生成的氯化钡属于可溶性的重金属盐，若回收会较麻烦，而如若不回收，又会造成环境污染。（3）反应中会释放出大量氨气，不加处理直接释放到空气中会引起污染，不符合绿色化学的原理。

针对以上问题，笔者对此实验进行了改进。具体的改进方法为：先在普通的小试管中加入5滴水，此时可见试管内的水为液态。接着，在一个有盖的塑料杯杯盖上开孔使小试管可刚好穿過。在塑料杯中加入10 g已研磨成粉末的Ba（OH）2·8H2O和5 gNH4Cl晶体。然后，在杯盖内贴上用水润湿且滴有酚酞的滤纸，盖上杯盖。之后，用之前滴加过5滴水的试管从杯盖开孔中插入，然后将一团润湿的棉花团套在试管外，用试管代替玻璃棒迅速搅拌，30 s后取出试管，擦去试管外的附着物，可见试管内水结成冰，学生可以相互传看3到5分钟也不融化。最后打开杯盖，可见湿润的滤纸变红说明产生了氨气。

该实验方案中，通过试管内的水结冰来判断该反应为吸热反应，由于小试管套在塑料杯里面，保温隔热性好，即使使用的药品只有教材方案的一半，且教室内温度较高，试管内水也可结冰，成功率高，实验现象明显。并且该实验方案消耗的试剂较少，节约药品，产生的氨气也较少，而有盖的装置，以及被润湿的滤纸和湿棉花都可以保证没有氨气泄露出来，不会污染空气，实现了绿色环保。

三、遵循生活原则改进演示实验

我国著名的教育家陶行知先生立足传统教学的不足，提出了生活教学理念，指导着教师在组织教学活动的时候，从生活中选取教学素材，实施生活化的教学手段，引导学生在体验生活中，感知知识内容，积累知识应用经验，提升教学质量。就高中化学演示实验而言，其操作离不开实验器材。而实验器材有些较为昂贵，或在操作过程中容易损坏，导致实验效果不佳。针对该情况，要想提升化学演示实验质量，我们需要遵循生活性的原则进行实验改进。

人教版化学必修1教材第三章第二节《几种重要的金属化合物》中的【实验3-6】设计为：将焊接在玻璃管上的铂丝放到酒精灯上，利用酒精灯的外焰进行灼烧，直到与原本的火焰颜色一样。接着，用灼烧后的铂丝蘸取一些碳酸钠溶液，继续放到酒精灯的外焰上进行灼烧，观察火焰的颜色。然后，用盐酸清洗铂丝，直到被火焰燃烧的部分没有颜色，再次蘸取碳酸钠溶液，重复之前的操作。在实验过程中，透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色。

根据教材中的实验要求进行操作，却出现了这样的问题：在反复用酒精灯外焰灼烧铂丝的时候，铂丝很容易从玻璃管上脱落下来。因为铂丝的价格较为昂贵，如此不仅造成了经济上的损失，还导致实验无法继续。在操作实验的时候，我们需要用玻璃管蘸取盐酸，并将其放到酒精灯的外焰上进行烘烤，因为盐酸具有挥发性，在灼烧的过程中，很容易产生污染物，污染空气。此外，在使用铂丝做焰色反应的时候，因为每次使用玻璃管蘸取的溶液量是极为有限的，在使用酒精灯外焰灼烧的时候，尽管可以观察到焰色反应，但是实验现象持续的时间较短，很难细致地观察实验。

针对教材实验演示过程中出现的诸多不足，笔者在生活性原则的指导下，进行了实验的改进：首先，在玻璃管的一端缠绕上脱脂棉。将乙醇、固体碳酸钠、固体碳酸钾、固体氯化韩、固体氯化铜等固体药品配置成溶液，并根据教材中给出的实验步骤，分别用缠有脱脂棉的玻璃管蘸取可溶性盐的溶液。

如此改进的实验，相较于教材中的实验，操作简单，实验材料简单易取，造价低廉。在实验过程中，焰色反应的时间也较长，能长时间地进行观察。而且，在整个实验操作过程中，很少产生污染物，做到了绿色环保。与此同时，在实验操作过程中我们使用到的材料是随处可见的，学生可以自主地在课下搜集实验材料，进行自主操作，在亲身实践中，通过观察现象加深化学理解，提升实验操作水平。

除了以上所提及的改进实验之外，笔者认为，我们还需要遵循安全性的原则。因为化学实验的操作是为学生的化学学习提供服务的，如果在实验操作过程中发生意外，对学生的身体造成伤害就得不偿失了。而化学实验恰恰会在操作过程中使用到一些易燃易爆、有毒性的物品，或者因为操作不当，发生爆炸问题，如此给师生的人生安全带來不小的危害。基于此，我们需要对有危险性的实验进行改进。在实验操作过程中，首先要严格地遵循实验室的各项规范。其次，要使用一些保护措施。最重要的是要提升实验的安全性。

总之，在高中化学演示实验操作过程中，教师既需要以教材为依据，按照教材的要求进行实验演示，但同时又要善于发现教材中给出的实验不足，发挥自身的教学能力，对教材中的实验进行改进，使学生能在科学性、绿色性、生活性的演示实验观察和操作的过程中，真正地发现实验现象，通过对实验现象分析、总结，探寻到其中包含的化学概念、定理等，深刻地理解化学知识，提升化学学习质量。

参考文献：

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[3]于荣华.普通高中化学实验教学实施现状及改进对策的研究[D].大连：辽宁师范大学，2012.

[4]席咏梅.人教版高中化学必修1教材实验改进与实践研究[D].呼和浩特：内蒙古师范大学，2016.