高中化學演示實驗的改進探究

胡玲玲 沈強

摘 要：實驗是化學的靈魂，而演示實驗則是化學課堂的點睛之筆。然而要畫好這一筆，教師必須增大實驗的可見度，使實驗現象讓全班同學都可以看得見、看得清、看得懂，并且如果實驗中釋放出較多有刺激性氣味或者有毒的氣體會對師生的身體健康以及空氣環境造成影響。因此，課堂上的演示實驗應朝著綠色化發展?；诖?，從遵循的原則方面入手，就如何改進高中化學演示實驗做出詳細說明。

關鍵詞：高中化學;演示實驗;遵循原則;改進對策

眾所周知，化學學科的形成與發展和實驗有著密切的聯系。在高中化學教學實施過程中，演示實驗發揮著至關重要的作用，輔助著學生掌握化學概念、原理、物質性質等。但是，就當前高中教材中安排的演示實驗來看，存在著一些問題，如缺乏趣味性、存在危險性、成功率低等。要想真正地發揮演示實驗的作用，在組織教學活動的時候，教師就需要在綠色化學理念的指導下，改進實驗。在對演示實驗改進探究過程中，我認為要遵循以下原則。

一、遵循科學性改進演示實驗

化學是一門以實驗為基礎的學科，通過化學實驗，我們可以將晦澀抽象的化學概念、定理等，以直觀的現象展現給學生，使學生在觀察中對已有的結論進行驗證，或者對未知的問題進行探索。要想實現演示實驗的此作用，在改進化學演示實驗的時候，我們首先要以科學性為基礎。所謂的科學性是指所演示的實驗必須是經由前人科學研究過的，定理、概念、定義等是相統一的，不能存在矛盾。在改進演示實驗的時候，如果缺乏科學性，則會導致學生無法通過實驗獲取有價值的化學知識，甚至會對學生的化學學習產生消極的影響，加重學生的化學學習負擔。對此，我在改進演示實驗的時候，會在科學性原則的指導下，對實驗方案、實驗設備等加以改進。

人教版化學必修1教材第三章第一節《金屬的化學性質》中的【實驗3-3】設計為：先在燒杯中加入一些水，接著滴加一些酚酞溶液，之后，在燒杯中放入一塊鈉。因為鈉的性質較為活潑，在被放進燒杯之后，會迅速地與水發生反應，釋放熱量，且鈉的體積逐漸縮小，產生氣泡，發出“呲呲”聲，燒杯中的水變為紅色。根據這一現象得出溶液呈堿性，有氫氣生成這樣的結論。

在演示實驗的過程中，盡管實驗操作獲得了成功，但是筆者發現，實驗過程中產生的氣體是無法判斷是否是氫氣的，不符合科學性的原則。對此，筆者在科學性原則的指導下，對教材中的演示實驗進行了改進。

在改進實驗的時候，我嘗試先在燒杯中加入350 mL的蒸餾水，并向燒杯中滴加幾滴酚酞試液。之后，向被關閉了的分液漏斗中加滿蒸餾水，同時滴加幾滴酚酞試液，并把插有玻璃管的單孔橡皮塞插進分液漏斗中，用橡皮管將玻璃管和注射器連接起來，把止水夾夾在橡皮管的中間位置。在排空注射器中的空氣之后，把連接好的分液漏斗放到鐵架臺上，保證分液漏斗的底部處于燒杯的底部。在做好裝置之后，將分液漏斗上的橡皮塞拔出來，丟進一小塊鈉，在分液漏斗上部還存有一些空氣的時候，迅速地擰緊橡皮塞。在如此實驗的過程中，會發生與教材中一樣的現象。此外，分液漏斗中的水面會不斷地下降，而下面燒杯中的水面會不斷地上升，此現象表明有氣體產生。此時，將止水夾打開，用插在分液漏斗上的注射器吸取30 mL的氣體，拔出注射器，迅速地放到酒精燈上，推擠注射器，發現，在注射器針頭的地方出現了藍色的火焰，證明有氫氣產生。

在科學性原則指導下改進的此實驗，不僅裝置愈加完善，還可以以清晰的實驗現象證明實驗結論，使學生在實驗觀察和體驗過程中獲得科學的化學結論。

二、遵循綠色原則改進演示實驗

隨著經濟的不斷發展，我國的環境問題愈加嚴重。環境問題的出現為社會的發展帶來了消極的影響?；瘜W作為一門與生活有著密切聯系的學科，其在生活中有著廣泛的應用價值。但是，在應用化學的過程中，出現了工業“三廢”問題，而工業“三廢”給環境帶來了一定的污染。在高中化學實驗操作過程中，所產生的氣體、廢料等同樣在污染著環境。實驗過程中產生的某些污染物對師生的身體會造成不同程度的傷害。因此，我們需要遵循綠色性的原則對化學實驗進行改進，借此減少實驗給環境帶來的污染，實現環境保護。

人教版化學必修2教材第二章第一節《化學能與熱能》中的【實驗2-1】設計為：將約20 g的氫氧化鋇晶體[Ba（OH）2·8H2O]研細后與約10 gNH4Cl晶體一起放入一個小燒杯中，并將小燒杯放在事先已滴有幾滴水的玻璃片或小木板上，立即用玻璃棒迅速攪拌，使Ba（OH）2·8H2O與NH4Cl充分反應。最后通過觀察玻璃片上的水由于結冰而將玻璃片與小燒杯粘在一起來判斷該反應是吸熱反應。

在實際教學過程中，此實驗雖可操作成功，但筆者發現其存在以下不足：（1）該節課的授課時間通常是在五月上旬，此時我國南方地區教室內氣溫已經較高，實驗時玻璃片上的水不易結冰，而且即使結冰，由于玻璃片或小木板較重，也很容易與燒杯脫離，難以觀察現象。（2）該實驗中藥品用量較大，反應后生成的氯化鋇屬于可溶性的重金屬鹽，若回收會較麻煩，而如若不回收，又會造成環境污染。（3）反應中會釋放出大量氨氣，不加處理直接釋放到空氣中會引起污染，不符合綠色化學的原理。

針對以上問題，筆者對此實驗進行了改進。具體的改進方法為：先在普通的小試管中加入5滴水，此時可見試管內的水為液態。接著，在一個有蓋的塑料杯杯蓋上開孔使小試管可剛好穿過。在塑料杯中加入10 g已研磨成粉末的Ba（OH）2·8H2O和5 gNH4Cl晶體。然后，在杯蓋內貼上用水潤濕且滴有酚酞的濾紙，蓋上杯蓋。之后，用之前滴加過5滴水的試管從杯蓋開孔中插入，然后將一團潤濕的棉花團套在試管外，用試管代替玻璃棒迅速攪拌，30 s后取出試管，擦去試管外的附著物，可見試管內水結成冰，學生可以相互傳看3到5分鐘也不融化。最后打開杯蓋，可見濕潤的濾紙變紅說明產生了氨氣。

該實驗方案中，通過試管內的水結冰來判斷該反應為吸熱反應，由于小試管套在塑料杯里面，保溫隔熱性好，即使使用的藥品只有教材方案的一半，且教室內溫度較高，試管內水也可結冰，成功率高，實驗現象明顯。并且該實驗方案消耗的試劑較少，節約藥品，產生的氨氣也較少，而有蓋的裝置，以及被潤濕的濾紙和濕棉花都可以保證沒有氨氣泄露出來，不會污染空氣，實現了綠色環保。

三、遵循生活原則改進演示實驗

我國著名的教育家陶行知先生立足傳統教學的不足，提出了生活教學理念，指導著教師在組織教學活動的時候，從生活中選取教學素材，實施生活化的教學手段，引導學生在體驗生活中，感知知識內容，積累知識應用經驗，提升教學質量。就高中化學演示實驗而言，其操作離不開實驗器材。而實驗器材有些較為昂貴，或在操作過程中容易損壞，導致實驗效果不佳。針對該情況，要想提升化學演示實驗質量，我們需要遵循生活性的原則進行實驗改進。

人教版化學必修1教材第三章第二節《幾種重要的金屬化合物》中的【實驗3-6】設計為：將焊接在玻璃管上的鉑絲放到酒精燈上，利用酒精燈的外焰進行灼燒，直到與原本的火焰顏色一樣。接著，用灼燒后的鉑絲蘸取一些碳酸鈉溶液，繼續放到酒精燈的外焰上進行灼燒，觀察火焰的顏色。然后，用鹽酸清洗鉑絲，直到被火焰燃燒的部分沒有顏色，再次蘸取碳酸鈉溶液，重復之前的操作。在實驗過程中，透過藍色鈷玻璃觀察火焰的顏色。

根據教材中的實驗要求進行操作，卻出現了這樣的問題：在反復用酒精燈外焰灼燒鉑絲的時候，鉑絲很容易從玻璃管上脫落下來。因為鉑絲的價格較為昂貴，如此不僅造成了經濟上的損失，還導致實驗無法繼續。在操作實驗的時候，我們需要用玻璃管蘸取鹽酸，并將其放到酒精燈的外焰上進行烘烤，因為鹽酸具有揮發性，在灼燒的過程中，很容易產生污染物，污染空氣。此外，在使用鉑絲做焰色反應的時候，因為每次使用玻璃管蘸取的溶液量是極為有限的，在使用酒精燈外焰灼燒的時候，盡管可以觀察到焰色反應，但是實驗現象持續的時間較短，很難細致地觀察實驗。

針對教材實驗演示過程中出現的諸多不足，筆者在生活性原則的指導下，進行了實驗的改進：首先，在玻璃管的一端纏繞上脫脂棉。將乙醇、固體碳酸鈉、固體碳酸鉀、固體氯化韓、固體氯化銅等固體藥品配置成溶液，并根據教材中給出的實驗步驟，分別用纏有脫脂棉的玻璃管蘸取可溶性鹽的溶液。

如此改進的實驗，相較于教材中的實驗，操作簡單，實驗材料簡單易取，造價低廉。在實驗過程中，焰色反應的時間也較長，能長時間地進行觀察。而且，在整個實驗操作過程中，很少產生污染物，做到了綠色環保。與此同時，在實驗操作過程中我們使用到的材料是隨處可見的，學生可以自主地在課下搜集實驗材料，進行自主操作，在親身實踐中，通過觀察現象加深化學理解，提升實驗操作水平。

除了以上所提及的改進實驗之外，筆者認為，我們還需要遵循安全性的原則。因為化學實驗的操作是為學生的化學學習提供服務的，如果在實驗操作過程中發生意外，對學生的身體造成傷害就得不償失了。而化學實驗恰恰會在操作過程中使用到一些易燃易爆、有毒性的物品，或者因為操作不當，發生爆炸問題，如此給師生的人生安全帶來不小的危害?；诖?，我們需要對有危險性的實驗進行改進。在實驗操作過程中，首先要嚴格地遵循實驗室的各項規范。其次，要使用一些保護措施。最重要的是要提升實驗的安全性。

總之，在高中化學演示實驗操作過程中，教師既需要以教材為依據，按照教材的要求進行實驗演示，但同時又要善于發現教材中給出的實驗不足，發揮自身的教學能力，對教材中的實驗進行改進，使學生能在科學性、綠色性、生活性的演示實驗觀察和操作的過程中，真正地發現實驗現象，通過對實驗現象分析、總結，探尋到其中包含的化學概念、定理等，深刻地理解化學知識，提升化學學習質量。

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