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中学化学实验教学的“十优化”
作者：宋继民
来源：《中学课程辅导高考版·教师版》2011年第02期
摘 要：
化学是一门以实验为基础的自然学科，组织好实验教学是高效率课堂教学的有力保证。然而教材中的某些实验或耗时多，或装置复杂、操作繁琐，或可见度差，成功率低，不安全可靠等。因此有必要对教材上的实验进行恰当的改进、创新、添加。而简单化、安全化、生活化、趣味化、绿色化、环保化、微型化、模拟化、探究化、综合化是中学化学实验教学追求的方向。
关键词：实验改革；理念；方法
中国分类号：G427 文献标识码：A文章编号：1992-7711（2011）02-036-02
一、简单化、安全化
图1是新人教版必修2（课本第57页）“铁与水蒸气的反应”实验装置图。按照这个装置进行实验，耗时多，装置复杂，操作繁琐，装置固定困难，对温度和装置气密性要求高，可见度差，成功率低，不安全可靠（玻璃管易碎）。为此笔者做了如图2所示的改进。实验步骤如下：（1）在一支中型试管中先放入一团浸有水的棉花，再加入一钥匙还原铁粉，塞紧单孔橡皮塞（事先检查过气密性）；（2）将导气管插入装有肥皂水的坩埚中；（3）点燃酒精灯加热（带有防风网罩）；（4）点燃肥皂泡。
改进后的实验简单易行，现象明显，安全可靠。学生在小组学习中也能亲手做这个实验，学生在做这个实验的时候很兴奋。
二、生活化、趣味化
化学源于生活，因此可以让学生利用生活用品，如塑料瓶、铝制易拉罐、注射器等，自行设计并制作课外小实验，让学生把自制的实验带到课堂上进行展示和评价。如在自行设计简易电解饱和食盐水的家庭小实验时，有的学生利用普通玻璃杯、干电池碳棒、鸡蛋壳（用针刺些
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小孔）、铁丝、瓶盖、透明胶布（用于固定铁丝和电极的链接等）、一节5号干电池，设计成如图3所示的简易装置。当接通电路后，可以看到铁丝上产生无色气泡、鸡蛋壳上部的空间有少量黄绿色的气体。结束实验时，断开电路，取出电极，用蘸有纯碱溶液的棉花团塞在鸡蛋壳缺口处，吸收氯气，防止氯气污染空气。
利用注射器作为反应器可以进行许多探究性实验。如探究铜片与稀硝酸的反应，设计了如图4所示的实验。实验步骤为：
（1）将一块小铜片放入5mL注射器内，吸入1mL水，慢慢推注射器的活塞，排净注射器内的空气，尽量少残留水。（2）吸入2mL的稀硝酸，迅速将注射器针头插在胶塞上，可以看到铜片表面产生大量气泡，注射器活塞被后推且有无色气体生成，同时溶液由无色变为浅蓝色溶液。（3）反应完毕后，拔出胶塞，将注射器前端稍稍向上倾斜，轻轻拉动活塞吸入空气可以观察到注射器内无色气体迅速变成红棕色气体。
化学实验的生活化、趣味化，开辟了化学的第二课堂，提高了学生学习化学的兴趣，增长了才干。
三、绿色化、环保化
新课标实验教科书九年级化学课本（人教版）删去了一氧化碳还原氧化铜的演示实验，只是介绍了这个反应，可能是考虑到一氧化碳毒性的缘故。在教学中，为了让学生能亲历这个反应，笔者引导学生设计了如图6所示的实验装置，这个实验是将贮气瓶（见图5）中的CO（教师事先在实验室里用加热草酸和浓硫酸混合物的方法得到），通入图6装置一会儿，再连接好上部导气管，然后点燃酒精灯，两分钟后可以看到黑色氧化铜变红，澄清石灰水变浑浊。整套装置处于密闭状态，反应现象明显，CO循环利用，体现了绿色环保的化学理念。
四、微型化、模拟化
教材上有许多性质实验是以试管作为反应器的，在实施“自主学习和探究”的课堂上，提倡每个学生都要亲手做实验，这样就需要大量的试管和试剂，实验室往往难以满足。而当改用微型实验时，这个问题就迎刃而解了。如在探究酸碱指示剂的显色规律时，改用多用滴管和6穴点滴板。每个学习小组都取两块6穴点滴板，每块的6个穴中都分别加入1滴稀盐酸溶液、稀硫酸溶液、蒸馏水、食盐水、氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液，先向一块点滴板的6穴中分别滴
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加1滴石蕊溶液，观察并记录现象；然后向另一块点滴板的6穴中分别滴加1滴酚酞溶液，观察并记录现象。这个实验不需要试管，试剂使用量仅为试管实验的1/100左右，且对比性强。正如南开大学王积涛教授所说：“微型实验的设计是当前我国化学实验改革的大方向”。 在化学教材中，由于化工生产设备复杂、反应条件高等原因，难以设计演示实验。若能模拟这些化工原理，设计成适合课堂演示的实验，不仅能帮助学生认识这些化工生产原理，而且还能调动学生学习化学的积极性。如笔者将工业合成氨反应实验原理设计成如图7所示的演示实验，只要在铁丝绒处加热试管后缓慢推动注射器，就能看到润湿的pH试纸变蓝，从而说明有氨气生成。
五、探究化、综合化
多功能多层面的实验设计，能极大的调动学生学习化学的积极性，是高效率课堂教学的有效策略之一。如新课标教材并未专门设计氯气与氢氧化钠反应的实验，只是用盛有氢氧化钠溶液的烧杯吸收制备氯气时的尾气。为了探究氯气的化学性质（氯气与氢氧化钠反应、氯水的漂白性），笔者引导学生设计了如图8所示的实验，当挤压注射器后再打开止水夹时，氯气与氢氧化钠反应会形成美丽的喷泉，然后会发现色素颜色褪去。这样既增加了氯气与氢氧化钠反应的趣味性又能验证漂白液的漂白原理（注射器中氢氧化钠溶液浓度为1mol/L，烧杯中的氢氧化钠溶液浓度为0.01mol/L）。
教材上部分有关气体制备和性质的验证实验装置较为复杂，连接难度大，药品使用量多，空气污染重。因此简化仪器使用量、优化仪器连接方式，减少药品使用量就显得很有必要，套管实验能很好的满足上述要求。如在进行铜片与浓硝酸反应的实验时，先将盛有一小块铜片的小试管放入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，然后滴入5滴浓硝酸，迅速扣上一支大试管，可以看到试管中有红棕色的气体生成，最后红棕色消失，大试管中液面上升（如图9所示）。还可以进一步设计成如图10所示的实验。实验中通过铜丝的插入和提起来控制反应的进行，设计构思精妙。
对比实验是探究化、综合化的又一体现。通过对比实验这个“平台”，引导学生“透过现象看本质”，不仅能有效地帮助学生学好化学知识、培养实验能力，而且还能训练学生思维的灵活性、发散性和创造性。
新教材在这方面也做了许多尝试，如：二氧化锰对过氧化氢溶液分解的催化作用的实验（两支试管中均盛有等体积等浓度的过氧化氢溶液，一支不加入二氧化锰，另一支加入少量二氧化锰粉末）、白磷与红磷的着火点的对比实验（同时加热放在铁片上的白磷和红磷）、同浓度同体积的盐酸与等质量的碳酸钠和碳酸氢钠的反应速率的对比实验等。在教学实践中，笔者适时地对教材上的实验进行改进和添加，以提高教学的有效性。如将碳酸钠与碳酸氢钠的热稳