◆吉林省前郭县第三中学 崔智玲
【摘 要】文章从改变实验材料和条件、注重合理控制试剂浓度、用量，增强环保意识等对实验进行了优化设计。
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关键词 实验设计；优化设计方法
中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2014）36-0085-01
美国心理学家布鲁纳曾经说过，“一个人要想使现有的知识成为自己的知识，必须亲自从事发现的行为。”化学这一科目也是离不开实验的学科，它是以通过学生的实验及发现为基础的一门学科，而“实验是一项集观察、注意、想象、分析思维、概括和创新等于一体的活动，可以培养和激发学生的创造想象能力。”基于此，我们在教授学生化学理论的同时也应重视实验教学，然而总会有这样或那样的问题出现在化学实验教学的课堂上：
1.有些实验准备的仪器较多，而且效果不明显，教师在做演示实验时可能只有坐在前面的几个学生可以看见，后面的大部分学生只好聊天。
2.有些化学实验，如果按照课本照搬，而教师课前没有亲自操作，往往会造成实验失败或者效果不明显，浪费了大量药品。教师实验做得累，学生观察实验更辛苦。有些生物实验需要一定的时间，在一节课中根本无法完成，此时教师往往用嘴巴和图片来代替实验，学生听得糊里糊涂。
3.有些在进行课外实验时，常常会因为实验材料准备不足，或者实验仪器根本就没有而没法进行，其实，可以将实验改进后用替代品来代替实验材料，如一些日常生活中常见的物品，这样可以创造条件来完成实验。
当这些问题出现时，教师要积极应对，如果长期不做实验或者对实验应付了事，那么必然会压抑学生的积极性。当学生对实验失去信心和热情的时候，就已经影响到了他学习化学的热情。那么，如何优化实验设计，才能有效激发学生学习化学的热情，同时培养学生积极动手的能力，也使得化学实验走出困境和有效进行呢？笔者在教学实践中提出了自己的看法：所有的事物都遵循着一定的规律，只要适当地改进方法和在实践中加以发展，就能达到一定的效果和最佳目的。化学实验很重要的一条在于控制条件，通过改变实验的控制条件，完全可以做到引导学生运用新的实验方法来设计新的化学实验。
例如，在“电解水”的实验中：用霍夫曼电解器作为实验的装置，选用6V的直流电源来进行电解实验，这个电压安全可靠，可采用1∶10的硫酸溶液来作电解液，这个比例一般较为合适。在实验过程中，两级产生的气泡和气泡的大小及产生的速度需要记录，同时还要比较实验所产生的氢气和氧气的体积比。
原来实验存在的缺点：很多教师都遵照教材的指导在水中加入氢氧化钠溶液，加入这一溶液的目的在于增强水的导电性。事实是这样的，若加入稀氢氧化钠，那么产生的氧气与氢气的体积比就有了变化。浓度大的稀氢氧化钠，这个比值会接近1∶11，在浓度小的情况下比值也要接近1∶4。而理论值是1∶2，这就相差太远。仔细分析其中原因可得出结论，气泡在溶液较大的溶液中运动比较缓慢，有许多气泡附着在玻璃管壁上，这影响了气体体积的测定。
改进后的优点：若在实验中加入稀硫酸溶液，其结果则与理论值比较接近。可能在开始时候，会是1∶3，但等一段时间之后，这个值会越来越接近1∶2。从表面现象看，能明显观察到氧气溶解于水的情形，接近正极部分的气泡比较浓密，气泡在逐渐向上移动的过程中，明显看到比较稀少。因为氧气的溶解能力大于氢气，才会出现上述现象。
基于此，建议以后做“电解水”的实验时，在水中加入适量稀硫酸溶液。
有些化学实验，要注重合理控制试剂浓度和用量。只有把度掌握好，才能更好地把实验进行下去，否则就会失败甚至产生负面作用。如在第四册，第二章“氧气和氧化”自制二氧化碳灭火的简易装置实验。
原来实验存在的缺点：如果拿瓶塞的手发抖拿不稳，稀盐酸和碳酸钠溶液就容易混合，当二者混合后，同时会产生大量的二氧化碳气体。瓶内的气压会非常大，可能导致瓶塞飞出，使得实验失败。
改进后的实验方案：
1.取材：用一个大塑料瓶、适当长短的橡皮胶导管和玻璃管、一个小号的塑料瓶（能放进大的塑料瓶中的）并系上线。
2.制作：将大的塑料瓶盖戳一个孔，将一段玻璃管插入这个瓶盖孔中，再用粘胶将其粘平。
3.操作：将适量的碳酸钠溶液放入大塑料瓶中，在小塑料瓶里装上浓盐酸后放入瓶中，瓶盖一定要盖紧，不得漏气。用打火机将纸团点燃后，左手拿稳胶管，右手拿稳塑料瓶的同时迅速倒置。然后就可看到非常多的气泡和水从管口喷出，把火扑灭。
改进后的优点：这样改进后，瓶盖不会冲出，实验人员的安全得到了保证，同时，由于装置简单，学生也容易操作，乐于操作。
在初中的化学实验中，有些实验对试剂的浓度和用量都有着严格的要求。但在实际教学中，教师往往会忽略这些因素，导致实验失败，甚至忽略产生的物质会对人体和环境产生危害。如“氧气和氧化”实验中硫在氧气中燃烧的实验。
原来实验存在的缺点：药品用量过大是该实验的一大弊端，耗氧量过多并且点燃时间过长。这样产生过多的SO2易污染实验室的环境。
改进后的实验方案：建议教师在做实验时，在酒精灯上将玻璃棒灼烧一会，玻璃棒发热后立即蘸取少量硫粉，这个动作要快，点燃后伸入集气瓶内。
改进后的优点：实验现象非常明显、药品用量明显减少、同时将污染和耗氧都降到了最低，一瓶氧气可重复做多次。安全系数增大，学生完全可以亲手操作，同时观察、比较硫璜在空气中与在氧气中充分燃烧现象的不同，便于得出正确的结论。
现在人都非常关注健康环保，化学实验也要增强环保意识。又如第四册第二章“空气”中测定空气中氧气含量的实验。
原来实验存在的缺点：装置的气密性一般都比较强，导致水面很难达到1/5的理想高度，实验产生的白烟会扩散到空气中污染大气。个别教师在做这个实验时，当燃烧的红磷插入容器中时没有马上塞紧橡皮塞，容器中一部分受热膨胀的空气就会外逸，负压随即产生了，水面高度也能达到要求，但这是一个假现象，一个表面看似成功的现象，整个实验便失去了真实性。
这个实验的改进，主要在仪器和药品上做选择，现在选用：水槽、试管、橡胶塞、烧杯、试管夹、白磷、热水。
实验操作及现象：实验时，选取一个烧杯和一个水槽，在槽中注入少量清水，将划好刻度后的试管固定好，用小勺取少量白磷放入试管中，用手摇晃均匀，再用橡皮塞把管口塞好，在烧杯中加入热水。当把试管放入装有热水的烧杯中，白磷就会燃烧，并伴有大量的白色浓烟。过10分钟后，将试管倒立在水槽中，在水中拔出橡皮塞，此时由于气压差的问题，试管内液面上升，大约占原空间的1/5，操作过程中要眼疾手快。
改进后的优点：整个实验的装置和操作过程都变得简单化了，实验误差较小，现象更加明显。
初中化学实验课是课堂教学的有机部分，二者相辅相成。以上简单列出的几个化学实验优化设计方法还有很多不足之处，希望能和广大初中化学教师进一步共同探讨。
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参考文献：
[1]关文信,毕凤祥,韩艳华.新课程理念与初中物理课堂教学实施[M].北京:首都师范大学出版社,2012.
（编辑：杨迪）