蔡 慧

實驗創(chuàng)新設(shè)計是指在高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，結(jié)合教學(xué)的實際情況，對新教材中所涉及的實驗進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化、增設(shè)或創(chuàng)新等。這不僅是提高化學(xué)教學(xué)有效性的需要，也是深入理解高中化學(xué)課程改革的需要，更是提升教師自身教學(xué)素質(zhì)、加強實踐的需要。

中學(xué)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)指出：“實驗教學(xué)可以幫助學(xué)生形成化學(xué)概念，理解和鞏固化學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生能觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題，初步掌握一些常用的化學(xué)實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生實事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法。”因此，化學(xué)實驗是化學(xué)教育的一種最有效的教學(xué)形式，它可以幫助學(xué)生獲取化學(xué)知識，培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)。下面列舉幾種化學(xué)實驗創(chuàng)新技法，以供同仁切磋。

一、優(yōu)化組合技法

組合技法就是將一些相關(guān)的化學(xué)實驗按某種關(guān)聯(lián)因素或特征進(jìn)行新的組合，構(gòu)成新的實驗方案的實驗創(chuàng)新技法將已有的化學(xué)實驗，按一些共同特征或功能進(jìn)行合理組合使其具有某種新的功能也是對原有化學(xué)實驗的一種創(chuàng)新。例如，“cu和濃HNO2的反應(yīng)——彩色噴泉實驗群”。實驗步驟與現(xiàn)象：在燒瓶中滴加4mL濃硝酸，并在靠近橡皮塞(預(yù)先將石蠟熔融均勻涂抹在橡皮塞上)的長導(dǎo)管上纏上螺旋狀粗銅絲，緩緩倒置燒瓶，接上一個盛水的塑料瓶銅與濃硝酸開始反應(yīng)，紅棕色氣體由下而上充滿燒瓶，空氣被排出，塑料瓶中有氣體逸出，逸出的少量氣體被收集在氣球中當(dāng)整個燒瓶充滿二氧化氮氣體時，用手?jǐn)D壓塑料瓶，使少量水進(jìn)入燒瓶，立即形成美麗的藍(lán)色噴泉實驗結(jié)束，燒瓶中剩余氣體的體積約占燒瓶體積的1／3。上述實驗將銅與濃硝酸反應(yīng)的實驗、二氧化氮與水反應(yīng)的噴泉實驗巧妙地組合在一起。裝置簡單、儀器少。在課堂教學(xué)中使用該實驗不僅能激起學(xué)生強烈的學(xué)習(xí)欲望，使學(xué)生牢固掌握相應(yīng)的化學(xué)知識，而且能形成良好的教學(xué)氣氛。運用組合技法創(chuàng)新化學(xué)實驗應(yīng)注意下列問題：(1)組合并不是幾個化學(xué)實驗的簡單連接和共同演示，經(jīng)過組合的實驗應(yīng)具有原先實驗所不具有的教學(xué)功能，能獲得1+1>2的教學(xué)效益。(2)組合應(yīng)是在對原先實驗進(jìn)行變形的基礎(chǔ)上再將它們進(jìn)行有機地融合，切忌將一些并不相干的實驗生搬硬套地拼湊在一起。(3)組合的實驗應(yīng)易操作、儀器裝置應(yīng)簡單明了小而簡單地組合的實驗效果則更佳。

二、狂想變更逆向技法

逆向技法是沿著事物的相反方向，用反方向探求的思維方式對現(xiàn)有的實驗設(shè)計進(jìn)行逆向思考，從而提出新的實驗設(shè)計的實驗創(chuàng)新技法。逆向技法有以下4種常見類型：

1結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)

從已有實驗的相反結(jié)構(gòu)形式上來設(shè)想和尋求解決問題的新途徑。例如，在演示完用碳棒(惰性電極)電解CuCl2溶液的實驗，引導(dǎo)學(xué)生弄清電解原理后，將原實驗中陰陽兩根電極調(diào)換再進(jìn)行電解，一段時間后改作為陽極的碳棒上附著的銅消失。用“異性相吸，極性交錯”原理作為電化學(xué)知識的武器。顯然將陰陽兩極調(diào)換后，可以為非惰性電極作陽極時的電解原理的學(xué)習(xí)設(shè)置探索情境。

2因果反轉(zhuǎn)

從已有事物的因果關(guān)系出發(fā)，變因為果的去發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象和規(guī)律，尋找新的實驗設(shè)計。例如，很多教師在鐵的鈍化的教學(xué)中的做法是先告知學(xué)生鐵在濃硝酸中可以被鈍化，再用實驗來驗證(由因及果的驗證)。我們的做法是將預(yù)先放人濃硝酸中的鐵取出洗凈，用它來與硫酸銅溶液反應(yīng)，卻置換不出銅，以此來激起學(xué)生的認(rèn)知沖突(由果及因的探究)。

3狀態(tài)反轉(zhuǎn)

根據(jù)事物的某一屬性(如動與靜)的反轉(zhuǎn)來創(chuàng)新化學(xué)實驗。例如，課本中制備溴苯的實驗中是將溴和苯先加入燒瓶，然后向燒瓶中在加入鐵粉(即溴和苯靜、鐵粉動)，由于反應(yīng)物已全部加入燒瓶，加入催化劑后，反應(yīng)劇烈無法控制，導(dǎo)致溴揮發(fā)從導(dǎo)管溢出而達(dá)不到預(yù)期目的。我們采取先將鐵粉加入燒瓶，將溴和苯的混合液加入分液漏斗，通過分液漏斗的活塞來控制加液速度(即鐵粉靜、溴和苯動)，從而克服了原實驗的缺陷。

三、完善糾錯技法

完善糾錯技法指通過發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有實驗的缺陷，把現(xiàn)有實驗的缺點一一列舉出來，然后提出改革或革新方法的一種技法。完善糾錯就是發(fā)現(xiàn)問題，而創(chuàng)新就是要解決現(xiàn)有的問題，每發(fā)現(xiàn)一個缺點、提出一個問題，也就是找到了一個創(chuàng)新的課題。世界上沒有盡善盡美的東西，化學(xué)實驗也一樣，化學(xué)實驗在體現(xiàn)某些功能具有優(yōu)越性的同時，在體現(xiàn)另一些功能時則可能存在某些缺陷。對化學(xué)實驗進(jìn)行觀察、研究、分析，發(fā)現(xiàn)其缺陷，并在此基礎(chǔ)上探索改進(jìn)，就可以對化學(xué)實驗進(jìn)行創(chuàng)新。

例如，課本中的銅與稀硝酸反應(yīng)的實驗是在試管中進(jìn)行的，其缺陷有：生成的氣體會外溢對環(huán)境有污染；生成的一氧化氮氣體的無色不易觀察；無色氣體變?yōu)樽厣慕缦薏磺?。針對上述缺陷，我們確定改進(jìn)的實驗必須達(dá)到以下目的：裝置應(yīng)密封，氣體不能外溢；生成的氣體應(yīng)能夠富集，便于學(xué)生觀察NO為無色氣體；一氧化氮的生成與一氧化氮的轉(zhuǎn)化分階段進(jìn)行。通過多次研究和實踐，我們得出下面方法：將反應(yīng)在注射器內(nèi)進(jìn)行、先取下注射器活塞，在注射器內(nèi)放人一團銅絲，塞上活塞后，吸入適量的稀硝酸，將注射器細(xì)管端用橡皮塞密封。反應(yīng)即開始，生成的氣體被富集在筒內(nèi)，讓學(xué)生觀察氣體為無色后，取下橡皮塞，拉動活塞吸入空氣，無色氣體即變?yōu)樽厣珰怏w。振蕩注射器，棕色氣體又變?yōu)闊o色氣體(NO2與稀硝酸中的水反應(yīng)又生成了NO)，若再吸入空氣，無色又變成棕色。本實驗若采用投影儀放大強化，效果則更佳。