例谈高中化学实验的创新设计

科 教 创 新
201　都市家教
例谈高中化学实验的创新设计
675100　云南省楚雄州双柏县第一中学　李顺华
【摘　要】创新是当今社会的主题。

高考对学生创新能力的考查也列入考纲。

化学是一门以实验为基础的学科，在实验教学中如何设计教学过程，使学生通过观察绚丽多彩的化学现象，形成稳定的学习动机，积极探索化学奥秘，发挥智慧和创造能力，是高中化学教师应该研究的课题。

【关键词】化学实验；创新设计；例谈实验创新设计是指在高中化学课程标准的指导下，结合教学的实际情况，对新教材中所涉及的实验进行改进，优化，增设或创新等。

这不仅是提高化学教学有效性的需要，更是深入理解高中化学课程改革的需要，也是提升老师自身教学素质，加强实践的需要。

那么在平时的教学实践中该如何进行实验创新设计呢？现结合几个实例和自身的教学实践，谈谈对高中化学实验创新设计的“五化”新视角。

一、紧跟时代，实验装置微型化
微型实验是近20年发展较快的一种新的化学实验，微型实验节约药品，节省时间，操作安全，污染少，学生可以自己动手自制仪器，自行实验，积极参与，激发兴趣，培养创新精神。

例如，水和酒精混合的体积变化实验。

取一干燥带大胶头（如图）的胶头滴管，倒置，从导管口向滴管中加入显红色的水，水面约占总体积的一半（A 处），再从导管口向滴管中加
入无色的酒精，加满滴管（B 处）。

用拇指按住管口，上下颠倒滴管两三次，红色的水和无色酒精混合，有少量气泡产生，橡胶头稍稍变“瘪”。

松开拇指，液面下降2～3cm（C 处）。

仪器易得，操作简便，用料很少，现象明显。

二、反向思考，实验思路逆向化
逆向思维即是沿着事物的相反方向，用反方向探求的思维方式对现有的实验设计进行逆向思考，从而提出新的实验设计的实验创新方法。

（一）运用逆向思维改进实验
例如，做乙醇在铜作用下发生催化氧化反应时，一般的做法是：把下部绕成螺旋状的红色铜丝先在酒精灯的外焰上烧黑，然后趁热迅速伸入装有适量乙醇的试管中，铜丝又变红色。

反复多次，闻试管中乙醛的刺激性气味。

这种做法耗乙醇较多，而且由于未反应乙醇的影响，很难闻到乙醛的刺激性气味。

既如此，想到能否减少乙醇的量，能否逆向试验呢？取一铜制的燃烧匙，放在酒精灯的外焰上烧黑（若不易烧黑，可在稀硝酸稍浸一下）。

用胶头滴管滴入一滴乙醇，立即看到乙醇液滴伴随着“嗤嗤”的声响在燃烧匙中晃动，且不断缩小，同时能闻到一股明显刺激性气味，乙醇液滴所到之处又恢复铜的红色。

无疑，逆向改进的实验不仅节约
试剂，而且现象明显，更科学、合理。

（二）运用逆向思维创新实验
做钠与水反应的实验时，观察到钠投入水中能放出巨大的能量使自身熔化，同时甚至能使周围产生的氢气在水面上燃烧。

此处若运用逆向思维想到：把少量的水滴在小块钠上，不就是引火剂吗？我们试做了这样一个实验：把一黄豆般大小的钠放在酒精灯的灯芯中，向钠上滴入一滴水，随着“啪啪”声音，酒精灯点燃了。

三、一物多用，仪器功能别样化
仪器本身没有限定它只能用于什么而不能用于什么，只是主要适用于什么。

反思仪器的别样用途，可以帮助我们加深对实验仪器和实验原理的认识，进行化学实验的创新。

如：
（1）漏斗的别样用途。

漏斗充当集气与尾气吸收作用，例：钠与水反应气体产物的验证实验中，将漏斗置于水中，倒扣在钠块上，产生的少量气体可顺利地富集到试管中。

（2）蒸发皿的别样用途。

蒸发皿一般用于加热蒸发溶液。

但有时充当反应容器。

例：实验室制取肥皂的实验中，将植物油、氢氧化钠和酒精混合，在蒸发皿中加热制取肥皂。

（3）锥形瓶的别样用途。

锥形瓶因其易振荡而用于定量测定中的反应容器，主要应用于在中和滴定实验。

它还可以作为制取气体的反应装置而广泛使用并显示出优越性。

例：利用双氧水和二氧化锰制取氧气时无需铁架台的支持，制取氯气时锥形瓶可在石棉网上受热。

（4）玻璃管的别样用途。

作为反应容器，例：将钠密封在玻璃管中制成标本便于观察，将碘密封在玻璃管中，加热盛碘的一端观察碘升华与凝华现象并可循环使用。

（5）干燥管的别样用途。

用石棉堵住干燥管的小口，装入固体反应物，在大口端连接导管，就可用于可控式简易气体发生器，例：干燥管内装电石，通过控制其接触水面而方便制取乙炔。

干燥管一端插入溶液一端连接导管，增加了气液接触面，用于尾气吸收兼安全装置。

四、就地取材，仪器来源生活化
山区农村教育资源有限，由于实验仪器不足开展学生实验成为难题。

我们就想到将日常物品应用于实验，以替代普通化学仪器。

如试剂瓶可用青霉素药瓶、盐水瓶、或矿泉水瓶代替；滴管可用小的一次性注射器代替；量筒可用有刻度注射器代替；反应板可用盛药片（如草珊瑚片）的塑料板代替；研钵，可用瓷质小酒盅代替；导管可用输液器塑料管代替。

氯气的制取与性质实验即可在下图装置中进行，在干净的青霉素小瓶中装入0.5g 固体高锰酸钾（需先压碎），塞紧胶塞用胶头滴管吸取浓盐酸约1mL，插到青霉素小瓶中，制成微型气体发生装置，用输液器较细处的塑料管在两头连上毛细吸管做导管，一端插
入装有高锰酸钾的青霉素小瓶中，另一端连
接另一青霉素小瓶收集。

五、积极引导，实验过程探究化
探究实验能够帮助学生获取基础知识和基本技能，能够激发学生的探索奥秘的欲望和兴趣，能够发挥学生的积极性、主动性。

在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，充分发挥学生的潜能，培养学生创新精神，发展学生创新能力，培养学生良好技能。

例如在氯水的组成及性质的实验中即可采用探究实验的方法：
（1）请同学们研究氯水的性质，推测可能的化学反应。

①观察氯水的颜色，小心闻其气味。

推测1：氯水中含有Cl 2分子。

实验：将氯水滴入KI-淀粉溶液中，出现特殊的蓝色。

（教师提示：有I 2析出）
②用PH 试纸或蓝色石蕊试纸测氯水的酸碱性。

推测2：氯水呈酸性可能有盐酸生成。

实验：在氯水中滴加AgNO 3溶液，析出白色沉淀。

再滴入数滴稀HNO 3，白色沉淀不溶解。

③发现蓝色石蕊试纸在氯水中先变红后变白。

推测3：氯水可能有漂白作用。

实验：a.将红色布条投入干燥的氯气中，无明显变化；氯水滴在红色布条上，布条褪色。

推测4：氯水的漂白是氧化作用。

按氯水的组成和已有HCl 生成的事实推测：有可能生成了具有氧化性的HClO。

实验：取漂白粉[Ca(ClO)2]或其它次氯酸盐适量，放入红色布条，观察实验现象，通入CO 2，再观察。

④日光照射盛满氯水的倒置的圆底烧瓶，有气体生成。

推测5：HClO 在光照条件下分解，放出难溶于水的O 2。

结论：①氯水中含Cl 2、HClO、H 2O、H +
、Cl —、ClO —分子。

②氯水具有酸性、强氧化性、不稳定性。

③氯水中起漂白作用的是HClO，而非Cl 2。

（2）交流解释与应用：氯气溶于水发生化学反应，生成HCl 和HClO，化学方程式为Cl 2 + H 2O = HCl + HClO，HClO 是一弱酸，部
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都市家教　202基于多媒体的数学教学模式变革402760　重庆市璧山区璧泉小学校　刘居康
【摘　要】学校教育正在向教育现代化迈进，而现代信息技术正是教育现代化的重要支撑，也是教学改革的重要支柱，随着多媒技术在数学教学中的广泛深入使用，将引发一场数学教学模式的变革。

【关键词】教学模式；多媒体；变革；数学素养
学校教育正在向教育现代化迈进，现代信息技术正是教育现代化的重要支撑，也是教学改革的重要支柱。

多媒体技术与数学教学有机地融为一体，将改变传统单一的信息呈现与流通形式，给数学教学模式带来深刻变革。

教师利用多媒体技术创设一个图文并茂、有声有色、生动有趣、形象直观的教学情境，把枯燥抽象的数学知识、复杂的思维过程，以形象直观的形式呈现在学生面前，能有效提高学生数学素养。

一、信息呈现的变革
数学信息是丰富的，呈现方式是多样的。

这些方式可以是形象、抽象、直觉、逻辑、情感的；也可以是文字、数据、图像、图形、声音、视频、动画等多种形式，它们往往交叉融合在一起。

多媒体技术的使用改变传统的说教方式，向学生提供多样性、非线性的网状信息，这符合学生知识记忆和认知规律，有利于知识的获取和保持。

同时多媒体能较好地呈现情景，突出事物的本质特征，容易让学生形成清晰的表象，获得充分的感知。

模拟演示是教师常常使用的一种教学方法，但在常规教学手段的条件下，教师的示范、演示往往收不到想要的效果，而运用多媒体模拟演示功能却能很好地实现，使教学效果得到质的飞跃，给学生带来全新的视听界域。

例如，利用信息技术演示空间物体形状和位置的关系，培养学生的空间想象能力和空间观念。

在教学立体图形的体积时，为了使学生深刻理解圆柱的概念，先让学生想象以长方形的长所在的直线为轴旋转一周，所得的几何图形是什么？学生缺乏一定的空间想象能力，想象不出所得的旋转体是什么，直观教具演示也难以帮助学生形成具体的表象，这时利用多媒体，通过动画演示，呈现出长方形旋转时的轨迹，从而开启学生思维的闸门，发展学生的空间想象能力。

这样的教学情境符合学生的认知特点，让学生很快融入课堂教学。

多媒体可以创设教学情境，增设疑问，巧设悬念，再现知识形成、发生、发展过程。

使抽象的概念具体化、
形象化，弥补传统教学方式在直观、立体和
动态等方面的不足；还可以增加练习容量，
教师预先编制好不同层次的题型，全方位、
多角度、循序渐进地呈现练习题，突出重点、
突破难点。

因此，教师应创设学生乐学、好
学的学习氛围，调动学生强烈的学习欲望，
激发学习动机和兴趣。

二、学习方式的变革
自主、合作、探究是数学教学中学生重
要的学习方式，利用多媒体技术可以使学生
学习数学的自主性增强。

传统“以教师为中
心”的教学模式在信息化时代将会被新型的
“以学生为中心”的多媒体教学模式所取代。

学生在学习数学时，面对丰富的网络信息资
源，可以根据个人的兴趣和需求来择录信息，
择取课程内容，甚至受教方式。

新课程理念下的数学教学是把学习的主
动权交给学生，鼓励学生自主操作、尝试、
交流、讨论、质疑、解惑，把提问的权利还
给学生，把讲的机会交给学生，把做的过程
放给学生，尽可能多地给予学生自主探究的
时间和空间，让学生在自主探究中实现知识
的建构，促进创新思维发展，增养创新能力。

例如，学习“圆柱体的体积”时，可作
如下设计：①回顾旧知。

什么是物体的体积？
你会计算哪些图形的体积？②探索新知。

“圆
柱的体积会计算吗？怎么算？能不能把圆柱
转化成一种学过的图形，计算出它的体积？
同学们回忆圆形面积计算公式的推导过程，
再小组讨论、交流、汇报。

教师用多媒体演
示学生讨论出方法，使学生清晰地看到，圆
柱是如何转化为近似的长方体的。

③拓展延
伸。

你还有什么疑问？你还想知道什么？④
课堂小结。

通过自学，你学到了什么？你受
到什么启发？
多媒体技术让数学教学模式发生了根本
的改变，为学生创新思维和探索精神培养提
供了良好条件，也有利于差异化教学，有利
于个性化学习，有利于学习方式改善。

三、信息获取的变革
在网络化高速发展的当下，书本、教室
和学校不再是学生获取知识的仅有渠道，“师
之所存，道之所存”的传统教育观已经发生
改变，教学时空已扩延至校外、家庭、社会，
甚至超越时空界限。

而利用信息技术为学生
创设一个自主探索、研究、协作交流的学习
环境十分必要，让学生学会思考，学会学习，
学会合作。

计算机网络中的资源丰富多彩，
各种信息以多媒体化呈现，能带来强烈的外
部刺激，让学生处于一种震撼的感受之中。

正是这种新颖性和感受性，使学生产生一种
积极的心理体验，并迅速转化成一种求知欲
望，转化成自主探究、自主学习的动力，从
而以一种积极的态度投入到学习中去。

如在教学“年、月、日”时，让学生课
前在家上网查阅有关地球、月亮和太阳三个
天体的背景知识以及它们的运行规律。

了解
年、月、日的来历，是怎样产生的，它们之
间又有什么关联，从而掌握很多相关天文知
识，开阔视野。

实现学生学习形式的多样化，
信息获取网络化。

多媒体技术在教学中得到了广泛深入应
用，但还不能说教育已经实现了现代化。

现
实中，很多情况还是以教师为中心的传统教
学模式加现代化手段。

真正意义上说，只有
现代多媒技术而没有现代教学理念的引领，
只在传统的教学模式中使用一些现代教学手
段，停留在灌输式、演示型的教学，“人灌
加电灌、人机一起灌”的教学不是教学的现
代化发展。

随着网络技术的兴起，教育技术
的应用方式也在不断地发展。

教育现代化的
趋势是通过建构新型教学模式，建设现代化
教学体系，优化教学过程，让学生更好地理
解数学、应用数学。

总而言之，在数学教学中，教师要根据
教学目的、教学内容、教学环境来合理运用
现代信息技术，促进多媒体技术与学科课程
的整合，实现教学模式的创新与变革。

只有
这样才能真正体现新课改精神，实现教育教
学目的，培养学生数学核心素养。

参考文献：
[1]曹一鸣.中国数学课堂教学模式及其
发展研究[M].北京师范大学出版社，2007
[2]陈晓雨.利用现代信息技术 促进
学生数学学习[J].小学时代:教育研究，
2012(11)
[3]杨瑞芳.有效借助信息技术，让
学生轻松学数学[J].中国信息技术教育，
2014(12)
作者简介：
刘居康，男，1971年出生，重庆市璧山人，
大学本科学历，中学数学高级教师，擅长“数
学建模教学”研究，现工作单位：重庆市璧
山区璧泉小学校。

分电离出H+和ClO—。

根据以上性质，提出漂白粉的主要成分和使用注意事项，理论与实践相结合。

当然，化学实验的创新角度远不止这些，化学实验的创新探究永无止境，各种现代化媒体与化学实验的结合为实验创新提供了广
阔的领域，只要我们勤于探索、勇于开拓，
一定会有更多更好的创新实验问世。

参考文献：
[1]王磊.《中学化学实验及教学研究》.北
京师范大学出版社,2009、09
[2]王祖浩，王程杰.《中学化学创新实
验》.广西教育出版社,2011、01。