化学实验设计范文

导语：如何才能写好一篇化学实验设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】化学实验实验设计探究性

一、深刻理解化学基本理论的实验基础

掌握化学基本原理和基本技能,初步学会化学研究的实验方法。掌握基本的操作技能、实验技术、培养分析问题、解决问题的能力,养成严谨的实事求是的科学态度,树立勇于开拓的创新意识。

二、设计实验必须有化学实验总体观

任何一个化学实验都包含以下内容:(1)实验目的;(2)实验原理;(3)实验设计;(4)实验药品、仪器、装置;(5)实验操作及操作规程;(6)实验结果的处理。这六个方面的内容可称为化学实验的六要素。实验目的是核心;实验原理是达到实验目的的理论根据;实验程序是能否完成实验的关键,它的设计以实验原理为基础;药品、仪器、装置是物质保证,这些物质条件的选择是由实验原理和实验程序决定的,同时,对实验程序也起着制约作用;实验操作及注意事项是实验得以顺利、安全进行的保证,它的制定要由实验程序和实验用品来决定;实验结果的处理是对实验是否达到预期目所进行的检验,在解释实验现象、处理所测得的数据、分析实验误差等项工作中,必须对各要素进行综合分析。

三、充分体现化学实验的探究功能

1.化学的学科特征决定了化学实验可以作为探究性学习的途径

“以实验为基础”是化学学科的基本特征。即使在由经验化学向理论化学发展的今天,化学实验仍然是化学学科发展的最现实、最生动、最有效的物质载体。

学科的基本特征决定了学科的学习特点,在实验中学习化学,无疑是最有效而又最重要的化学学习方法之一。在化学实验中,学生通过实验研究和认识物质,掌握化学基本原理和基本技能,初步学会化学研究的实验方法。化学科学以实验为基础的学科特征,更有利于学生进行化学探究性学习。

2.化学实验本身就是科学探究的过程

化学实验,是人们认识和研究物质的一种科学方法,是人们根据研究的对象和研究的目的,创造性地运用科学知识和实验手段,有计划地实施探究性实践活动的过程。因此,化学实验过程本身就是一个创造性地探究的过程。化学发展的历史也充分证明,化学科学的任何一项重大的突破,无一例外地是经过化学实验而取得的。正如波义耳所说,没有实验,任何新的东西都不能深知。中学生化学学习中的化学实验,虽然绝大多数是对物质及其变化的再认识,但从本质上看,这一过程与科学家进行的科学研究中的化学实验是一致的。当化学实验被用作探究性学习的途径时,化学实验的创造性和探究性便充分显示出来。学生在实验过程中积极地动脑动手,体验科学家科学探究的过程和方法,获得科学探究的乐趣和成功的喜悦。所以,在学生的化学学习过程中,完全可以利用实验这个手段进行探究性学习。

3.化学实验为探究性学习验证提供了科学方法

和科学家进行的科学探究一样,探究性学习也具有问题特征、收集信息特征、假设特征、验证特征和评价反馈特征。学生在探究性学习中,针对发现的问题,在回忆总结已有的知识和经验、收集和整理信息的基础上,做出大胆假设或猜想,并通过化学实验对提出的假设或猜想进行证实或证伪。所以,化学实验不仅是学生探究性学习时验证假设或猜想的主要方法,也为学生将来从事科学研究提供了一种方法。

四、创造性是实验设计的灵魂

爱因斯坦曾说过:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”经常开展探究性、设计性和创造性实验研究,有助于学生创新能力的培养和提高。

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1.初中化学实验设计类型依据不同的标准，可以对实验设计进行不同的划分。根据初中化学实验内容的不同，可以将初中化学实验设计分成以下类型：制备实验、性质实验、化学原理的验证、混合物成分的分析、浓度测定、定性与定量结合的实验等。

2.化学实验方案的内容实验设计的成果就是实验方案。虽然具体的实验设计的目的、内容和形式不尽相同，但就一个相对完整的实验方案来说，一般包括：实验名称（课题）；实验目的；实验原理；实验用品（试剂、仪器、装置设备）及规格；实验装置图、实验步骤和操作方法；注意事项；实验现象及结果处理；问题和讨论等。

3.实验方案选择的基本标准同一个实验课题，每个人的设计和操作过程可能不一样，结果自然也不会完全相同。根据初中化学实验设计原则和教学实际，实验方案选择的基本标准是：原理正确有科学依据；装置简单，在实际中具有可操作性且操作方便；实验步骤少，需要时间短；药品用量少、无毒且廉价易得；实验现象要明显；反应条件要简单（最好在常温下进行）；尽量不用也不产生污染环境的物质，即符合“绿色化学”的要求；制备实验产率高；性质实验误差小；实验安全无危险；设计要严谨等。

二、中学化学实验设计与创新的一般原则

无论哪一类中学化学实验设计与创新，一般都应遵循以下原则：

1.科学性原则科学性是指实验原理、实验程序和操作方法必须与科学理论和实验方法论相一致。科学性是化学实验设计与创新的首要原则。例如：实验室制取氢气，就不能选用硝酸与金属锌反应，因为这个反应很难制得纯净的氢气。

2.目标性原则目标性是指实验设计或创新要根据一定的教学目标有所侧重与突破。同一个实验，教学目标（如教师演示与学生操作，为了突出环保或趣味性）不同，设计所用的原理、用品、方法、装置、步骤等是有一定区别的。

3.安全性原则安全性是指化学实验设计时尽量避免使用有毒、有害的化学试剂，以及反应产生有毒害的物质，或者具有一定危险性的实验装置与操作。“如果必须使用的，应该在所设计的实验方案中详细写明注意事项，以防止造成环境污染和人身伤害。”［4］安全是中学化学实验教学的第一要务，设计时必须要特别引起重视！

4.新颖性原则新颖性是指实验设计时在思路、操作方法、器材用品、装置等方面要有新的突破，使新设计的实验对教学与研究更加适用或具有指导的意义。

5.可行性原则可行性是指设计实验时所运用的实验原理在实施时切实可行，所选用的化学试剂、实验仪器、设备和方法在现有的条件下能够得到满足。例如：实验室大量制取二氧化碳，不能为了创新而选用碳酸钠代替碳酸钙（或石灰石）与盐酸反应，或者用硫酸替代盐酸与碳酸钙（或石灰石）反应。因为前者反应太剧烈，后者反应不完全，很快就停止了。

6.简约性原则简约性是指尽量采用简单的实验装置、较少的实验步骤和试剂，在较短的时间内完成实验。复杂的装置与步骤以及时间太长的实验都会转移中学生的注意力，容易导致他们产生畏难情绪和疲劳感，影响对实验过程的观察、分析与思考。

7.绿色化原则绿色化是指从化学反应的原料、反应的条件、反应的产物和实验的操作等化学实验的全过程上进行控制，尽可能地减少甚至消除有毒、有害的化学物质对环境的影响。绿色化学是21世纪化学科学的一个重要发展方向。

8.启迪性原则启迪性是指实验设计与创新对学生的学习起开导作用，能够启发学生的思维，促进学生对化学原理及知识的探讨和认识，优化学习过程，从而提高教学效益。这是中学化学实验设计与创新的出发点和归宿。

三、实验创新设计的视角

初中化学实验创新设计是在义务教育化学课程标准的指导下，对现行教材中所涉及的实验进行改进、优化、增设或创新等，以提高化学实验在初中化学教学中的效益。在初中化学教学中进行实验创新设计是提高化学教学有效性的需要，也是义务教育化学课程标准的要求。化学实验创新设计要与时俱进，必须符合现代化学教育发展的理念，在满足探究性的条件下，可以从以下视角进行：

1.实验过程绿色化“绿色化学的理念是在化学反应过程以及化工生产中，不再使用有毒有害物质，不再产生废物，不再处理废物，它是一门从源头上阻止污染的化学。”［5］化学实验在设计上要体现绿色化，尽可能做到原料（反应物）的绿色化，化学反应的绿色化（采用原子经济性反应），生成物的绿色化以及催化剂、溶剂的绿色化。例如：在涉及氧气的制取实验时采用双氧水分解来制取，二氧化锰要回收等。

2.实验装置微型化“所谓微型化学实验，就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。”［6］虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一，却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。例如：在“探究微粒的运动实验”中，可以用试管代替烧杯进行微型化实验。在一个单孔橡皮塞上插入一根玻璃导管接近试管底，试管内壁贴一张滴加无色酚酞试液的滤纸，从导管口滴上两滴浓氨水到试管底部，用透明胶封导管口，可以看到，试管里滴有无色酚酞试液的滤纸由下往上慢慢变红了。

3.实验设计环保化“最佳的环境保护方法是在源头上防止污染的产生，而不是污染产生后再去处理。”［7］实验设计中我们应该采取一些有效措施使化学实验对实验场所和环境的污染降低到最低限度。这些措施主要是：实验装置密闭化，避免敞口操作，防止有关物质散佚到周围环境中；采取收集办法，回收有关物质；对有毒物质进行无毒害处理；加强实验场所的通风或采取其他的防护措施等。例如：一氧化碳还原性实验，对多余的一氧化碳可以回收，也可以燃烧进行无毒害处理等。

4.实验操作安全化保证实验安全，是化学实验教学的原则要求。有一些实验，由于物质化学性质的特殊性，给实验增加了难度甚至危险性。在点燃氢气的导管和氢气发生器之间，用一个小塑料瓶装上大约四分之三的水制成一个“安全装置”连接起来，这样，即使点燃不纯净的氢气，爆炸也只是在“安全装置”中发生，氢气很少威力小，氢气发生装置不会发生爆炸，因此不会发生安全事故。

5.实验趣味化化学实验具有动机功能，增加化学实验的趣味性，可以激发学生的化学学习兴趣。例如：在研究燃烧与灭火的条件时，增加演示“烧不坏的手帕”［8］实验，可以激发学生的兴趣。在此基础上让学生继续进行实验，探讨手帕烧坏的条件，则能够使学生深化对有关知识的认识。

6.利用仪器功能转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。”［9］例如：漏斗可以充当集气与尾气吸收装置，在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。

7.利用学科知识迁移我们往往习惯于使用教材的实验仪器和装置，很少重视仪器的笨拙和实验时的效率，这种视经典为权威的思想往往就是教师缺乏创新的症结所在。实际上，科学的实验方法就是应该不断地发现问题，传统装置的不当之处无疑给我们提供了实验创新的课题。例如：学习“质量守恒定律”内容时，在使用托盘天平称量氢氧化钠与硫酸铜溶液反应前后的质量时，在18×200的中型试管里装入大约1mL稀盐酸与酚酞的混合溶液，球形滴管吸入NaOH溶液后，将球形滴管放在试管口，把上述带有球形滴管的试管放入盛水的100mL量筒中，让学生通过观察比较反应前后试管浸在液面中的高度即可（试管作上标记）。改进后的实验操作起来方便有趣，不用天平而是利用物理上的浮力知识，体现了学科之间的联系，有利于学生知识的迁移。

8.实验装置简单化教材所选用的实验方案未必都是最好的，有时候会产生现象不明显、实验不容易成功、结果不准确等问题，影响了实验教学的效果。例如：测定“空气中氧气的体积分数”实验，由于教材提供的实验装置密封性和燃烧匙放入不易控制，加上导气管内尚留有空气导致误差因素较多，有时氧气显示超过五分之一，让教师无法自圆其说。可做如下改进：将小颗白磷放在1.5cm×2.5cm的薄铜片上，置于硬质大试管中部，塞紧橡皮塞，用酒精灯对准铜片加热使白磷充分燃烧，待试管冷却后浸入水中，在水面下拿掉橡皮塞，待液面上升稳定后再塞上橡皮塞，拿出水面观察。改进后的实验所用仪器少，误差因素少，结果比较准确。

9.仪器、药品生活化采用学生熟悉的身边物品或一些废品作为化学实验的药品，就会使学生产生一种亲切感，觉得化学并不神秘，就在自己身边，有利于调动学生的学习积极性，激发他们进行实验探究的兴趣。例如：用蛋壳代替碳酸钙制取二氧化碳；测试肥皂水、食盐水、泥水、蔗糖水、洗发水、食醋、苏打水的pH值等。许多生活用品甚至废弃物品也可以用做化学实验的仪器，这种“物尽其用”的实验活动能够充分拓展学生的思维空间，使他们更加关注身边的化学现象，增强爱护环境、节约资源的意识，更好地学以致用。例如：用小气球收集气体，矿泉水瓶做容器，废弃的医用注射器做量筒、集气瓶等。

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关键词： 初中化学教学 微型化学实验 设计 研究

引言

化学是以实验为基础的学科。作为教学实践活动，化学实验也是探索性的活动之一。化学实验是对课本知识进行检验的教学活动，在实验时，教师所扮演的角色相当重要。教师在实验前准备、知识讲解、实验步骤介绍、实验事项举例等化学实验环节，要从整体的角度把握实验，让化学实验收到非常好的效果。微型实验在化学教学中的应用，不仅能节约药品，而且能让学生参与实验设计。下面就微型化学实验的设计和研究进行简要阐述。

一、理论与实际相结合，从理论层面进行微型实验设计

由于课本知识描述是纯理论的，在对许多实验现象进行描述时，往往和实际操作有出入。因此，当书本知识和实验结果不同时，要按照实际情况记录实验结果，并加以分析，找出原因。

结合沪教版初中化学教材，笔者设计了几个微型化学实验，例如，用浓硫酸、高锰酸钾、酒精灯和玻璃棒，进行魔棒点灯实验。通过这些实验，提高学生对化学的学习兴趣，使学生自发地研究书本知识，找出实验原理，关注生活细节，关注隐藏在生活现象背后的化学原理，取得了很好的教学效果。

二、运用多媒体模拟实验，再用微型实验

随着科学技术的发展，多媒体已经渗透到教学的各个方面。当然，多媒体也有其独特性：一方面，多媒体课件可以让学生产生新鲜感，这种新鲜感是由多媒体渠道的特殊性所决定的，能引起学生的学习兴趣。另一方面，多媒体课件画面绚丽、美工精细、音效动听，但化学是非常严谨的学科，上述因素极有可能冲淡主体内容。在多媒体教学中，表面看学生非常高兴，参与度很高，积极性也非常强，但在此过程中，学生并未亲手操作，所以学习效果不是很好。因此，在处理某些特殊内容时，笔者会通过微型实验与多媒体展示相结合的形式进行教学。

比如，在讲授沪教版初中化学石灰石这一课时，很难通过语言表现石灰石参与制玻璃、制生石灰、做建筑材料及溶洞形成的过程，此时便需要运用多媒体对其加以展示。在展示过程中，很多学生对多媒体视频兴奋不已，但兴奋之后，他们对多媒体内容的记忆只简单地停留在动态动画上，并未得到多少化学知识。如果学生亲自动手进行实验操作，则能在操作过程中对书本上的知识进行验证，留下深刻的印象。

鉴于此，笔者在完成化学原理的讲解之后便让学生设计微型实验。某组同学设计的微型实验如下：将碳酸氢铵、碳酸钾、碳酸钠分别装入三个试管，接着向这三个试管里滴加少许稀盐酸，同时将产生的气体通入澄清石灰水。通过对比实验，将三者产生的现象及反应方程式写出来。在实验的帮助下，学生便能掌握实验内容。因此不论何时，多媒体技术都只是辅助教学的工具，教师一定要分清主次。

三、注重安全，让学生勇敢尝试

沪教版的初中化学实验非常注重实验安全。由于初中化学实验非常多，并且这些实验涉及很多危险药品，在燃烧、沸腾、加热的实验过程中存在安全隐患。因此，在进行实验时，要树立良好的安全意识，掌握基本意外事故的处理方式，对常见化学安全标识能加以识别。但注意案例也要有一定的限度，假如将案例问题过度放大，过分强调危险性，则极易让学生在操作时心存芥蒂，在实验过程中畏首畏尾，如此一来，便有可能造成更多的问题。比如，将碘从海带里提取出来的实验，需要先将海带烧为海带灰，然后将海带灰放在水里煮，最后使用稀硫酸。上述几步操作虽然都存在危险性，但只要学生在操作中遵守相应的规则，就不存在问题。但如果在教学中过分强调安全事项，便可能导致某些学生不敢进行实验。尽管稀硫酸危险性并不大，但某些学生仍旧不敢大胆使用。通过上述分析可知，对安全过分强调会造成负面影响。

结语

总而言之，初中化学微型实验教学，主要是在教师的指导下由学生实际操作完成的。由于绝大多数学生对实验操作不够重视，致使化学整体学习效果受到影响。教师一定要在实验过程中引导学生做好实验，使学生化学知识水平得以提高。

参考文献：

[1]王瑛.高中化学新课程化学实验设计研究[D].浙江师范大学，2008.

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1实验改进和创新的原则

实验改进和创新要遵循科学性、实用性、简约性、安全性、环保性和创新性的原则。在对实验设计进行改进的过程中，我们既要注意其合理性和可行性，还要注重现象的鲜明性。

1.1科学性原则

实验原理准确无误，实验方案设计科学，实验装置设计合理，从实验现象到本质的推理科学严密，实验操作要符合要求，实验设计所蕴含的功能可切实达到本实验设计的目标，这是改进实验成功的主要标准。

1.2直观性原则

实验装置稳实、简洁、流畅，实验有趣味性，这是改进实验成功的标志。

1.3简约性原则

实验操作简便、实验现象容易感知，较少出现干扰现象；实验所需仪器和药品为实验室常见或在生活中易得。装置简单、操作方便、实验时间短，这是改进实验具有生命力的保证。

1.4安全性原则

实验方案环保，能预见实验可能出现的环境污染和危险，并有相应的防范措施。

1.5创新性原则

实验设计思路、实验功能、实验方法、实验材料、实验装置等有所突出和创新。

2实验改进与创新的角度

2.1实验装置的改进和创新

有些化学实验连接仪器多，生成有毒气体，操作起来不太方便，反应时间长不利于课堂教学等存在许多缺陷和局限性，通过改进它们使其更具有可操作性。例如，对CO还原CuO的环保型实验设计(如图1所示)。

截取长20cm、直径6mm的玻璃管导管，把胶水调稀涂在管内，再把氧化铜粉末用另一根玻璃导管吹进涂有胶水的玻璃导管内，氧化铜粉末就紧附在玻璃导管内壁上，凉干或烘干后即可使用。课前用一医用引流袋收集一袋干燥的CO气体，密闭，备用。

操作步骤：①按装置图示组装仪器，检查气密性；②打开弹簧夹A、B，关闭弹簧夹C，用左手轻压装有CO气体的气袋，排出氧化铜玻璃管及装置内的少量空气，移动酒精灯加热装有氧化铜的玻璃管，可观察到装有CO气体的气袋气体体积减少，尾气袋缓慢胀起，玻璃管内的氧化铜由黑色变成光亮的红色，生成的气体可使具支试管内的澄清石灰水变浑浊；③当玻璃管里被还原出的铜大约有lOcm长时就停止加热，停止输出CO；④待玻璃管冷却后，关闭弹簧夹A、B，取下玻璃管和具支试管，向学生分别展示光亮的“铜棒”和浑浊的石灰水；⑤振荡尾气袋，使剩余的C02完全溶于NaOH溶液中，打开弹簧夹C，前后两气袋连接起来，手压尾气袋，把未反应的CO气体排向装有CO的气袋中，以备再次循环使用。

此装置改进后，CO气体排出反应和回收使用操作简单，安全性高；整套装置密闭、循环，未反应的CO气体可回收使用，利于环保，经济效益高；玻璃导管内附着的氧化铜层表面积大，CO气体还原效果较好。实验完毕，玻璃导管如铜棒，可见度大，便于观察，有利于学生了解、认识CO的还原性；CO还原CuO的时间2～3min，所需时间短，适合在课堂上做演示实验。

2.2实验药品的改进和创新

例如，对实验室制取C02药品选择的探究，人教版初中化学新课标教材对实验室制取C02的发生装置、收集装置进行了探究，但对为什么要选择石灰石(或大理石)和稀盐酸反应来制取C02气体的理由没有讲清楚，使学生很难从众多的能产生C02气体的反应中理解实验室制取COz的药品。

改进装置如图2所示。在a、b、c、d广口瓶中，事先相应放人少量碳酸钙粉末、大理石、大理石、碳酸钠粉末，在胶塞上插人分液漏斗和带胶管的导管。在a、b的分液漏斗中加入稀盐酸，在c、d的分液漏斗中加入稀硫酸，并在导管口系上气球，实验时，打开分液漏斗旋扭，让酸液浸没固体，观察气球的变化，从而知道选择大理石和稀盐酸作为实验室制取C02气体的药品的理由。

2.3替换仪器和药品的改进和创新

例如，进行COz气体溶解性的实验。用带盖的薄塑料瓶两个，用打孔器在饮料瓶盖上打孑L，然后固定好气门(可用旧自行车丢弃的气门)，用胶管连接两个气门。准备一瓶凉蒸馏水，另一瓶收集满C02气体，均盖好瓶盖。将有水的瓶子放上面，用手挤压瓶子，水进入另一瓶，然后振荡充满C02气体的瓶子，再挤压有水的瓶子，反复几次，可见瓶子变瘪了。

2.4实验方式的改进与创新

2.4.1尽可能地补充一些随堂演示实验给学生提供更多的直观认知

在“分子”的教学中，补充酒精的挥发、碘在酒精中扩散的实验，加深学生对分子运动的感性认识。教材中的实验，有的是对化学概念、原理的阐述，有的是对元素化合物知识的分析、验证，有的则属于实验基本操作技能。对演示实验，在课堂教学中力求做到演示操作规范、实验现象明显、分析表述准确简练。对部分演示实验装置或实验操作作适当的补充和改进，可以增强实验效果。

2.4.2联系生活生产实际

鼓励学生自主做课外实验

新教材配合教学内容设置了13个家庭小实验，这些小实验的引入使课堂教学延伸至课外，它对激发学习兴趣、巩固知识技能、培养能力、开发智力起到一定作用。例如，教材铁钉生锈演示实验中当作家庭小实验，提前一周布置给学生在家里做，到上“铁的性质”这节课时，将实验室预先做好的铁钉生锈实验的三支试管展示给学生看，并请他们与自己所做的家庭小实验结果对照，学生很自然就接受了“铁在潮湿的空气中能跟氧气发生化学反应，生成铁锈”这一事实，进而再请学生思考：“一半浸在水中的铁钉，哪一部分锈斑最明显，为什么?”启迪学生对教材讨论题“你认为铁在什么条件下最容易生锈?”进行探究，从而对铁生锈的原因和防止铁生锈的方法有较深入的了解。

2.4.3开展形式多样的趣味性实验活动

增加演示一些趣味化学实验、化学小魔术、小游戏，如“空瓶生烟”、“清水变色”等，开辟“厨房中的化学”实验课题，让学生利用家庭厨房里现有的物品进行实验、观察，如观察没擦干净的铁锅、菜刀表面留下的锈斑；用久的热水瓶胆和烧水壶内沉积的水垢；比较食盐和白糖溶解性的大小；将鸡蛋放人盛食醋的茶杯中观察蛋壳表面产生的气泡以及限用厨房内的用品来鉴别精盐和碱面等。通过这些活动使学生感到化学就在自己身边，化学与生产、生活、社会密切相关，在一定程度上增强了他们关心自然、关心社会的情感。

2.4.4变演示实验为学生实验

尽可能将一些教师演示实验改为学生演示实验或学生分组实验，增加学生动手操作的机会。

2.5对实验手段的改进与创新

传统的实验教学中会常遇到一些原理复杂、现象不明显、时间过长的实验，多媒体正好可以弥补这一缺陷，在实验操作中充分运用电脑、录像、投影等手段，用电脑模拟反应过程或用电脑制作动画，采取“放大”、“慢放”、“重放”、“定格”等方法，帮助学生观察对一些反应进行很快或很难观察的实验，突出现象、增强动感、扩大实验效果。

例如，①物质条件受限制的化学实验；②爆炸、毒性较大且不易控制的一些危险实验；③易出错误的实验，多媒体模拟一些错误的实验，可使学生亲眼感受错误操作的危险性，从而避免错误的发生；④微观物质结构及其运动的实验，有时通过语言描述比较困难，结构模型的使用又不方便，而借助多媒体三维图形功能则可以有利于学生对微观世界的理解，有利于学生空间想象能力的培养。

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关键词：化学实验；生活化；设计；农村初中

文章编号：1008-0546（2013）01-0030-03

中图分类号：G633．8

文献标识码：B

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2013．01．011

注重与现实生活的密切联系是新课程的基本理念之一，2011年版义务教育《化学课程标准》中明确指出“教师要注意从学生已有的经验出发，让他们在熟悉的生活情景和社会实践中感受化学的重要性，了解化学与日常生活的密切关系，逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题”。美国教育家布朗认为：“学习的环境应该放在真实问题的背景中，使它对学生有意义”。学生在生活中学化学会更加生动、真切，加深对知识的理解。化学是一门实验性很强的学科，以实验为基础是化学教育最基本的特征。化学实验是化学教学中发展科学素养不可或缺的重要途径，具有其他教学手段无法代替的特殊作用，化学实验脱离了生活，将会很枯燥、太骨感；如果让“生活”与“实验”完善结合，更会达到一种意想不到的效果。在教学实践过程中通过实验让学生体验化学与现实生活的密切联系，认识到化学学科的内容源于学生现实生活，教学过程中手段、方法贴近学生现实生活，让学生感受化学实验的魅力，使实验成为学生学习化学知识的重要生长点，成为学生自主实验活动的一个支点，这样才能真正发挥实验教学生活化的教学功能。

对农村初中而言，一方面，实验条件有限，客观上需要我们对化学实验进行“生活化”设计，从而尽可能节省教学资源，减少实验成本；另一方面，农村学生身边的物品丰富多彩，周围的环境复杂、广阔，生活经验、体验深厚，主观上需要我们从学生的实际出发，设计生活化实验，促进学生将学到的知识运用于生活中解决实际问题，从而将所学的知识转化为能力。因此，“生活化”是农村初中化学实验设计的有效策略。

一、化学实验“生活化”设计的生成策略

1．　选取学生身边的物质作为实验药品，即：实验药品“生活化”

以学生身边常见的物质作为实验药品，可以使学生有一种亲切感，感到化学并不神秘，就在我们身边，这有利于调动学生的学习积极性和激发他们对实验的兴趣。例如：用易拉罐代替铝；用火柴盒代替红磷；用铅笔芯代替石墨；用食盐代替氯化钠；用面碱来代替碳酸钠；食用小苏打代替碳酸氢钠；用鸡蛋壳来代替碳酸钙；用果导片代替酚酞；用中药紫草的酒精浸液来代替石蕊试液等等。另外，生活中的铁钉、铜丝、木炭、白醋、白酒、农用硫酸铜、建筑用的碎石（主要成分碳酸钙）、生石灰、熟石灰、、废干电池拆下来的铜帽、锌片、碳棒等都可直接作为化学实验的常用药品。在学习测定溶液PH值的相关知识时，选择生活中的一些物质，如厨房清洁剂、肥皂水、食盐水、厕所清洁剂、食醋等来代替酸、碱、盐溶液进行实验，学生对这些实验非常感兴趣，并在操作中很快能掌握测定溶液PH值的正确方法。在验证锌、铁、铜三种金属活动性顺序时，可让学生自行设计利用家里的现成材料（铁丝、白醋、废干电池等）作为实验用品来完成实验。

2．　选取学生生活中常见的材料替代或制作实验仪器，即：实验仪器“生活化”

如利用音乐贺卡可制作成测试物质导电的实验装置，用一次性注射器来代替分液漏斗制取二氧化碳、氧气等。教师可充分利用废旧物品和学生一起动手设计制作简单的仪器来做实验。如用咳嗽药水瓶、药丸胶瓶、各种饮料瓶、一次性吸管、废衣夹、盛洗涤剂的喷壶等生活中易找到的常见废旧物来制作试剂瓶、试管、试管夹、量筒、烧杯、水槽等化学仪器。如把小矿泉水瓶对半剪开，上半部分可作漏斗，下半部分还可作烧杯。如绪言《化学使世界变得更加绚丽多彩》的教学中，有的老师习惯做一个“清水”变“饮料”的补充实验，以引起学生好奇，激发学生学习化学的兴趣，但通过课堂观察，笔者觉得学生的兴奋度没有达到预期的极点，可能是缘于学生接触的化学实验与日常生活的结合还不那么完美吧。介于此，笔者对实验进行了重新设计，用生活中的茶壶和小水杯来分别替代盛放“清水”的大烧杯和盛放“饮料”的小烧杯，使实验更贴近学生的生活实际，增强了亲近感和熟知感，在轻松愉悦的氛围中体验化学学科的无穷魅力，从而激发学生学习的动机，达到了绪言课教学的基本目标。

师：（将一只普通的茶壶高高举起）我有一个宝壶，它很神秘。我想喝什么饮料，它就能倒出什么饮料。（自言自语）天热，先来杯汽水吧。

师：（实验）取一小水杯，从茶壶中倒入少量无色液体，杯中出现大量气泡。

师：咱们再来杯牛奶怎么样？

生：好。

师：（实验）取一小水杯，从茶壶中倒入少量无色液体，杯中出现乳白色。

师：还想喝什么？再来杯草莓汁？

师：（实验）取一小水杯，从茶壶中倒入少量无色液体，杯中出现了红色液体。

生：（议论纷纷，猜测不断，惊讶不已）太有意思了、茶壶里有隔层、真的、假的、奇怪……

师：想知道宝壶的奥秘吗？学好了化学，你将会知道生活中许许多多……

（茶壶中盛的碳酸钠溶液，三个小水杯中事先分别盛有少量的稀盐酸、氯化钡溶液和无色酚酞试液）

3．　选取生活和社会中的化学现象作为实验内容，即：实验内容“生活化”

日常生活和社会生活中的很多化学现象都可以作为化学实验内容选取的素材，这些素材学生熟悉，内容丰富。以这些素材为实验内容，对于学生注意身边的化学现象，解释身边的化学现象，利用身边的化学现象，更好地学以致用，具有重要作用。

化学是一门应用性和实践性很强的学科，它与生活实际的联系非常密切。但是教师常常受制于课堂组织的要求甚至考试等各种压力，把一些非常贴近生活的实验忽略了。如生活中铁钉锈蚀实验、洗涤剂的乳化作用、身边物质的PH及测定方法、硬水和软水的区分、溶液酸碱性对头发的影响、酸雨的危害，等等，把这些实验带入化学教学中往往能受到很好的教学效果。例如，《常见的碱》的教学中，教师常用“将新鲜的鸡爪和在氢氧化钠溶液中浸泡过的鸡爪对比展示”实验来说明氢氧化钠有很强的腐蚀性。由于鸡爪在浓氢氧化钠溶液中浸泡较长一段时间（20％的NaOH溶液中约需20多分钟）才有明显的颜色变化，所以，教师往往在课前就将鸡爪浸泡处理好，课上直接出示出来。这样做，实验现象直观、明显，有利于课堂教学的顺利推进，但缺憾也很明显，没有让学生参与观察、体验和动手实践，对氢氧化钠具有腐蚀性的认识仍处于浅表层次。因此，笔者在教学中补充“NaOH溶液处理树叶制作叶脉书签”作为学生课外活动的兴趣实验。让学生自己去采集外形完整、大小合适、具有网状叶脉的树叶到实验室里去完成实验。学生参与的积极性相当高，他们除了利用课余时间采集树叶，还利用课间大活动的时间进行实验，这在以往的实验课上是看不到的。通过洗净、煮沸、刷洗、压干、染色等制作过程，当看到一片片彩色书签从手中“诞生”时，学生不仅是满心的欢喜，还有收获的骄傲，成功的满足，那种高兴劲无以言表。躺在学生书本里的美丽书签，不仅让他们对氢氧化钠的腐蚀性有了一个更深入的理解，而且能时常让他们感受到化学知识、化学实验的魅力。

4．　选取与化学有关的生活、社会问题作为实验背景，即：实验背景“生活化”

化学在给人类带来巨大福祉的同时，也出现了很多与化学有关的生活、社会问题。这些问题关乎每一位社会成员，当然也应当是作为未来社会公民的学生所关注的。因此，选取这些问题作为背景设计实验，对于学生形成从化学的视角来解释和解决现实中的与化学有关的生活和社会问题，具有十分重要的意义。例如：“污水净化实验”，“模拟温室效应的实验设计”，“对某土壤酸碱性测定，提出土壤改良的建议的实验”，“用厨房物质自制汽水”，“火眼金睛分辨真假戒指”等等。

现实生活中，时常听到一些人受骗上当的事，如何识别真伪？如何让我们的学生从化学的视角看待这些不良行为呢？社会现象、生活问题为背景的生活化实验设计给我们提供了这种情景再现的可能。现以“不法商贩利用工业用盐（NaNO2）冒充食盐掺假或直接出售”为设计背景，举例如下：

［实验用品］工业用盐和食盐各一袋，酚酞试液、pH试纸、小烧杯2个、玻璃棒2根、薄铜片2片、酒精灯、火柴。

［实验过程］分别取少量工业用盐、食盐于薄铜片上加热，先熔化，且有刺激性气味产生的是工业用盐；或放入小烧杯中，用水溶解，分别滴加少量酚酞试液，变红的是工业用盐；或分别蘸取少量的它们的水溶液于pH试纸上，变蓝的是工业用盐。

［设计意图］亚硝酸钠是一种工业用盐，它有毒、有咸味、易溶于水，水溶液呈碱性，熔点低（271℃），易分解，外形与食盐十分相似。人若误食会引起中毒，危害人体健康，甚至致人死亡。极少数不法商贩，为了牟取暴利，铤而走险，将工业用盐改头换面后冒充食用精制碘盐销售。该实验不仅对工业用盐和食盐的性质的异同有了较深刻的认识，而且增强了对工业用盐的识别能力和防范能力。

以上四种策略，一一说明，仅是为了表述方便。其实，生活化实验常常不是单独运用其中一种策略，更多的设计是这些策略综合运用。例如，在《燃烧和灭火》探究燃烧的条件的教学环节，我设计了三个学生分组对比实验，作为课本演示实验的改进或补充。这三个实验分别是（1）水与植物油的燃烧对比实验。通过此实验让学生得出燃烧的第一个条件，燃烧需要可燃物；（2）蜡烛的正常燃烧与被沙土或抹布覆盖后的燃烧对比实验。通过此实验让学生得出燃烧的第二个条件，可燃物要与氧气或空气接触；（3）纸棒与裹在铜棒上的纸棒燃烧对比实验。通过此实验让学生得出燃烧的第三个条件，温度要达到可燃物的着火点。这些实验设计源于生活，内容面向全体学生，面向生活，所选材料基本上都是生活中常见的物品，都取自于我们身边看似不起眼、不经意的东西，学生完全可以在实验前准备或简单制作。

二、实施化学实验“生活化”设计的体会

近年来，化学实验“生活化”设计的教学实践使我们深深感悟到：作为化学教学内容重要组成部分的化学实验，尤其要联系学生的生活实际和社会实际；生活是最好的老师，生活也应该成为化学实验教学的重要舞台和切入点。在实验教学中，要充分挖掘生活中与化学有关的素材、知识点、学习中的兴奋点，设计我们的实验，从而不断提升学生学习化学的兴趣，培养学生的创新能力，让化学实验根植于生活土壤。

1．　化学实验的“生活化”设计，培养学生学习兴趣和动手思维、创新能力

在教学中创造性地设计与生活实际密切的化学实验，能够使学生实实在在地体会到生活中处处有化学、自然界中处处有化学，能让学生在实验过程中去感知、体验、实践和思考，逐步形成发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的思路和方法。在“生活化”设计的实验教学过程中，学生的学习兴趣有效激发，学生从心底热爱化学，欣赏化学，从而喜欢化学学科；学生的能力在活动中形成，并得到进一步发展，学生的动手能力、思维能力和创新能力得到锻炼和培养，逐步形成关注生活、关注社会，勇于探索的科学学习态度。

2．　化学实验的“生活化”设计，能够让学生善于用化学视角看待生产生活和社会问题

化学知识源自于生产生活，但又不完全等同于生产生活。化学实验的“生活化”设计，一方面让学生围绕问题的解决，逐步把生产生活知识和社会问题化学化，让学生在生活的实际情境中体验化学问题，另一方面，又能让学生把所学到的化学知识自觉地运用到各种具体的生产生活和社会问题中去，实现化学知识生活化。实际教学中，不仅要从学生的生活中提出化学问题，还要让学生运用化学知识和化学的思维方式去看待分析与解决，引导学生会用化学眼光去观察和认识周围的事物，逐步形成看待生产生活和社会问题的独特的化学视角。

3．　化学实验的“生活化”设计，促进化学教师专业化能力的发展

化学实验是化学教学中一种能提供生活化视野的载体，生活的多层面提供了多样性的生活化实验的素材，它需要我们去挖掘和开发。在完成化学实验的“生活化”设计过程中，教师必须根据教材内容、设定的教学目标、结合教学实际和生活实际，不断挖掘实验素材，探索生活中的化学，使实验更贴近生活和贴近社会，更加具有生活化、趣味化的特点。这就需要教师不断学习，开拓视野，扩大知识面，大胆实践，增强创新意识，与时俱进，促使自身的专业知识、实验技能和能力水平都有较大程度的提升。

4．　化学实验的“生活化”设计，能够降低实验成本，使学生养成俭朴的品质

化学药品和化学仪器的“生活化”设计，往往都是利用的日常生活中很易找到的代用品，它们或廉价或是废弃物，大大降低实验成本，节约费用。对于我们农村初中，更有其现实意义，一方面，农村初中由于种种原因和具体困难，缺仪少药现象时有发生，这从一定程度上缓解了实验需要和实际情况的矛盾；另一方面，可以联系农村生活生产实际，结合化学实验，以独特的方式向学生传授知识，培养学生勤俭节约、勤劳俭朴的优良品质。

参考文献

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关键词：微型化学实验；重量法；比色法

文章编号：1008-0546（2012）03-0090-01 中图分类号：G633．8 文献标识码：B

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2012．03．040

有些中学生认为化学难学，化学似乎离自己很远 ，费了好大劲却没有取得好成绩。这正反映了化学实验教学的不足，说明我们没有通过实验为学生开启化学之门，让学生从实验中得到启发与乐趣。

重视实验教学首先应从实验内容上下功夫。实践证明微型化学实验可以提高中学生的化学能力［1］，是丰富化学实验教学的良好途迳。为学生设计出更多更好的微型化学实验是化学老师的责任，也是微型化学实验教学成败的关键。作为交流探讨，本文介绍两个基于硫酸铜晶体［2］设计的关于化学计量的微型实验。实验简单贴近生活，但道理深刻，两种重要的化学计量方法在此得到了通俗化的阐述。

一、重量法测硫酸铜晶体中结晶水的含量［3］

1．实验方法

取一根25mL移液管，截取底部细长部分，并称其重量记作M1；然后在截取的细管中装入硫酸铜晶体并称其重，记为M2，则晶体的质量为M＝M2－M1。把玻璃管放到石棉网上，用小火加热，并不断转动以防玻璃管破裂，使水分得到很好地蒸发。待蓝色消失后，稍冷却几分钟称其重为M3，则水的质量为M′＝M2－M3。水分子的含量很容易算出。

2．讨论

看似简单的一个实验，要用到不少化学基本操作：如玻璃管的加工，小火加热操作等。既让水分子完全蒸发又不使水冷凝回流炸裂玻璃管，不容易。同学们对这个实验很有兴趣，操作也很认真。实验结果是一分子硫酸铜结合约5．2分子水，与课本上的数据很接近。更重要的是他们觉得得出个结论并不难，只要用脑子、多实验、勤摸索就能发现一些东西。通过实验同学们看到随着水分子的失去，晶体的颜色也由蓝色变成了乳白色粉末，看到了硫酸铜的真实颜色。由此看出晶体的蓝色是一个硫酸铜分子结合5个水分子的结果。乳白的硫酸铜粉末，和水结合就变成了漂亮的蓝色，的确是个奇妙的化学现象，同学们肯定有兴趣将来做探讨。

那么硫酸铜“溶液”颜色的深度是由硫酸铜的量决定的还是由水的量决定的？还是二者共同作用的结果？我们看下个实验。

二、比色法测硫酸铜未知液的浓度

1．实验方法

称取15．0g硫酸铜晶体溶解在10mL水中，微热加速其溶解。取两个比色管，分别装入管深三分之一高度的硫酸铜溶液，然后把其中一个比色管加满水。从侧面观察，很明显两个管的颜色深度是不一样的，现在问，从上往下看两个比色管颜色的深度会有什么变化？

很多同学说加水后颜色变淡了，像果汁中加入水颜色变浅一样。是这样么？让我们看一下吧！在两个比色管下面衬白色的纸，在明亮的灯光下观察，结果发现两个比色管中的颜色深度是一样的。为什么？因为硫酸铜的总量没有变，管的底面积又是一样的，从上面看到的单位面积上方硫酸铜的量是相同的。由此我们可进行以下推理：两者所含硫酸铜分子数一样，即N1＝N2，或c1V1＝c2V2（N、c、V分别为物质的量、浓度和体积）。又因其底面积相等，可转化为c1H1＝c2H2（H为管内溶液的高度）。这样就把溶液的浓度和溶液的高度联系起来，只要有一种已知浓度的参比液，便可以测得未知液的浓度。c1、H1代表参比液的浓度和高度，c2、V2代表未知液的浓度和高度。c2＝H1c1／H2，这样未知液的硫酸铜浓度就可以求得。

以浓度为0．10M的硫酸铜溶液作参比液，取10mL加入一比色管中，同样取10mL未知液于另一比色管中，小心向颜色深的一个比色管中加水，对比两个比色管，使两管中硫酸铜溶液颜色深度从上往下看相同。只要量出两个管中溶液的高度便可解决问题。

2．讨论

我们常用的比色测定法是配制一系列标准溶液（当然要在待测液的浓度范围内）作参比，根据颜色的深度，找出与待测液最接近者。本文所用的方法不同，但道理一样。加水调节使二者颜色的深度相同，在相同颜色深度下比较溶液高度，简单易操作，问题通俗化。往比色管中加水，从上而下观察，颜色深度没有改变，从中可以看到溶液的颜色深度是由硫酸铜的量决定的，与水的量无关。让学生从两个不同的侧面观察比色管：从侧面与我们生活中的感性认识相同；而从上面观察就是个新的视角，可以总结出一个好的分析方法。

参考文献

［1］ 杨志华．探究微型化学实验 提高学生科学素养［J］．化学教与学，2011，（4）：65－66

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关键词： 综合化学实验 石墨烯 MnO 合成 电化学性能

目前，很多高校都开设了综合化学实验这门课程。综合化学实验是化学专业本科生实验教学中较重要的一个环节，是对学生所学化学知识的全面考察，培养学生全面综合的实验技能。一方面，通过综合化学实验教学，使学生学习各种常见仪器的操作方法，在加深理论认识的同时提升学生的实践能力，有利于学生将理论与实际相联系，提高学生分析问题与解决问题的能力。另一方面，综合化学实验教学内容往往反映最新的科研成果，将科研成果引入综合化学实验教学中，激发学生的科研兴趣，培养学生的创新能力，为学生的后续继续深造奠定良好的基础。

石墨烯是2004年由英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈・盖姆和康斯坦丁・诺沃肖洛夫利用胶带从石墨表面剥离获得[1]。石墨烯是单层碳原子构成的蜂窝网状二维结构，其厚度仅为0.335nm，为世界上最薄最硬的材料。由于其独特的片层结构，该材料具有许多新奇的物理和化学特性，例如极高的电子传输能力、优异的比表面积、高的化学稳定性和机械强度。石墨烯一经发现便成为材料领域一颗冉冉升起的新星。研究发现，将石墨烯与其他功能纳米材料复合可以有效提高纳米材料的性能，甚至产生一些新的意想不到的特性，同时石墨烯单层结构也得以保留，目前石墨烯在高性能纳米电子器件、复合材及能量存储等领域获得广泛的应用。

MnO 含量丰富、环境友好，同时具有良好的电化学性能，被广泛应用于超级电容器等新能源领域。然而，MnO 导电性能差，不利于电子的传输。本综合实验将性能优异的石墨烯材料与MnO 复合，以提高MnO 的电化学性能。主要以价格低廉的石墨为原料，采用简单的回流法制备得到还原氧化石墨烯（RGO）负载的MnO 纳米复合材料。通过X-射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、透射电子显微镜（TEM）等测试方法研究复合材料的结构，并利用电化学工作站研究复合材料作为超级电容器电极材料的电化学性能，为新能源材料的开发应用提供理论与实验依据。

1.实验部分

1.1实验试剂与仪器

天热鳞片石墨（青岛古宇石墨有限公司）；乙酰丙酮锰（上海晶纯生化科技股份有限公司）；浓硫酸，高锰酸钾，硝酸钠，双氧水，三乙二醇及无水乙醇（国药集团化学试剂有限公司）；超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；D8Advance X-射线粉末衍射仪（德国布鲁克公司）；DXR Raman光谱仪（美国ThermoFisher公司）；JEM-2100（HR）透射电子显微镜（日本电子株式会社）；CHI 760D电化学工作站（上海辰华仪器有限公司）。

1.2复合材料的合成

首先采用Hummers合成氧化石墨[2]。在干燥的500mL三口烧瓶中加入80mL浓硫酸，用冰浴冷却至0℃，不断搅拌中慢慢加入2g天然鳞片石墨、4g NaNO和10g KMnO ，试剂添加过程中控制溶液反应温度在10～15°C，持续搅拌反应四小时。然后将三口烧瓶置于35°C左右的恒温水浴中，继续搅拌反应四个小时。向三口烧瓶中缓慢加入200mL去离子水，并继续搅拌半小时，加入少许双氧水至溶液为亮黄色且不再产生气泡即完成反应，将产物透析、干燥即得到氧化石墨，备用。

将50mg氧化石墨（可用剪刀剪成小的碎片）加入100mL三乙二醇中，利用超声波清洗器超声分散，形成黄色胶体溶液后，加入0.6g乙酰丙酮锰，并搅拌均匀。将混合溶液转移至250mL的三颈烧瓶，加热至250°C，并在此温度回流反应一小时，自然降至室温后将产物离心分离，并分别用去离子水和无水乙醇洗涤数次，将产物真空干燥后即得到RGO/MnO 纳米复合材料。

1.3复合材料的表征

采用XRD、Raman技术测试复合材料的晶体结构，采用TEM测试样品的微观结构，采用CHI 760D电化学工作站测试复合材料的电化学性能。其中电极的制备过程如下：将80wt%的RGOMnO 、10wt%的乙炔黑、10wt%的PVDF分散于NMP溶剂中，持续剧烈搅拌至均匀，此时溶液变为泥浆状。将混合物涂抹在一定质量的泡沫镍上，烘干，并压片，并再次称重。采用三电极体系，利用循环伏安技术测试样品的电化学性能，其中泡沫镍负载的RGO/MnO 纳米复合材料为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，电解质为1M的NaSO水溶液。电容的计算公式如下：C=（∫IdV）/（νmV），其中I为电流，V为电压，ν为扫描速率，m是电极中活性物质（RGO/MnO ）的质量。

2.结果与讨论

通过XRD、Raman表征证明合成的材料为RGO/MnO 纳米复合材料，通过TEM表征说明MnO 纳米粒子均匀附着于RGO的表面，同时可直观地观察到复合材料的微观结构，并测定其大小。通过电化学工作站中循环伏安技术可以测定复合材料的循环伏安曲线，并利用origin软件制图，计算得到复合材料的电容值，以进一步说明复合材料优异的电化学性能。

通过本实验，学生可以掌握无机固体材料常规的合成方法，进一步巩固化学实验中的基本操作，如称量、配制溶液、溶液移取等。同时，学生对XRD、Raman和TEM仪器的原理和操作有进一步的认识。除此以外，通过电化学性能的测试，使学生对电化学的基本原理有全新的认识，而不仅仅停留在书本上。学生除了需要掌握复合材料在合成与表征过程中的基本操作外，还应具有准确分析处理数据的能力，例如利用origin软件绘图并计算复合材料的电容值，本实验是对学生综合素质的全面考查。本实验可以提高学生分析问题、解决问题的能力，使学生对科研产生浓厚的兴趣，培养学生的创新能力，为学生下一阶段的毕业设计、攻读研究生学位及后期工作打下良好的基础。

参考文献：

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【关键词】化学实验 实验设计

Simple analysis of the design of chemistry experiment

Ma Qiqing

【Abstract】Chemistry is a discipline which takes experiment as the foundation. The enhancement chemistry experiment teaching has the extremely vital role for the development of student's ability, observes ability, creation ability and practice ability in particular. A good experimental design can enable the students through to have the goal consciously experiment operation, observe the experiment carefully, record the experimental result realistically, think frequently, be glad to explore, and question repeatedly. That would makes the students learn how to think and how to study.

【Keywords】Chemistry experiment Experimental design

如何利用化学学科的特点来引导学生掌握科学的思维方法和培养学生的创新意识、创新能力、创造能力，努力造就一代创新型人才是化学教育和化学教学中的一个很值得研究的现实问题。下面是我在实验教学实践中总结出来的一些实验教学经验，通过实验来培养学生的探究意识和实践能力的过程。

1．化学实验设计对学生的基础知识和实验技能的要求。

1．1 深刻理解化学基本理论的实验基础。化学学科中，任何理论（或假设）的提出、发展和完善，都以一定的实验事实作根据，如：原子结构理论中核外电子分层排布的实验根据是电离能的测定；原电池原理的实验根据是铜―锌原电池实验；某些有机物之间反应机理的确定是在实验中利用了示踪原子等。许多类似的实例道出了以下规律：实验事实理论的建立（或假设的提出）再实验理论的发展和完善。这是人类在自然科学中发现真理、认识真理的过程。要让学生明白：化学家就是这样去认识化学世界的。

1．2 熟练掌握常见元素及其化合物的物理性质、化学性质的实验事实以及单质、化合物的制备原理和方法。化学实验是证实某物质是否具有某种性质的唯一手段。技校阶段的大部分化学实验都是定性实验，这些实验虽然简单，但确实可以培养学生透过实验现象（或实验数据）看清反应实质，进而推断物质的微观组成、结构与实验结果的相互关系。物质的制备原理是以物质的性质为基础的，某一物质的制备方法不止一种，但教材上采用的方法则是实验室中最常见的最好方法，熟悉了这些实验，在设计实验时就能够灵活选择实验原理。

1．3 能查阅、运用有关图表、数据和其它资料。

1．4 掌握技校化学常规实验手段，熟悉常见仪器的规格、用途及使用注意事项。常规实验手段是化学实验的基础，综合实验是常规实验的综合运用，即使那些高、精、尖的实验也离不开常规实验，因而教材中所有实验（包括教师的演示实验）都要尽可能地让学生在课内或课外一丝不苟地完成。通过动手，一方面达到对常规实验操作（加热、蒸发、过滤、分液、称量、滴定、仪器的组装等）的熟练掌握，同时熟悉常见仪器的应用范围和使用注意事项。

2．化学实验总体观。任何一个化学实验都包含以下内容：

①实验目的；②实验原理；③实验设计；④实验药品、仪器、装置；⑤实验操作及操作规程；⑥实验结果的处理，这六个方面的内容可称为化学实验的六要素。实验目的是核心；实验原理是达到实验目的的理论根据；实验程序是能否完成实验的关键，它的设计以实验原理为基础；药品、仪器、装置是物质保证，这些物质条件的选择是由实验原理和实验程序决定的，同时对实验程序也起着制约作用；实验操作及注意事项是实验得以顺利、安全进行的保证，它的制定要由实验程序和实验用品来决定；实验结果的处理是对实验是否达到预期目的所进行的检验，在解释实验现象、处理所测得的数据、分析实验误差等项工作中必须对各要素进行综合分析。

3．设立教学中的疑点，培养学生的创造性思维能力。学生的一切学习活动都离不开思维。化学实验的设计过程实质上是一个探索、创造的过程，对学生思维能力的要求层次较高，而技校生的思维活动还处于从经验型向抽象型过渡的阶段，这就要求教师设法加速这一转化，使学生的思维活动尽快趋于成熟，尽早地具备辩证思维的能力，同时培养出较好的思维品质。

创造性思维是人类最高层次的思维方法，一个人的创造能力的大小，既与他获得的遗传基因有关，也与家庭环境、社会环境等因素有关。从某种意义上说，更大的决定因素是他在学校所接受的教育及训练。在课堂教学中充分挖掘教材中的创造因素，根据学生的实际情况，恰当地提出问题，让学生思考，有意识地训练学生的创造性思维，对培养创新型人才无疑是大有裨益的。例如在教学二氧化碳的知识时，结合目前推广的大棚种植法，提问：①植物在进行光合作用时需要哪些物质？②大棚是密封的，其中二氧化碳的含量较小会影响植物的正常生长，怎样提高棚内二氧化碳气体的量？③棚内二氧化碳气体浓度过大，对植物生长会有什么影响？怎样降低棚内二氧化碳含量？通过提问、思考、交流，不仅使学生加深了对所学知识的掌握，还培养了学生的发散性思维，提高了应用知识和知识创新的能力。

在教学中，给学生布置一些含有一定创造性因素的问题有利于训练学生的思维能力和培养学生思维的敏捷性、变通性、批判性、深刻性和独创性。设计具有多种解法的习题，可以训练学生思维的敏捷性，使学生学会从多方位、多角度分析问题，纵观全局的思维方式。

例如：已知CS2（液体）在氧气中燃烧生成CO2和SO2，2克CS2和2.24升O2（标况下）充分燃烧后，最后所得气体为多少升（标况下）？

解法1．根据化学方程式CS2+3O2=2SO2+CO2确定O2过量，计算2克CS2反应了多少升O2，生成了多少升CO2和SO2，然后将余下的O2和生成的CO2和SO2三种气体体积相加即得出结果。

解法2．根据化学方程式CS2+3O2=2SO2+CO2求出O2的过量，然后纵观化学方程式可知反应前后气体的体积相等，最后所得之气体为2.24升（标况下）。

可见解法2比解法1显得快速、便捷，从而有利于培养学生纵观全局的思维能力。

4．开展探索性实验，培养学生的创新能力和创造能力。学生在设计实验时，首先是通过模仿、移植现有的实验方案，然后通过独立思考、探索逐渐在设计中体现自己的个性，具有一定的创造性。教师在组织学生开展课外活动时，可引导学生阅读、查找一些实验小窍门、实验药品及仪器的代用品、实验装置的改进等有关资料，以开阔学生的视野，启迪学生进行创造性思维。同时也应经常提出一些能激发学生创造欲望和创造兴趣的问题，尽量给学生一些动手的机会，让学生在手脑并用的活动中迸发出创造的火花。

化学实验不仅是学生探索知识、巩固知识的重要手段，也是锻炼动手动脑能力、培养创新能力的重要途径。受传统教育的影响，人们往往认为，学生只能解决学过的问题。一般说来，我国的学生对父母、教师的依赖性较强，比较缺少独创性。实践证明，在已知与未知之间，在学过和没学过的知识之间，在原有知识领域和新知识领域之间没有不可逾越的鸿沟，只要教师能为学生架起联系的桥梁，开展探索性实验，引导学生去进行探索，很多问题是可以解决的。

进行探索性实验，首先要提出具有探索性的问题，并对其进行思考和讨论，在此基础上，再用实验去验证讨论出来的结果是否合理。例如在做CO还原CuO的实验时，教材中介绍了两种处理尾气的方法：①用气球收集尾气；②改进实验装置用酒精灯的火焰燃烧掉CO。利用这两套装置，引导学生分析各装置的利弊。①气球吸收不方便、不保险；②用酒精灯火焰处理不节省。启发学生积极思考，提出各自的处理方法，然后互相讨论，在讨论的基础上，对学生提出的方案进行分析，优化筛选后，大家一致认为以循环利用法来处理尾气是一种更好的方法。最后让学生在课余去进行实验验证。实验结果表明，还原同样多的CuO，采用循环利用法可以减少CO的用量。

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一、激发学生对实验教学的兴趣

在初中化学实验教学中，教师要激发学生对于实验的兴趣，让学生充分感受到化学实验的乐趣，这是提升学生的参与积极性、有效培养学生实验技能的基础．初中化学中涉及的很多实验本来就很有趣，很多实验无论是现象上还是操作过程中都有很多趣味化的元素．教师要善于挖掘这些有价值的教学素材，并且要善于透过对于实验的有效组织与设计吸引学生对实验课程的有效参与．学生只有积极参与到实验过程中，才能对于很多问题有仔细的思考与探究．因此，在实验教学的优化设计中，教师要激发学生对于实验的兴趣，为知识教学提供良好铺垫．例如，在“鉴别二氧化碳”实验中，实验前，教师可以拿出一瓶透明的液体对学生说，我给你们变一个魔术，往里面吹口气，里面的液体会立即变成牛奶．这时候，学生会被教师将要表演的魔术所吸引，将注意力集中到教师的操作中．接下来教师往石灰水里吹气，熟石灰与二氧化碳发生反应生成沉淀使液体的颜色变成“牛奶”．学生都非常惊讶与好奇，对于这个实验现象都很感兴趣，并且迫切地想知道其中的化学原理．透过趣味化实验的创设，吸引了学生的注意力与教学参与热情，学生的思维也活跃起来，从而提高教学效果．

二、激发学生的实验模仿能力

很多实验在原理、操作方法与分析模式上都存在一定的共同点，尤其是随着学生接触的实验的不断增多，自身积累的化学知识不断丰富后，这些知识点间的联系与共同点也会体现得越来越明显．在这样的基础上，教师可以有意识地在实验教学中培养学生的实验模仿能力．对于那些有一定内在关联的实验课程，教师可以给予学生相应的引导与启发，让学生结合已有的知识背景以及学过的实验课程对于新的实验进行有针对性的分析．这是一个很好的教学切入点，不仅能够加强学生对于知识网络的构建，而且能够帮助学生发现知识点的实质．例如，在做“气体的实验室制法”实验时，教师可以让学生思考问题:利用浓氨水、烧碱、生石灰、必要的仪器，如何制取少量氨气．学生讨论之后，提出两种方案:将浓氨水放在烧瓶中加热;将生石灰放在烧瓶中，再用分液漏斗滴加浓氨水．然后给学生布置课外作业:利用一只圆底烧瓶、带玻璃管的橡皮塞、橡胶管、一粒NaOH固体、少量浓氨水、大烧杯、水，如何做喷泉实验?学生学习过制取氨气和喷泉实验，具有一定的模仿基础，通过对这些实验的模仿设计，能够巩固所学知识，还能够获知实验的实质．

三、培养学生的实验探究能力

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关键词：有机化学实验绿色化学路线设计分析

所谓的绿色化学，又被人们称为无公害化学，环境友好型化学以及清洁化学。从这些名称我们可以明显的看出来，绿色化学与传统意义上的化学有着本质的区别。传统的化学有很高的污染性质、腐蚀性质、刺激性质。但是绿色化学所追求的不再是高效率和高风险，而是通过必要的减少或者降低化学物品在实验设计、生产制造、实际运用中对于有害物质的使用量，从而保证在使用和开发的化学产品对于人类生活、自然环境有着更加有利的品质提升。绿色化学能够从根本上保证零污染，这是由于绿色化学能够在源头上就对有危害和高污染的化学物质进行控制，从最根本上减少并消除污染的排放，更加符合可持续发展的道路。可以说，绿色化学最主要的问题是通过一系列的反应体系研究，从而寻找到最新的化学原料和绿色产品，为人们的生活提供品质更好、质量更高的化学产品。

1绿色实验的设计思路

我们学习的有机化学是基于实验为主的化学分支学科，所以从总体把握上，绿色化学的学习实践依然无法脱离实验这一基本方法。为此，对于绿色化学实验的设计思路也是非常重要的。实验能够检验我们学习的内容是否正确，也能够在实验的过程中进一步的加深对于所学知识的进一步了解，有助于我们巩固所学知识，还能够不断的加强我们对于问题的观察能力、解决能力以及分析问题的能力。掌握了熟练的实验技能，不仅能够保证我们在学习中取得优异的成绩，更有利于帮助我们进一步的提高科学严谨的态度，实事求是的能力。在学习阶段，通过学习过的知识选择具有一定应用价值的化工原材料来作为反应目标的产物，然后从原子经济的角度进行分析，从而选择反应原料、试剂以及能够进行反应的条件。之后进行绿色反应设计，根据预先设计来拟定反应的过程，通过绿色化学反应的原理以及控制理论来研制出相对高效的绿色催化剂。根据实验的结果来进行评价，制成图表，并且在实验的过程中一定要及时的查阅各国参考文献，从而发现不足之处并且加以改进。

2乙二酸合成的传统实验路线

乙二酸合成实验是我们所学的实验之一，无论是老师在课堂上进行的实验还是教科书中的示范案例，对于乙二酸合成的方法都是非常传统的通过采用浓HNO3或KMnO4氧化法来进行合成，具体的反应方程式如下所示：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2+8H20通过上式我们可以看出，采用硝酸或者高锰酸钾氧化环乙醇来制备出的乙二酸，无论是浓HNO3还是用KMnO4当做氧化剂的反应条件，这两者都是强氧化剂，都具备反应速度快、反应剧烈、反应条件不可控的不利方面，而且如果在实验的过程中如果出现操作失误还会造成危险。例如，这一实验反应为强烈的放热反应，所以在加入环乙醇的时候速度应该保持一定的频率，否则会导致反应更加剧烈，容易产生爆炸。当我们使用浓硝酸当做实验氧化剂的时候，在反应的过程中会释放氮氧化物有毒有害的气体，不仅会对环境造成污染，而且还会对我们的健康造成危害。如果在采用高锰酸钾当做氧化剂时，不仅在反应过程中会出现大量的二氧化锰沉淀物，而且对于产物的处理十分的麻烦。

3乙二酸合成的绿色实验路线

3.1实验设计思路

为了针对性的解决传统乙二酸合成的试验方法的缺点，在实验的过程中减少由于实验造成的污染以及危害，我们考虑将所学的绿色化学的相关知识融合到有机化学实验中，并且选择新型的环乙烯作为实验反应物，选取30%过氧化氢当做氧化剂，选择磷钨杂多酸作为催化剂，从而通过催化环乙烯氧化合成乙二酸，并且开发出一个均相催化新反应体系。

3.2实验方法以及具体步骤

在实验过程中，我们选择三个容量为250ml的三颈烧瓶，并且在其中加入1mmol的H3PW12O40、1mmolH2C2O4，以及55mLw=30%的过氧化氢.在室温的实验条件下进行搅拌，持续10分钟，之后加入10.5mL(100mmol)环乙烯，将实验的温度进行加热到50℃-60℃，接着持续搅拌1小时。之后将温度持续加热至91℃，再采用左右搅拌回流，持续6小时。最终将反应所得到的溶液进行冷却，维持在0℃，静置一天，滤出结晶。将结晶用冰水冲洗三次，并且经过真空之后进行干燥，最终将物质进行称重。

3.3实验比较研究

对于绿色有机化学实验中，我们使用的反应体系是30%的过氧化氢氧化剂，属于环境友好型氧化剂，而且H3PW12O40也属于环境友好型催化剂，所以在整个实验过程中不会析出有毒有害的物质，在实验的操作过程中也不会出现危险的情况。反应条件和温度与传统的反应实验相比较而言也非常的容易掌握和控制，实验过程的步骤简单，操作十分便利，而且没有多余的副反应。

4结束语

所谓的绿色化学，又被人们称为无公害化学，环境友好型化学以及清洁化学。从这些名称我们可以明显的看出来，绿色化学与传统意义上的化学有着本质的区别。传统的化学有很高的污染性质、腐蚀性质、刺激性质。但是绿色化学所追求的不再是高效率和高风险，而是通过必要的减少或者降低化学物品在实验设计、生产制造、实际运用中对于有害物质的使用量，从而保证在使用和开发的化学产品对于人类生活、自然环境有着更加有利的品质提升。我们通过将绿色化学的相关知识与有机化学实验进行了相互的融合，根据相关的实验理论进而设计了关于有机化学方面的实验。通过与传统的实验相比较绿色有机化学实验能够十分有效的减少在试验环境中的污染问题，并且还为我们提供了有利的条件去近距离的接触到绿色化学和有机化学实验，并且提高我们学习绿色化学的兴趣，增强了我们的环保意识。

参考文献：

[1]贺丽丽.天津市职工现代企业管理学院学报,2005,25(2):61-62.

[2]黄丽莎.广东化工,2004,(5):78-79.