中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究

熊言林

安徽師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院2015年10月12日淮北師大中學(xué)化學(xué)教師國(guó)培講座提綱1.化學(xué)實(shí)驗(yàn)與功能2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題3.化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原則4.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的策略和方法5.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題1化學(xué)實(shí)驗(yàn)與功能1.1空氣中氧氣體積測(cè)定實(shí)驗(yàn)（1）設(shè)計(jì)1（2）設(shè)計(jì)2（3）設(shè)計(jì)3紅磷在密閉容器中燃燒時(shí)耗氧量的測(cè)定1.2趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（1）大象的牙膏實(shí)驗(yàn)（2）化學(xué)振蕩實(shí)驗(yàn)例如，三種無色溶液混合實(shí)驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)原理：在Mn2+的催化下，5H2O2+2IO3ˉ+2H+→5O2↑+6H2O+I2

淀粉遇I2變藍(lán)；

I2+CH2(COOH)2→ICH(COOH)2+Iˉ+H+

I2+ICH(COOH)2→I2C(COOH)2+Iˉ+H+丙二酸控制碘量，溶液呈亮黃色；

I2+5H2O2→2HIO3+4H2O溶液呈無色。1.3化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育功能(1)感性認(rèn)識(shí)的源泉;(2)理性認(rèn)識(shí)的支架;(3)求證假設(shè)的手段;(4)科學(xué)探究的方法;(5)發(fā)展創(chuàng)新能力的途徑;(6)激發(fā)興趣的武器以及培育情感的土壤。

黃綠色、氣體…分子運(yùn)動(dòng)、有毒…Cl2Cl-Cl…曲線表征符號(hào)表征微觀表征宏觀表征知識(shí)與技能過程與方法情感態(tài)度價(jià)值觀提升科學(xué)素養(yǎng)表征：揭示示；闡明；；也指事物物顯露在外外的征象。。著名的認(rèn)知知心理學(xué)家家西蒙認(rèn)為為：表征包包含了兩個(gè)個(gè)方面的含含義，信息息和對(duì)信息息的加工。?；瘜W(xué)概念的的學(xué)習(xí)可以以概括為四四種表征形形式：宏觀觀、微觀、、符號(hào)和曲曲線四重表表征。2化學(xué)實(shí)驗(yàn)教教學(xué)中的問問題跟中學(xué)化學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)有關(guān)的問問題主要來來源于化學(xué)學(xué)教育教學(xué)學(xué)實(shí)踐。主主要有以下下三個(gè)大方方面：(1)教學(xué)需要跟跟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀狀的矛盾；；(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果跟跟理論預(yù)期期的矛盾；；(3)不同實(shí)驗(yàn)方方案之間的的差異。具體教學(xué)中中有八個(gè)方方面：（1）有理念少少行動(dòng)；（2）有開發(fā)少少實(shí)用；（3）有情境少少建構(gòu)；（4）有教師少少實(shí)驗(yàn)員；；（5）有實(shí)驗(yàn)室室少用品；；（6）有活動(dòng)少少專題；（7）有內(nèi)容少少課時(shí)；（8）有考核少少監(jiān)督。特別是化學(xué)學(xué)教材中的的實(shí)驗(yàn)問題題(1)實(shí)驗(yàn)原理的的科學(xué)性(2)實(shí)驗(yàn)安全性性(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可可見度(4)實(shí)驗(yàn)步驟(5)實(shí)驗(yàn)操作(6)試劑用量(7)實(shí)驗(yàn)裝置(8)實(shí)驗(yàn)裝置圖圖例如乙烯的的制取與性性質(zhì)實(shí)驗(yàn)例如空氣中中氧氣含量量的測(cè)定存在著一些些不足：①將點(diǎn)燃的的紅磷伸入入集氣瓶過過程中不僅僅產(chǎn)生對(duì)環(huán)環(huán)境有污染染的五氧化化二磷，而而且還會(huì)因因?yàn)樯烊爰瘹馄克查g間使空氣膨膨脹，使瓶瓶?jī)?nèi)空氣逸逸出，導(dǎo)致致測(cè)量結(jié)果果偏大；②裝置中中所用的導(dǎo)導(dǎo)管實(shí)驗(yàn)前前充有空氣氣，紅磷磷火焰熄滅滅倒吸后這這部分空氣氣進(jìn)入容器器。實(shí)驗(yàn)后后導(dǎo)管充滿滿了水，而而這些水本本應(yīng)該進(jìn)入入容器中。。這兩種因因素會(huì)導(dǎo)致致實(shí)驗(yàn)結(jié)果果偏低；③燃燒匙一一般由金屬屬銅材料制制成，加熱熱條件下磷磷單質(zhì)與銅銅反應(yīng)生成Cu3P，使燃燒燒匙受到腐腐蝕。新的中學(xué)化化學(xué)教材中中有許多經(jīng)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，，實(shí)驗(yàn)方法法被長(zhǎng)期傳傳承和運(yùn)用用。雖有改改進(jìn)，但不排除有有的實(shí)驗(yàn)存存在諸如（（1）不便操作作、（2）嚴(yán)密性差差、（3）現(xiàn)象不穩(wěn)穩(wěn)固、（4）實(shí)驗(yàn)步驟驟不合理等瑕疵?；瘜W(xué)教師應(yīng)應(yīng)以科學(xué)創(chuàng)創(chuàng)新的態(tài)度度去審視每每一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，勤于反反思、善于于琢磨、精精于研究，，勇于創(chuàng)新新。使教學(xué)學(xué)行為將變變得更加有有效，教學(xué)學(xué)行動(dòng)將不不斷有所創(chuàng)創(chuàng)新。3化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的的原則要設(shè)計(jì)具有有良好教學(xué)學(xué)功能的化化學(xué)實(shí)驗(yàn)，，需要用以以下幾項(xiàng)基基本原則作作為實(shí)驗(yàn)創(chuàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的的指導(dǎo)思想想。3.1目的性原則則目的性是實(shí)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)設(shè)計(jì)要達(dá)到到預(yù)期的化化學(xué)教學(xué)目目標(biāo)。一般來說，，其目的都都是為了使使化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)教學(xué)效果更理想想。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)前，首先先要搞清楚楚實(shí)驗(yàn)到底底要達(dá)到什什么目的?其目的可歸納3個(gè)方面：：①配合課堂講講授內(nèi)容給給學(xué)生提供供感性認(rèn)識(shí)識(shí)，幫助闡闡明科學(xué)概概念和化學(xué)學(xué)原理，同同時(shí)向?qū)W生生示范規(guī)范范的實(shí)驗(yàn)操操作，培養(yǎng)養(yǎng)學(xué)生觀察察和描述實(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、、發(fā)現(xiàn)和解解決問題的的能力。②學(xué)習(xí)和鞏固固相關(guān)的理理論知識(shí)，，培養(yǎng)學(xué)生生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目瓶茖W(xué)態(tài)度、、良好的實(shí)實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和和科學(xué)探究究能力。③拓寬學(xué)生的的知識(shí)面，，激發(fā)學(xué)生生學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)的興趣，，鞏固和提提高學(xué)生的的實(shí)驗(yàn)技能能，鍛煉學(xué)學(xué)生運(yùn)用化化學(xué)知識(shí)解解決實(shí)際問問題的能力力，培養(yǎng)學(xué)學(xué)生的創(chuàng)新新意識(shí)和實(shí)實(shí)踐能力。。例如二氧化化碳性質(zhì)實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.燒杯內(nèi)壁上貼貼上干燥的藍(lán)藍(lán)色石蕊試紙紙和濕潤(rùn)的石石蕊試紙各一一張，在燒杯杯外壁貼上濕濕潤(rùn)的藍(lán)色石石蕊試紙一張張。2.將2mL澄澄清石灰水倒倒入燒杯底部部，將集氣瓶中二氧氧化碳倒入燒燒杯中并搖晃，觀察變化。3.將燃著的階梯梯形蠟燭緩緩緩地伸進(jìn)燒杯杯內(nèi)，觀察變變化。4.將已經(jīng)變紅的的石蕊試紙?jiān)谠诰凭珶羯虾婧婵酒?，觀觀察觀察它的的變化。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)與效果：：（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)巧妙，操操作簡(jiǎn)便，現(xiàn)現(xiàn)象明顯，成成功率高，有有效彌補(bǔ)了容容易失敗的不不足。（2）幾個(gè)實(shí)實(shí)驗(yàn)整合在一一起進(jìn)行，簡(jiǎn)簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操操作，短時(shí)間間內(nèi)即可完成成，節(jié)省了二二氧化碳，也也提高了課堂堂效率。（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)應(yīng)用了控制變變量法，改變變了原有的實(shí)實(shí)驗(yàn)思維定勢(shì)勢(shì)，激發(fā)了學(xué)學(xué)生的創(chuàng)新精精神，培養(yǎng)了了學(xué)生的實(shí)踐踐能力。本實(shí)驗(yàn)折射出二二氧化碳的四四種性質(zhì)，實(shí)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)二二氧化碳物理理性質(zhì)和化學(xué)學(xué)性質(zhì)的無縫縫對(duì)接，有利利于教學(xué)目標(biāo)標(biāo)落實(shí)。3.2科學(xué)性原則科學(xué)性是化學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)設(shè)計(jì)的核心原原則?？茖W(xué)性性是指創(chuàng)新設(shè)設(shè)計(jì)中的化學(xué)學(xué)原理、裝置置原理、操作作原理和方法法都必須與化化學(xué)理論知識(shí)識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法法相符合。一個(gè)優(yōu)秀的化化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新新設(shè)計(jì)，應(yīng)具具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目瓶茖W(xué)性。簡(jiǎn)言言之，就是合合理性。例如：二氧化化碳的密度比比空氣大實(shí)驗(yàn)驗(yàn)有不少老師設(shè)設(shè)計(jì)了用兩個(gè)個(gè)氣球(或塑料保鮮袋袋)，分別充滿二二氧化碳和空空氣，置于同同一高度在同同一時(shí)刻下落落，觀察氣球球落地的先后后(先落地的是二二氧化碳，后后落地的是空空氣)。殊不知，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中存在許多多不嚴(yán)密的地地方——?dú)馇蜃陨淼馁|(zhì)質(zhì)量不完全相相等；充氣后后氣球的體積積和形狀不完完全相同。這這些因素都直直接影響氣球球落地的先后后。又如：氨的合成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖11.重鉻酸銨2.玻璃纖維3.酚酞溶液驗(yàn)證圖21.重鉻酸銨2.玻璃纖維3.酚酞溶液(或2%硫酸亞鐵溶液)重鉻酸銨熱分分解產(chǎn)物：重鉻酸銨熱分分解產(chǎn)物主要要是三氧化二二鉻、氮?dú)夂秃退?NH4)2Cr2O7＝Cr2O3+N2↑+4H2O另外，還有氨氨氣、氧氣。2(NH4)2Cr2O7＝2Cr2O3+4NH3↑+3O2↑+2H2O3.3安全性原則安全性是指化化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新新設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡盡量避免使用用有毒藥品或或反應(yīng)生成有有毒氣體物質(zhì)質(zhì)以及具有一一定危險(xiǎn)性的的實(shí)驗(yàn)裝置和和實(shí)驗(yàn)操作。。如果必須使用用，應(yīng)在所設(shè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方方案中詳細(xì)寫寫明注意事項(xiàng)項(xiàng)和防護(hù)措施施，以防造成成環(huán)境污染和和人身傷害。。例如：二氧化化碳的滅火性性實(shí)驗(yàn)探究教材中沿用了了較為傳統(tǒng)而而又經(jīng)典的二二氧化碳滅燭燭實(shí)驗(yàn)：即在在燒杯內(nèi)點(diǎn)燃燃兩支呈階梯梯形的蠟燭，，然后倒入一一瓶二氧化碳碳，觀察蠟燭燭燃燒的變化化。其實(shí)驗(yàn)本身存存在以下的缺缺陷：①實(shí)驗(yàn)的安安全性差在傾倒二氧化化碳的過程中中，操作者雙雙手被蠟燭火火焰灼烤，苦苦痛難耐，背背離了人性化化的原則；②蠟燭正常常燃燒的火焰焰較旺，在燒燒杯內(nèi)燃燒放放熱使杯內(nèi)氣氣體熱膨脹，，二氧化碳很很難倒入杯底底，導(dǎo)致滅燭燭實(shí)驗(yàn)失??；；③受燒杯自自身口徑的制制約，倒進(jìn)的的二氧化碳往往往會(huì)將高的的火焰撲滅，，從而造成實(shí)實(shí)驗(yàn)的負(fù)效應(yīng)應(yīng)。例如“8.12”天津港爆炸事事故截至日下午3時(shí)，共發(fā)現(xiàn)遇遇難者145人。其中，公公安消防人員員21人，天津港消消防人員67人，民警9人，其他人員員48人。失聯(lián)人員28人，其中包括括公安消防人人員3人，天津港消消防人員13人，民警2人，其他人員員10人。住院治治療人人數(shù)為為474人，其其中危危重癥癥7人，重重癥21人，累累計(jì)出出院323人。天津港港瑞海海物流流有限限公司司爆炸炸倉庫庫包括括7大類約約40種?；?，，其中中氰化化鈉大大約700噸左右右，硝硝酸銨銨、硝硝酸鉀鉀1300噸左右右，金金屬鈉鈉和金金屬鎂鎂等易易燃物物總計(jì)計(jì)約500噸左右右，電電石量量未知知?！拔覀儌?cè)趯?shí)實(shí)驗(yàn)室室想用用一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)氰氰化物物必須須要經(jīng)經(jīng)過公公安局局層層層審批批，還還要有有專車車護(hù)送送，嚴(yán)嚴(yán)格得得不得得了，，企業(yè)業(yè)怎么么就那那么容容易呢呢？””上海海交通通大學(xué)學(xué)生命命科學(xué)學(xué)技術(shù)術(shù)學(xué)院院教授授喬中中東提提出了了這樣樣的詰詰問。。第一次爆炸相當(dāng)于3噸TNT，第二次爆炸在30秒種后，相當(dāng)于21噸TNT。生產(chǎn)1千克黃金須耗費(fèi)4.7噸氰化鈉死亡的荒漠鳥類3.4可行性性原則則可行性性是指指設(shè)計(jì)計(jì)的化化學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)方方案中中所運(yùn)運(yùn)用的的化學(xué)學(xué)原理理、裝裝置原原理、、操作作原理理和實(shí)實(shí)驗(yàn)方方法在在實(shí)施施時(shí)切切實(shí)可可行，，所選選用的的化學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)藥品品、儀儀器、、設(shè)備備和方方法在在現(xiàn)有有的條條件下下能夠夠得到到滿足足，并并在實(shí)實(shí)驗(yàn)中中能得得到正正確的的現(xiàn)象象和結(jié)結(jié)論。?？尚行孕允菍?shí)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)創(chuàng)新設(shè)設(shè)計(jì)的的根本本原則則。例如，，火焰焰層溫溫度高高低探探究蠟燭燃燃燒的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)探究究中，，把火火柴棒棒放入入火焰焰中，，看哪哪一層層最先先變黑黑。教教師有有沒有有發(fā)現(xiàn)現(xiàn)由于于火柴柴棒表表面很很粗糙糙、易易燃、、易碳碳化，，導(dǎo)致致實(shí)驗(yàn)驗(yàn)現(xiàn)象象不是是很明明顯。。能不不能改改進(jìn)？？改用表表面相相對(duì)光光滑的的竹質(zhì)牙簽、、濕潤(rùn)潤(rùn)的白白紙代代替火火柴棒棒，結(jié)結(jié)果怎怎樣？？3.5簡(jiǎn)約性性原則則對(duì)于同同一實(shí)實(shí)驗(yàn)，，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)越簡(jiǎn)簡(jiǎn)單越越好，，簡(jiǎn)單單就是是美。。所謂簡(jiǎn)簡(jiǎn)約性性是指指要盡盡量采采用簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)方法法和實(shí)實(shí)驗(yàn)裝裝置，，用較較少的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)步驟驟和實(shí)實(shí)驗(yàn)用用品，，在較較短的的時(shí)間間內(nèi)可可完成成效果果明顯顯的實(shí)實(shí)驗(yàn)。。例如，，混有有空氣氣的氫氫氣遇遇火可可能會(huì)會(huì)爆炸炸恰當(dāng)?shù)牡膶?shí)驗(yàn)驗(yàn)創(chuàng)新新設(shè)計(jì)計(jì)既突突出重重點(diǎn)，，又沒沒有冗冗長(zhǎng)的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)步驟驟，充充分體體現(xiàn)出出簡(jiǎn)約約性。。一位大家說說：““一個(gè)個(gè)科學(xué)學(xué)家最最大的的本領(lǐng)領(lǐng)就是是在于于化復(fù)復(fù)雜為為簡(jiǎn)單單，用用簡(jiǎn)單單的方方法去去解決決復(fù)雜雜的問問題。?！?.6創(chuàng)新性性原則則創(chuàng)新程程度的的高低低，是是衡量量一個(gè)個(gè)創(chuàng)新新實(shí)驗(yàn)驗(yàn)價(jià)值值大小小的重重要標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。。所謂謂創(chuàng)新新性，，是指指實(shí)驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)要敢敢于突突破陳陳規(guī)，，獨(dú)到到于新新穎、、獨(dú)特特、巧巧妙之之處，，能反反映新新事物物、新新觀點(diǎn)點(diǎn)、新新理論論、新新方法法和新新思路路等。。一個(gè)優(yōu)優(yōu)秀的的化學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)創(chuàng)新新設(shè)計(jì)計(jì)必須須反映映實(shí)驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)者獨(dú)獨(dú)出心心裁的的構(gòu)思思。例如二二氧化化碳熄熄滅燭燭火的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)缺口向向下插插入細(xì)細(xì)沙中中的凹凹形三三合板板細(xì)沙子子NO2制備與與噴泉泉實(shí)驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)3.7趣味性性原則則化學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)常常令學(xué)學(xué)生興興趣盎盎然、、終生生不忘忘的原原因，，是實(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)現(xiàn)象具具有趣趣味性性。所謂趣趣味性性是指指設(shè)計(jì)計(jì)的實(shí)實(shí)驗(yàn)所所得出出的現(xiàn)現(xiàn)象和和結(jié)果果能夠夠激發(fā)發(fā)學(xué)生生的好好奇心心和求求知欲欲，從從而引引起學(xué)學(xué)生學(xué)學(xué)習(xí)化化學(xué)的的興趣趣和動(dòng)動(dòng)機(jī)。。例如氨的彩彩色噴泉實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)又如，化學(xué)彩虹實(shí)實(shí)驗(yàn)化學(xué)彩虹實(shí)實(shí)驗(yàn)是采用用互不相溶溶的不同溶溶劑構(gòu)建異異相、多層層、不同顏顏色的化學(xué)學(xué)彩虹，或或者是采用用濃度不同同且具有密密度差的相相同溶劑構(gòu)構(gòu)建同相、、多層、不不同顏色的的化學(xué)彩虹虹等等。相同溶劑化化學(xué)彩虹實(shí)實(shí)驗(yàn)：配制體積分分?jǐn)?shù)為0%、30%、50%、65%、85%、100%的乙醇水溶溶液。首先將實(shí)驗(yàn)驗(yàn)所需的藥藥品和儀器器準(zhǔn)備好。。藥品：無水乙醇醇，蒸餾水水，水彩筆筆；儀器：10mL量筒，試試管，膠膠頭滴管管，燒杯杯，試管管塞。彩虹顏色色由下至至上分別別是綠、、紫、紅紅、藍(lán)、、黃、橙橙色3.8啟發(fā)性原原則所謂啟發(fā)發(fā)性是指指實(shí)驗(yàn)創(chuàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)計(jì)本身具具有啟迪迪學(xué)生思思維的作作用以及及教師對(duì)對(duì)實(shí)驗(yàn)作作出一系系列富有有啟發(fā)性性的指導(dǎo)導(dǎo)，使學(xué)學(xué)生在實(shí)實(shí)驗(yàn)或?qū)崒?shí)驗(yàn)觀察察中能自自覺、深深入地思思考，并并對(duì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的結(jié)果果進(jìn)行論論斷和評(píng)評(píng)價(jià)，從從而培養(yǎng)養(yǎng)學(xué)生思思維能力力和創(chuàng)新新精神。。例如溶解度教教學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)（1）把把蔗糖逐逐步加入入一杯冷冷水,把把食鹽鹽加入一一杯等量量的熱水水中,直直到二二者不能能再溶解解為止。。（記下蔗蔗糖、食食鹽用量量。下同同）（2）常常溫下,將蔗蔗糖逐步步加入半半杯水中中,把把食鹽逐逐步加入入一杯水水中,直直到二二者不能能再溶解解為止。。（3）常常溫下,在相相同的兩兩杯水中中,分分別加入入1g蔗糖和1g食鹽,都都能完完全溶解解。根據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果學(xué)學(xué)生去思思考分析析、判斷斷、歸納納，獲得得什么結(jié)結(jié)論？例如，鐵鐵與氧氣氣反應(yīng)實(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)生也看看到鐵絲絲在氧氣氣中燃燒燒，發(fā)出出耀眼的的白光，，并有黑黑色的物物質(zhì)落在在集氣瓶瓶中的水水面上。。但教師在在實(shí)驗(yàn)前前后沒有有引導(dǎo)學(xué)學(xué)生思考考“紅熱熱的鐵絲絲為什么么在瓶外外不燃燒燒而在瓶瓶?jī)?nèi)燃燒燒？瓶外外也有氧氧氣嗎？？”而教教師又不不解釋，，這樣的的實(shí)驗(yàn)教教學(xué)怎能能激發(fā)學(xué)學(xué)生求知知探究的的欲望呢呢？例如，鐵鐵與硫粉粉反應(yīng)實(shí)實(shí)驗(yàn)新設(shè)設(shè)計(jì)圖64實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新新設(shè)計(jì)的的策略和和方法由于中學(xué)學(xué)化學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新新設(shè)計(jì)的的具體對(duì)對(duì)象、內(nèi)內(nèi)容、目目的和方方法的不不同，因因此其創(chuàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)計(jì)沒有固固定的模模式和方方法可循循。但是是，通過過對(duì)眾多多創(chuàng)新實(shí)實(shí)驗(yàn)案例例的分析析，可以以發(fā)現(xiàn)已已有不少少行之有有效、可可借鑒的的策略和和方法。。4.1組合策略略組合策略略就是將將一些相相關(guān)的化化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)按某種種關(guān)聯(lián)因因素或特特征進(jìn)行行新的組組合，構(gòu)構(gòu)成新的的實(shí)驗(yàn)方方案的實(shí)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新新方式。。愛因斯坦坦曾說過過：“我我認(rèn)為，，為了滿滿足人類類的需要要而找出出已知裝裝置的新新的組合合的人就就是發(fā)明明家?！薄蓖瑯?，將將已有的的化學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)按一一些共同同特征或或功能進(jìn)進(jìn)行合理理組合，，使其具具有某種種新的功功能也是是對(duì)原有有化學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)的一一種創(chuàng)新新。例如，CO2密度和化性組組合實(shí)驗(yàn)取一只燒杯，，注入少量澄澄清的石灰水水(做顯示劑劑)，振蕩、、觀察；然后后向燒杯內(nèi)傾傾倒一瓶二氧氧化碳(持續(xù)續(xù)約6s)，蓋上毛玻玻片，振蕩。。非常清晰地地觀察到澄清清的石灰水變變渾濁。此現(xiàn)象表明二二氧化碳的密密度比空氣大大；接著順勢(shì)勢(shì)揭示二氧化化碳能和氫氧氧化鈣起反應(yīng)應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)質(zhì)。該實(shí)驗(yàn)的最大大創(chuàng)新之處在在于，徹底排排除了傳統(tǒng)實(shí)實(shí)驗(yàn)中的諸多多不確定因素素，穩(wěn)固性、、可操作性以以及可見性極極強(qiáng)。又如，二氧化化硫的制取及及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)4.2顛倒策略顛倒策略是指指沿著事物的的相反方向，，用反向探求求的思維方式式對(duì)現(xiàn)有的實(shí)實(shí)驗(yàn)程序、儀儀器和藥品的的使用方法等等顛倒過來，，以產(chǎn)生新的的用途，從而而達(dá)到實(shí)驗(yàn)創(chuàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目目的和要求。。例如，CO2的密度和滅火火實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(變“靜態(tài)”的的蠟燭為動(dòng)態(tài)態(tài)，變“動(dòng)態(tài)態(tài)”的二氧化化碳為靜態(tài))4.3替代策略替代策略是利利用相同或相相似功能的其其他物品來替替代現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)規(guī)定的物品品，從而達(dá)到到實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果更理想，，實(shí)驗(yàn)更安全全，或者使實(shí)實(shí)驗(yàn)更加簡(jiǎn)便便等目的的一一種實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新新設(shè)計(jì)的方式式。例如，氧氣制制取的實(shí)驗(yàn)H2O2分解制氧氣選選用了MnO2做催化劑，但但是MnO2催化分解H2O2存在很多缺陷陷：（1）所選的催化化劑MnO2價(jià)格比較貴，，使用起來不不劃算。（2）生成的氣體體速度太快，，不便于收集集。（3）采用滴液法法，由于燒瓶瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)太大大，液體難以以滴入，必須須采用液封法法，滴液的速速度也不易控控制，操作的的過程比較麻麻煩。（4）H2O2分解時(shí)放出熱熱量，分解的的自發(fā)傾向很很強(qiáng)，有催化化劑MnO2存在時(shí)分解反反應(yīng)迅速進(jìn)行行，當(dāng)加熱到到426K以上便會(huì)猛烈烈分解，甚至至爆炸。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，一些金屬屬氧化物：如如CuO、Cr2O3、Fe2O3、Fe3O4和基本上無價(jià)價(jià)值的土壤、、香煙灰、稻稻草灰或麥桿桿灰(下面統(tǒng)稱草木木灰)、細(xì)沙對(duì)該反反應(yīng)均能起到到很好的催化化作用，不但但節(jié)約藥品，，而且克服了了MnO2催化分解的一一些缺點(diǎn)。八種代用品與與過氧化氫在在制取氧氣時(shí)時(shí)生成氣體的的平均速率由由大到小的順順序是：土壤＞Fe2O3＞CuO＞香煙灰＞Fe3O4＞草木灰＞Cr2O3＞細(xì)沙土壤、香煙灰灰、草木灰，，它們不僅具具有良好的催催化性能而且且取之不盡、、用之不竭，，在大量制備備氧氣和學(xué)生生分組實(shí)驗(yàn)或或開展課外活活動(dòng)時(shí)，它們們不失為價(jià)廉廉物美的代用用品。土壤中含有許許多金屬（如如Mg、Fe、、Al等）和非金屬屬的氧化物(如SiO2等)，所以以土壤也具有有較好的催化化作用，不過過反應(yīng)過程中中放出氣體的的速率較快且且不平衡，當(dāng)當(dāng)然，不同類類型的土壤，，由于所含礦礦物質(zhì)的成分分不同，作為為催化劑的效效果也不一樣樣。所選的部分催催化劑代用品品不用花錢，，為廣大農(nóng)村村中學(xué)帶來了了方便，同時(shí)時(shí)便于開展探探究，激發(fā)學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)興興趣、提高實(shí)實(shí)驗(yàn)操作技能能和培養(yǎng)創(chuàng)造造性思維。又如，氫氣的的燃燒與還原原CuO組合實(shí)實(shí)驗(yàn)再如CO2和H2制備裝裝置設(shè)設(shè)計(jì)儀器藥藥品：：粗玻璃璃注射射器(去掉活活塞)、雙孔孔橡皮皮塞、、分液液漏斗斗、多多孔的的圓形形塑料料片、、膠皮皮管、、止水水夾、、鐵架架臺(tái)、、塊狀狀石灰灰石(或大理理石)、稀鹽鹽酸，，鋅粒粒、稀稀硫酸酸等。。4.4缺點(diǎn)列列舉策策略指通過過發(fā)現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)有有化學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的缺缺陷，，把現(xiàn)現(xiàn)有化化學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)的的缺點(diǎn)點(diǎn)一一一列舉舉出來來，然然后提提出改改進(jìn)或或革新新方法法的一一種方方式。。列舉舉缺點(diǎn)點(diǎn)就是是發(fā)現(xiàn)現(xiàn)問題題，而而創(chuàng)新新就是是要解解決問問題，，每發(fā)發(fā)現(xiàn)一一個(gè)缺缺點(diǎn)、、提出出一個(gè)個(gè)問題題，也也就是是找到到了一一個(gè)創(chuàng)創(chuàng)新的的課題題。利用缺缺點(diǎn)列列舉策策略創(chuàng)創(chuàng)新化化學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)的的一般般步驟驟為：：（1）選定定化學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)（可可以是是整體體也可可以是是局部部）；；（2）確定定與實(shí)實(shí)驗(yàn)有有關(guān)的的信息息種類類如材材料、、功能能、結(jié)結(jié)構(gòu)等等；（3）根據(jù)據(jù)確定定的信信息一一一列列出缺缺點(diǎn)；；（4）針對(duì)對(duì)缺點(diǎn)點(diǎn)（可可以是是全部部也可可以是是其中中的一一個(gè)或或幾個(gè)個(gè)）研研究改改進(jìn)方方案。。例如，，初中教教材上上“白白磷的的燃燒燒”實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，因燃燒燒產(chǎn)物物P2O5(白煙煙)與與冷水水(空空氣中中水蒸蒸氣)生成成劇毒毒的HPO3(偏磷磷酸)會(huì)對(duì)對(duì)環(huán)境境造成成污染染；“白磷磷燃燒燒前后后質(zhì)量量測(cè)定定”實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，很很難保保證沒沒有空空氣進(jìn)進(jìn)入錐錐形瓶瓶以及沒有有P2O5(白煙煙)逸逸出，，以致致達(dá)不不到質(zhì)質(zhì)量守守恒的的目的的?？蓪蓚€(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)合二為一，設(shè)設(shè)計(jì)如如下圖圖：4.5拓展策策略是指化化學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)創(chuàng)新設(shè)設(shè)計(jì)為為促進(jìn)進(jìn)學(xué)生生的知知識(shí)拓拓展和和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、思思維、、創(chuàng)新新等能能力的的發(fā)展展，但但符合合學(xué)生生的認(rèn)認(rèn)知結(jié)結(jié)構(gòu)知知識(shí)和和能力力水平平。因因此，，教師師在實(shí)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)創(chuàng)新設(shè)設(shè)計(jì)中中應(yīng)讓讓學(xué)生生在富富有啟啟迪作作用的的“難難度適適中的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)問題題”中中由易易到難難、循循序漸漸進(jìn)地地進(jìn)行行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)。例如，，蠟燭燭燃燒燒產(chǎn)物物的檢檢驗(yàn)及及二氧氧化碳碳的非非常規(guī)規(guī)滅火火原因因?qū)嶒?yàn)驗(yàn)探究究“對(duì)蠟蠟燭及及其燃燃燒的的探究究”是是人教教版初初中化化學(xué)中中的一一個(gè)實(shí)實(shí)驗(yàn)，，它是是學(xué)生生接觸觸到的的第一一個(gè)活活動(dòng)與與探究究實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，是是中學(xué)學(xué)化學(xué)學(xué)的基基礎(chǔ)實(shí)實(shí)驗(yàn)之之一。。對(duì)該實(shí)實(shí)驗(yàn)進(jìn)進(jìn)行拓拓展——蠟燭燃燃燒產(chǎn)產(chǎn)物的的檢驗(yàn)驗(yàn)和二二氧化化碳非非常規(guī)規(guī)滅火火原因因的實(shí)實(shí)驗(yàn)探探究，，對(duì)提提高實(shí)實(shí)驗(yàn)教教學(xué)水水平以以及培培養(yǎng)創(chuàng)創(chuàng)新意意識(shí)和和動(dòng)手手能力力都有有重要要意義義。二氧化化碳常常規(guī)滅滅火實(shí)實(shí)驗(yàn)的的現(xiàn)象象是低低處蠟蠟燭火火焰比比高處處蠟燭燭火焰焰先熄熄滅。。其原理是二氧氧化碳的密度度比空氣的密密度大，并沉沉降在容器底底部，使得低低處蠟燭火焰焰周圍的二氧氧化碳濃度過過高，進(jìn)而導(dǎo)導(dǎo)致蠟燭火焰焰的熄滅。二氧化碳非常常規(guī)滅火實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的現(xiàn)象則是是高處蠟燭火火焰比低處蠟蠟燭火焰先熄熄滅，但是由由于該現(xiàn)象的的原理不易用用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，，所以近年來來很少有人對(duì)對(duì)這方面的實(shí)實(shí)驗(yàn)研究比較較少。另外，在一個(gè)個(gè)相對(duì)封閉環(huán)環(huán)境中，蠟燭燭燃燒產(chǎn)物二二氧化碳的濃濃度大小的直直觀檢驗(yàn)方法法至今還沒有有文獻(xiàn)報(bào)道過過。檢驗(yàn)產(chǎn)物的方方法：檢驗(yàn)CO2濃度變化的方方法圖3檢驗(yàn)CO2濃度裝置CO2濃度變化的原原因5實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的的問題中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，，無論使用用何種策略和和方法，都應(yīng)應(yīng)該遵循一定定的原則和要要求，除了以以上提到的一一些原則和要要求外，在進(jìn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新新設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)應(yīng)注意以下一一些問題。5.1實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)計(jì)不能僅僅為為了“出新””而設(shè)計(jì)一般來說其目目的都是為了了使實(shí)驗(yàn)效果果更理想，實(shí)實(shí)驗(yàn)更安全，，或者使實(shí)驗(yàn)驗(yàn)更加簡(jiǎn)便等等。所以在實(shí)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)應(yīng)避免這這種現(xiàn)象：那那就是僅僅為為了“出新””而進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)。這類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)的目的只是是為了對(duì)原有有的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行行改造，并不不考慮改造后后實(shí)驗(yàn)的效果果，甚至改造造后的實(shí)驗(yàn)還還不如原實(shí)驗(yàn)驗(yàn)。例如國(guó)外氫氣氣還原氧化銅銅實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鮮明明、直觀，氧氧化反應(yīng)、還還原反應(yīng)可重重復(fù)進(jìn)行，安安全、可靠，，有很強(qiáng)的啟啟發(fā)性。我國(guó)義務(wù)教育育化學(xué)課程標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的本次修修訂，力求降降低實(shí)驗(yàn)探究究活動(dòng)的難度度，使之更適適合初中教學(xué)學(xué)實(shí)際。刪去去了“活動(dòng)與與探究建議””中一些操作作難度較大的的實(shí)驗(yàn)（如““在加熱條件件下氫氣與氧氧化銅反應(yīng)””等）。5.2實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)以教學(xué)為為中心在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)應(yīng)緊緊圍繞““教與學(xué)”這這個(gè)中心，不不僅要涵蓋教教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)點(diǎn)，還要充分分考慮到學(xué)生生的實(shí)際情況況，使學(xué)生在在實(shí)驗(yàn)中達(dá)到到相應(yīng)的知識(shí)識(shí)和能力。所所以在設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)要找到調(diào)動(dòng)動(dòng)學(xué)生興趣和和完成教學(xué)任任務(wù)兩者之間間的平衡點(diǎn)。。要注意避免下下面兩種情況況：一是為了調(diào)動(dòng)動(dòng)學(xué)生的興趣趣而忽略了教教學(xué)任務(wù)；二是為了單純純的完成教學(xué)學(xué)任務(wù)而忽視視了實(shí)驗(yàn)的趣趣味性和教育育功能。5.3實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)融入先進(jìn)進(jìn)的教育理念念實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教教學(xué)中的作用用是不可替代代的，但要在在教學(xué)中充分分發(fā)揮它的作作用還需要在在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)融入先先進(jìn)的教育理理念。改變傳統(tǒng)化學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過分以演示實(shí)驗(yàn)和和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為為主，強(qiáng)調(diào)演演示和驗(yàn)證，，注重探究結(jié)結(jié)果，忽略探探究過程，從從而造成學(xué)生生直接參與實(shí)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)不不多，缺少親親身體驗(yàn)和直直觀感知，不不利于培養(yǎng)學(xué)學(xué)生的創(chuàng)新意意識(shí)和動(dòng)手能能力的狀況。。5.4實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)利用身邊邊教學(xué)資源化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)資源是指有有利于實(shí)現(xiàn)化化學(xué)教學(xué)目標(biāo)標(biāo)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)設(shè)計(jì)、實(shí)施、、評(píng)價(jià)過程中中可以利用的的各種資源的的總和。通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)教學(xué)資源的的開發(fā)利用，，可以有效地地拓展和完善善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)內(nèi)容，彌補(bǔ)化化學(xué)教科書的的不足。（1）利用課外的的實(shí)驗(yàn)資源利用學(xué)生身邊邊的物品和器器具，同樣是是重要的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)教學(xué)資源。。學(xué)生可以在在課外，合理理利用日常器器具或廢棄物物進(jìn)行化學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行微微型實(shí)驗(yàn)，以以實(shí)現(xiàn)每個(gè)學(xué)學(xué)生都動(dòng)手做做實(shí)驗(yàn)。例如：用廢棄的飲料料瓶制取氣體體及探究二氧氧化碳的化學(xué)學(xué)性質(zhì)；用注射器進(jìn)行行呼出氣體中中二氧化碳含含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)驗(yàn)；用鋁塑包裝的的藥片凹槽代代替試管（點(diǎn)點(diǎn)滴板）進(jìn)行行微型實(shí)驗(yàn)，，可節(jié)約大量量藥品；用廢棄電池、、電線制作常常用的化學(xué)藥藥品，如碳棒棒、鋅片、銅銅粉等；另外，利用雞雞蛋殼、貝殼殼甚至大理石石、鐘乳石代代替碳酸鈣；；用食用堿代替替碳酸鈉；用用食醋代替酸酸；用一些花瓣、、果皮、紫甘甘藍(lán)作酸堿指指示劑等。讓學(xué)生隨時(shí)可可以完成自己己感興趣的實(shí)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)興興趣，提高學(xué)學(xué)生動(dòng)手操作作能力、觀察察能力以及科學(xué)探究的的能力。生活中常常有酸堿堿鹽的身身影———例如家家用清潔潔劑使用用（潔廁廁靈、84消毒毒液和廚廚房重油油污凈等等）（1）潔潔廁靈是是酸性洗洗滌劑，，主要成成分是鹽鹽酸（HCl），呈藍(lán)藍(lán)色；（2）84消毒毒液是堿堿性洗滌滌劑，主主要成分分是次氯氯酸鈉（（NaClO)；（3）廚廚房重油油污凈中中含有Na+，是堿性性洗滌劑劑。以問題為為線索，，進(jìn)行教教學(xué)：（1）你認(rèn)為為潔廁靈靈（廚房房重油污污凈、84消毒液））的酸堿堿性如何何？（2）潔廁靈靈中的鹽鹽酸能與與哪些物物質(zhì)反應(yīng)應(yīng)呢？（3）主要成成分是鹽鹽酸的這這種潔廁廁靈為什什么呈藍(lán)藍(lán)色呢？？從外表表看可能能有什么么離子？？（4）如果有有銅離子子，那就就不會(huì)有有什么離離子呢？？（5）廚房重重油污凈凈中含有有Na+，根據(jù)你你的知識(shí)識(shí)儲(chǔ)備，，你認(rèn)為為要發(fā)揮揮除油功功效其中中應(yīng)該有有什么物物質(zhì)？（6）你認(rèn)為為廚房重重油污凈凈不能與與哪些家家用清潔潔劑共用用？潔廁廁靈、84消毒液呢呢？（7）潔廁靈靈能與廚廚房重油油污凈共共用？（8）潔廁靈靈能與84消毒液共共用？（2）關(guān)注身身邊的化化學(xué)物質(zhì)質(zhì)新課標(biāo)注注重化學(xué)學(xué)與社會(huì)會(huì)的聯(lián)系系，在平平時(shí)的教教學(xué)中，，把化學(xué)學(xué)物質(zhì)與與身邊物物質(zhì)聯(lián)系系起來，，使學(xué)生生學(xué)以致致用。如在學(xué)習(xí)習(xí)硫在氧氧氣中燃燃燒時(shí)，，聯(lián)系到到有人用用硫磺來來薰饅頭頭、銀耳耳、草帽帽、中藥材材等，蒸出出的饅頭頭、銀耳耳、草帽帽等很白白，但白白饅頭、、銀耳對(duì)對(duì)人有害害。學(xué)習(xí)碳酸酸鈉時(shí)啟啟發(fā)學(xué)生生為什么么蒸饅頭頭或燒稀稀飯時(shí)堿堿放多了了，倒入入適量的的醋就可可以了。?；瘜W(xué)源于于生活，，服務(wù)于于生活。?！白⒁庖鈴膶W(xué)生生已有的的經(jīng)驗(yàn)出出發(fā)，讓讓他們?cè)谠谑煜さ牡纳钋榍榫昂蜕缟鐣?huì)實(shí)踐踐中感受受化學(xué)的的重要性性?！边@就需要要教師要要在平時(shí)時(shí)的教學(xué)學(xué)中引導(dǎo)導(dǎo)學(xué)生以以化學(xué)視視角觀察察生活，，挖掘恰恰當(dāng)?shù)纳钯Y源源并應(yīng)用用到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)教學(xué)中中，滲透透從生活走走進(jìn)化學(xué)學(xué)，從化化學(xué)走向向社會(huì)的理念。。5.5教師應(yīng)有有親自試試做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的行動(dòng)動(dòng)“紙上得得來終覺覺淺，曉曉知此事事須實(shí)踐踐”。一一切真知知來源于于實(shí)踐。。在讓學(xué)學(xué)生探究究之前，，化學(xué)教教師對(duì)自自己積累累的化學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)計(jì)案例應(yīng)應(yīng)親自動(dòng)動(dòng)手試做做一下，，這樣既既能得到到意想不不到的收收獲，又又能完善善其方案案和掌握握其操作作關(guān)鍵，，還能更更有效地地指導(dǎo)教教學(xué)。教教師只有有