化学实验改进与创新.ppt
化 学 实 验 的改 进 与 创 新,芜湖市清水河中学 唐宝立 2013.8.22,化学是一门以实验为基础的自然科学，化学教学离不开化学实验。实验教学的主要目的是帮助学生更好地理解所学理论知识，并通过实验操作来培养学生的动手能力，训练学生学会合作和进行实验探究，让学生认识如何通过实验的方法来解决问题，从而将理论知识与实践密切联系起来。,实验教学种类繁多，按实验进行的形式可分为演示实验、分组实验、并进实验、家庭小实验等等。按实验所需结果又可分为定性实验、定量实验和探究实验等等。目前，现有的实验仪器虽然可以完成这些实验，但是，有些实验问题的解决若只是通过现有仪器往往难以实现或效果不好。为了让学生更好的感知并解决这类问题，或让使用现有仪器完成收效不好的实验得以完善，很多教师往往通过自制教具或实验改进来解决这些问题。,改进与创新实验往往是针对某一具体实验问题的，因此具有较强的独立性。同一问题往往又有多种解决的方法，因此，实验改进、创新的设计又存在着多样性和灵活性。也正是由于这种多样性和灵活性的存在而使得创新实验难度加大。但是，只要我们掌握了改进与创新实验的要求和方法，其难点还是可以解决的。,一 、 化学实验改进与创新应遵循的原则,1、科学性和可行性原则 不论是什么样的实验改进与创新首先考虑的是科学性和可行性，如果连这些都做不到，那就是在思维方向上发生了错误，继续做下去的结果就是没有结果或者越错越远！例如：有老师曾经设法利用启普发生器原理完成金属钠与水反应的随控性，如果考虑一下钠的性质，这种想法根本就是无法实现的。,2、改进与创新要能够解决一定的实验问题 我们改进与创新实验的目的往往就是用以解决某些实验问题。如果连这一要求都达不到，那就失去了它的意义。例如：启普设计的启普发生器解决了不需加热条件下块状固体与液体反应制气的随控性问题。启普发生器既方便了这类气体的制取，又节约了化学试剂，因而一直引用至今。由于该仪器制作难度大，后人根据其原理制所作出具有同等功效的简易气体发生装置同样深受实验者欢迎！,自制气体发生器,3、改进与创新实验应具有一定的创造性 任何一个实验的改进与创新都是为解决某 一具体问题而设计的，因此其必定融入改进者的理念，因而具有一定的创造性。而这一理念的来源恰恰是改进者对这一具体实验的理解和分析。例如：取用粉末状固体时用药匙，而现有的药匙与试管规格匹配程度不高，因此取用时常常与纸槽并用，这样就增大了试剂取用的难度且操作繁琐。根据这一取用操作特点，我设计制作出“取用固体的塑料槽”，这一改进便 使该问题迎刃而解。,取用固体的塑料槽,4、改进与创新的实验应尽可能简单明了且易于操作 改进与创新的实验应该简洁明了，以便于实验者、观察者明白设计者的用意，并通过相对简单的实验操作去解决相应的实验问题。例如：取用少量液体试剂时用胶头滴管，如果液体的密度较大时，吸入液体后移动滴管时液体易滴落，这给实验带来安全隐患。根据这一情况，我设计的“S形尖嘴胶头滴管”很好地解决了这一问题。,S形尖嘴胶头滴管,5、改进与创新的实验应具有很好的安全性和规范性 化学实验教学时，实验的安全性应放 在首位。为确保实验者、观察者的安全，确保实验的可重复性，设计某些解决具有安全隐患问题的教具时，首先考虑的是安全。例如：点燃可燃性气体与氧气或空气的混合气体时，往往实验者心理压力较大。为了解决这一问题，我设计了遥控点燃气体的装置，消除了操作者的心里压力。,小结：,化学实验设计、改进和创新应遵循的原则是： 科学性，可行性，安全性，规范性，简约性和创造性。,二、化学实验改进与创新的方法,1、引入法 根据特定需要，灵活地把在其他方面成功的方法引入到实验改进与创新中。运用此法的关键是要善于发现各类事物的类似性，再从中寻求启发。例如：用作电子教鞭的激光笔用于丁达尔实验的入射光源时，可在明亮教室里进行演示丁达尔现象，解决了丁达尔现象实验只有在暗光条件下才能完成的问题。,2、替代法 替代法是设计实验时常用的方法之一，就是运用具有相同或相似功能的其他器材代替原来实验所需器材。例如：用于分装药品胶囊的塑料板经酸液或氢氧化钠溶液处理、清洁后替代点滴板具有同样效果，它还可以用于微型投影实验。,点滴板与胶囊,3、组合法 许多创造发明就是把现有的东西中各自要素分开，然后按照新理念加以重新组合，从而产生新事物或新方法。运用组合法改进实验时，就是把整个实验器材或全套装置分解为若干部分，然后科学地组合，从而得到新的实验装置。例如：用棉花做成摆球放入容器中，向容器中倒入CO2气体，棉球在容器中摆动起来，根据这一现象可知CO2密度比空气大。此法比用杠杆做此实验的方法要简便的多！,验证CO2密度比空气大,4、增减法 在一个装置上添加一个组件或者把装 置中的器件重组并去掉不需要的部分，往往有可能转变成具有新的功能的实验装置。例如：测定白磷燃烧前后质量变化情况实验时，把原塞子改成带导管的塞子，再用橡皮囊封住导管口。这样，在实验时就不会出现因容器内压强增大挣脱塞子而使实验失败的情况。,防止内压增大而冲突塞子,启示： 当前，化学实验的改进与创新中，使用的方法比例由高到低分别有：一物多用法（17.5%）、缩放法（16.2%）、移植法（15.0%）、组合法（15.0%）、简化法（11.2%）、综合法（10.0%）、替换法（7.5%）强化法（6.25%）、变换输出法（1.25%）。研究者在该方面灵活运用了各种设计方法，但是各种方法比例不一。主要问题是设计与改进比例失调，创新永远少于改进；装置改进的重复研究过多；为改进而改进，反而使装置复杂化！因此，实验的设计、创新应该遵循简化性、实用性原则，使设计更为科学。（摘自中学化学）,三、改进与创新让化学实验更精彩 （部分自制教具及实验改进介绍）,实验的改进与创新不仅仅能够培养学生的动手能力，训练学生的思维。所制作的教具往往还能给相关实验带来意想不到的效果，让学生对化学更感兴趣。下面我介绍几件自制教具及改进的实验与各位老师分享。,1、分子是运动的实验改进 取一只无色矿泉水瓶，在距瓶底约5cm处打一小孔，瓶配上塞子，塞子下固定一金属丝，再在金属丝上固定几个滴有酚酞棉球。用胶头滴管从小孔处向瓶内加几滴氨水，可观察棉球自下而上变红。,2、分子之间有间隔,分子之间有间隔实验改进： 取两根50mL酸式滴定管，一根中装约20mL水（加入几滴红墨水），另一根中装入约20mL酒精，记录好体积。将酒精加入水中（总体积小于50mL)。观察混合后体积。 说明：用25mL滴定管做此实验有同样效果。,3、验证质量守恒定律 取5-6个火柴头放入试管中，塞上带软胶囊的塞子，放在天平上称量其质量（做一个放试管的硬质纸支架）。取下试管，用酒精灯加热试管底部，使火柴头在试管内燃烧。燃烧结束后放回天平左盘，天平仍然平衡！,4、改进的尾气吸收装置 取一个矿泉水瓶，从中间截断。取上半部分，再从截断处向上剪开几个等高豁口。给瓶口配上带导管的塞子即可。,5、面粉爆炸实验,6、无极升降酒精灯支架,7、固体分装漏斗 取一个矿泉水瓶，从距瓶口约10cm处截断，截下的上部分即可用作固体分装漏斗。,谢 谢 ！ 2013.8,
