教師除完成課本上規定的實驗外，可根據學校設備情況及學生的實際水平，適當增補或改進一些不完善的實驗。設計、創造新的中學化學實驗；或對那些現象不夠明顯，反應條件不易掌握，效果不夠理想的實驗加以改進的工作，對教師本身來說，是一種研究，一種創造。作為中學化學教師來說，也是他們應該具備的一種能力。
一、設計與改進實驗所應遵循的原則
設計、改進實驗是有明確目的的，那就是更好地發揮實驗在化學教學中的作用，不是為「改」而改，也不是標新立異。因而，設計、改進實驗必須遵循如下的原則：
（一）以教學大綱為依據，緊密結合教材內容
教學大綱是指導教學的綱領性文件，它規定了教學內容的範圍和深度，實驗的改進或增補，應是嚴格遵循大綱的要求，不能「超綱」，也不能隨意降低標準。教材是教和學的依據，教材的編排循序漸進、銜接緊密，形成了完整的科學知識體系。實驗的編排是這一知識體系的重要組成部分。因此，實驗的設計與改進，應首先明確該實驗在教材中的作用。增補是否有價值，是否有助於化學概念的形成，化學原理的說明，增補與改進均應在不違背教學大綱的要求，不違背教材編排科學性的前提下進行。同時實驗安排的時機也應有機地溶入教材的整體之中。
（二）遵循實驗教學自身的科學性、系統性
優秀的教材在實驗教學編排上也應自成體系，有其自身的規律。如對儀器的認識、使用是由簡到繁、漸次增多；各種實驗基本技能的訓練由教師示範到學生逐步掌握應有計劃的安排；又如對學生觀察、分析能力的培養也是循序漸進的；組織學生結合教材自己設計實驗習題更應在有一定知識及技能積累的條件下進行。因此，進行實驗設計與改進，必須遵循實驗教學自身的規律性，違背了學生的認識規律，就會適得其反。例如，對初中化學的增補與改進實驗，宜裝置簡單、原理涉及單一，操作簡便，隨著學生接觸的實驗多了，化學知識更豐富了，再逐步提高實驗的綜合性和複雜程度。
（三）實驗的設計與改進，要有利於全面提高學生的素質
前面已經論述過，實驗的目的，不僅在於知識的傳授和實驗技能的訓練，其重要作用還在於全面提高學生的素質。目前課本上的大部分實驗雖都經過長期教學實踐的檢驗是行之有效的，但多數是驗證性實驗。而探索性實驗是從發展學生思維能力出發，將實驗變成學生創造性學習的手段。在教師的指導下，通過學生親自探索新知、親自實驗，去認識化學概念和規律，有利於對學生進行科學方法的初步訓練。為此，教師要精心設計實驗教學過程，儘量設法提高每個實驗的智力價值，使整個教學過程充滿啟發性、思考性。例如在初中可設計一組探究性實驗使學生形成分子的概念及認識分子的性質。
（四）實驗的設計與改進應考慮教學法的因素
實驗的設計與改進應符合教學法的需要，應有利於調動學生的學習興趣和積極性。例如，新課的講授往往以單獨的實驗為宜，複習課則可設計，增補綜合系列實驗，以實驗為線索引導學生進行複習，如鹵素性質綜合實驗等。並進實驗課的設計應注意如何把演示實驗簡化，使之儀器簡單，需時少，易成功，無危險。一般一節課只應安排2～3個實驗。
（五）力求儀器裝置簡單、效果明顯、直觀性強
實驗現象應使全班學生都能觀察到，儀器裝置簡化的目的是為了突出重點，便於觀察。當簡單性與直觀性發生矛盾時，應服從直觀性的需要。
（六）提高實驗的成功率，改進需時較長的實驗
演示實驗是為配合課堂教學內容進行的，時間過長會影響知識的講授。為保證實驗在預定的時間內順利完成，教師應探究實驗原理，尋找最佳反應條件，研究反應物的數量關係和形態，考慮影響實驗的各種因素。提高實驗成功率，使實驗準確及時完成，是實驗改進的重要課題。
（七）確保安全，防止污染
中學化學涉及一些易燃、易爆、腐蝕性強及有毒氣體逸出的實驗。在實驗教學中確保學生的安全，防止中毒及污染也是實驗設計與改進的重要課題。這可從改進儀器裝置，增加防護措施，提高實驗技巧等多方面加以研究。
二、實驗設計與改進的思路與方法
（一）革新設計思想，巧妙構思
實驗的設計與改進，本身是一項研究，是一種創造。不墨守陳規，是革新與創造的精髓。因此，成功的實驗設計與改進，來源於立意的創新、構思的巧妙。這就要求教師在明確化學反應原理的基礎上，有較廣博的知識，要熟悉化學、物理學、生物學等學科的實驗方法，要了解國內外化學實驗設計與改進的動態。下面介紹的幾個實驗是近年來中學化學實驗改革的成果，都很有新意。
1．一氧化氮氣體簡易發生器
由於一氧化氮氣體極易與空氣中的氧氣化合而生成紅棕色的二氧化氮氣體，學生難以從實驗現象上直觀地得出稀硝酸與銅反應生成無色一氧化氮氣體的結論。而改進的一氧化氮氣體簡易發生器（圖16），利用一氧化氮氣體不溶於水的性質，用稀硝酸盛滿整個試管而將空氣排出，避免了生成的一氧化氮與空氣中氧氣接觸的可能。並將一氧化氮的製備與性質實驗融為一體，即可清楚地看出實驗的主要產物：無色的一氧化氮氣體和藍色的硝酸銅溶液，打開橡皮管夾又可演示一氧化氮與氧氣反應生成紅棕色二氧化氮氣體，同時避免了二氧化氮氣體污染空氣。這一實驗改進，構思巧妙，裝置簡單，直觀性強，具有新穎性。
2．一氧化碳還原氧化銅實驗
用錐形瓶或集氣瓶收集一瓶一氧化碳，將瓶口用膠塞塞緊。取粗銅絲打磨乾淨後繞成螺旋狀並插入一個與瓶口合適的膠塞中。手持膠塞將銅絲加熱，離開火焰後表面要確實看到生成黑色氧化銅，趁熱插入瓶中，銅絲由黑色瞬間被還原成光亮的紅色，可重複做2～5次，倒入石灰水，石灰水變混濁證明有二氧化碳生成。
這是對原教材中實驗的改進，儀器裝置簡單，操作方便，效果明顯，易於觀察，且減少了一氧化碳的逸出。
3．吸氧腐蝕實驗
本實驗為增補課本實驗空白而設計。可使學生直觀形象地看到吸氧腐蝕有電流產生，是電化腐蝕，加強對吸氧腐蝕機理的認識。
實驗裝置如圖17，將廢鋼鋸條用砂紙打亮，從中間折斷，溶液呈微酸性，pH值為6。
實驗時，每從導管鼓入一次空氣流，即可看到電流計指針發生一次明顯的擺動。此實驗裝置簡單，材料易得，操作方便省時，現象明顯，並可連續使用。
4．焰色反應效果改進實驗
鹼金屬元素的焰色反應實驗，現行教材是用鉑絲蘸取檢測液在酒精燈上灼燒觀察。由於鉑絲蘸取溶液很少，焰色反應很快消失，學生不易看清，特別是用藍色鈷玻璃觀察鉀更困難。
若改用同時點多盞焰色反應燈，能長時間觀察金屬的焰色反應。可廢物利用將青黴素藥瓶製作成焰色反應燈。由於酒精燈用乙醇做燃料，而乙醇火焰帶黃色，對焰色有嚴重干擾。將燃料由乙醇改為甲醇，在燈芯上撒放少許粉狀檢測物，再用深色豎板做背景襯底，點燃燈芯，可觀察到鮮明的被測元素焰色反應。
用滴管往小瓶內加入甲醇溶液不超過2／3容積，放入燈芯即可使用。由於點燈法增大了火焰的可見度，用甲醇做燃料，大大降低了對焰色反應的嚴重干擾，即使觀察鉀的焰色也不必用鈷玻璃。燈芯上添加檢測物後，可以保持較長時間使用。小瓶上要貼有標籤，並設置瓶蓋（可用眼藥瓶底部）。
一、設計與改進實驗所應遵循的原則
設計、改進實驗是有明確目的的，那就是更好地發揮實驗在化學教學中的作用，不是為「改」而改，也不是標新立異。因而，設計、改進實驗必須遵循如下的原則：
（一）以教學大綱為依據，緊密結合教材內容
教學大綱是指導教學的綱領性文件，它規定了教學內容的範圍和深度，實驗的改進或增補，應是嚴格遵循大綱的要求，不能「超綱」，也不能隨意降低標準。教材是教和學的依據，教材的編排循序漸進、銜接緊密，形成了完整的科學知識體系。實驗的編排是這一知識體系的重要組成部分。因此，實驗的設計與改進，應首先明確該實驗在教材中的作用。增補是否有價值，是否有助於化學概念的形成，化學原理的說明，增補與改進均應在不違背教學大綱的要求，不違背教材編排科學性的前提下進行。同時實驗安排的時機也應有機地溶入教材的整體之中。
（二）遵循實驗教學自身的科學性、系統性
優秀的教材在實驗教學編排上也應自成體系，有其自身的規律。如對儀器的認識、使用是由簡到繁、漸次增多；各種實驗基本技能的訓練由教師示範到學生逐步掌握應有計劃的安排；又如對學生觀察、分析能力的培養也是循序漸進的；組織學生結合教材自己設計實驗習題更應在有一定知識及技能積累的條件下進行。因此，進行實驗設計與改進，必須遵循實驗教學自身的規律性，違背了學生的認識規律，就會適得其反。例如，對初中化學的增補與改進實驗，宜裝置簡單、原理涉及單一，操作簡便，隨著學生接觸的實驗多了，化學知識更豐富了，再逐步提高實驗的綜合性和複雜程度。
（三）實驗的設計與改進，要有利於全面提高學生的素質
前面已經論述過，實驗的目的，不僅在於知識的傳授和實驗技能的訓練，其重要作用還在於全面提高學生的素質。目前課本上的大部分實驗雖都經過長期教學實踐的檢驗是行之有效的，但多數是驗證性實驗。而探索性實驗是從發展學生思維能力出發，將實驗變成學生創造性學習的手段。在教師的指導下，通過學生親自探索新知、親自實驗，去認識化學概念和規律，有利於對學生進行科學方法的初步訓練。為此，教師要精心設計實驗教學過程，儘量設法提高每個實驗的智力價值，使整個教學過程充滿啟發性、思考性。例如在初中可設計一組探究性實驗使學生形成分子的概念及認識分子的性質。
（四）實驗的設計與改進應考慮教學法的因素
實驗的設計與改進應符合教學法的需要，應有利於調動學生的學習興趣和積極性。例如，新課的講授往往以單獨的實驗為宜，複習課則可設計，增補綜合系列實驗，以實驗為線索引導學生進行複習，如鹵素性質綜合實驗等。並進實驗課的設計應注意如何把演示實驗簡化，使之儀器簡單，需時少，易成功，無危險。一般一節課只應安排2～3個實驗。
（五）力求儀器裝置簡單、效果明顯、直觀性強
實驗現象應使全班學生都能觀察到，儀器裝置簡化的目的是為了突出重點，便於觀察。當簡單性與直觀性發生矛盾時，應服從直觀性的需要。
（六）提高實驗的成功率，改進需時較長的實驗
演示實驗是為配合課堂教學內容進行的，時間過長會影響知識的講授。為保證實驗在預定的時間內順利完成，教師應探究實驗原理，尋找最佳反應條件，研究反應物的數量關係和形態，考慮影響實驗的各種因素。提高實驗成功率，使實驗準確及時完成，是實驗改進的重要課題。
（七）確保安全，防止污染
中學化學涉及一些易燃、易爆、腐蝕性強及有毒氣體逸出的實驗。在實驗教學中確保學生的安全，防止中毒及污染也是實驗設計與改進的重要課題。這可從改進儀器裝置，增加防護措施，提高實驗技巧等多方面加以研究。
二、實驗設計與改進的思路與方法
（一）革新設計思想，巧妙構思
實驗的設計與改進，本身是一項研究，是一種創造。不墨守陳規，是革新與創造的精髓。因此，成功的實驗設計與改進，來源於立意的創新、構思的巧妙。這就要求教師在明確化學反應原理的基礎上，有較廣博的知識，要熟悉化學、物理學、生物學等學科的實驗方法，要了解國內外化學實驗設計與改進的動態。下面介紹的幾個實驗是近年來中學化學實驗改革的成果，都很有新意。
1．一氧化氮氣體簡易發生器
由於一氧化氮氣體極易與空氣中的氧氣化合而生成紅棕色的二氧化氮氣體，學生難以從實驗現象上直觀地得出稀硝酸與銅反應生成無色一氧化氮氣體的結論。而改進的一氧化氮氣體簡易發生器（圖16），利用一氧化氮氣體不溶於水的性質，用稀硝酸盛滿整個試管而將空氣排出，避免了生成的一氧化氮與空氣中氧氣接觸的可能。並將一氧化氮的製備與性質實驗融為一體，即可清楚地看出實驗的主要產物：無色的一氧化氮氣體和藍色的硝酸銅溶液，打開橡皮管夾又可演示一氧化氮與氧氣反應生成紅棕色二氧化氮氣體，同時避免了二氧化氮氣體污染空氣。這一實驗改進，構思巧妙，裝置簡單，直觀性強，具有新穎性。
2．一氧化碳還原氧化銅實驗
用錐形瓶或集氣瓶收集一瓶一氧化碳，將瓶口用膠塞塞緊。取粗銅絲打磨乾淨後繞成螺旋狀並插入一個與瓶口合適的膠塞中。手持膠塞將銅絲加熱，離開火焰後表面要確實看到生成黑色氧化銅，趁熱插入瓶中，銅絲由黑色瞬間被還原成光亮的紅色，可重複做2～5次，倒入石灰水，石灰水變混濁證明有二氧化碳生成。
這是對原教材中實驗的改進，儀器裝置簡單，操作方便，效果明顯，易於觀察，且減少了一氧化碳的逸出。
3．吸氧腐蝕實驗
本實驗為增補課本實驗空白而設計。可使學生直觀形象地看到吸氧腐蝕有電流產生，是電化腐蝕，加強對吸氧腐蝕機理的認識。
實驗裝置如圖17，將廢鋼鋸條用砂紙打亮，從中間折斷，溶液呈微酸性，pH值為6。
實驗時，每從導管鼓入一次空氣流，即可看到電流計指針發生一次明顯的擺動。此實驗裝置簡單，材料易得，操作方便省時，現象明顯，並可連續使用。
4．焰色反應效果改進實驗
鹼金屬元素的焰色反應實驗，現行教材是用鉑絲蘸取檢測液在酒精燈上灼燒觀察。由於鉑絲蘸取溶液很少，焰色反應很快消失，學生不易看清，特別是用藍色鈷玻璃觀察鉀更困難。
若改用同時點多盞焰色反應燈，能長時間觀察金屬的焰色反應。可廢物利用將青黴素藥瓶製作成焰色反應燈。由於酒精燈用乙醇做燃料，而乙醇火焰帶黃色，對焰色有嚴重干擾。將燃料由乙醇改為甲醇，在燈芯上撒放少許粉狀檢測物，再用深色豎板做背景襯底，點燃燈芯，可觀察到鮮明的被測元素焰色反應。
用滴管往小瓶內加入甲醇溶液不超過2／3容積，放入燈芯即可使用。由於點燈法增大了火焰的可見度，用甲醇做燃料，大大降低了對焰色反應的嚴重干擾，即使觀察鉀的焰色也不必用鈷玻璃。燈芯上添加檢測物後，可以保持較長時間使用。小瓶上要貼有標籤，並設置瓶蓋（可用眼藥瓶底部）。
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