初中化学情景实验教学中开发“低成本实验教具”

一、引言

化学是一门以实验为基础的学科，实验教学在初中化学教学中占据着核心地位。通过实验，学生能够直观地观察到化学现象，深入理解化学原理，培养科学探究能力和创新精神。然而，在实际教学中，实验教学面临着诸多挑战。一方面，部分学校实验设备不足，难以满足所有学生的实验需求，导致实验教学无法全面、有效地开展；另一方面，一些实验存在一定的危险性，在操作过程中容易发生意外，给师生带来安全隐患。此外，传统实验教学方式较为单一，学生往往处于被动接受知识的状态，缺乏主动探究的机会，难以充分激发学生的学习兴趣和探究欲望。 情景模拟方法作为一种新型的教学方法，通过创设真实或虚拟的情境，使学生在模拟的实验环境中进行探究和学习，为解决传统实验教学的困境提供了新的思路。在情景实验教学中，开发“低成本实验教具”具有重要的现实意义。一方面，低成本实验教具能够有效解决实验资源有限的问题，利用生活中常见的物品制作实验教具，既经济实惠又易于获取，能够让更多的学生参与到实验中来。另一方面，开发低成本实验教具可以激发学生的创新思维和实践能力，学生在参与教具制作的过程中，需要运用所学知识，发挥想象力和创造力，对生活中的物品进行改造和利用，从而提高学生的综合素养。

二、初中化学低成本实验教具开发途径

2.1 从生活物品中取材

生活中存在着丰富的可用于制作化学实验教具的物品，这些物品来源广泛、价格低廉，且与学生的生活紧密相关，能够拉近化学实验与学生生活的距离，增强学生对化学学科的亲近感。例如，饮料瓶是一种常见的生活物品，它可以被改造成多种化学实验教具。用大饮料瓶可以制作“喷泉实验”装置，将二氧化碳气体通入装有氢氧化钠溶液的饮料瓶中，由于二氧化碳与氢氧化钠反应，瓶内压强减小，外界大气压将水压入瓶中，形成美丽的喷泉现象，生动地展示了气体与碱溶液的反应。小饮料瓶则可以用于制作简易的气体发生装置，如在瓶盖上打孔，插入吸管，再在瓶内放入固体药品和液体药品，通过控制液体的滴加来控制反应的发生和停止，可用于制取氢气、二氧化碳等气体。 一次性注射器也具有多种用途。它可以精确地量取液体体积，替代传统的量筒用于一些对液体体积要求较为精确的实验。同时，注射器还可以作为气体的储存和转移工具，在一些涉及气体反应的实验中发挥重要作用。比如，在探究“空气中氧气含量”的实验中，可利用注射器抽取一定体积的空气，然后将其与加热的铜粉反应，通过观察注射器内气体体积的变化来测定空气中氧气的含量。 此外，生活中的鸡蛋壳、白醋、食盐等常见的食品也能用于化学实验。鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，它与白醋中的醋酸反应会产生二氧化碳气体，学生可以利用这个反应来认识碳酸盐与酸的反应。食盐则可用于配制一定浓度的氯化钠溶液，进行溶液相关性质的实验探究。从生活物品中取材制作实验教具，不仅能够解决实验器材短缺的问题，还能让学生深刻体会到化学知识在生活中的广泛应用，提高学生学习化学的兴趣和积极性。

2.2 改进现有实验器材

对现有的实验器材进行改进，也是开发低成本实验教具的有效途径。通过对传统实验器材的巧妙改造，可以使其功能更加完善，实验效果更加明显，同时降低实验成本。以常见的酒精灯为例，传统酒精灯在使用过程中存在酒精易挥发、火焰大小不易调节等问题。教师可以引导学生对酒精灯进行改进，在灯芯处安装一个可调节高度的装置，通过调节灯芯的高度来控制火焰的大小，使其能够满足不同实验对火焰大小的需求。还可以在酒精灯的瓶口处增加一个密封装置，减少酒精的挥发，提高酒精灯的使用效率和安全性。 再如，在进行“过滤”实验时，常用的玻璃漏斗在过滤一些粘性较大或颗粒较小的物质时，容易出现堵塞现象，影响过滤速度。为了解决这个问题，可以对玻璃漏斗进行改进，在漏斗内部放置一层尼龙网或滤纸与尼龙网的组合，这样既能保证过滤效果，又能提高过滤速度。此外，还可以将多个玻璃漏斗进行组合，制作成一个多层过滤装置，用于对含有多种杂质的液体进行更彻底的过滤。 在“探究分子运动”的实验中，教材中通常使用大烧杯和小烧杯进行实验，该装置存在氨气易逸散到空气中，污染环境且实验现象不够直观等问题。可以对其进行改进，利用两个透明的塑料瓶，在一个瓶中装入浓氨水，另一个瓶中装入滴有酚酞试液的棉花团，然后用一根玻璃管将两个瓶连接起来。这样，浓氨水挥发出的氨气通过玻璃管进入装有酚酞试液棉花团的瓶中，棉花团会迅速变红，实验现象明显，且装置密闭性好，减少了氨气对环境的污染。通过对现有实验器材的改进，能够提高实验的科学性、可行性和环保性，同时培养学生的创新思维和实践能力。

三、初中化学低成本实验教具应用策略

3.1 利用自制教具，提高实验可行性

在初中化学实验教学中，部分实验由于操作难度大、实验条件苛刻等原因，在实际教学中难以顺利开展。通过自制低成本实验教具，可以对实验进行优化和改进，提高实验的可行性。以“对蜡烛及其燃烧的探究实验”中“点燃蜡烛刚熄灭时的白烟，探究蜡烛是否可以重新燃烧”这一环节为例，在实际操作中，由于白烟难以被点燃，且容易受到外界因素如风吹的影响，导致实验很难成功。同时，火柴火焰与烛芯的距离也较难控制，容易引发对是否真正点燃白烟的质疑。 为解决这些问题，教师可以引导学生自制教具。选取一根长约 20cm 的细铁丝，利用铅笔将大约10cm 长的部分铁丝缠绕成直径5cm、高 2cm 的一个线圈。在实验时，先将蜡烛点燃，然后使用制作的线圈从上而下地轻轻罩住蜡烛的火焰，大约5S 后，轻轻将蜡烛吹灭，与此同时，立刻将点燃的火柴放置在线圈的上方，接触产生的白烟，此时就能迅速点燃白烟，蜡烛也会被重新点燃并燃烧。从实验原理来看，自制的线圈高度高于烛芯的长度，这就证明了点燃的不是烛芯而是上升的白烟，且线圈对白烟起到了汇聚作用，使得白烟更容易被点燃。这样一个简单的自制教具，有效改进了实验过程，大大增加了实验成功的概率，加强了实验的可行性与可信度。而且该教具结构简单，操作方便，学生完全可以自行制作和实验，极大地激发了学生的学习兴趣和独立操作实验的动手能力，让原本难以实施的实验变得易于开展，使学生能够更好地通过实验探究化学知识。

3.2 利用自制教具，增添实验趣味性

初中化学作为一门自然学科，实验探究过程本就充满新奇性。为进一步增强学生的实验积极性，加深对化学知识的理解，教师可基于化学教材中的实验，在保证基本原理不变的前提下，自制低成本实验教具，使实验更具趣味性，吸引学生积极投入到化学实验探究中，提升实验操作能力。以“二氧化碳与水的反应”探究实验为例，教材中的实验受实验材料限制，无法进行反复操作，且过程较为枯燥，学生兴趣不高。