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基于实验装置创新的高中化学教学实践探索
发布时间: 2025-11-11 来源: 作者: 黄培锋

  在高中化学教学中,实验是培养学生科学探究能力与创新意识的重要途径。本文以人教版高中化学必修第二册《含硫物质的转化关系》为载体,创新微型实验装置,提升实验的安全性和可操作性,为学生核心素养的落地提供有力支撑。


  一、传统实验装置的局限与改进需求   含硫物质转化实验常涉及二氧化硫等有毒气体,传统装置多采用集气瓶、导管等组合,存在气体泄漏风险高、操作繁琐、实验现象不明显等问题。此外,目前已有部分教师采用“注射器+负压管”的装置实现实验微型化,但注射器的使用仍未解决上述问题。尤其在学生分组实验中,安全性与成功率已成为教学实施的瓶颈。为此,本课对实验装置进行系统优化,提出以“软壳储气瓶+负压管”为核心的新型实验系统。


  二、实验装置的创新设计及其教学价值   1. 实验装置与具体操作方法(1)主要实验装置装置Ⅰ:软壳储气瓶——安全储气与可控释放软壳储气瓶由“生理盐水注射液”塑料软壳瓶改装而成,其材质柔韧、密封性好。与传统玻璃瓶相比,软壳瓶在瓶内气体减少时会自然收缩,能有效防止外界空气倒吸,避免有毒气体外泄;与其他装置组合使用时,可简化实验操作,降低实验风险。


  装置Ⅱ:负压管——微型反应器与现象放大器借鉴医用采血管的原理,教师将负压管改造为微型反应器。学生通过注射器抽真空使管内形成负压,利用压强差将二氧化硫气体吸入管内与试剂反应。负压管体积小、透明度高,反应现象集中且明显,便于学生观察颜色变化、沉淀生成等细节;此外,负压管可重复使用,符合绿色实验理念。


  装置Ⅲ:导气管与胶头滴管——灵活连接与精准加料导气管由“一次性静脉采血针”与“硬质吸管”组装而成,搭配负压管使用时,能精准控制SO2的导出量,避免气体过量造成的浪费与污染。胶头滴管用于后续试剂的精准加入,可避免因频繁开启系统导致气体逸散。整套装置结构简单、操作灵活,适合学生分组合作,能让学生在有限课堂时间内完成多个转化路径的验证。


  (2)操作方法将导气管尖端插入软壳储气瓶底部,另一端(橡胶封住的针管端)插入装有反应溶液的负压试管中,随即拔出针管,振荡试管并观察现象。若后续需滴加其他试剂,需在振荡充分后拔出负压管的塞子,用胶头滴管滴加所需试剂,随后迅速塞上塞子。


  三、装置创新对教学过程的促进作用    1. 提升实验探究的自主性学生依据“价-类”二维图设计含硫物质的转化路径,自主选择实验试剂,并利用创新装置进行验证。装置的易操作性使学生能更专注于实验设计与现象分析,而非耗费精力在装置组装与安全防护上,进而强化“理论—实践—证据” 的科学探究路径。


  2. 强化绿色化学与工程思维在实验操作基础上,教师引导学生了解工业中的“石膏法”“双碱法”等脱硫工艺,帮助学生理解化学原理在环境治理中的实际应用。同时,装置本身的密闭性与试剂微量化设计,为学生树立“绿色实验”的典范,与课程“变废为宝”的主线高度契合。


  3. 促进核心素养的整合发展通过创新装置的运用,学生既能在“宏观辨识”中观察反应现象,又能在“微观探析”中理解反应机理;在“科学探究”过程中提升证据推理能力,在“技术应用”中增强工程思维与社会责任。此外,装置的安全设计也能潜移默化地培养学生的实验伦理与安全意识。


  四、教学展望   本课通过实验装置的创新,成功突破含硫物质转化实验的教学难点,实现“安全、高效、探究”的统一。未来可进一步开发数字化传感器与微型反应器的联用系统,实现气体浓度、pH 等参数的实时监测,推动化学实验教学向智能化、精准化方向发展。


  总之,实验装置的创新不仅是技术层面的改进,更是教学理念的体现。在核心素养导向的化学课堂中,以装置创新为抓手,推动学生从“被动接受知识”向“主动建构知识” 转变,是实现学科育人价值的重要路径。