第一篇：创新实验论文范文
微型实验与《实验化学》创新教学
《实验化学》是新中国成立以来首次将化学实验设置成独立的选修模块。该课程作为浙江省高考必考模块在全省开设的过程中遇到了课时不足、仪器短缺、药品消耗量大、环境污染严重等困难。教学过程多沿用标准化的仪器组合,程式化的操作规程,侧重于操作模仿层面,缺乏对创新精神的养育。
近年来,微型实验的仪器材质、功能、安全性及操作简化程度进步明显。[1]其简约、绿色、易操作、适合单人实验的优势能克服《实验化学》教学过程中遇到的部分困难,实现实验的创新教学。
一、微型实验优化教学模式
化学实验教学模式通常为演示讲授式和学生分组实验。这两种模式都不能让学生独自完成全部实验内容,无需主动提出和发现问题,无法对解决问题的思路和方法进行尝试探究。以探究实验为主体的单人随堂实验虽然给予学生发现问题、科学尝试、解决问题的机会。然而常规实验仪器价格高、装置复杂、药品用量大、污染严重,不宜带入教室等因素,制约了单人随堂实验的开设。
使用微型实验技术可以解决以上问题。例如“Cl2的生产原理和性质”这一节中,既有工业上电解法制Cl2的模拟实验,又介绍实验室制Cl2的方法,还要完成Cl2性质实验。教学量大,教学节奏快,空气污染严重。我们布置了相关研究课题,让学生通过书本、网络寻找实验方案,选用微型实验完成教学任务。图1是电解法制Cl2的微型装置,充满H2、Cl2混合气的肥皂泡能被点燃;图2是用废CD盒改制的实验室制Cl2和性质检验装置。微型实验的Cl2产量少,便于尾气处理,可在教室内进行。再如“火柴头中硫元素、氯元素检验”的常规实验需点燃十余根火柴,分步检验两种元素,室内污染严重且成功率低。运用图3所示微型实验装置只需1根火柴就能观察到SO2使酸性KMnO4褪色现象,侧转试管使AgNO3浸没火柴头又现白色AgCl沉淀。操作简单、污染少、成功率高。
实验后三天和两周,对“氯气”实验教学效果进行跟踪测试,结果如下表。
跟踪测试表明使用微型实验,让学生亲手实践,得到的感性材料更易接受,不易遗忘。
二、从思维创新的角度来审视微型化学
创新思维是指有创建的思维,即通过思维不仅揭露客观事物的本质及内在联系,而且能指引人们去获得新知识或以前未曾发现的问题解释。在教学中表现为对知识的牢固掌握和实验探究能力的增强。
1. 微型化学实验有助于掌握知识
化学实验知识包括实验事实、实验仪器和药品安全知识。获取实验事实的途径是提供直观材料,让学生亲手实践。微型实验让学生亲自动手,近距离观察,获得的感性材料比较完整、清晰、正确。微型化的实验装置是常规实验装置的变形,让学生明白常规实验装置的原理以后再用微型实验装置进行分析、探究,正是创新精神的体现。
我们对使用相同教材的两个平行班作对照实验:08届A班级作为实验班,用微型实验代替部分常规实验,08届B班级作为对照班,沿用常规实验,教学成绩变化如下表:
结果显示,实验班的教学效果好。访谈发现,微型实验给学生一个探索问题,获取知识的机会。他们在获取知识后有一种强烈的愉悦感,这种愉悦感将实验提供的感知兴趣演变为探究兴趣,成为大幅提高学习成绩的动力。这种愉悦感在所谓的“差生”中表现明显,因而转化效果也更显著。
2. 微型实验提升实验探究能力
实验探究能力是在教学中运用实验来探究化学物质及其变化本质和规律的能力。[2]提升实验探究能力包含以下两个途径。
(1)增加主体活动量
一般而言,主体活动量越大,越能发现和解决问题。微型实验赋予学生大量单人作业的机会,教学活动量大增,为学生提出问题提供可能。
例如课题实验“亚硝酸钠和食盐的鉴别”,方案很多,现象复杂,若仅用单一的性质实验让学生体会两者化学性质之差异稍显苍白。运用微型实验:在塑料投影胶片上,将亚硝酸钠溶液排成3行3列之矩阵。分别加入 ①Na2S和稀H2SO4、②铜屑和稀HCl、③酸性KMnO4、④酸化的K2Cr2O7、⑤溴水、⑥先加AgNO3,后加稀HNO3、⑦苹果、⑧酚酞、⑨KI和稀H2SO4,观察现象,推断NaNO2化学性质。在研究NaNO2溶液显碱性时,多数学生发现NaNO2饱和溶液能使酚酞变红,稀溶液不使酚酞变红。另有部分学生发现稀H2SO4会使KI变黄,认为这一NaNO2的检验方案值得商榷;还有同学用水果作尝试,发现越“酸”的水果被氧化而褐变的速度越快。实践证明,开展微型实验有助于发现问题和提出问题。
(2)激发主体求知欲
求知欲是人追求某种现象或某个问题的内部动因。微型实验让学生人人动手,不仅发现了许多问题,也激起了学生的好奇心和求知欲,形成自觉型实验态度。在进行电解饱和食盐水实验后,有同学提出电解食盐稀溶液现象如何?我们设计了微型探究实验,几乎所有学生都发现有氧气生成。还有同学在课余用铜电极电解饱和食盐水,并对电解取得的橙色沉淀做深入分析。新现象的发现,新假设的提出,是顺利解决问题的关键,这些书本中未出现的现象激励着学生去学习更多知识。
三、微型实验与高中化学教法整合的新进展
1. 微型“分钟实验”营造教学情境
“分钟实验”是简单、快速、不用特殊实验仪器的小实验,[3]具有快速高效的特点。在赋予学生亲自操作机会的同时营造了教学情境。例如“用纸层析法分析Fe3+和Cu2+”新授课引课时,先给学生一支粉笔,分别用红色水笔和蓝色水笔在接近粉笔底部的同一地方画圈,再放于水中进行层析分离,如图4。通过实验,学生不仅获得了层析的初步印象和操作步骤,更激发其系统、深入学习层析技术的欲望,达到营造教学情景的目的。
2. 微型“发现实验”激发思维动机
“发现实验”是指在每节课的开头,用简单的实验提出问题,引导学生进入本节课的学习;也可在前一节课尾声用实验引出值得思考的问题,留待下次上课解决。例如在上“水果中维生素C含量的测定”前,我们给学生一片维生素C药片,半滴管白醋,数滴淀粉溶液,一小撮碘盐,引导学生在六孔井穴板(或小量杯)中检验食盐中的碘元素。结果四分之一的学生发现淀粉变蓝,证明有I2生成,现象如图5。其余学生却未见淀粉变蓝。造成这种现象的原因是什么?学生通过后续学习懂得了维生素C能把IO3-还原成I2,进而继续还原成I-的事实,明白了药品用量对实验结果的巨大影响。
3. 整合手持技术开发微型定量实验
我国部分地区的中学实验室已经开始配备传感器、数据采集器,为利用传感器进行微型实验提供了物质基础。我们使用Vernier LabPro数据采集器和电流传感器,Logger Pro数据处理软件在六孔井穴板中利用电解法测定阿伏加德罗常数。电解时间从1小时缩短到20分钟;采用电脑自动积分获得电量,避免电流突变引起的误差。实验过程无需守候观察电流变化,赢得了宝贵的教学时间。随着化学实验探头配备的不断完善,微型实验与手持数据采集器的整合成为研究的又一方向。
正如戴安邦先生写给微型实验的题词:“大力推行微型实验……学生在实验室的作业中,不仅学到第一手的知识技能,更能受到科学思维与方法的训练。”实验教学改革是在实验设计和仪器发展的基础上,兼容并包地创新运用多种先进教学方法,优化教学质量。期待微型实验使每位学生萌发的创新之花都结出丰硕的果实。
参考文献:
[1] 宋心琦.关于发展和推广微型化学实验的一点看法[J].发明与创新(微型实验专辑),2007(7):1-2.
[2] 王祖浩,王磊.化学课程标准(实验)解读[M].湖北:湖北教育出版社,2004:212.
[3] 王磊.化学比较教育[M].南宁:广西教育出版社,2006:273.
作者：赵 琦
第二篇：注重物理实验创新 凸显实验教学功能
摘 要：创新实验是优化物理实验教学的重要手段，也是对物理实验教学资源的有效补充.本文利用创新实验教具“电磁铁磁性测量仪”，弥补教材方案的设计不足，将定性实验变为半定量探究，凸显物理实验的“证据”功能，实现抽象物理概念的科学建构.
关键词：实验创新;自制教具;电磁铁磁性测量仪
基金项目：江苏省中小学教学研究第十三期重点课题“初中物理教学中学生深度学习促进学业质量提高的实证研究”(项目编号：2019jyktzd-11);江苏省连云港市中小学教研室第十三期重点课题“初中物理教学中促进学生深度学习的实践研究”(项目编号：2019LYGJY13-ZD35).
作者简介：胡世龙(1979-)，男，江苏连云港人，本科，中小学高级教师，研究方向：中学物理课堂教学策略、实验创新研究.
《义务教育物理课程标准(2011年版)》在“实施建议”栏目中明确指出：实验教学是物理教学的重要组成部分，是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径.《义务教育物理课程标准(2011年版)》提倡通过各种途径开发实验课程资源，其中就包括利用身边物品开展实验创新活动.其原因是物理实验创新能够有效填补实验资源不足，优化教材实验教学的细节，实现提升实验教学效果，从而更好地服务于物理概念、规律的教学，从整体上提升物理教学的质量和品位.笔者现以苏科版义务教育物理教材九年级下册第十六章 第二节 “电流的磁场”一节中“电磁铁及其应用”有关内容为例，对教材中实验方案进行创新设计，利用自制的电磁铁磁性测量仪进行探究教学实践，将原来较为抽象的电磁铁磁性概念进行显化处理，凸显物理实验创新教学的独特功能.
1 对教材中设计方案的分析
笔者对当前我国不同地区正在使用的义务教育物理教材进行分析发现：人教版、沪科版、鲁科版和沪粤版等四种物理教材，在描述电磁铁磁性强弱时都采用转化法，主要是通过观察电磁铁吸引大头针(或曲别针)数目多少来体现电磁铁磁性强弱;教科版教材则是通过观察悬挂小铁块的弹簧长度变化来体现电磁铁磁性强弱;而苏科版教材中以“读一读”形式呈现，通过简要文字阐释电磁铁磁性强弱与线圈匝数多少、线圈中电流大小有关，没有具体说明电磁铁磁性强弱的体现方式.由此可见，教材中对于电磁铁磁性强弱只是体现为定性的表述，缺乏定量的、直观的“实验证据”，致使学生在电磁铁磁性强弱的认知上会产生弱化.
为了克服上述缺陷，突破知识建构上的困境，笔者开发利用生活中常见的“自组物件”，就是教师或学生选择利用身边容易得到的材料、物品，不需要加工，只借用其某种物理属性，组合起来进行物理教学活动.笔者利用“自组物件”的方法自制电磁铁磁性强弱测量仪.
2 本教具的制作过程、创新之处与主要用途
2.1 实验装置的制作过程
2.1.1 主要器材
微型电子台秤、30cm×30cm软塑料泡沫板一块、纽扣式铷磁铁一枚、直径为1mm铜漆包线、一段长约13cm及直径为1.5cmPVC电线管、一根长12cm及直径为1cm的软铁棒、开关、3.8V小灯泡附有灯座、学生电源、30cm×25cm亚克力透明塑料板一块、导线四根(其中二根导线一端带有鳄鱼夹)、短自滚丝若干、PVC自来水管塑料卡槽2只、热熔胶枪、手电钻、三角铁等.
2.1.2 制作的基本方法
(1)截取一块30cm×25cm亚克力透明塑料板，根据三角铁上的孔距用手电钻打孔，先用自滚丝将弯折成90°三角铁固定在亚克力板上，再用自滚丝将其固定在泡沫塑料板上，如圖1所示.
(2)截一段长约13cm电线管，用直径1mm铜漆包线在上面来回密绕二层后中间留一接头，再继续密绕二层到另一端留一接线头，再用热熔胶将电线管两端固定，防止漆包线松散脱落，如图2所示.
(3)取一长约12cm、直径为1cm软铁棒，将一端安装一带有塑料螺母的长螺丝，便于实验操作使用，如图3所示.
(4)将绕制好螺线管安装在PVC水管夹上，并用导线将学生电源、开关、小灯泡和电磁铁连接好.
(5)在电磁铁下端的软泡沫底座上放一微型电子台秤，并在电磁铁下端正对着电子秤盘位置放置一枚铷磁体，提前标出它的N、S极.再把软铁棒插入螺线管中，调节塑料螺母至合适位置，即软铁棒恰好不能把铷磁体吸起来的位置.
2.1.3 实验装置实物图
整套装置由泡沫塑料底座、透明亚克力板支架、铷磁铁、微型电子台秤、螺线管、软铁棒、小灯泡、学生电源、开关及导线等元件组合而成，如图4所示.
2.2 本教具的主要创新之处
(1)利用电子台秤的“清零”功能，可直接将小磁体对托盘压力设置为零.
(2)电磁铁与铷磁体之间相互作用力表现为引力还是斥力，可以通过电子台秤示数的正负号直接体现.若电子台秤示数显示为正数，说明铷磁体对电子台秤的秤盘压力增大，即铷磁体受到电磁铁的排斥作用.反之，若电子台秤示数显示为负数，说明铷磁体对电子台秤秤盘压力减小，即铷磁体受到电磁铁的吸引作用.
(3)电磁铁磁性的强弱可通过电子台秤示数大小直接体现.当铷磁体受到电磁铁排斥时，铷磁体对电子台秤压力增大，电子台秤示数也随之增大.当铷磁体受到电磁铁吸引时，铷磁体对电子台秤压力减小，电子台秤示数也随之减小.
(4)电磁铁两端的极性可以通过电子台秤示数之间的正负号直接判别.根据事先铷磁体标注的N、S极以及磁极间的相互作用规律，若电子台秤显示示数为正数，说明电磁铁与铷磁体靠近那一端极性同名;若电子台秤显示示数为负数，说明电磁铁与铷磁体靠近那一端极性异名.
(5)便于探究线圈匝数多少对电磁铁磁性强弱的影响关系.在控制电源电压不变的情况下，改变接入电路中电磁铁线圈的匝数，可以通过电子台秤示数变化大小直接判断电磁铁磁性强弱的变化情况.
(6)便于探究线圈中电流大小对电磁铁磁性强弱的影响关系.在控制接入电路中线圈匝数多少不变的情况下，改变学生电源的电压高低，可以通过电子台秤示数变化大小直接判断电磁铁磁性强弱的变化情况.
2.3 本教具的主要用途
2.3.1 探究电磁铁磁性的强弱
将实验装置组装好，将学生电源电压调至4.5V位置处，先按电子台秤开关按钮使其启动，再按“清零”按钮使电子秤示数为零.检查无误后闭合开关，观察电子台秤是否有示数.若电子台秤有示数显示，说明电磁铁周围产生磁场，电子秤所显示的示数越大，表示电磁铁的磁性也越强.
2.3.2 探究电磁铁磁极的方向
将实验装置组装好，将电子台秤示数清零后，检查无误后观察电子秤所显示的示数是正数还是负数.若电子秤所显示的示数是正数，表示电磁铁与铷磁体上表面靠近那端是一对同名磁极，即电磁铁下端为N极;若电子秤所显示的示数是负数，表示电磁铁与铷磁体上表面靠近那端是一对异名磁极，即电磁体下端为S极.
2.3.3 探究电流大小对电磁铁磁性强弱的影响
将实验装置组装好，将电子台秤示数清零后，检查无误后闭合开关，观察电子台秤是否有示数.若电子台秤有示数显示，说明电路是通路.现将电源电压逐渐调低使电磁铁线圈中电流减小，可以观察到电子秤的示数逐渐变小，说明电磁铁磁性在逐渐减弱.再将电源电压逐渐调高使电磁铁线圈中电流增大，可以观察到电子台秤的示数也逐渐变大，说明电磁铁磁性也在逐渐增强(注意，此处电源电压不能调太高，防止烧坏电路中的小灯泡).
2.3.4 探究线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响
将实验装置组装好，先将电子台秤示数清零后，将线圈中间接头、其中一端接入电路，检查无误后闭合开关，观察电子台秤的示数大小.再断开开关，将电磁铁线圈的两端接线头接入电路，可以观察到电子台秤的示数明显增大，说明电磁铁线圈匝数越多，电磁铁磁性越强.
2.3.5 探究电流方向对电磁铁磁极的影响
将实验装置组装好，将电子台秤示数清零后，检查无误后闭合开关，观察并记录下此时电子台秤所显示的示数，此时需要注意观察电子台秤示数是正数还是负数.再将接在学生電源正负接线柱两根导线对调以改变线圈中电流方向，观察到此时电子台秤所显示的示数大小没有发生改变，但电子台秤所显示示数正负值发生了改变，直观地说明电磁铁磁极方向与线圈中电流方向有关.
综上所述，巧借生活中易得物品进行实验创新，不仅能够拉近物理实验与学生的生活距离，推动物理实验生活化的应用，也契合教育心理学中建构主义理论，有助于培养学生的创新能力，帮助学生实现物理知识的有效建构，不断提升学生科学素养.
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(2011年版)[M].北京：北京师范大学出版社，2012.
[2]郭培东.基于学科核心素养培养的初中物理实验课教学结构研究——以“探究欧姆定律”为例[J].中学物理，2020，38(20)：50-52.
[3]陈海深，王帅.核心素养视域下物理实验生活化应用——以易拉罐的应用为例[J].物理教师，2019，40(10)：79-80+83.
[4]李维兵.优化细节改进实验教学效果[J].物理教学，2019，41(05)：17-19.
[5]陈晓霞，邢红军.初中物理实验方法的显化研究[J].中学物理，2018，36(24)：20-22.
(收稿日期：2021-03-12)
作者：胡世龙
第三篇：高中化学实验设计与创新的实验研究
【摘要】高中化学的教学就是培养学生的创新能力、实践能力、思维能力为目标，在教学的过程中教师应将化学与其他的学科联系起来，这样才能更好的让学生去认识化学，去了解化学，在学习的过程创新，在创新的过程学习，从此来提高化学的教学和学习质量。高中化学的实验性较强，探究过程也是比较强的，教师在化学的实验设计的活动中用实验来培育和教导学生的实践和思维能力，而这样更能培养学生的创新能力，这对于学生的未来的学习和发展都有着很重要的作用。
【关键词】高中化学 设计与创新 实验研究
【正文】高中化学是以实验为基础的一门自然学科，新物质的发现，新能源的开发都实在实验的过程中发现的，都离不开化学，更是离不开创新。在现代世界以及未来的发展都离不开创新，中学生的高质量教育更是离不开创新，而创新在教育中的发展还更加需要努力。
一、当前高中化学实验设计与创新能力的教学现状
1.1教学观念落后
教师的教学观念存在一定的问题，在传统教育的熏陶下，多数教师还是采用较传统的教学方式，还是采用教师在讲台上授课，学生在座位上听的授课方式，这种授课方式的局限性很大，在课堂上的表现较为枯燥，没有及时和学生产生互动，因而不容易提起学生对化学的乐趣。有些化学老师的实验水平不能达到正规标准，而且教师的实验动手操作能力也不是特别的强。
1.2教育资源严重缺乏
学校的硬件设施不完善，不能及时供應化学实验需要的实验工具，这种情况在一些农村偏远的高中较为常见，在一定程度上导致教师的教学质量降低，学生的听课效率下降。学生没有学习的乐趣并且缺乏对学习的探究。
二、高中化学实验设计与创新能力培养策略
2.1转变传统教学理念，推动学生创新能力进步
教师在教学的过程中，不要只是一味的运用传统的教学方法，要试着改变传统的教学理念与教学思想，顺应时代潮流。首先教师要做到改变之前的教学方式，教学方式缺乏创新，和之前没有变化，会让学生的学习和参与课堂积极性降低，会导致学生降低对学习的兴趣度。不利于学生的学习。如今要对化学的实验设计以及在化学创新方面进行改革，教师要把先进的教学理念运用到日常的教学中，不仅让学生学到新的知识，还要在日常的实验课的学习上让学生成为主操作者，潜移默化的增强学生的主体认知。因此，教师在教学的过程中也要不断的充实着自己，增加课堂上与学生的互动，让学生能够自主的参与其中。老师要充分引导学生发挥自身的能动性，开展体验探究活动，让学生积极的参加到实验活动中。
例如在必修一的第二章中的一个研究活动，用坩埚钳夹住一小块铝箔并在酒精上加热到融化，观察其现象，并思考为什么会有这种现象，若是教师来进行这个实验，或许就只有前排的学生会认真的看着教师实验，而靠后的学生会看吗?那这样的实验效果来说又有什么用呢;因此过氧化钠的特殊作用的数学实验中应该让学生来进行操作，让他们自己感受到化学的魅力，这样他们才能够自己独立的去思考，为什么会出现这样的现象呢，不然他们怎么能够进行创新。
2.2化学实验与创新生活化，训练学生实验动手能
化学的实验与创新生活化，是让学生可以走出课堂，不拘泥于实验室的练习，在日常的生活中来找到化学的踪迹，利用身边较为容易见到和得到的资源来进行化学实验，以此减轻因学校设备不完善而不能进行实验的遗憾。在人们看来，化学是非常危险的，这就从心理上让学生开始害怕了化学，更不要说要进行化学实验了，有的学校和教师也都为了学生的安全为借口，对一些实验大都使用视频或者是教师来进行操作，学生来进行观看，这样做是为了学生的安全问题，没有问题，可是学生的动手操作能力又有什么提升，都只是停留在书本方面，因此教师在面对课本教材的时候，充分的将化学的实验设计进行合理划分，有重复的实验就可以一次性的做完，或者将一些实验合二为一。这样不仅能有效地提高教学的质量创新实验能力。
例如在铁钉锈蚀条件的探究中，先给学生提一个问题引入这个实验，让学生去思考，之后就可以让学生自己回家找铁钉来进行实验，可以多给学生一些时间来进行记录中间发生的一些现象，这样学生才会去思考原因，并在此基础上进行实验创新，学生自己进行实验活动，会带来更好的实验效果;教师不应该只是从书本上来做实验，还要结合日常活动，交给学生一些任务，比如面筋是如何做成的，其实也就是从面粉中提取蛋白质，其原理是什么，教师可以给学生一些小提示，让学生自己回家做一下试试，这样不仅能提高学生的实验动手能力，还能提高学生对于化学实验的积极性和对化学学习的乐趣，并且他们会在自我动手的实践中学会思考，学会探讨，学会创新。
【结束语】在高中化学教学中，教师应通过多种的方式促进学生的创新能力的提高，开展相关的创新化学实验的活动，促使学生化学实验能力的提高，为学生创造良好的学习氛围，培养学生的创新意识，活跃学生的创新思维，教师在教学过程中不仅要注重教材理论知识，还要与实际情况结合起来，从实际出发，培养学生的实验动手能力，推动学生自身全面发展，也为国家未来的发展培育创新人才。
【参考文献】
[1]邹正大，胡云玲.高中化学创新实验的设计与教学应用研究[J].求知导刊，2020(47)：32-33.
[2]徐娟芬.高中化学创新实验课程的设计与实施[J].求学，2020(40)：47-48.
山东省淄博市淄川区般阳中学
作者：陈晶晶