時間：2022-11-10 04:42:29
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化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，而化學(xué)實驗則是化學(xué)學(xué)科的靈魂，化學(xué)實驗不僅是學(xué)生獲取直觀信息、認識化學(xué)世界的窗口，而且是幫助學(xué)生認識化學(xué)規(guī)律、形成化學(xué)概念、理解和鞏固化學(xué)知識、提高各種能力的重要途徑，化學(xué)實驗以其獨特的優(yōu)勢，在學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上發(fā)揮著重要的作用。
1.引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維
實驗設(shè)計通過學(xué)生自己思考、設(shè)計，既可以培養(yǎng)學(xué)生動手動腦解決問題的能力，又可以培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。在組織學(xué)生開展實驗設(shè)計時，要引導(dǎo)學(xué)生閱讀、查找一些實驗小竅門、實驗藥品及儀器的代用品、實驗裝置的改進等有關(guān)資料，以開闊學(xué)生的視野，拓展學(xué)生的創(chuàng)造性思維。同時，提出一些能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造欲望和創(chuàng)造興趣的問題，然后讓學(xué)生獨立進行實驗操作，盡量給學(xué)生一些動手的機會，讓學(xué)生在手腦并用的活動中迸發(fā)出創(chuàng)造的火花。
學(xué)生在設(shè)計實驗時，大腦中必須運用與這個實驗有關(guān)的全部舊知識，并考慮使用哪些儀器，如何裝配？采用哪些藥品，怎樣操作？以及會出現(xiàn)哪些現(xiàn)象？能說明什么問題等。例如，在一次證明氫氧化鈉和二氧化碳確實發(fā)生了反應(yīng)的實驗設(shè)計中，根據(jù)學(xué)生提出的多個方案，讓大家進行討論、比較，激起學(xué)生設(shè)計實驗更大的熱情。又如要求學(xué)生利用氫氣還原氧化銅生成水的反應(yīng)來設(shè)計一個實驗，以測定水分子的組成。學(xué)生利用已學(xué)過的氫氣實驗室制法來設(shè)計二氧化碳的實驗室制法，設(shè)計好后立即付諸實驗，并一舉成功。
通過以上學(xué)生自己思考設(shè)計的實驗，不僅鞏固強化了學(xué)生的基礎(chǔ)知識，還有效拓展了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
2.挖掘探究性實驗，調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新精神
探究性實驗是先做實驗，通過觀察、記錄、分析、討論，去粗取精，去偽存真，了解事物的本質(zhì)及變化的根源，把感性的認識上升到理性。它是在“問題——實驗——科學(xué)抽象——結(jié)論——應(yīng)用”這樣一個過程中體現(xiàn)的。能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)興趣，長期訓(xùn)練，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的基本技能，更重要的是幫助學(xué)生建立創(chuàng)新思路、創(chuàng)新觀念，調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新精神。
如有關(guān)硫酸根離子的檢驗，教材中說的是：先加入氯化鋇，有白色沉淀，再滴入稀硝酸，白色沉淀不溶解，則說明原溶液中有硫酸根離子。此實驗只是驗證這種方法能檢驗硫酸根離子，效果并不太好。在教學(xué)中，我先讓學(xué)生看書，初步總結(jié)硫酸根離子的檢驗方法，然后分別在硫酸和硝酸銀溶液中滴入氯化鋇溶液，再加硝酸，白色沉淀同樣不消失，硝酸銀溶液并不存在硫酸根離子。這時，學(xué)生必然疑問頓生：為什么教材中方法不行？進而講解硫酸根離子的檢驗方法。最簡單的辦法是先加鹽酸，如果沒有氣體、沉淀生成，然后再加入氯化鋇溶液有沉淀生成，則原溶液中有硫酸根離子。
這種通過推理概括來獲得結(jié)論的探索性實驗，活躍了學(xué)生的思維，激發(fā)了學(xué)生主動積極探索的熱情，增強了自信，激活了創(chuàng)新能力，其創(chuàng)新精神得到了升化。
3.加強實驗的改進，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師必須以自己的創(chuàng)造性勞動去影響學(xué)生，為學(xué)生起表率作用，讓學(xué)生對一些演示實驗、實驗裝置、操作也作合理的改革，從而促進學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。
1直接拔出試驗現(xiàn)象及破壞形態(tài)
加載初期，鋼筋應(yīng)變和加載端鋼筋滑移量均勻增長，自由端無滑移。荷載繼續(xù)增加，裂縫在加載端出現(xiàn)且迅速向自由端擴展，自由端鋼筋開始產(chǎn)生滑移，但其滑移增長速度比加載端慢，鋼筋應(yīng)變快速增大。當(dāng)接近破壞荷載時，加載端和自由端鋼筋滑移增長速度均較大;鋼筋應(yīng)變急速增大，甚至加載端鋼筋應(yīng)變超出測試范圍。試件最終發(fā)生兩種黏結(jié)破壞形式(圖5):1)試件C的黏結(jié)破壞形式為鋼筋拔出破壞(破壞時荷載開始緩慢減小，自由端和加載端滑移量急速增長);2)其余試件黏結(jié)破壞形式為混凝土劈裂破壞(破壞時混凝土出現(xiàn)裂縫且裂縫迅速發(fā)展，荷載急劇減小，混凝土喪失對鋼筋的環(huán)向約束作用)。
2梁式試驗現(xiàn)象及破壞形態(tài)
加載初期，跨中撓度隨荷載增加而緩慢增大，加載端鋼筋出現(xiàn)滑移而自由端鋼筋無滑移。荷載增加至(0.2～0.3)Pu(Pu為破壞荷載)時，梁底面開始出現(xiàn)微小的橫向裂縫，逐漸從底面向上發(fā)展，梁底面出現(xiàn)少量的混凝土剝落。荷載增加至(0.4～0.5)Pu時，自由端鋼筋開始出現(xiàn)滑移，梁底中部出現(xiàn)1條較為明顯的縱向裂縫。隨著荷載增大，縱向裂縫開始分叉并與橫向裂縫貫通。當(dāng)荷載達到Pu時，底面縱向裂縫急劇增寬，周圍出現(xiàn)大量的分支裂縫，加載端在測試筋上表面，從試件剝落出一個扇面形混凝土凹坑。各試件的破壞形態(tài)基本類似，圖6給出了各試件的黏結(jié)破壞形態(tài)。
試驗結(jié)果及分析
1直接拔出試件試驗結(jié)果
1）平均黏結(jié)應(yīng)力-滑移曲線
圖7給出了直接拔出試件平均黏結(jié)應(yīng)力-滑移曲線。其中，平均黏結(jié)應(yīng)力σ可用式(1)求得。從圖7中可以看出:1)各試件平均黏結(jié)應(yīng)力σ-滑移s曲線形狀相似。加載初期，加載端鋼筋滑移量不斷增加而自由端鋼筋沒有產(chǎn)生滑移;荷載繼續(xù)增加，自由端鋼筋開始滑移，但自由端鋼筋滑移增長速度慢于加載端鋼筋滑移;達到破壞荷載時，加載端和自由端鋼筋滑移值均急劇增大。2)對比圖7a～7d可知，粉煤灰摻量越大，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下產(chǎn)生的加載端和自由端鋼筋滑移量越小。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力為5MPa時，粉煤灰摻量0%、10%、20%和30%直接拔出試件加載端鋼筋滑移量分別為0.84mm、0.78mm、0.69mm、0.50mm，而自由端鋼筋滑移量分別為0.17mm、0.14mm、0.13mm、0.11mm。因此適量加入粉煤灰有利于混凝土的黏結(jié)性能。3)對比圖7c、7e和7f可知，混凝土強度越高，自由端鋼筋開始滑移時的荷載越大，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下加載端和自由端鋼筋滑移量越小。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力分別為5MPa、1MPa、7MPa時，混凝土強度等級C30、C40、C50直接拔出試件的自由端鋼筋開始滑移。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力為5MPa時，混凝土強度等級C30、C40、C50直接拔出試件的加載端鋼筋滑移量分別為0.69mm、0.58mm、0.51mm，而自由端鋼筋滑移量分別為0.13mm、0.11mm、0.10mm。4)對比圖7c、7g可知，與鋼筋直徑為16mm的試件A2-16Ⅱ相比，鋼筋直徑為25mm的試件A2-25的加載端和自由端鋼筋滑移增長更快，破壞時加載端和自由端鋼筋滑移量更小。5)對比圖7c、7h可知，與配置HRB335級鋼筋的試件A2-16Ⅱ相比，配置HRB400級鋼筋的試件A2-16Ⅲ的自由端鋼筋開始滑移時的荷載更大，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下加載端和自由端鋼筋滑移更小。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力分別為5MPa、9MPa時，試件A2-16Ⅱ、A2-16Ⅲ的自由端鋼筋開始滑移;當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力為5MPa時，試件A2-16Ⅱ、A2-16Ⅲ的加載端鋼筋滑移量分別為0.69mm、0.43mm，而自由端鋼筋滑移量分別為0.13mm、0.11mm。由此可見，HRB400級鋼的黏結(jié)性能優(yōu)于HRB335級鋼。
2）鋼筋應(yīng)變隨黏結(jié)長度的分布
圖8給出了試件在不同鋼筋應(yīng)力下的鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長度的分布曲線。其中，鋼筋應(yīng)力σs可按式(2)計算。從圖8可以看出:1)各試件鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長度的分布曲線形狀相似。隨著荷載增大，黏結(jié)區(qū)各測點鋼筋應(yīng)變均相應(yīng)增大;加載端的鋼筋應(yīng)變增大速度較快，而自由端鋼筋應(yīng)變變化不大。2)對比圖8a～8d可知，隨著粉煤灰摻量的增加，相同鋼筋應(yīng)力下加載端鋼筋應(yīng)變值減小。當(dāng)鋼筋應(yīng)力約為100MPa時，粉煤灰摻量0%、10%、20%和30%試件加載端鋼筋應(yīng)變值分別為1620×10－6(σs=104.2MPa)、1410×10－6(σs=100.9MPa)、1380×10－6(σs=101.2MPa)、1370×10－6(σs=98.5MPa)。摻20%粉煤灰的混凝土鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長度的分布曲線更均勻平滑，近似線性關(guān)系。3)對比圖8c、8e和圖8f可知，隨著混凝土強度的增大，鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長度的分布曲線由直線向凸向曲線轉(zhuǎn)變，相同鋼筋應(yīng)力下加載端鋼筋應(yīng)變值增大。當(dāng)鋼筋應(yīng)力約為100MPa時，混凝土強度C30、C40、C50試件加載端鋼筋應(yīng)變值為1380×10－6(σs=101.2MPa)、1490×10－6(σs=105MPa)、1510×10－6(σs=105MPa)。4)對比圖8c、8g可知，與鋼筋直徑16mm的試件A2-16Ⅱ相比，相同鋼筋應(yīng)力下鋼筋直徑為25mm的試件A2-25加載端鋼筋應(yīng)變更小。當(dāng)鋼筋應(yīng)力約為45MPa時，試件A2-16Ⅱ、A2-25加載端鋼筋應(yīng)變分別為750×10－6(σs=44.4MPa)、736×10－6(σs=44.9MPa)。5)對比圖8c、8h可知，配置HRB335級鋼筋試件A2-16Ⅱ鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長度的分布曲線接近直線，而配置HRB400級鋼筋試件A2-16Ⅲ鋼筋應(yīng)變分布曲線呈現(xiàn)凸向。與試件A2-16Ⅱ相比，相同鋼筋應(yīng)力下試件A2-16Ⅲ加載端和自由端鋼筋應(yīng)變更小;試件A2-16Ⅲ的鋼筋應(yīng)變分布曲線在測點1～4黏結(jié)區(qū)間內(nèi)增長較大，其余黏結(jié)長度內(nèi)應(yīng)變增長較小，可見HRB400級鋼筋所需的黏結(jié)長度小于HRB335級筋鋼。
3）黏結(jié)應(yīng)力隨黏結(jié)長度的分布
根據(jù)圖8鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長度的分布情況，參考文獻［6］黏結(jié)應(yīng)力計算方法，可求出直接拔出試件不同平均黏結(jié)應(yīng)力下黏結(jié)應(yīng)力σ沿黏結(jié)長度的分布曲線，結(jié)果見圖9。從圖9可以看出:各試件黏結(jié)應(yīng)力沿黏結(jié)長度的分布曲線形狀相似，均呈單峰形。隨著荷載增大，黏結(jié)區(qū)各測點黏結(jié)應(yīng)力均有增長，黏結(jié)區(qū)中部應(yīng)力增長最快。2)對比圖9a～9d可知，隨著粉煤灰摻量的增加，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下黏結(jié)應(yīng)力峰值減小。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力約為5.0MPa時，粉煤灰摻量0%、10%、20%和30%試件黏結(jié)應(yīng)力峰值為25.1MPa(σ=4.8MPa)、19.2MPa(σ=5.1MPa)、18.7MPa(σ=5.1MPa)、16.4MPa(σ=4.8MPa)。3)對比圖9c、9e和9f可知，隨著混凝土強度的增大，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下黏結(jié)應(yīng)力峰值增大。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力約為4.0MPa時，混凝土強度C30、C40、C50試件黏結(jié)應(yīng)力峰值分別為12MPa(σ=9MPa)、15.1MPa(σ=9MPa)、15.3MPa(σ=4.0MPa)。4)對比圖9c、9g可知，與鋼筋直徑16mm的拉拔試件A2-16Ⅱ相比，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下鋼筋直徑為25mm的拉拔試件A2-25的黏結(jié)應(yīng)力峰值更大。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力約為0MPa時，試件A2-16Ⅱ、A2-25黏結(jié)應(yīng)力峰值分別為10.2MPa(σ=0MPa)、12MPa(σ=1MPa)。5)對比圖9c、9h可知，與配置HRB335級鋼筋試件A2-16Ⅱ相比，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下配置HRB400級鋼筋試件A2-16Ⅲ黏結(jié)應(yīng)力峰值更大。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力約為0MPa時，試件A2-16Ⅱ、A2-16Ⅲ黏結(jié)應(yīng)力峰值為10.2MPa(σ=0MPa)、15.2MPa(σ=1MPa)。
2梁式試件試驗結(jié)果
1）鋼筋應(yīng)力-跨中撓度關(guān)系曲線
圖10給出了梁式試件測試鋼筋應(yīng)力σs-跨中撓度δ關(guān)系曲線。從圖10可以看出:3個梁式試件測試鋼筋應(yīng)力-跨中撓度關(guān)系曲線接近;加載初期由于試驗裝置空隙的存在，在較小的荷載作用下可能產(chǎn)生較大的跨中撓度;待試驗裝置空隙消除后，跨中撓度隨著荷載的增大近似呈線性增長;當(dāng)自由端鋼筋發(fā)生滑移后，鋼筋應(yīng)力增長速度減慢，而跨中撓度快速增大;加載至破壞荷載后，鋼筋應(yīng)力減小而跨中撓度繼續(xù)增大。
2）平均黏結(jié)應(yīng)力-滑移關(guān)系曲線
乙酸乙酯是一種重要的有機化合物，可作為溶劑和香料。乙酸乙酯的制備實驗也是高校有機化學(xué)實驗的重要內(nèi)容之一，并且在實驗教材中目前仍然采用硫酸催化酯化法來合成。操作步驟復(fù)雜，教學(xué)實驗用時長，此實驗后的廢液酸性太強，易引起腐蝕，并且硫酸易引起炭化。所以，反應(yīng)瓶不易洗滌，基于以上缺點，文獻上也有許多有關(guān)乙酸乙酯合成實驗改進的報道，在實驗教學(xué)中，我們從綠色環(huán)保，簡化實驗步驟縮短教學(xué)實驗時間，節(jié)約能源和實驗試劑的角度出發(fā)，采取改裝實驗儀器和加入無機化合物做催化劑來合成乙酸乙酯，取得了較好的效果。
一、實驗
1.實驗原理
乙酸酯化法是傳統(tǒng)的乙酸乙酯生產(chǎn)方法，在催化劑濃硫酸的存在下，由乙酸和乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)而得。
主反應(yīng)：
反應(yīng)除去生成水，可得到高收率。該法生產(chǎn)乙酸乙酯屬于傳統(tǒng)的方法。
2.實驗儀器和藥品
ZWA-J阿貝折光儀：上海光學(xué)儀器五廠
市售純乙酸乙酯：折光率b.p.77.06℃、n為1.3727。n20D＝1．3721
冰醋酸AR.濃硫酸AR.無水乙醇AR.氯化鈉AR.無水硫酸鈉AR.、硫酸氫鈉AR.碳酸鈉AR.氯化鈣AR.均由上?；瘜W(xué)試劑廠購得。
3.實驗方法
(1)用硫酸作催化劑合成乙酸乙酯的實驗方法及裝置
用硫酸做催化劑的裝置見圖1。在250mL干燥三口瓶里加入15mL95%C2H5OH，將蒸餾瓶置于冷水浴中，一邊振搖一邊分批加入15ml濃H2SO4混合均勻，加入幾粒沸石。在三口燒瓶的側(cè)口放一支2000C溫度計，滴液漏斗中放入15mLC2H5OH和14.3mL冰HAc混合均勻后裝入三口燒瓶中口。溫度計水銀球和滴液漏斗末端必須浸入液面下距瓶底0.5-1cm，另一側(cè)口連接回流冷凝管、接液管和錐形瓶。由滴液漏斗中滴入瓶內(nèi)約3-4mL后將蒸餾瓶隔石棉網(wǎng)小火空氣浴加熱，使瓶中溫度控制在1100C-1250C，當(dāng)蒸餾瓶口有液體蒸出時再從滴液漏斗中慢慢滴入其混合液，調(diào)節(jié)加料速度，使蒸出酯的速度大致相等，時間約需90min。反應(yīng)溫度維持在1100C-1250C之間。滴加完畢，繼續(xù)加熱數(shù)分鐘，直到反應(yīng)液的溫度升到1300C時不再有液體餾出為止。得粗乙酸乙酯。加入飽和碳酸鈉溶液并不斷振蕩，直至無二氧化碳氣體產(chǎn)生，放置片刻。然后，轉(zhuǎn)入分液漏斗中，放出水層，再經(jīng)飽和食鹽水飽和氯化鈣溶液各洗一次。有機層經(jīng)無水硫酸鈉干燥后進行蒸餾，730C-780C收集后得精酯。
(2)用硫酸氫鈉作催化劑合成乙酸乙酯的實驗方法及裝置
對乙酸乙酯合成實驗的改進
參考并查閱文獻上的有關(guān)資料，我們認為用硫酸氫鈉作催化劑比較適合學(xué)生在實驗室中實驗。
反應(yīng)方程式：
用硫酸氫鈉做催化劑的裝置見圖2。在圖2中100ml圓底燒瓶中分別加入25ml乙酸、25ml乙醇，1.91g硫酸氫鈉，加熱回流60min，冷卻后在水浴上加熱蒸餾，直至無餾出物餾出為止，得粗乙酸乙酯。然后洗滌、干燥、蒸餾制得精乙酸乙酯。發(fā)現(xiàn)其最后產(chǎn)物的產(chǎn)率也可達80%以上，與H2SO4作催化劑一樣能產(chǎn)生較好的效果。
二、結(jié)果討論
1.儀器改進
在圖1實驗中制取乙酸乙酯用濃H2SO4作催化劑，發(fā)現(xiàn)存在如下缺點：(1)加料速度要慢，否則易使體系的溫度升高，使乙醇揮發(fā)，產(chǎn)率降低，使實驗時間延長。(2)由于濃硫酸同時具有酯化、氧化、脫水等作用，酯化的同時易導(dǎo)致乙醚、乙烯、二氧化硫、乙醛等副產(chǎn)物產(chǎn)生；另外若局部過熱，硫酸還可使有機溶劑局部碳化，不僅使產(chǎn)率降低，也給產(chǎn)品精制帶來許多麻煩。(3)因濃硫酸有強腐蝕性，學(xué)生操作不慎易被燒傷，安全性較差。(4)裝置使用的是三口燒瓶、滴液漏斗、冷凝管、溫度計、儀器較麻煩。(5)加料時間約90min。優(yōu)點是：反應(yīng)過程用溫度計控溫，邊滴加，邊反應(yīng)、邊蒸餾，平衡是動態(tài)的，有利于反應(yīng)物有效接觸，反應(yīng)速率較快。但在實驗中由于學(xué)生操作水平的原因，滴加較快時，反應(yīng)體系溫度降低，滴加的乙醇來不及參加反應(yīng)就被蒸了出來，造成乙醇轉(zhuǎn)化率降低，使產(chǎn)率偏低；滴加較慢時，反應(yīng)溫度升高，副反應(yīng)增加，無色的反應(yīng)液中由棕色變?yōu)楹谏囟鹊目刂婆c滴加速度控制較難統(tǒng)一，造成反應(yīng)的不穩(wěn)定，而使反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率低。
在圖2改進后的實驗是圓底燒瓶上直接連接冷凝管，裝置簡單，節(jié)省時間，水浴上回流0.5h即可改為蒸餾裝置。安全性提高，較圖1節(jié)約時間2小時。整個裝置防止了硫酸的碳化，另外先回流后蒸餾有利于反應(yīng)平衡向產(chǎn)物方向移動，回流裝置改為蒸餾裝置后，隨著粗產(chǎn)物乙酸乙酯的不斷蒸出，其反應(yīng)混合物中的乙醇和乙酸還要進行酯化反應(yīng)，促使反應(yīng)繼續(xù)向平衡右移，使乙酸基本上完全轉(zhuǎn)化，防止了反應(yīng)物來不及反應(yīng)而被蒸出。此法存在的缺點是：(1)反應(yīng)瓶中無溫度計，在加熱過程中反應(yīng)物溫度的波動不能直觀觀察。(2)由于是一次性加入反應(yīng)物，在加熱狀況下有較多的乙醇處于蒸汽狀態(tài)下乙醇的轉(zhuǎn)化率可能降低。
2.催化劑的改進
由于目前有機化學(xué)實驗教材中，反應(yīng)的硫酸用量普遍偏多，達到乙醇用量的20-25%，在實驗中大量出現(xiàn)乙醇被氧化、碳化的現(xiàn)象。文獻上也有許多有關(guān)乙酸乙酯合成實驗改進的報道，但用無水四氯化錫、二水氯化亞錫、六水三氯化鐵等做催化劑前期準備工作復(fù)雜、時間長、也不適于教學(xué)實驗。綜合與查閱文獻上的有關(guān)資料后，我們認為在實驗室中學(xué)生乙酸乙酯合成實驗的催化劑改用硫酸氫鈉能產(chǎn)生較好的催化效果。由于硫酸氫鈉是強電解質(zhì)，硫酸氫根可以電離出來氫離子而使體系顯酸性。在反應(yīng)體系中，硫酸氫鈉自身的結(jié)晶水能夠在催化劑表面電離出氫離子來催化反應(yīng)，反應(yīng)生成的水又能使硫酸氫鈉電離出更多的氫離子，從而有利于酯化反應(yīng)的進行。硫酸氫鈉價廉易得、使用方便、后處理簡單，易分離，減少了設(shè)備的腐蝕和環(huán)境污染。通過實驗在乙酸乙酯的合成反應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)其最后產(chǎn)物的產(chǎn)率也可達80%以上，與H2SO4作催化劑一樣能產(chǎn)生較好的效果。
以下是兩種催化劑合成乙酸乙酯實驗對比，列于表1。從表中可看出改進儀器和催化劑后乙酸乙酯合成時間縮短50min，產(chǎn)量雖然減小而產(chǎn)率的轉(zhuǎn)化并沒有減少。
3.產(chǎn)品的純度
合成后的乙酸乙酯的折光率見表2。從中可看出，當(dāng)改進催化劑后乙酸乙酯的折光率與市售純乙酸乙酯的折光率基本相符。
三、結(jié)論
實驗方法改進后，使學(xué)生在乙酸乙酯合成實驗時裝置簡單，實驗時間縮短，防止了硫酸碳化現(xiàn)象，減少了設(shè)備的腐蝕和環(huán)境的污染，提高了實驗合成的效率。目前本實驗已在我校環(huán)保、染整、高分子等專業(yè)的同學(xué)中進行乙酸乙酯合成改進后實驗，得到了較滿意的實驗效果。
參考文獻：
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如何使學(xué)生切身感受到科學(xué)實驗活動的妙趣橫生、樂趣無窮。這是科學(xué)老師的職責(zé)所在。科學(xué)實驗就是建立在充分利用學(xué)生的好奇心、求知欲和與生俱來的實驗探究天性的基礎(chǔ)上進行的。當(dāng)教師把學(xué)生感興趣的問題提出來時，他們會產(chǎn)生強烈的好奇心，并且會產(chǎn)生一種搞清楚是怎么回事的科學(xué)探究的本能，這就激起了學(xué)生的探究欲望。如《玩轉(zhuǎn)電磁鐵》這一課，對學(xué)生而言，磁鐵并不陌生，也知道磁鐵的一些性質(zhì)。我教學(xué)時，他們看到的只是電池、導(dǎo)線、鐵芯，聽到的卻是“電磁鐵，根磁鐵一樣能吸起鐵釘、大頭針、曲別針之類的東西”的話。他們短暫的疑惑，激起了實驗探究的情趣。于是各個實驗小組開始行動。繞線、接電路、吸曲別針、觀察、填記錄表，人人有事，人人有樂。然后老師趁機提問“：誰能告訴老師什么是電磁鐵？舉例說說電磁鐵磁力大小與哪些因素有關(guān)？”學(xué)生們齊刷刷舉起了手，答得很對。我用同樣方法，演示了電磁鐵磁極的實驗。由于學(xué)生做到了仔細觀察，很快就總結(jié)出“可以通過改變線圈的繞向和電流的方向來控制電磁鐵的磁極”這一實驗結(jié)論。
一、充分利用和發(fā)掘教材資源，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新意識
1、在實驗中探索新知識
創(chuàng)新意識是使學(xué)生進行創(chuàng)新、創(chuàng)造行為的心理動機。作為智力正常的學(xué)生，一般都具有創(chuàng)新和創(chuàng)造的潛能。教師應(yīng)具有保護學(xué)生創(chuàng)新心理和創(chuàng)新精神的意識。如在實驗教學(xué)中，因材施教，拓寬實驗思路，使化學(xué)實驗更具有趣味性、探索性和綜合性，以滿足學(xué)生動手、動腦、求新的心理特點，支持學(xué)生在實驗中萌發(fā)的創(chuàng)新意識，鼓勵他們?nèi)ヌ骄渴挛锏谋举|(zhì)。例如：在學(xué)習(xí)了O2氣體的實驗室制取的方法之后，我們在學(xué)習(xí)制取CO2的實驗中，可以對二氧化碳的實驗室制取實驗進行如下的設(shè)問：（1）制取O2的裝置有什么特點？是否可以用來制取CO2？（2）制取一種氣體，我們需要了解哪些知識？（3）如果實驗室沒有稀鹽酸，可不可以用硫酸代替？（4）若沒有碳酸鈣該用什么藥品代替？經(jīng)過動手、動腦，不僅提高了學(xué)習(xí)興趣，鞏固了所學(xué)知識，同時培養(yǎng)了獨立思維能力。
2、變演示實驗為學(xué)生設(shè)計性實驗
為了提高學(xué)生自主創(chuàng)新能力，在演示實驗中，由學(xué)生自行設(shè)計實驗過程，使之變?yōu)樘骄啃?、設(shè)計型、科研型的實驗。例如：在關(guān)于溶液的導(dǎo)電性演示實驗中，教師可以給出所需的藥品和儀器，然后讓學(xué)生自擬一個實驗方案來驗證物質(zhì)的導(dǎo)電性。教學(xué)中我們可以這樣安排：（1）學(xué)生自擬實驗方案。（2）學(xué)生詳細設(shè)計實驗操作過程。（3）師生討論、評價實驗。學(xué)生在實驗中，獨立探索、研究，雖然時間可能長一些，但在操作中提高了他們的實驗設(shè)計能力和動手能力，通過解決實驗中出現(xiàn)的疑難問題，提高了學(xué)生獨立實驗和學(xué)習(xí)的能力。
二、注重對實驗的探究，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)知識的創(chuàng)新
探究的目的是使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變?yōu)樘骄啃缘闹鲃忧笾?，這是學(xué)習(xí)過程的一種質(zhì)的突破與飛躍。探究式教學(xué)要體現(xiàn)以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，給學(xué)生主動探究、自主學(xué)習(xí)的空間，為學(xué)生提供動手動腦的機會，促使學(xué)生產(chǎn)生質(zhì)疑、探索求解的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)動機，并將化學(xué)學(xué)科的各部分知識、技能、技巧相互滲透、融會貫通。
以教材“燃燒的條件”為例，在教學(xué)中我們可以按以下步驟進行：
1、提出問題
燃燒是日常生活中最為常見的一種現(xiàn)象。那么應(yīng)具備哪些條件才能燃燒呢？
2、提出假設(shè)
由于學(xué)生對燃燒這一現(xiàn)象非常熟悉，聯(lián)系到學(xué)生的實際情況，紛紛猜想問題的答案，主要有以下幾種：
猜想1：要有可以燃燒的物質(zhì)（可燃物）。
猜想2：要有氧氣。
猜想3：要達到一定的溫度。
在學(xué)生提出各種猜想后，教師再引導(dǎo)學(xué)生在猜想的基礎(chǔ)上進行如下合理的假設(shè)。
假設(shè)1：三個條件只需滿足其一就能燃燒。
假設(shè)2：三個條件要同時滿足才能燃燒。
假設(shè)3：滿足三個條件中的兩個就能燃燒。
3、制訂計劃，設(shè)計實驗，進行實驗
讓學(xué)生制訂詳細的探究計劃，就上述的猜想與假設(shè)設(shè)計實驗方案，教師在實驗中給予一定的指導(dǎo)。
實驗一：在500ml的燒杯中注入400ml熱水，放入一小塊白磷，在燒杯上蓋一塊薄銅片，銅片上一端放一小堆干燥的紅磷，另一端放一小塊已用濾紙吸干表面水分的白磷，觀察現(xiàn)象。
現(xiàn)象：薄銅片上的白磷燃燒，而薄銅片上的紅磷與熱水中的白磷沒有燃燒。
實驗二：用導(dǎo)管對準上述熱水中的白磷，通入少量的氧氣，觀察現(xiàn)象。
現(xiàn)象：熱水中的白磷燃燒起來。
4、解釋與結(jié)論
要求學(xué)生對所做的實驗進行總結(jié)，從實驗所得到的事實可以證明，燃燒的條件是：①氧氣（或空氣）。②溫度要達到可燃物的著火點。③可燃物。這三個條件應(yīng)同時滿足，缺一不可。
三、注重驗證性實驗的探究性
通過實驗探究不僅能讓學(xué)生獲得知識，學(xué)到技能，更重要的是讓學(xué)生學(xué)到科學(xué)方法和受到科學(xué)思維的訓(xùn)練，養(yǎng)成科學(xué)精神和良好品德，發(fā)展學(xué)習(xí)的興趣。這樣在實驗教學(xué)中，盡量發(fā)揮實驗的探究本性，讓學(xué)生體驗到實驗的趣味，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；讓學(xué)生體驗、理解科學(xué)探究的方法和過程，豐富學(xué)生探究活動的親身經(jīng)歷，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
四、精心設(shè)計探究性習(xí)題，提高學(xué)生探究思維能力
選擇好的探究性習(xí)題，對于培養(yǎng)學(xué)生探究性思維能力可以說具有十分重要的作用，因為實驗方面的探究性學(xué)習(xí)會占據(jù)大量的時間，而且會受到一些客觀條件的限制，而習(xí)題只需要利用大腦的思維，避開實驗條件，利用已有的知識，在大腦里形成探究步驟，在大腦里比較分析各種可能情況的利與弊，從而得到正確的結(jié)論。
例如：某課外活動小組在一次探究實驗中，將一種金屬投入盛有水的容器中，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)劇烈并有大量氣體生成。請根據(jù)上述實驗現(xiàn)象探討下列問題：
1試件設(shè)計
試驗設(shè)計了5個國產(chǎn)Q460高強度結(jié)構(gòu)鋼焊接箱形截面受壓柱，其實測幾何尺寸如表1所示，其中B、t分別為截面寬度和板厚(圖1)，L為試件幾何長度，Lt為試件兩端鉸支座轉(zhuǎn)動中心的間距，且Lt=L+500。試件所用的鋼板為國產(chǎn)Q460C低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，每種厚度(包括10mm、12mm和14mm三種)鋼板各準備了3個標(biāo)準材性試件并通過靜力拉伸試驗獲取了材料的基本力學(xué)性能，試驗結(jié)果的平均值如表2所示，包括彈性模量E、屈服強度fy、抗拉強度fu、屈強比fy/fu、屈服平臺末端應(yīng)變εst、抗拉強度對應(yīng)極限應(yīng)變εu及斷后伸長率A。從表2可以看出，該批國產(chǎn)Q460高強度鋼材的各項力學(xué)性能指標(biāo)，包括斷后伸長率、屈服平臺長度、屈強比等均滿足我國相關(guān)的鋼材標(biāo)準［14］和建筑抗震設(shè)計規(guī)范［15］中對鋼材力學(xué)性能指標(biāo)的要求。箱形截面試件采用單坡口全熔透對接焊縫，并通過了焊接工藝評定，對每種試件截面的焊接殘余應(yīng)力采用分割法進行了測量，具體見文獻［16］。
2試驗裝置
試驗采用500t液壓式長柱壓力試驗機進行豎向加載，如圖2所示。試件兩端各布置一個圓柱鉸以實現(xiàn)柱端單向鉸接。柱腳轉(zhuǎn)動中心至柱端面距離為250mm，因此，試件的鉸接長度Lt為其幾何長度L加上500mm，見表1。鉸支座的圓柱鉸軸直徑為260mm，支座底面和頂面的邊長為400mm。在柱跨中設(shè)置了3個水平方向的位移計，用于測量鋼柱在失穩(wěn)平面內(nèi)(圖3中DT1、DT2)和面外的橫向變形(圖3中DT3);在柱兩端的圓柱鉸軸對稱布置了位移計(圖2中DT6、DT7以及DT8、DT9)，通過二者的讀數(shù)差及間距測量柱端轉(zhuǎn)角，如圖4所示。柱底端千斤頂?shù)募虞d點位移通過豎向位移計DT4、DT5進行測量。每個試件的柱跨中(圖2中應(yīng)變測量截面1)和端部(圖2中應(yīng)變測量截面2、3)均布置了應(yīng)變片，如圖5所示。柱跨中截面的應(yīng)變片用于分析試件失穩(wěn)前后臨界截面(即柱中)的截面應(yīng)變分布，因而布置了較多的應(yīng)變片，見圖5a;端部的應(yīng)變片主要用于計算柱端荷載偏心距，僅在截面角部設(shè)置了4個應(yīng)變片，見圖5b。
3試件初始缺陷
除采用分割法測量截面殘余應(yīng)力(見文獻［16］)、采用柱端應(yīng)變片讀數(shù)計算柱端荷載偏心距外，試驗還對每個試件的幾何初彎曲進行了測量，如圖6所示，采用光學(xué)測量設(shè)備測量了沿柱長度方向四分點位置處截面中心偏離柱兩端截面中心連線的距離(v1、v2及v3)，并取最大值作為試件的幾何初彎曲值v0。因?qū)嶋H操作過程中無法直接測量截面中心軸線的幾何初彎曲值，量測時取鋼柱四條棱邊在同一截面位置處沿某一方向的初彎曲值的平均值作為截面中心線的初彎曲值。每個試件沿截面兩個主軸方向的初彎曲值均進行了測量，結(jié)果分別列于表3和表4中。柱底端和頂端的荷載偏心距e0b、e0t均根據(jù)柱端應(yīng)變片讀數(shù)和豎向荷載反算得到，根據(jù)柱端應(yīng)變片讀數(shù)和鋼材彈性模量，利用平截面假定可得到柱端彎矩，再除以對應(yīng)的軸向荷載即為柱端荷載偏心距，失穩(wěn)平面內(nèi)的柱端偏心距具體計算式為（略）。
試驗結(jié)果及分析
1失穩(wěn)模態(tài)及變形分析
由于試件具有一定的幾何初始缺陷(包括幾何初彎曲和端部荷載偏心)，所有試件均因發(fā)生極值點失穩(wěn)而破壞。在加載初期，隨著豎向荷載的增大，試件的水平方向變形逐漸發(fā)展，臨界截面(柱跨中截面)的邊緣纖維開始屈服，材料進入塑性，但豎向荷載仍繼續(xù)增大;隨著截面的塑性發(fā)展和試件彎曲變形的加大，試件不足以承受更大的豎向荷載，荷載達到峰值點，試件發(fā)生整體失穩(wěn)，豎向荷載開始下降。圖7為所有試件的失穩(wěn)破壞照片，均呈現(xiàn)典型的彎曲失穩(wěn)模態(tài)，所不同的是，對于長細比大的試件，其失穩(wěn)時彈性變形越大，卸載后不可恢復(fù)的塑性變形越小。圖8a和8b分別為試件B1-460和B5-460的柱中水平方向變形曲線，測點DT1和DT2(圖3)分別為在失穩(wěn)平面內(nèi)布置在柱跨中位置的水平位移計;圖中縱坐標(biāo)為軸向荷載P，橫坐標(biāo)為柱跨中水平位移Δ。從圖中可以看出，兩個測點位移基本相同，表明沒有發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。試件B1-460的端部彎矩-轉(zhuǎn)角(M-θ)曲線如圖9所示，可以看出，試驗采用的圓柱鉸并不是理想的單面鉸:在加載初期，鉸支座的轉(zhuǎn)動剛度r較大;試驗結(jié)果表明，轉(zhuǎn)動剛度r在2×104～10×104kN•m/rad范圍內(nèi);當(dāng)轉(zhuǎn)角超過某一值后，轉(zhuǎn)動剛度迅速變?yōu)?;試驗表明，臨界轉(zhuǎn)角為0.010°～0.014°。由于柱端鉸支座的初始轉(zhuǎn)動剛度較大，為此采用轉(zhuǎn)動彈簧支座以模擬受壓柱的邊界條件，如圖10所示。轉(zhuǎn)動彈簧的本構(gòu)關(guān)系如圖11所示，其中彈簧的初始轉(zhuǎn)動剛度r和臨界轉(zhuǎn)角θu均取為試驗結(jié)果的平均值。
2穩(wěn)定承載力
表5為受壓柱的整體穩(wěn)定承載力Pu，t及整體穩(wěn)定系數(shù)φt的實測結(jié)果，其中，整體穩(wěn)定系數(shù)φt計算式為（略）。為了便于和設(shè)計規(guī)范［9］中柱子曲線進行對比，依據(jù)圖10所示的兩端帶有轉(zhuǎn)動彈簧約束的軸壓柱彈性屈曲臨界力與歐拉屈曲臨界力相等的關(guān)系式，對每個試件的計算長度系數(shù)μ、計算長度L0及計算長細比λ0進行了計算。試件B2-460由于試驗加載裝置設(shè)置的問題(鉸支座轉(zhuǎn)動)發(fā)生了平面外的整體失穩(wěn)破壞，因而該試件按兩端剛接計算，即計算長度系數(shù)取為0.5。根據(jù)試驗結(jié)果計算得到的試件穩(wěn)定系數(shù)φt與我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017—2003［9］采用的柱子曲線進行對比，如圖12所示。由于所有試件的板件寬厚比均小于20，根據(jù)GB50017—2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》［9］的規(guī)定采用c類柱子曲線進行設(shè)計，如圖12所示。由圖12可見，盡管絕大部分試件的幾何初始缺陷數(shù)值e明顯大于柱幾何長度L的1‰(表3)，但試件B1-460～B4-460的整體穩(wěn)定系數(shù)φt仍高于c類柱子曲線，僅試件B5-460的試驗值低于設(shè)計曲線，原因主要包括:1)幾何初始缺陷偏大(柱長的96‰);2)柱計算長度系數(shù)的求解結(jié)果偏小，這是因為在計算兩端帶有轉(zhuǎn)動彈簧約束的軸壓桿彈性屈曲臨界力時，假定彈簧轉(zhuǎn)動剛度恒定不變，但試驗結(jié)果表明，當(dāng)轉(zhuǎn)角超過臨界值后彈簧轉(zhuǎn)動剛度迅速減小為0，即計算假定高估了彈簧的約束作用(對長細比較大的試件影響更顯著)，得到的計算長細比偏小，試驗結(jié)果低于設(shè)計曲線。
有限元分析模型及驗證
1有限元分析模型
采用ANSYS有限元分析軟件進行建模并對試件進行模擬計算。鋼柱采用BEAM188單元，柱兩端的轉(zhuǎn)動彈簧采用非線性彈簧單元COMBIN39;在柱頂端施加豎向荷載進行非線性求解。鋼柱的截面網(wǎng)格劃分如圖13所示:沿板件厚度方向只有一個網(wǎng)格，板件中部等分為20個網(wǎng)格，已有的研究表明該網(wǎng)格劃分方法滿足精確要求［17-18］。有限元分析模型中鋼柱的材料本構(gòu)模型采用vonMises屈服準則下的多線性隨動強化模型，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系如圖14所示，具體的應(yīng)力、應(yīng)變參數(shù)(fy、fu、εy、εst、εu以及E)根據(jù)表2所列的材性試驗結(jié)果取值，材料泊松比取0.3。柱端轉(zhuǎn)動彈簧的本構(gòu)關(guān)系如圖11所示。模型中考慮了截面殘余應(yīng)力和幾何初始缺陷。其中施加的殘余應(yīng)力由試驗實測結(jié)果確定，分布模型如圖15所示，焊縫附近最大殘余拉應(yīng)力σrt取為鋼材的名義屈服強度，板件中部的殘余壓應(yīng)力σrc與截面尺寸相關(guān)，殘余應(yīng)力及其分布范圍詳見文獻［16］。通過在截面網(wǎng)格的積分點上設(shè)置初始應(yīng)力施加殘余應(yīng)力。對于幾何初始缺陷，本文采用兩種方法進行施加，如圖16所示。模型I(圖16a)是基于兩端鉸接軸壓柱的特征值屈曲一階彎曲模態(tài)以及試驗實測得到的幾何初始缺陷數(shù)值(e，見表3和表4)來更新有限元分析模型的節(jié)點坐標(biāo);模型II(圖16b)是按照試驗測量到的柱長四分點處截面的幾何初彎曲(v1、v2、v3)來建立樣條曲線，并在柱兩端設(shè)置短梁以考慮兩端的荷載偏心(e0b、e0t)，最后再對樣條曲線進行網(wǎng)格劃分。上述所有幾何缺陷值均考慮了試件失穩(wěn)平面內(nèi)、外的缺陷值。有限元分析模型采用弧長法進行非線性求解以得到模型的整體穩(wěn)定承載力Pu，c。
2模型驗證
圖17給出了有限元分析結(jié)果Pu，c與試驗結(jié)果Pu，t的比較，從圖中可以看出，有限元分析值與試驗結(jié)果吻合良好:對于模型I，有限元分析結(jié)果比試驗值平均小2%，標(biāo)準差為0.076;模型II的有限元分析結(jié)果比試驗值平均小3%，標(biāo)準差為0.051。因此，采用如圖16所示的兩種考慮幾何初始缺陷的方法均可以準確模擬試驗研究的國產(chǎn)Q460高強度結(jié)構(gòu)鋼焊接箱形截面軸壓桿的整體穩(wěn)定承載力，建立的有限元分析模型可用于進一步參數(shù)分析。
參數(shù)分析
1計算參數(shù)
—、“實驗探究教學(xué)模式”的優(yōu)點
所謂“實驗探究教學(xué)模式”，是指學(xué)生在教師的引發(fā)下，運用已有的知識和技能，充當(dāng)新知識的探索者和發(fā)現(xiàn)者的角色，通過自己設(shè)計方案，進行操作實驗，去探索問題和解決問題的一種教學(xué)模式。其基本結(jié)構(gòu)為“問題——實驗事實——結(jié)論——應(yīng)用”。這一教學(xué)模式具有下述三個優(yōu)點：
1.有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用
時代呼喚主體精神?！皩嶒炋骄拷虒W(xué)”模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式最大的不同，就在于學(xué)生不再是一味聽教師講、看教師做，而是在足夠的時間和空間范圍內(nèi)，由自己來確定時間的分配，進行方案設(shè)計并進行實驗操作，對實驗的事實加以分析并做出結(jié)論。在這樣的學(xué)習(xí)氛圍中，學(xué)生就能真正感受到自己是學(xué)習(xí)的主人。是課堂教學(xué)活動的主體，由此激發(fā)其主動參與的熱情、變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”。
2.有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
興趣是最好的老師?？鬃釉唬骸爸卟蝗绾弥?，好之者不如樂之者”。《化學(xué)教學(xué)大綱》就明確指出：“初三化學(xué)的首要任務(wù)在于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣”。而實施“實驗探究教學(xué)”模式乃是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)興趣的有效途徑。因為實驗本身就能引發(fā)學(xué)生濃厚的認知興趣和強烈的求知欲望。實驗興趣是認知興趣中重要的一種。只有當(dāng)學(xué)生通過親自探究實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和規(guī)律時所形成的興趣，才具有一定的穩(wěn)定性和持久性。實踐證明，實施“實驗探究教學(xué)”模式既可促使學(xué)生形成對化學(xué)學(xué)習(xí)的持久興趣，同時又可激發(fā)學(xué)生的求知欲。
3．將利于充分挖掘?qū)W生的潛力，培養(yǎng)其創(chuàng)造思維能力
傳統(tǒng)的教學(xué)模式往往是教師牽著學(xué)生鼻子走，致使學(xué)生一味死記硬背而無暇顧及“創(chuàng)造思維”。“實驗探究教學(xué)”模式卻能給學(xué)生提供主動探求知識的寬松環(huán)境，讓他們在成功的設(shè)計和實驗操作的愉悅情緒下，潛力得到充分發(fā)揮，思維更加活躍。在對未知領(lǐng)域的探索過程中，通過自己的實驗操作和驗證，積極地去思考去探索，從中就會迸發(fā)出更多的智慧和靈感。如果堅持不斷地加以訓(xùn)練，就十分有益于學(xué)生創(chuàng)造思維能力的培養(yǎng)。
二、“酸、堿、鹽”一章“實驗探究教學(xué)”模式的設(shè)計
采用“實驗探究教學(xué)”模式進行教學(xué)時，首先教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實際，精心設(shè)計教學(xué)過程。在每一個教學(xué)環(huán)節(jié)的安排上，都應(yīng)充分考慮如何讓所有學(xué)生都能動手動腦，保證他們有足夠的思維空間。其次是對整個教學(xué)內(nèi)容的安排要體現(xiàn)出層次性，要面對全體學(xué)生，充分挖掘每個學(xué)生的潛能，注重培養(yǎng)他們的創(chuàng)造思維能力。僅就“酸、堿、鹽”一章的教學(xué)而言，可打破現(xiàn)有教材的先后順序，針對初三學(xué)生的年齡特征和認知規(guī)律，分如下四個階段進行教學(xué)，即
第一階段：接觸性階段，又可視為入門階段。由于“酸、堿、鹽”一章主要是學(xué)習(xí)復(fù)分解反應(yīng)條件和無機物間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，其涉及的物質(zhì)種類多，且顏色狀態(tài)不一。因而在入門階段，為給后面的學(xué)習(xí)打下牢固的基礎(chǔ)，教學(xué)進度宜求快?？梢越o學(xué)生準備三酸、四堿、八鹽、三種金屬、兩種氧化物和指示劑，用兩個課時讓學(xué)生真實地“摸”到實驗，并認識物質(zhì)的化學(xué)式(標(biāo)簽用化學(xué)式書寫)，感知固體物質(zhì)的顏色、溶解性及其對應(yīng)水溶液的顏色，從而掌握物質(zhì)分類的知識和技能。在這一階段，主要是使學(xué)生產(chǎn)生對化學(xué)藥品的親近感，讓他們會認并敢于接觸化學(xué)藥品，為下一步實施“實驗探究教學(xué)”做好心理準備和基礎(chǔ)知識的鋪墊。
第二階段：直觀感知階段?！八帷A、鹽”一章，主要是通過學(xué)習(xí)兩種重要的酸推導(dǎo)出酸的通性；通過兩種重要的堿推導(dǎo)出堿的通性；又通過三種重要的鹽推導(dǎo)出鹽的通性。然后，再總結(jié)出無機物間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系。因此，在這一階段，應(yīng)組織學(xué)生探討具體物質(zhì)的性質(zhì)，引導(dǎo)他們?nèi)ジ兄恳环N重要物質(zhì)的性質(zhì)。例如：學(xué)習(xí)稀H2SO4的性質(zhì)時，就可做如下設(shè)計：
模式結(jié)構(gòu)：
具體操作：通過上述一系列的實驗探究，不僅可培養(yǎng)學(xué)生的探求精神和實驗操作能力，而且還可幫助學(xué)生輕松地掌握重要的酸、堿、鹽的性質(zhì)。
第三階段：理論感知階段。經(jīng)過第二階段的實驗探究教學(xué)，學(xué)生就對單一的酸、堿、鹽的性質(zhì)獲得清晰的認識。在此基礎(chǔ)上，就應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自己去歸納并總結(jié)酸、堿、鹽的通
性及其復(fù)分解反應(yīng)的條件。例如：當(dāng)探討酸的通性時，可設(shè)計為：
模式結(jié)構(gòu)：
具體操作：在以上訓(xùn)練過程中，學(xué)生不僅通過知識的內(nèi)化，很好地理解了酸、堿、鹽的性質(zhì)及其反應(yīng)規(guī)律，掌握了復(fù)分解反應(yīng)的條件，而且還學(xué)會了探索化學(xué)知識的一般方法，這就為今后的學(xué)習(xí)打下了良好基礎(chǔ)。
第四階段：應(yīng)用和創(chuàng)造階段。通過前三個階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生對酸、堿、鹽的認識已較為深刻了。此時，就可引導(dǎo)學(xué)生將內(nèi)化的知識轉(zhuǎn)化為外化的實踐、即對物質(zhì)進行鑒別和除雜。還可讓學(xué)生做一些具有創(chuàng)造性的工作，如探尋一些物質(zhì)的制備方法等。通過這一訓(xùn)練途徑，進一步挖掘?qū)W生的潛能，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。例如：當(dāng)鑒別H2SO4和NaOH時，就可讓學(xué)生設(shè)計多種方案，然后進行實驗檢驗。有個班的學(xué)生居然找到了十多種方法，即
（1）石蕊（2）酚酞（3）Na2CO3溶液
（4）BaCI2溶液（5）Ba(OH)2溶液（6）CuSO4溶液
（7）FeCI3溶液（8）Zn
（9）PH試紙（10）CuO，等等。
可見，學(xué)生中蘊藏著巨大的智力潛能，需要教師不斷地去挖掘。
在學(xué)習(xí)了這一章的基礎(chǔ)知識之后，我們設(shè)計了如下一個問題：
請利用給你的藥品(同上)，自行設(shè)計并進行操作實驗后寫出化學(xué)方程式，并請注明為哪一種級別反應(yīng)(其中，直接利用藥品反應(yīng)的為A級；利用一種制得的藥品反應(yīng)的為B級；利用兩種制得的藥品反應(yīng)的為C級)。
在練習(xí)過程中，要求每人能夠做出并寫出A、B、C級的反應(yīng)各8個，如多做則多給分。對此訓(xùn)練學(xué)生異常興奮，決心大展宏圖。他們緊張地操作著，記錄著。結(jié)果，令人吃驚的是，他們兩兩合作，在不到一個小時的時間內(nèi)，有些學(xué)生竟操作了三四十個實驗，書寫了近六十個化學(xué)方程式，制備了大量原先沒見過或沒用過的物質(zhì)。實踐證明，“實驗探究教學(xué)”模式有利于發(fā)揮學(xué)生的潛能和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。
三、實施“實驗探究教學(xué)”模式的效果
我們認為，在“酸、堿、鹽”一章教學(xué)中實施“實驗探究教學(xué)”模式，是寓科學(xué)方法教育于化學(xué)教學(xué)之中的體現(xiàn)。它充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)了獨立思考的能力和創(chuàng)造思維的能力，促進了學(xué)生智力與非智力因素的同步發(fā)展。為檢測其效果，我們對實施這一教學(xué)模式的四個實驗班的132名學(xué)生進行了問卷調(diào)查。結(jié)果顯示：(1)在掌握知識方面，有87％的學(xué)生認為，學(xué)習(xí)酸、堿、鹽的性質(zhì)時，由自己或師生交替操作實驗，更有利于掌握實驗技能。有98％的學(xué)生感受到通過“實驗探究教學(xué)”模式學(xué)習(xí)，更有助于對酸堿鹽性質(zhì)及其相互關(guān)系的理解；(2)在培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣方面，95％以上的學(xué)生都喜歡上“實驗探究”化學(xué)課；(3)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)品質(zhì)方面效果明顯。過去，能夠鎮(zhèn)定沉著地操作實驗的學(xué)生僅占18％，而在實施“實驗探究教學(xué)”模式之后，已有66％的學(xué)生能夠熟練地獨立地進行實驗操作；(4)在發(fā)揮自身潛力和培養(yǎng)能力方面，有98％的學(xué)生認為，通過參與“實驗探究教學(xué)”的鍛煉，實驗操作能力有了顯著的提高，60％的學(xué)生能夠自己帶著問題，目的明確地去做實驗。93％的學(xué)生對物質(zhì)進行鑒別或除雜時，能夠積極開動腦筋，設(shè)計出多種實驗方案。更有60％的學(xué)生產(chǎn)生了對生活中的化學(xué)問題進行檢驗或鑒別的想法，其中有20％的學(xué)生曾主動做過這類化學(xué)實驗。
調(diào)查表明，“實驗探究教學(xué)”模式受到學(xué)生的普遍喜愛和認可。其實際效果還可從實驗班與對比班第一次化學(xué)統(tǒng)練成績比較看出(表1)：
表Ⅰ第一次化學(xué)統(tǒng)練成績對比統(tǒng)計表
隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對各類實驗室的需求越來越多，各學(xué)科的重點實驗室、各學(xué)校、各系統(tǒng)內(nèi)的重點實驗室層出不窮。從實驗室的分布來看，主要集中在學(xué)校（包括各高等院校和中學(xué)學(xué)校）、科研機構(gòu)、檢測機構(gòu)和企業(yè)中的檢驗研究部門。企業(yè)實驗室的污染問題可歸納為企業(yè)的環(huán)保問題，易于被各級部門重視，企業(yè)在處理自身的環(huán)保問題時，污染問題也得到相應(yīng)的處理。而各類實驗室多為相對獨立的行政單位，區(qū)域分散，單個污染少，易于被忽視。
我國目前擁有各類高等院校1100所（1999年統(tǒng)計數(shù)字），普通高中1.5萬所，初中6.3所。科研院所、質(zhì)檢、衛(wèi)生防疫、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)林等各級檢驗機構(gòu)近20000余個，已成為一個龐大的系統(tǒng)。實驗室實際上是一類典型的小型污染源，建設(shè)的越多，污染的越大。這些實驗室，尤其是在城區(qū)和居民區(qū)的實驗室對環(huán)境的危害特別大，因為很多實驗室的下水道與居民的下水道相通，污染物通過下水道形成交叉污染，最后流入河中或者滲入地下，其危害不可估量。科學(xué)工作者或者未來的科學(xué)工作者成了環(huán)境的污染者，令人十分遺憾。環(huán)境保護是事關(guān)可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟的大戰(zhàn)略。在環(huán)保面前人人平等，必須本著“誰污染環(huán)境，誰負責(zé)處理”的原則貫徹執(zhí)行。實驗室的成本核算和對外收費都應(yīng)包括實驗室的環(huán)保費用在內(nèi)。
實驗室的污染源種類復(fù)雜，品種多，毒害大，應(yīng)根據(jù)具體情況，分別制訂處理方案。
1實驗室環(huán)境污染種類及危害[1]
1.1按污染性質(zhì)分
1.1.1化學(xué)污染
化學(xué)污染包括有機物污染和無機物污染。有機物污染主要是有機試劑污染和有機樣品污染。在大多數(shù)情況下，實驗室中的有機試劑并不直接參與發(fā)生反應(yīng)，僅僅起溶劑作用，因此消耗的有機試劑以各種形式排放到周邊的環(huán)境中，排放總量大致就相當(dāng)于試劑的消耗量。日復(fù)一日，年復(fù)一年，排放量十分可觀。有機樣品污染包括一些劇毒的有機樣品，如農(nóng)藥、苯并(α)芘、黃曲霉毒素、亞硝胺等。無機物污染有強酸、強堿的污染，重金屬污染，氰化物污染等。其中汞、砷、鉛、鎘、鉻等重金屬的毒性不僅強，且有在人體中有蓄積性。
1.1.2生物性污染
生物污染包括生物廢棄物污染和生物細菌毒素污染。生物廢棄物有檢驗實驗室的標(biāo)本，如血液、尿、糞便、痰液和嘔吐物等；檢驗用品，如實驗器材、細菌培養(yǎng)基和細菌陽性標(biāo)本等。開展生物性實驗的實驗室會產(chǎn)生大量高濃度含有害微生物的培養(yǎng)液、培養(yǎng)基，如未經(jīng)適當(dāng)?shù)臏缇幚矶苯油馀牛瑫斐蓢乐睾蠊?。生物實驗室的通風(fēng)設(shè)備設(shè)計不完善或?qū)嶒炦^程個人安全保護漏洞，會使生物細菌毒素擴散傳播，帶來污染，甚至帶來嚴重不良后果。2003年非典流行肆虐后，許多生物實驗室加強對SAS病毒的研究，之后報道的非典感染者，多是科研工作者在實驗室研究時被感染的。
1.1.3放射性污染物
放射性物質(zhì)廢棄物有放射性標(biāo)記物、放射性標(biāo)準溶液等。
1.3按污染物形態(tài)分
1.3.1廢水
實驗室產(chǎn)生的廢水包括多余的樣品、標(biāo)準曲線及樣品分析殘液、失效的貯藏液和洗液、大量洗滌水等。幾乎所有的常規(guī)分析項目都不同程度存在著廢水污染問題。這些廢水中成分包羅萬象，包括最常見的有機物、重金屬離子和有害微生物等及相對少見的氰化物、細菌毒素、各種農(nóng)藥殘留、藥物殘留等。
1.3.2廢氣
實驗室產(chǎn)生的廢氣包括試劑和樣品的揮發(fā)物、分析過程中間產(chǎn)物、泄漏和排空的標(biāo)準氣和載氣等。通常實驗室中直接產(chǎn)生有毒、有害氣體的實驗都要求在通風(fēng)櫥內(nèi)進行，這固然是保證室內(nèi)空氣質(zhì)量、保護分析人員健康安全的有效辦法，但也直接污染了環(huán)境空氣。實驗室廢氣包括酸霧、甲醛、苯系物、各種有機溶劑等常見污染物和汞蒸汽、光氣等較少遇到的污染物。
1.3.3固體廢物
實驗室產(chǎn)生的固體廢物包括多余樣品、分析產(chǎn)物、消耗或破損的實驗用品（如玻璃器皿、紗布）、殘留或失效的化學(xué)試劑等。這些固體廢物成分復(fù)雜，涵蓋各類化學(xué)、生物污染物，尤其是不少過期失效的化學(xué)試劑，處理稍有不慎，很容易導(dǎo)致嚴重的污染事故。
2對實驗室污染物的處理辦法
為防止實驗室的污染擴散，污染物的一般處理原則為：分類收集、存放，分別集中處理。盡可能采用廢物回收以及固化、焚燒處理，在實際工作中選擇合適的方法進行檢測，盡可能減少廢物量、減少污染。廢棄物排放應(yīng)符合國家有關(guān)環(huán)境排放標(biāo)準。
2.1化學(xué)類廢物
一般的有毒氣體可通過通風(fēng)櫥或通風(fēng)管道，經(jīng)空氣稀釋排出。大量的有毒氣體必須通過與氧充分燃燒或吸收處理后才能排放。
廢液應(yīng)根據(jù)其化學(xué)特性選擇合適的容器和存放地點，通過密閉容器存放，不可混合貯存，容器標(biāo)簽必須標(biāo)明廢物種類、貯存時間，定期處理。一般廢液可通過酸堿中和、混凝沉淀、次氯酸鈉氧化處理后排放，有機溶劑廢液應(yīng)根據(jù)性質(zhì)進行回收。
2.1.1含汞廢液的處理
排放標(biāo)準3：廢液中汞的最高容許排放濃度為0.05mg/L(以Hg計)。
處理方法：①硫化物共沉淀法：先將含汞鹽的廢液的pH值調(diào)至8-10，然后加入過量的Na2S，使其生成HgS沉淀。再加入FeS04(共沉淀劑)，與過量的S2-生成FeS沉淀，將懸浮在水中難以沉淀的HgS微粒吸附共沉淀．然后靜置、分離，再經(jīng)離心、過濾，濾液的含汞量可降至0.05mg/L以下。[2]
②還原法：用銅屑、鐵屑、鋅粒、硼氫化鈉等作還原劑，可以直接回收金屬汞。
2.1.2含鎘廢液的處理
①氫氧化物沉淀法：在含鎘的廢液中投加石灰，調(diào)節(jié)pH值至10.5以上，充分攪拌后放置，使鎘離子變?yōu)殡y溶的Cd(OH)2沉淀．分離沉淀，用雙硫腙分光光度法檢測濾液中的Cd離子后(降至0.1mg/L以下)，將濾液中和至pH值約為7，然后排放。
②離子交換法：利用Cd2+離子比水中其它離子與陽離子交換樹脂有更強的結(jié)合力，優(yōu)先交換．
2.1.3含鉛廢液的處理
在廢液中加入消石灰，調(diào)節(jié)至pH值大于11，使廢液中的鉛生成Pb(OH)2沉淀．然后加入Al2(S04)3(凝聚劑)，將pH值降至7-8，則Pb(OH)2與Al(OH)3共沉淀，分離沉淀，達標(biāo)后，排放廢液。
2.1.4含砷廢液的處理
在含砷廢液中加入FeCl3，使Fe／As達到50，然后用消石灰將廢液的pH值控制在8-10。利用新生氫氧化物和砷的化合物共沉淀的吸附作用，除去廢液中的砷。放置一夜，分離沉淀，達標(biāo)后，排放廢液。
2.1.5含酚廢液的處理
二、增強實驗的探究性培養(yǎng)學(xué)生的探究方法
初中化學(xué)教材中雖然安排了一些探究性實驗，但鑒于是起始學(xué)科，驗證性實驗所占比例較大，在這些實驗中，學(xué)生一般都是被動地進行實驗，按部就班操作、觀察、回答問題、填寫實驗報告，很少有機會能夠進行自主探究和思考．雖然在驗證性實驗中，操作技能得到了進一步規(guī)范，知識掌握得到進一步強化，但思維被束縛，探究欲望被弱化，探究能力得不到提高，也不能掌握一些基本的科學(xué)探究方法．探究性實驗對初中生來說有著很強的吸引力，安排探究性的實驗既能有效地激起學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，讓他們變被動為主動，還能鍛煉他們的動手能力，豐富他們的思維，使他們更積極的參與到課堂學(xué)習(xí)中來，更有利于探究精神的培養(yǎng)和探究能力的提高．比如，在《常見的酸和堿》的教學(xué)中，教師可以有意識創(chuàng)設(shè)將白醋和石灰水不小心沾到牽牛花或紫甘藍葉的情境，有意讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)其變色的現(xiàn)象，通過這樣的設(shè)計，讓學(xué)生感受其“發(fā)現(xiàn)”，牢牢抓住學(xué)生的注意力，激發(fā)其強烈的學(xué)習(xí)動機．然后引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計簡單的探究性實驗，首先將白醋與石灰水分別滴在提前用紫色石蕊和無色酚酞浸泡并干燥后的兩朵小花上，觀察會出現(xiàn)什么樣的實驗現(xiàn)象，比較兩種物質(zhì)與兩種指示劑作用現(xiàn)象的不同，得到初步結(jié)論，然后再完善探究性實驗，分別取不同的酸與兩種指示劑反應(yīng)，不同的堿與兩種指示劑反應(yīng)，比較不同的酸或堿與同種指示劑作用的異同，比較同種酸或堿與不同指示劑作用現(xiàn)象的異同，最后歸納出酸、堿與常見指示劑作用的一般規(guī)律．通過對教材驗證性實驗的改進，讓學(xué)生在這樣的探究過程中，學(xué)會比較分析、歸納總結(jié)的一般性探究方法．
三、增加探究性課外實驗密切化學(xué)與生活聯(lián)系
學(xué)生自己動手實踐能力不強，是當(dāng)前初中物理實驗課教學(xué)存在的主要問題之一。為了達到預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)和結(jié)果，很多學(xué)生都會進一步弱化自己動手實踐的能力，導(dǎo)致了實踐操作能力不強。比如在很多物理實驗中，很多學(xué)生往往弱化了自己的實際操作能力，很多學(xué)生都不會自己動手去進行實驗操作，一般都表現(xiàn)出畏首畏足的現(xiàn)象，實踐能力也不夠強，都是你推我我推你的讓別人去進行實驗操作。一般情況下，初中物理實驗課都是由二名學(xué)生組成協(xié)作小組而進行的。這樣，由于受到好奇心理的驅(qū)使，一些學(xué)生雖然都表現(xiàn)為搶著去完成實驗，但是對于實驗的每一過程和步驟，都出現(xiàn)了很多不良的狀況，諸如用錯儀器、稱量不夠規(guī)范、打碎實驗器材等等，進而導(dǎo)致了初中物理實驗課程的效果不夠理想。這樣一來，時間長了，很多學(xué)生就會不約而同地弱化自己動手操作的能力，進而產(chǎn)生推舉他人來完成整個教學(xué)實驗，直到達到教學(xué)老師以及教學(xué)任務(wù)的要求為止。
1．2存在消極應(yīng)付實驗教學(xué)現(xiàn)象
消極應(yīng)付，是當(dāng)前初中物理實驗課教學(xué)中最為普遍的現(xiàn)象之一。諸如有的學(xué)生害怕參與物理實驗課，甚至有的持消極應(yīng)付態(tài)度等等。這樣，就在一定程度上影響了初中物理實驗課的教學(xué)效果。我們清楚，初中學(xué)生的知識并不是很完備，因而老師在指導(dǎo)學(xué)生完成實驗教學(xué)過程中起到很大的作用。但是，從當(dāng)前開展初中物理實驗課教學(xué)活動的情況來看，一般都是老師在講實驗和做實驗，而學(xué)生卻在觀看實驗，根本不去主動參與和直接操作實驗。如此一來，很多學(xué)生就會認為老師遲早會詳細講解實驗每個操作步驟的，自己不用積極主動參與實驗與操作。
1．3運用所學(xué)知識解決問題不夠
運用所學(xué)知識解決問題不夠，是當(dāng)前初中物理實驗課教學(xué)存在的重要問題。一般而言，當(dāng)遇到一些實際問題的時候，很多學(xué)生不能靈活運用已經(jīng)學(xué)過的知識來解決問題，甚至還不知道從何處入手。我們知道，在初中階段，物理實驗課都是經(jīng)過專家反復(fù)實驗操作以后的比較成熟的實驗。例如在“光的折射”實驗中，如果引導(dǎo)學(xué)生充分運用自己生活中的實際，就能夠取到很好的效果。但是，很多學(xué)生往往不主動聯(lián)系已經(jīng)學(xué)過的知識。因此，在開展實驗操作具體環(huán)節(jié)過程中，許多問題都曾經(jīng)有過例子的。所以初中學(xué)生在進程實驗具體操作過程中，同樣會出現(xiàn)這樣那樣的問題。但是，很多學(xué)生往往會在出現(xiàn)問題以后被動的詢問老師該怎么辦，甚至有的學(xué)生還比較慌張得不知如何從下手。實際上，只要我們認真加以思考，并聯(lián)系已經(jīng)學(xué)過的有關(guān)知識，就不難解決所出現(xiàn)的問題，而且這樣對于學(xué)生對這一實驗的印象會更為深刻。但如果是教學(xué)老師幫忙的話，可能學(xué)生很快就不記得該實驗了，就根本談不上培養(yǎng)他們解決處理問題的能力了。
1．4教學(xué)老師缺乏全面正確認識
教學(xué)老師缺乏全面正確認識，是初中物理實驗課教學(xué)存在的問題之一。由于教學(xué)老師缺乏全面系統(tǒng)和正確的認識，必然對對初中物理實驗教學(xué)活動起到一定程度的阻礙作用。但是，我們都知道，初中物理實驗課能夠培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與技能。這樣，必然就會極大地影響了初中物理實驗課的重要作用。而且很多老師考慮得更多的則是怎樣提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，而根本不是實驗課教學(xué)的能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高。
2 優(yōu)化初中物理實驗課教學(xué)的策略探究
2．1明確教學(xué)目標(biāo)，轉(zhuǎn)變教學(xué)方式
教學(xué)目標(biāo)作為教學(xué)活動的出發(fā)點和落角點，也是作為評價實驗教學(xué)活動的重要依據(jù)之一。對此，老師必須進一步明確教學(xué)目標(biāo)，在科學(xué)合理確定教學(xué)目標(biāo)的同時，又要處理好實驗教材的知識結(jié)構(gòu)同學(xué)生認識水平之間的關(guān)系，更要從知識、技能、思考、解決、情感、協(xié)作等方面進行統(tǒng)籌安排和考慮。此外，在初中物理實驗課教學(xué)中，老師還應(yīng)當(dāng)致力于教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，積極倡導(dǎo)學(xué)生親自動手實踐、自主探究學(xué)習(xí)以及團結(jié)協(xié)作等方式，逐步建立發(fā)揮學(xué)生主體性的教學(xué)方式，促使學(xué)生在指導(dǎo)下積極主動地參與實驗教學(xué)活動。比如在教學(xué)焦耳定律的內(nèi)容時，我們可以運用實驗演示器材，并在實驗教學(xué)課堂設(shè)計時，做一些改進，即先給學(xué)生一些時間，觀察后分組討論和發(fā)言，并對正確的給以表揚和鼓勵。然后出示兩個實驗?zāi)康模寣W(xué)生自己設(shè)計兩個不同的電路。最后讓學(xué)生按正確的電路圖進行演示。這樣，就能很好地轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，而且學(xué)生的實踐操作能力也得到提高。
2．2培養(yǎng)學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生參與
興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的最大動力。因此，在初中物理實驗課教學(xué)過程中，我們必須積極培養(yǎng)學(xué)生興趣，著力激發(fā)學(xué)生主動參與。無論學(xué)生個性差異怎樣，形象生動的教學(xué)實驗都會引起他們的濃厚興趣。比如在教學(xué)連通器有關(guān)內(nèi)容時，我們可以采取每一學(xué)生的課桌上都放一個由膠管連起的玻璃管，然后引導(dǎo)學(xué)生觀察其特點，進一步指導(dǎo)其得出連通器的定義與特征，再讓學(xué)生聯(lián)想實際生中的例子，進而說明研究連通器的目的和意義。這樣，不但極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且又使得他們感到實際生活中需要連通器，進而積極主動地探索和求知。
2．3增強學(xué)生自信，科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生
增強學(xué)生自信，科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生，是優(yōu)化初中物理實驗課教學(xué)的有效策略。對此，我們要積極采取有效措施，著力增強學(xué)生的自信能力，科學(xué)合理引導(dǎo)學(xué)生。對此，我們可以采取以下方式進行：一是給學(xué)生充分的時間和空間，讓他們自己探索和思考；二是積極為學(xué)生創(chuàng)造條件，讓他們自己去鍛煉與實踐；三是認真給學(xué)生設(shè)計一些實際問題，讓他們自己去探尋和發(fā)現(xiàn)。比如在教學(xué)光的直線傳播內(nèi)容時，我們可以鼓勵學(xué)生自行查閱有關(guān)激光以及紅外線的書籍，進而增加學(xué)生的自信。這樣，我們就可以從不斷增強學(xué)生的自信入手，真正讓學(xué)生體會到積極主動參與初中物理實驗教學(xué)的樂趣。
2．4完善實驗設(shè)備，有序開展教學(xué)
二、貼近生產(chǎn)生活，進行實踐探究
在具體的化學(xué)教學(xué)過程中，可以利用生活中的化學(xué)現(xiàn)象、物質(zhì)引入所學(xué)的知識點，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。“有機物是大家在日常生活中接觸得很多的一類物質(zhì)，人類吃的和穿的基本上全是有機物”。學(xué)生立即就會聯(lián)想到生活中所接觸到的東西：米飯、肉、油、蔬菜，水果，服裝……這些東西都是有機物？主要成分是什么？對身體有什么作用？例如：把成熟的蘋果梨和生的香蕉放在一起，香蕉會熟得快些，加深了學(xué)生對乙烯性質(zhì)、用途的理解；介紹松花皮蛋中的”松花”是堿與蛋白質(zhì)分解出的氨基酸反應(yīng)來的，讓學(xué)生有了對蛋白質(zhì)和氨基酸的了解；堿性物質(zhì)可降低農(nóng)藥的藥性、如何鑒別真假皮革、食品中的添加劑常識、高溫加熱煮沸和酒精消毒作用……引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的化學(xué)，使學(xué)生感到學(xué)化學(xué)生動有趣，他們也愿意用所學(xué)化學(xué)知識解釋、解決生活中的實際問題。事實上，學(xué)生利用學(xué)校實驗室進行實驗探究是有限的，但化學(xué)就在我們身邊，它與我們的生活息息相關(guān)，許多探究實驗都可以在家里完成，正確引導(dǎo)學(xué)生做好家庭實驗，可以大大減輕學(xué)校的負擔(dān)。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生利用生活中的常見用品和廢棄物制成簡易的實驗器材，或替代實驗用的化學(xué)藥品。這樣既有助于把“活動與探究”延伸到校外，又能培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、節(jié)約和環(huán)保意識。案例1：生活中哪些是過濾操作？哪些是蒸餾操作？哪些是蒸發(fā)操作？案例2：讓學(xué)生思考，喝水丟棄的塑料飲料瓶有什么作用？（可以用塑料飲料瓶的上半截可作漏斗，下半截作燒杯，用塑料飲料瓶也可制作儲氣瓶、洗氣瓶。）案例3：可以用注射器、輸液管制成充氣、抽氣裝置。引導(dǎo)學(xué)生用家中現(xiàn)有的用品，運用所掌握的知識進行實踐探究：用醋酸除去水垢、鐵銹的反應(yīng)；食醋與雞蛋殼的反應(yīng)；土豆中的淀粉與碘酒的顯色反應(yīng)；水果電池；SO2和氯氣的漂白性（用鮮花）；分子的立體構(gòu)型；晶胞的分析可以用不同大小的球形組裝。家庭小實驗不僅增長知識，培養(yǎng)能力，而且提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，讓學(xué)生從身邊熟悉的物質(zhì)和現(xiàn)象入手，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并展開探究，使學(xué)生自主地獲得有關(guān)知識和經(jīng)驗。新課程充分體現(xiàn)了STS（科學(xué)、技術(shù)、社會）的教育思想，從真實問題入手展開學(xué)習(xí)活動，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。
三、培養(yǎng)學(xué)生主動觀察的興趣，創(chuàng)設(shè)問題情境，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力
宋代教育家朱熹曾說：“教人未見意趣，必不樂學(xué)?！边@句話充分說明興趣對學(xué)習(xí)有重要意義，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。學(xué)生親自動手不僅能培養(yǎng)自己的動手能力，而且能加深學(xué)生對知識的認識和理解。在享受實驗樂趣的同時，更要注意實驗的過程。例如：任何一個化學(xué)實驗都包括實驗裝置、試劑、操作和現(xiàn)象等幾個部分，在實驗裝置中，則包含儀器、儀器的連接方法、各部分的作用、使用注意事項等；在操作中則包括裝配拆卸順序、操作步驟、實驗條件和注意事項；在試劑中，主要表現(xiàn)在顏色、狀態(tài)、氣味、規(guī)格、取量等方面；在實驗現(xiàn)象中，則包含顏色、狀態(tài)、氣體、沉淀、分層、聲音、光、熱、溶解等。通過一段時間的學(xué)習(xí)和觀察，學(xué)生會逐步掌握有目的地選擇重點觀察的方法。特別是一些異?，F(xiàn)象，最后對觀察的各種現(xiàn)象進行分析、總結(jié)，得出科學(xué)結(jié)論，甚至還會有新的收獲，這樣比課后去記效率高的多，既節(jié)省了時間，又減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力。教師應(yīng)在日常教學(xué)中養(yǎng)成經(jīng)常設(shè)疑的習(xí)慣，應(yīng)在教學(xué)過程中的最佳處設(shè)疑。因為適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)設(shè)置能喚起對象的多種需要。例如：在學(xué)到氫氧化鈉的性質(zhì)時，向?qū)W生介紹CO2能與NaOH溶液反應(yīng)，但生成的碳酸鈉是易溶于水的物質(zhì)（無渾濁出現(xiàn)），反應(yīng)前后沒有明顯的現(xiàn)象，難以使學(xué)生通過觀察現(xiàn)象確定發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。如何把這一難點分化，我想到了用塑料飲料瓶進行這一實驗，在課前用向上排氣法收集滿一塑料瓶二氧化碳氣體（瓶洗凈、干燥、透明），蓋好瓶蓋備用。實驗時，打開瓶蓋，倒入少量濃氫氧化鈉溶液，迅速旋緊瓶蓋，振蕩?？梢钥吹剿芰巷嬃掀垦杆僮儼T并伴隨著“咯，咯”的響聲（說明二氧化碳參與了反應(yīng)）。立即又提問能用什么方法讓塑料飲料瓶恢復(fù)原狀，并讓學(xué)生親自上來實驗，一會兒塑料飲料瓶又鼓了起來，學(xué)生覺得很有趣。課堂教學(xué)不應(yīng)局限于書本知識，要結(jié)合每節(jié)課的具體特點集多種情境于一體，創(chuàng)造“發(fā)現(xiàn)情境”的機會，營造可供學(xué)生積極探索的創(chuàng)造氛圍，讓學(xué)生評價、思考、解答。
