化学实验设计

化学实验设计（共8篇）

1.化学实验设计 篇一

实验教学设计

课题名称：空气的成分的测定

实验教学目标：

1、通过本课学习，使学生知道空气是由氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气等多种气体混合而成的。

2、培养学生的实验能力和分析综合能力。实验内容：

实验名称：空气的成分的测定

实验器材：水槽、玻璃片、蜡烛、玻璃杯、红

色的水、火柴。主要实验材料：大玻璃杯、蜡烛、火柴 教学重点、难点：空气的成分测定

实验对达成教学目标所起的作用：能够让学生更清晰的看清实验现象，实验操作简单易行。

实验类型：演示实验

主要教学策略：产生式教学策略

实验教学过程

导入新课

1、演示实验：点燃蜡烛，用杯子罩上，观察有什么现象？（过一会儿，蜡烛慢慢熄灭。）

2、讨论：为什么罩上杯子后，蜡烛会慢慢熄灭？你怎样解释这种现象？

3、讲述：到底杯子里有没有空气呢？蜡烛究竟为什么会灭呢？这节课我们就来研究这个问题。学习新课

1、指导学生通过实验分析空气的成分

实验1：燃烧要消耗一部份空气

（1）讲述：为了弄清蜡烛罩上玻璃杯后为什么会熄灭，我们来做个实验。实验步骤如下：

①把粘有蜡烛的玻璃片放在水槽中，往水槽中倒入红色的水，水不要太多，能淹没蜡烛下部即可，倒水时不要弄湿烛心。②不点燃蜡烛，用杯子把蜡烛扣上，观察水能进入杯子吗？（2）分组实验。

（3）汇报实验结果。（水一般不能进入杯子，即使进去也很少。）（4）讨论：为什么水不能进入杯子？（因为杯内的空间被空气占据着。）

（5）讲述：接着实验。把杯子拿起来（注意不要弄湿烛心），点燃蜡烛，再用杯子把蜡烛扣上，观察有什么现象？（6）分组实验。

（7）汇报实验结果。（蜡烛慢慢熄灭，水涌进杯子。）（8）讨论：

① 水涌进杯子的现象说明什么？（说明杯内的空气少了，“腾”出了一部分空间。

② 为什么杯内空气会减少了？是空气跑了吗？你认为这与什么有关系？为什么？（（通过与前一次“不点燃蜡烛，水进不了杯子”的实验相比较，可以知道空气的减少与蜡烛的燃烧有关系。）③ 杯内还有没有空气，是不是都烧光了，为什么？（杯内还有空气，如果没有空气，水会涌进更多，占领杯内的全部空间。）④ 通过以上分析，你认为燃烧与空气有什么关系？

（9）教师小结：通过以上分析，我们知道燃烧要消耗（或说用去）一部分空气。

（10）实验2：燃烧剩下的气体不能支持燃烧

（1）讲述：杯内燃烧剩下的气体有什么性质呢？火在这些气体中能不能燃烧呢？为了解决这个问题我们再接着做实验。实验步骤是：

① 一只手托住玻璃片，另一只手按住杯子，倒过来放在桌子上。② 点燃火柴，把杯口的玻璃片掀开一个小缝儿，将燃烧的火柴伸进杯子里观察有什么现象？（2）分组实验

（3）汇报实验结果。（火柴的火焰顿时熄灭.）（4）讨论：

① 以上现象说明燃烧剩下的气体有什么性质？（说明这些气体不能支持燃烧。）

② 进而可以知道被烧去 的气体有什么性质？（能支持燃烧。）③ 根据以上研究，你认为空气是一种单纯 的气体吗？其中至少含有几种气体？他们各有什么性质？

（5）教师小结：通过以上研究 可以知道，空气中至少

有两种气体：一种气体

是支持燃烧 的，只有这种气体在支持燃烧才能进行；另一种气体不能支持燃烧。

2、指导学生认识空气的成分

（1）讲解：空气是由多种气体混合而成的。其中能支持燃烧的气体叫做氧气，不能支持燃烧叫氮 气，此外，还有二氧化碳、水蒸气、氢气等在空气中，这些气体的多少是不同 的。（2）观察：看课本中的空气成分比例图。

（3）讲解：组成空气的各种成分是混合在一起的而不是彼此分割 的。教师总结：

这 节课，我们学习的是关于空气的成分（板书课题）的知识。提问：

（1）空气是由哪些气体组成的？（2）支持燃烧的是什气体？

说明

实验操作简单易行，学生小组实验可以锻炼学生的实验操作技能。本实验与书上的演示实验不同，可以提高学生的兴趣。

2.化学实验设计 篇二

一、缺陷改进法

缺陷改进法指通过发现现有实验的缺陷, 把现有实验的缺陷进行改革或革新的方法。改进首先是发现问题, 而创新就是要解决现有的问题, 每发现一个缺陷、提出一个问题, 也就是找到了一个创新的课题。

该实验在设计原理上就存在不合理之处。我们知道, 反应物浓度越小, 反应的速率越慢。燃烧进行时, 集气瓶中氧气的浓度越来越小, 到一定的限度 (此时还残留一定量的氧气) 时, 燃烧就会停止。这也是有些物质不能在空气中燃烧, 但能在氧气中燃烧的原因。因此, 从这个意义上说, 利用燃烧试图除尽空气中的氧气, 是难以达到目的的。维持红磷燃烧需要的氧气浓度相对较高, 因此就更无法除尽氧气了。另外, 该实验装置可能发生气体泄漏的地方也较多, 加之将燃烧着的红磷伸入集气瓶中时会加热了内部的空气, 使之外逸, 这些都会导致实验现象达不到预期的效果。

要做好该实验, 关键要注意以下几点: (1) 用更易燃烧的可燃物代替红磷 (如白磷) ; (2) 装置的气密性要好; (3) 燃烧匙伸入集气瓶中的速度要快, 并塞紧塞子 (最好没有这一步骤) 。

基于以上分析与思考, 可将原实验进行如下改进设计:

(1) 用凸透镜将太阳光聚焦到白磷, 使白磷燃烧。此法可以防止燃烧匙伸入集气瓶时气体的散逸。如图2。

(2) 用水浴加热的办法使白磷燃烧, 也可以防止燃烧匙伸入集气瓶内时气体的散逸。白磷的着火点仅400C, 水温稍高, 足以使白磷着火燃烧。如图3。做此实验时, 盛白磷的广口瓶不能直接放入沸水中, 也以免广口瓶因骤热而爆裂。可先用温水淋浴后, 再将热水注入外面的大烧杯中。

(3) 用钟罩代替集气瓶进行实验, 如图4所示。钟罩下方敞口, 气体受热膨胀时, 可将水压出一部分从产生减压作用。用此法可减少了气体泄漏的可能, 准确性比原实验方案高。

(4) 在一端封闭的粗玻璃管内放一小粒白磷, 用胶塞塞住, 并将其推入到玻璃管中部, 记下位置。用酒精灯微微加热白磷, 使之燃烧, 可观察到白磷燃烧有大量白烟生成, 胶塞被推向外侧 (右侧) 。待装置冷却, 胶塞逐渐向内侧 (左侧) 移动, 根据胶塞停止时的位置, 确定空气中氧气的体积。如图5。

对化学实验进行观察、研究、分析, 发现其缺陷, 并在此基础上探索改进, 就可以对化学实验进行创新。缺陷改进法创新化学实验的一般步骤为: (1) 选定化学实验; (2) 找出实验的缺陷; (3) 针对缺陷研究改进方案。

二、整合法

整合法就是将一些相关的化学实验按照某些内在联系或特征进行新的整合, 设计新的实验方案的实验创新方法。爱因斯坦曾说过:“为了满足人类的需要而找出已知装置的新的组合的人就是发明家”。同样, 将已有的化学实验按照一些共同特征或功能进行合理整合, 使其具有某种新的功能也是对原有化学实验的一种创新。

例如, 验证“二氧化碳与水的反应”的化学性质, 一般教材上都是将二氧化碳气体通入到滴加了紫色石蕊试液的蒸馏水的试管里, 振荡, 观察到紫色石蕊变成红色的现象。同理做出判断, 二氧化碳与水发生了反应, 反应后生成了一种酸。这对于学习化学不久的初三学生来说, 会存在很大的困惑:首先是第一次接触到酸碱指示剂, 对酸能使紫色石蕊变红色的事实不知道;其次, 干燥的二氧化碳能不能也使石蕊也变成红色呢?为了能更好地解释清楚这些问题, 可以将这个实验设计成如下图所示方案:

用吸水性较好且有一度强度的纸折四朵小花, 将其完全浸入石蕊试液中, 取出晾干后, 再浸入石蕊试液中, 取出晾干。直到纸花变成明显的紫色为止。

向第一朵小花上喷稀醋酸 (或稀盐酸等) , 纸花变红色。说明石蕊试液遇酸变红色;

向第二朵小花喷水, 纸花不变色。说明水不能使石蕊变红色;

将第三朵纸花放入集满二氧化碳的集气瓶中。纸花也不变色, 说明二氧化碳不能使石蕊变色。

第四朵纸花先喷水湿润, 再放入集满二氧化碳的集气瓶中。纸花变红色。说明此时有酸存在, 是二氧化碳与水反应的产物碳酸。

取出第一朵和第四朵变色的纸花, 分别放在酒精灯火焰上加热。第一朵纸花不变色, 第四朵纸花变紫色。由此说明碳酸不稳定, 遇热分解。

这个实验设计将酸使酸碱指示剂 (石蕊) 变色实验、二氧化碳与水反应生成酸、碳酸不稳定等实验巧妙地整合在一起。装置简单、操作简便、无污染、实验现象明显、趣味性浓, 学生容易接受。

运用整合法设计化学实验时应注意: (1) 整合实验应是在对原先实验进行变形的基础上再将它们进行的有机融合, 并不是简单的拼凑在一起; (2) 整合后的实验应易于操作, 仪器装置应简明; (3) 要有新的实验效果。

三、反向思维法

对于某一化学实验, 其仪器装置都有特定的要求和用途, 但并非绝对不可改变。同样, 完成某一实验也绝非只能用某一种仪器装置。进行化学实验设计, 涉及仪器装置应遵循“一装 (置) 多用”或“一用多装 (置) ”的原则, 做到“变式思考”, 达到科学合理、简单易行、便于操作。反向思维法是沿着事物的相反方向, 用反方向探求的思维方式对现有的实验设计进行思考, 从而提出新的实验设计的一种实验创新方法。如从实验的相反功能或性质, 去设想和寻求解决问题的新途径, 从而获得新的实验设计。例如在演示完用碳棒 (惰性电极) 电解Cu Cl2溶液的实验后, 引导学生弄清电解原理后, 将原实验中阴阳两根电极 (此时阴极碳棒上已附着红色的铜) 调换后再进行电解, 可观察到一段时间后已改成阳极的碳棒上附着的铜消失了。显然, 将阴阳两极调换后, 可以为非惰性电极作阳极时的电解原理的学习打下基础。又如, 课本中制备溴苯的实验中是将溴和苯先加入烧瓶, 然后向烧瓶中再加入铁粉 (即溴和苯静、铁粉动) , 由于反应物已全部加入烧瓶, 加入催化剂后, 反应剧烈无法控制, 导制溴挥发并从导管溢出而达不到预期目的。基于这个考虑, 可将实验操作改为:先将铁粉加入烧瓶, 将溴和苯的混合液加入分液漏斗, 通过分液漏斗的活塞来控制滴加液体的速度, 从而克服原实验的不足。

3.化学实验探究性实验的设计 篇三

一、实验设计模式

(1)实验选题,明确目的。认真做好课堂演示实验,培养学生严谨认真的科学态度和科学方法

化学课的演示实验都是具有相当的基础性、目的性、典型性、指导性的意义,教师要在熟悉教材和实验内容的基础上组织好演示实验,一定要求学生明确实验目的、所需药品、操作步骤,并认真观察和记录现象,并经缜密思考,得出结论。教师必须用熟练的实验操作技能,严肃认真的科学态度去感化、影响学生。尤其要告诫学生不遵守实验规程会带来什么样的后果,必要时可结合实验的正反实例对学生进行教育和示范,使之形成一丝不苟的精神和严肃认真的实验态度。同时,在演示实验中,不失时机的进行各个环节的启发,调动学生思维,用不同的视角去观察、去思考、去发现、去总结。

(2)提出假设。根据已有的知识,对所研究的事物或现象作出初步的推测。针对探究性实验来说,提出假设就是根据实验内容、原理和收集到的资料,对实验结果进行合理的推论或推理。同一个实验可以多个假设,在探究过程中逐渐舍弃不合理的假设,向正确的结果逼近

(3)拟出方案。实验前利用掌握的知识,和学生已有的生活经验,做出周密地、全面的计划和具体的设想,明确实验的题目,目的,原理,实验用品步骤,装置图以及注意事项,现象记录和结论

(4)验证、修订。实验者完成实验设计后,方案未必是最合理的最完美的,教师要进行指导,一起讨论新的实验设计方案

二、探究性实验内容

根据以上实验设计的知识对高中化学部分实验设计的探究

(1)在室温下,把铜片放入浓硫酸中,没有明显的反应现象。对此,甲认为这是铜在浓硫酸里发生钝化现象;乙认为室温下铜片放入浓硫酸中看不到明显的现象,主要是因为铜与浓硫酸在室温下反应速率很慢。

[分析]:如果铜发生钝化,则表面会覆盖致密的氧化物薄膜,一般情形下难于反应。

[实验设计]:在烧杯中放入一块铜片,再加入适量的浓硫酸,使铜片浸没在酸中,稍待片刻,用镊子取出,用水洗净铜片表面的酸液。将用浓酸处理过的铜片放入盛有硝酸银溶液的烧杯中,观察现象。如果表面有白色的物质析出,溶液的颜色变蓝,说明铜在浓硫酸里没有产生钝化现象,乙的说法正确。如果表面没有白色物质析出,溶液的颜色也无明显变化,则甲的说法正确。

(2)加热稀氨水,溶液中的C(OH-)有什么变化?甲认为溶液中的C(OH-)增大,理由是NH3·H2O是弱电解质,在溶液中存在平衡:

NH3+H2ONH3·H2ONH+4+OH- ,弱电解质的电离过程是吸热的,当升高温度后,平衡就会向电离的方向移动,所以氨水中的C(OH-)增大。乙认为一般加热有利于电离,但氨水受热时反而不利于NH3·H2O 的电离,这是因为受热时氨易逸出,下列平衡:NH3+H2ONH3·H2ONH+4+OH-向左移动,使C(OH-)减小。

[分析]:C(OH-)改变可以由酚酞试液的颜色变化来判断。酚酞试液遇碱显红色,如氨水中的C(OH-)增大,则颜色变深;若氨水中的C(OH-)减小,则颜色变浅。

[实验设计]:在试管中注入滴有酚酞的氨水,并在试管口套上小气球(防止氨污染空气),加热,如颜色变浅,则加热使氨水中的C(OH-)减小,乙正确;如颜色变深,则加热使氨水中的C(OH-)增大,则甲正确。

(3)请结合所学知识设计实验,证实AlO-2结合H+的能力比CO2-3强,供选试剂:NaOH溶液、AlCl3溶液、CuSO4溶液、pH试纸、NaHCO3溶液、FeCl3溶液(仪器自选)。

①应选试剂;②操作要点;③能证明AlO-2结合H+的能力强于CO2-3的反应的原理的离子方程式。

[分析]:该实验为验证性实验,如果AlO2-2和HCO-3相遇时,生成 Al(OH)3白色沉淀,即可AlO-2结合H+的能力强于CO2-3

[解答]:①应选试剂:NaOH溶液、AlCl3溶液、NaHCO3溶液

②操作要点:①取少量的AlCl3溶液于试管中;②向试管中逐滴加入NaOH溶液直至产生白色沉淀恰好全部消失;③向其中再滴入NaHCO3溶液至足量。

③离子方程式:AlO-2+HCO-3+H2O = Al(OH)3↓+CO3-2

经过以上几个例子这样既能掌握实验内容,又使学生理解深刻,记忆牢固,创新思维得以发展,知识视野得以拓宽,达到了化学实验教学的目的。

三、创造性的使用教材,帮助学生设计恰当的学习方式,提高学生的综合能力

高中教学中,无论是在程设置还是课程内容以及教材编排上,给教师提供了广阔的创造空间,教科书是基本的课程资源,就化学实验的编排而言,有实验、实验设计、科学探究、思考与交流、实践活动等形式,并且不分演示实验和学生实验,教师应结合实际情况,联系学生学习实际和生活实际对教材内容灵活处理,自主开发教具,有选择性的使用好教辅资料,有效的拓展和完善实验教学内容,补充教科书内容的不足。在对教材深入研究的基础上,灵活有效的组织教学,拓展课堂教学空间,提高学生解决问题的能力。这样,教师引导学生针对不同的学习内容,选择不同的学习方式,去发现问题和提出问题,并不断收集证据,形成解释,通过相互交流、评价反思,提高学生对知识应用的水平和能力。

总之,经过多年的教学实践,对中学化学实验教学进行了一系列的探索和理性的思考,深深体会到培养学生创新精神和创新能力是当前和今后化学教学中的一项长期而艰巨的任务,是时代的需要,是化学教育的新课题。因此,教师要更新教育观念,当好主导,把握新的机遇,迎接新的挑战,积极探索,努力实践,培养出具有综合努力和创新努力的一代新人。

参考文献:

[1]普通高中课程标准实验教科书《化学1》(必修),人教版 ; 

4.高中化学实验教学设计 篇四

摘要：在高中课程改革中倡导学生以探究式学习为主，强调提高学生探究学习能力，培养学生的创新和实践能力。在高中化学教学中，实验教学是进行探究式学习的主要方法和重要途径，也是高中化学教学中最为常见的探究性活动。通过化学实验可以提高实践能力，同时学生在实验中也可以复习和总结化学知识。本文主要结合笔者的教学经验对高中化学中的实验教学进行策略分析。

关键字：高中化学，实验教学，策略分析。

化学主要以实验为中心，开展实验教学可以为学生提供一种探究式学习的方法，它可以使学生变被动的知识接受为主动参与教学，并在实验中主动的获取知识，同时实验教学可以激发学生学习的兴趣，从而更好的培养学生的创新能力。本文主要结合笔者的教学经验对高中化学中的实验教学进行策略分析。

一、在实验教学中激发学生探索化学的欲望

例如，学生在“化学能和电能”这一章节的时候，需要学习电能和化学之间的转换关系，这就涉及到原电池的原理。老师在实验教学中可以先演示“西瓜原电池”（用到的实验材料有铜片、导线、锌片、音乐卡以及西瓜等）这一实验，使学生在音乐声中心中产生这样的疑问：这是什么神奇的构造，为什么它能使音乐卡发出声音。在学生学生好奇心和求知欲望的趋势下，进一步引导学生：音乐卡发出声音肯定有电流通过，这电流又是怎么产生的呢？这时学生思维高度集中，迫切的想知道这电流到底是怎样产生的。老师可以组织学生进行讨论，提出自己心中的想法。从而就顺利的进入本课堂的教学内容：学生通过动手实践了解原电池的工作原理，理解化学能和电能之间的转换关系。通过化学实验为学生学习设置了一个真实的问题情境，使学生产生探索真知的欲望，在通过学生自己的动手实践，让学生在实践中加深对原电池的理解，从而对知识产生了深刻的认知。

二、化学实验为学生理解化学概念和基础理论提供感性材料。

科学概念是事物的共同属性和特征在人脑海中的反映。形成科学概念需要充分的理解科学概念的内涵和外延，而化学实验可以为学生化学概念和基础理论的形成提供足够多的感性材料。在化学教学中可以利用实验教学来展示化学现象，从而帮助学生加深对化学概念和基础理论的理解。例如，在讲述《物质分类》中的丁达尔效应的时候，老师可以安排这样的实验：在烧杯中倒入适量的CuSO4溶液和Fe（OH）3 胶体，并将它们放置在黑暗处，并用激光照射，从与光线垂直的地方观察烧杯中出现的现象。学生在看盛有Fe（OH）3 胶体烧杯的时候，发现有一条光亮的通道，而盛有CuSO4溶液的烧杯则没有。通过学生直观的观察，使学生更加的容易理解：这条通道是由于胶体粒子对光线的散射形成的，从而使学生对丁达尔效应产生更加深刻的理解。

三、培养学生的观察能力

在传统的教材中，对试验现象往往具有细致的描述，学生在阅读了试验现象以后，在结合实验对课本中描述的试验现象进行总结和归纳。这样的教学很大程度上限制了学生对实验的积极性和探索性，也使试验教学没有发挥出应有的效果。

新教材中对一般的实验都没有进行细致的描述，而是通过表格的形式，让学生在实验中主动探索实验现象，并在表格中进行记录。老师在教学中要充分利用这一优势，在实验中充分的培养学生的观察能力。

例如，在讲述硫酸的氧化性这一部分的时候，利用实验进行浓硫酸和铜进行反应，学生在实验中观察到浓硫酸和铜反应后的溶液没有呈现蓝色，这时老师可以引导学生进行讨论，同时可以通过实验进行验证，从而真正的辨明产生这种实验现象的原因。

四、培养学生的实际操作能力

在以往的实验教学中，化学实验非常重视学生操作技能的训练，同时在教学大纲中也强调学生的化学实验的基本操作技能，这就使得老师在实验教学中，忘却了试验教学的目的，单纯的强调学生基本技能的熟练程度，学生在进行实验教学的时候，感觉到枯燥无味，学习的兴趣不浓。老师在实验教学中，应该将注意力放在如何引导学生进行有效的试验探究活动，如何激发学生在实验中进行知识学习的兴趣，让学生在愉快的氛围当中掌握基本操作技能和进行知识的学习。

五、培养学生的思维能力

学生思维能力的培养是学生学习过程中的重要环节之一，学生在看到某一神奇的实验的时候，对它们进行思考和解释是锻炼学生逻辑思维能力的一种有效途径，所以我们可以在实验教学中锻炼学生的逻辑思维能力。以往的实验教学一般都是先讲教学内容，在通过实验现象进行论证，这样的教学给了学生现成的答案，学生求知的欲望不弄，在教学中我们可以将这两个过程颠倒过来，让学生在实验中思考和探索知识，这样对学生的知识的学习可以起到事半功倍的效果，同时也可以激发学生探索知识的欲望。

例如，在讲述氨的性质的时候，老师在上课的时候，可以先安排喷泉实验，学生在看到红色的喷泉的时候，感觉到非常的神奇，同时老师可以在实验的过程中，讲解产生喷泉的原理：氨溶解在水中造成内外压强不一样，从而产生压力，形成喷泉。这时老师可以让学生思考：喷泉实验说明了氨具有什么样的性质？学生在思考以后就会说出：形成喷泉说明氨极易溶于水，喷泉呈红色，说明氨溶于水形成溶液，同时溶液呈碱性。这时老师在进行讲解氨的性质，通过这样的课程安排，学生在娱乐中尽心知识的学习，学习兴趣大大的提高，同时学生对所学知识的记忆也更加的深刻。

实验教学是实施素质教学的重要途径之一，也是进行探究性学习的重要方法之一，老师在教学中要充分利用学习对实验教学的神秘性，提高学生对实验教学的兴趣，让学生在轻松愉快的氛围中进行知识的学习。

参考文献：

[1]丁平，高三化学教学中如何实施高效课堂[J].现代阅读(教育版).2011(07)

[2]王军，探讨新课标下化学实验的重要性和实验教学的策略[J].现代阅读(教育版).2011(15)

5.《化学实验基本方法》教学设计 篇五

《化学实验基本方法》（第一课时 化学实验安全）教学设计

【教学目标】

知识与技能：

1.了解实验安全的重要性。2．了解化学实验的安全常识。过程与方法：

通过化学实验的安全常识的习，掌握常见化学实验突发事件的处理方法。

情感态度与价值观：

树立安全意识，遵守实验室安全守则，养成良好的实验习惯。教学重点：了解化学实验的安全常识

教学难点：掌握化学实验的规范操作和突发事件的处理方法。教学用具：多媒体电教平台。教学过程：

[引入情境]将P2及P3化学家做实验及实验室投影到教室前面，引导学生从思想意识中进入化学世界。

[讲述]故事：1774年，拉瓦锡在发现氧的著名实验中，经过科学分析得出了反应事物本质的结论：空气是有两种气体组成的。拉瓦锡通过严谨的化学实验拭净了蒙在氮元素上的尘土，人们终于科学的认识了空气的基本组成。

[引言]化学是一门以实验为基础的自然科学。科学规律是通过对自然现象的发现、探究和反复验证形成的。化学研究的主要方法是实验方法，所以学习化学离不开实验，掌握实验方法以及完成实验所必须的技能，是学好化学的关键。

[板书] 第一章 从实验学化学

第一节 化学实验基本方法

[问题]回顾初中我们所学习的化学基本实验操作有哪些？

[学生讨论、回答]固体、液体的取用、物质的加热、以及基本仪器的使用。（课件3）

[问题] ①初中化学实验过程中涉及到哪些实验安全问题？如何避免？（课件4、5）

②实验中出现意外如何处理？

[分组讨论,完成学案] 建议5—6人一组，组间交流，达成共识。[讲解]为了完成更多的实验，我们还需进一步学习一些基本的实验方法和基本操作。

[板书]

一、化学实验安全 [学生发言，小结讲述] 1.遵守实验室规则。当你走进化学实验室时，首先要认真阅读并牢记实验室规则。

2.了解安全措施。了解危险化学药品和使用时的注意事项、着火和烫伤的处理、化学灼伤的处理、如何防止中毒、意外事故的紧急处理方法，以及灭火器材、煤气、电闸等的位置和使用方法，报警电话等。

3.掌握正确的操作方法。例如，掌握仪器和药品的使用、加热方法、气体收集方法等。

4.重视并逐步熟悉污染物和废弃物的处理方法。[讲解]实验安全是为避免受到意外伤害的保障，要想我们的探究实验取得结果，必须遵守实验的有关规则、安全措施及正确的操作方法。

[学生阅读]P4注意问题1、2、3、[学生回答]实验安全注意的问题：……（老师穿插、补充、完善）[情境创设1]实验室规则展示（课件6-8）

(1)进入实验室后，须按指定座位就座，不准大声喧哗，不得乱扔纸屑、杂物等，保持室内安静、清洁。

(2)实验课前，要预习实验内容，明确实验目的、原理、方法和步骤。

(3)实验前要认真听老师讲解实验目的和所用仪器、药品的性能，弄清实验步骤，实验时要严格按照操作规程操作，细心观察，认真分析，做好记录，写好实验报告。(4)要节约水电和化学药品，爱护仪器设备。违反操作规程，损坏、拿走仪器和药品要按其情节轻重和有关规定作相应处理，并记录在册。

(5)实验完毕后，要认真整理和清洗仪器，并放回原处，打扫实验室并切断电源，关好门窗，经老师或实验员验收后方可离开。

[情境创设2]常见意外情况展示，引导学生讨论解决（课件9-13）(1)酒精及其他易燃有机物小面积失火，应迅速用湿抹布扑盖；钠、磷等失火用细沙扑盖，重大火情拨打电话119。(2)玻璃割伤，应先除去伤口玻璃碎片，用医用双氧水擦洗，用纱布包扎，不要用手触摸伤口或用水洗涤伤口。

(3)眼睛的化学灼伤，应立即用大量清水冲洗，边洗边眨眼睛。若为碱灼伤，则用2%的硼酸溶液淋洗；若为酸灼伤，则用3%的NaHCO3溶液淋洗。

(4)浓酸溶液洒在实验台上，应先用碱液中和，然后用水洗净擦干；浓酸溶液沾在皮肤上，应立即用大量的水冲洗，并涂抹3%～5%的NaHCO3溶液。

(5)浓碱洒在桌面上，应先用稀醋酸中和，然后用水冲洗擦干；浓碱沾在皮肤上，应先用较多的水冲洗，再涂上硼酸溶液。

(6)汞洒落后，应立即撒上硫粉，并打开墙下部的排气扇。[情境创设3]针对实际问题的操作展示，归结正确操作方法(1)化学实验中的常见操作列举

(2)常见危险化学品的分类及标志（课件14-16）

(3)实验后的废液和废渣的妥善处理。（课件17-21）(4)数值与实验安全(5)实验药品的安全存放(6)气体收集的原理 [穿插讲解，板书]

1、遵守实验室规则

2、了解安全措施

3、掌握正确的操作方法

[思考]根据初中你做的化学实验，想一下进行化学实验和探究时还应注意哪些安全问题。写在卡片上同为交流。

[交流]讨论情况及归纳总结。

[小结]以上是我们做实验必须遵守的一些注意事项，为确保实验效果及安全，我们应牢记于心。[板书设计]： 第一章 从实验学化学

第一节 化学实验基本方法

（第一课时）

一、化学实验安全

1、遵守实验室规则

2、了解安全措施

3、掌握正确的操作方法 [作业设计]配套课时练习题

《化学实验基本方法》（第二课时 过滤和蒸发）教学设计

【教学目标】

知识与技能：

1.了解过滤和蒸发所使用的仪器及操作要领； 2.掌握SO42-的检验。过程与方法：

通过对过滤和蒸发等方法的学习，掌握一定的分离、提纯操作技能。

情感态度与价值观：

在了解分离、提纯原则和掌握技能的基础上，培养学生严谨的科学态度和实事求是、一丝不苟的科学作风养成良好的实验习惯。

教学重点：1.了解过滤和蒸发所使用的仪器及操作要领；

2.掌握SO42-的检验(重点)。

教学难点：粗盐提纯过程的实验设计要点。

教学用具：多媒体电教平台；过滤、蒸发实验仪器装置。教学过程：

[复习引入] 如果有一堆铁屑和铜屑的混合物，提纯铜屑的最简单的方法是什么？

[学生回答] 用磁铁将混合物中的铁屑分离出来——物理方法。加盐酸，将铁屑溶解掉——化学方法。

[设问]化学实验中使用到的实际往往来自自然界或人工合成，但初级产品往往为混合物。要得到较为纯净的实际就要使用分离和提纯的操作，你能否准确表述分离与提纯的定义？

[学生讨论、回答] 将混合物中各组成物质分开，得到比较纯净的物质，并且要求恢复到原来状态（或指定的状态）称为物质的分离。

将混合物中的主要成分（或某种指定物质）净化，而把其他杂质除去，称为物质的提纯。

[引入]今天我们就重点来学习分离与提纯过程中经常用到的两个方法——过滤和蒸发

[板书]

二、过滤与蒸发

[问题]请同学们自主阅读课本，小组讨论后准确得出过滤和蒸发的概念、仪器用品和实验操作注意事项等记忆性结论。[学生讨论、回答] 1．过滤

(1)概念：将固体与液体分离的一种方法。

(2)主要仪器及用品：烧杯 漏斗 玻璃棒 铁架台(带铁圈)滤纸

(3)注意事项

一贴：滤纸紧贴漏斗内壁。

二低：①滤纸上沿低于漏斗上沿；②液面低于滤纸上沿。

三靠：①烧杯口紧靠玻璃棒；②玻璃棒紧靠三层滤纸处；③漏斗下端紧靠烧杯内壁。

2．蒸发

(1)概念：分离溶于溶剂中的固体溶质的一种方法。

(2)主要仪器及用品：蒸发皿 酒精灯 铁架台(带铁圈)玻璃棒

①蒸发过程中要 不断搅拌

②当大量晶体析出时，停止加热，用余热蒸干。[总结学生发言，板书] 1．过滤

(1)概念：将固体与液体分离的一种方法。

(2)主要仪器及用品：烧杯 漏斗 玻璃棒 铁架台(带铁圈)滤纸

(3)注意事项：一贴、二低、三靠。2．蒸发

(1)概念：分离溶于溶剂中的固体溶质的一种方法。

(2)主要仪器及用品：蒸发皿 酒精灯 铁架台(带铁圈)玻璃棒

①蒸发过程中要 不断搅拌

②当大量晶体析出时，停止加热，用余热蒸干。

[问题情境1] 粗盐主要成分为氯化钠，常由海水晒盐或盐井水日光蒸发得到，因此当中往往含有大量泥沙，试分析，如何除去粗盐中混有的泥沙？

[分组讨论，完成学案] 建议5—6人一组，组间交流，达成共识。[讲解]溶解（粗盐溶解有少量不溶物）——过滤（烧杯内为无色透明溶液，滤纸有残物）——蒸发（有白色晶体析出）[问题情境2]粗盐中除含有泥沙外，还含有氯化钙、氯化镁、硫酸盐等可溶性杂质。

(1)可以通过何种试剂进行提纯除杂？(2)在有关除杂步骤中应注意哪些问题？

[复习回顾]除杂问题中需要遵循怎样的原则？ 不增（不加入新的物质）；不减（不消耗被提纯的物质如：不能减少NaCl成分）；易分（杂质转换为沉淀、气体等易分离除去如：将NaCl溶液中可能存在的Na2SO4转换为沉淀BaSO4）。

除杂思路：根据杂质特征选择除杂剂，通常选择易与杂质反应生成气体、沉淀的物质为除杂剂符合复分解反应类型。

[分组讨论，完成学案] 建议5—6人一组，组间交流，达成共识。[总结学生发言，讲述] 可行性方案（1）BaCl2——Na2CO3——NaOH——HCl（2）BaCl2——NaOH——Na2CO3——HCl（3）NaOH——BaCl2——Na2CO3——HCl [小结] Na2CO3在BaCl2之后加入，Na2CO3除CaCl2 和BaCl2。稀盐酸最后加入。

[深化并板书] 2－3.SO4和Cl-的检验 2－SO4的检验

(1)试剂：盐酸、氯化钡溶液。

滴加稀盐酸酸化加BaCl2溶液(2)步骤某溶液――――――→无沉淀―――――→白色沉淀，－证明原溶液中有SO24。

可溶性氯化物的检验

+硝酸+AgNO3 —— AgCl↓（验证）过滤除去

[本节小结]本节我们主要学习了过滤和蒸发的操作要点，并通过实际问题对这两种方法进行了演练。

[板书设计]：

二、过滤与蒸发 1．过滤(1)概念：将固体与液体分离的一种方法。

(2)主要仪器及用品：烧杯 漏斗 玻璃棒 铁架台(带铁圈)滤纸

(3)注意事项：一贴、二低、三靠。2．蒸发

(1)概念：分离溶于溶剂中的固体溶质的一种方法。

(2)主要仪器及用品：蒸发皿 酒精灯 铁架台(带铁圈)玻璃棒

①蒸发过程中要 不断搅拌

②当大量晶体析出时，停止加热，用余热蒸干。

2－3.SO4和Cl-的检验

2－SO4的检验

(1)试剂：盐酸、氯化钡溶液。

滴加稀盐酸酸化加BaCl2溶液(2)步骤某溶液――――――→无沉淀―――――→白色沉淀，－证明原溶液中有SO24。

可溶性氯化物的检验

+硝酸+AgNO3 —— AgCl↓（验证）过滤除去

[作业设计]配套课时练习题

《化学实验基本方法》（第三课时 蒸馏、萃取和分液）

教学设计

【教学目标】 知识与技能：

1.了解蒸馏的实验原理和操作要领； 2.了解萃取的实验原理和操作要领。过程与方法：

通过对蒸馏和萃取等方法的学习，掌握一定的混合物分离、提纯操作技能。

情感态度与价值观：

通过对蒸馏和萃取两种分离方法和操作技能的学习，培养学生严谨的科学态度和实事求是、一丝不苟的科学作风，养成良好的实验习惯。

教学重点：1.了解蒸馏的实验原理和操作要领； 2.了解萃取的实验原理和操作要领。

教学难点：相关实验操作规范和注意事项。

教学用具：多媒体电教平台；蒸馏、萃取实验仪器装置。教学过程：

[问题引入]某同学在实验室欲配制硝酸银溶液，可恰好蒸馏水刚刚用完，他就用自来水配制，结果如何？如何检验自来水中的Cl-? [学生回答] 配制出的硝酸银溶液中将会出现少量白色沉淀，分析自来水中含有一定量的Cl-杂质。

Cl-杂质的检验：可向自来水样品中先加硝酸酸化，再加硝酸银，若产生不溶于水的白色沉淀AgCl。

[设问]如何除去自来水中的Cl-杂质？

[讲述]今天我们就重点来学习分离与提纯过程中经常用到的另外三种方法——蒸馏、分液和萃取。

[板书]

三、蒸馏、分液和萃取。

[问题]请同学们自主阅读课本，小组讨论后准确得出蒸馏的概念、仪器用品和实验操作注意事项等记忆性结论。

[学生讨论、回答] 1．蒸馏

(1)原理：利用混合物中各组分的沸点不同，除去液态混合物中易挥发、难挥发或不挥发的杂质的方法。

(2)主要仪器及用品：圆底烧瓶 冷凝器 石棉网 牛角管 铁架台 锥形瓶 酒精灯

(3)注意事项

①温度计水银球处于蒸馏烧瓶支管口下方处；②冷凝水，下口进冷水，上口出热水；③投放沸石或瓷片防暴沸；④烧瓶底加垫石棉网；⑤使用前要检查装置的气密性。

[板书] 1．蒸馏

(1)原理：利用混合物中各组分的沸点不同，除去液态混合物中易挥发、难挥发或不挥发的杂质的方法。

(2)主要仪器及用品：圆底烧瓶 冷凝器 石棉网 牛角管 铁架台 锥形瓶 酒精灯

(3)注意事项

[问题情境]海水资源是人类的宝贵财富，但海水中由于含有大量的NaCl、MgCl2等可溶性杂质而无法食用，现请设计一实验方案实现海水的淡化并验证。

[学生活动]分组讨论，并依据教师对问题分析的辅助完成学案。验证自来水中含有可溶性盐酸盐杂质——蒸馏分离——验证上述杂质已被除净。

[实验情景]用CCl4萃取碘水

现象：液体分层；上层液体显（黄或几乎无色）色；下层液体显（紫红）色

[分组讨论]

1、上层液体中的溶剂是？下层液体中溶剂是？

2、碘单质（I2）在哪种溶剂中的溶解度大？(CCl4)

3、CCl4与H2O比较有何异同？ 注：

同：都能溶解碘单质（I2）；都不与碘单质（I2）反应。异：CCl4与H2O互不相溶；碘单质在CCl4中的溶解度大。[总结学生发言，讲述] 2．萃取与分液(1)萃取

原理：利用物质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把物质从它另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。(2)分液

原理：将两种互不相溶的液体分开的操作。（溶剂互不相溶；溶质在溶剂里溶解性不同被萃取物在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。）

(3)主要仪器：分液漏斗、铁架台、烧杯。(4)分液的操作方法：

①用普通漏斗把要分离的液体注入分液漏斗内，盖好玻璃塞； ②将分液漏斗置于铁架台的铁圈上，静置，分层；

③将玻璃塞打开，使塞上的凹槽对准漏牛口上的小孔再盖好，使漏斗内外空气相通，目的是保证漏斗里的液体能够流出；

④打开活塞，使下层液体慢慢流出，放入烧杯，待下层液体流完立即关闭活塞，注意不可使上层液体流出；

⑤从漏斗上端口倒出上层液体。萃取和分液结合的操作方法如下：

①用普通漏斗把待萃取的溶液注入分液漏斗，再注入足量萃取液；

②随即振荡，使溶质充分转移到萃取剂中。振荡的方法是用右手压住上口玻璃塞，左手握住活塞部分，反复倒转漏斗并用力振荡；

③然后将分液漏斗置于铁架台的铁环上静置，待分层后进行分液；

④蒸发萃取剂即可得到纯净的溶质。为把溶质分离干净，一般需多次萃取。

[板书] 2．萃取与分液(1)萃取

原理：利用物质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把物质从它另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。

(2)分液

原理：将两种互不相溶的液体分开的操作。(3)主要仪器：分液漏斗、铁架台、烧杯。(4)分液的操作方法：

萃取和分液结合的操作方法：

[本节小结]本节我们进一步学习了蒸馏、分液和萃取的操作要点，并通过实际问题对这两种方法进行了演练。[板书设计]：

三、蒸馏、分液和萃取。1．蒸馏

(1)原理：利用混合物中各组分的沸点不同，除去液态混合物中易挥发、难挥发或不挥发的杂质的方法。

(2)主要仪器及用品：圆底烧瓶 冷凝器 石棉网 牛角管 铁架台 锥形瓶 酒精灯

(3)注意事项 2．萃取与分液(1)萃取

原理：利用物质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把物质从它另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。

(2)分液

原理：将两种互不相溶的液体分开的操作。(3)主要仪器：分液漏斗、铁架台、烧杯。(4)分液的操作方法。

6.如何进行农村化学实验教学设计 篇六

化学是一门以实验为基础的自然科学，实验是化学的灵魂。探究性学习，最显著的特点，就是它的开放性、实践性和自主性，特别是实验探究的开放性。《新教材》中很多知识的生成是通过探究实验完成的，例如：物质的变化、酸碱的性质等。

我校推行的“十六字”教学模式为：创设情境、目标引领、先学后教、当堂达标。其中“创设情境”就是为了激发学生的学习兴趣，而兴趣是一种特殊的意识倾向，是动机产生的重要主观原因，良好的学习兴趣，是求知欲的源泉，是思维的动力。心理学研究表明，当学生对学习对象有兴趣时，大脑中有关学习神经的细胞处于高度兴奋状态，而无关的则处于抑制状态。因此，一个人在兴趣浓厚的状态下学习，注意力会高度集中，思维也会活跃起来，不但不会觉得学习是一种负担，反而会感到是一种乐趣。化学实验是激发学生学习兴趣的重要手段，也能使学生对所学知识加深理解。实验教学中，教师不仅要指导学生怎样观察现象，还应启发学生怎样利用这些感性材料去思考问题，看到化学现象背后的本质。边实验、边讨论，引导学生开动脑筋，步步深入，在探索知识过程中培养学生学习兴趣，达成预设的教学目标。根据我几年来的教学心得体会，农村中学的实验教学可以从以下几点入手：

一、发挥教师的诱导作用

做化学实验，教师要设计一系列问题，要采用多种形式开展探究性实验。给学生讲解要由浅入深、由表及里，要对学生循循善诱，适时点拨，逐步培养多方面并深入地认识化学物质及其变化的本质和内在规律性，使学生的思维从表象到本质，从感性认识到理性认识。化学实验从设计、操作到分析实验结果、总结归纳规律，都离不开科学的思维方法。这种围绕实验层层设疑问，需要教师不断深入的教学讲解，使学生的思维能力得到提高。教给学生的思维方法比实验结论本身更为重要，知识很快就会被遗忘，而思维的方法是有效的、长期受益。培根说过：“方法比知识更重要。”例如：在探究“铁生锈的条件”时，提前两周让学生按照实验的要求准备好仪器和物品，并要求学生每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察一周，认真做好记录并和同学进行交流得出结论。在实验中，尽量放手让学生自己完成实验，试管可以用小玻璃瓶代替，教师只给予必要的指导。像这样的设计性或探索性实验可以激发学生的创新欲望、培养他们的创新意识和创新能力。

二、发挥演示实验的作用

我校和大多数农村学校一样，学校的硬件设施虽然有了很大的改变，但由于没有专门实验教师，实验条件差，资金投入不够等原因使实验教学滞后，分组教学的困难很大，不做实验又不利于学生的发展，因此，在化学实验教学中，只要学生能够完成的实验，我总是放手让学生自己完成。我采取的措施是：（1）让学生参与到演示实验中来，要学生课前做适当的准备，课中上台演示实验，以此提高学生动手的能力。（2）激励学生对演示实验进行改进，以提高应变能力。（3）鼓励学生在课下自行设计实验，以提高他们的探究能力。例如，在第五单元《化学方程式》课题1《质量守恒定律》的教学中，在课前我创设了问题情景：在化学反应前后物质的质量是增加、减少还是不变？如此激发学生猜想和假设，形成探究欲望。上课时，提供实验仪器、药品、锥形瓶、托盘天平、带玻璃管的橡皮塞、小气球、酒精灯、烧杯、细沙、白磷等。学生分组讨论，自主设计方案和实验操作步骤，并派代表到讲台上演示本组设计的实验方案，验证猜想。结果有很多小组没有按课本的实验步骤完成实验，而是自己改进实验设计，关于白磷燃烧前后质量的测定就出现了三种方案：（1）用玻璃棒引燃白磷；（2）用玻璃管系一个气球引燃白磷；（3）把锥形瓶放在石棉网上加热引燃白磷。实验探究后，学生评价不同实验设计的优缺点，最终所有学生享受了最佳方案。学生在课堂中的成功演示，也使他们产生了无比的自豪感，学习化学的兴趣更浓了。观看实验的学生受到了同龄人的感染，争取做好实验的情绪更加强烈了。这样的实验既避免了演示实验的一家之演和瞬间之作，又拓展了演示实验的教育时空，同时也充分发挥学生自主探究的积极性，使学生产生了一种自主活动的内驱力。

三、适当的增加实验

实验虽然很重要，但限于篇幅，教科书上不能编制太多的实验。在实际教学中，可以根据需要，适当补充一些实验，既可增加学生的动手机会，激发学生学习的兴趣，又可提高实验的探索性。例如，在教学酸溶液与金属氧化物的反应时，可补充由学生分组做氧化铜与稀盐酸、稀硫酸反应的实验，原料易得，实验易做，现象明显。通过这个实验和铁锈的主要成分氧化铁与稀盐酸、稀硫酸的反应实验，更能使学生理解酸能与金属氧化物反应生成盐和水的规律，便于学生得出和掌握规律。又如，在碱溶液与指示剂反应的教学中，除做好教科书上的实验外，还可增加用学生自制的指示剂来做酸、碱溶液与指示剂的反应，特别是现象明显的自制指示剂，如紫卷心菜的酒精浸出液等，以此来激发学生学习的兴趣，调动学生学习的积极性和主动性。再如，在碱溶液与非金属氧化物反应的教学中。可补充氢氧化钠溶液与二氧化碳反应的实验，先用软塑料瓶收集一瓶二氧化碳气体，再用滴管加入大约3毫升的浓氢氧化钠溶液，振荡后观察软塑料瓶发生的变化，然后，把软塑料瓶中的溶液倒入试管，滴加稀盐酸，观察产生的现象，证明氢氧化钠和二氧化碳之间确实发生了化学反应；补充氢氧化钠溶液与二氧化硫反应的实验，先做硫在氧气中燃烧的实验，按要求闻气味，再加入氢氧化钠溶液，振荡后再按要求闻气味。通过实验，既可让学生得出碱溶液能与非金属氧化物反应生成盐和水的规律，又可以加强环保教育，强化环保意识。同时说明，虽然有的化学实验会造成环境污染，但只要我们采取恰当的措施，就可以防止或减少污染。

事实证明，在教学过程中，适当地给学生增加一些实验，恰当地提出一些问题，既能激发学生的兴趣，也能使学生所学知识更系统化和深刻化，还能培养学生科学探究的能力，提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。

四、观看实验录像

我们学校的硬件设施近几年发展很快，各个班级都可使用多媒体进行授课。那些危险性大、实验条件要求较高、实验难度较大的实验，例如:氢气的燃烧及氢气与氧气混合气的爆炸，一氧化碳的燃烧，灭火器的原理，粉尘爆炸实验，一氧化碳还原氧化铁等实验，我从网络下载或制作相应的实验录像，在授课过程中让学生观看这些录像，也有很好的教学效果，学生同样能体验亲历实验的过程和喜悦。但缺点是学生实验探究的激情得不到诱发。

另外，我在教学的过程中，非常重视家庭小实验的开发和利用，使学生体验到更多实验的快乐。比如：1+1是否等于2。家里没有酒精，我们可以用花露水代替，因为花露水中含有较多的酒精，量筒可用大号注射器代替；黄豆和绿豆混合的现象不明显，用小米或大米代替绿豆效果会更好。

7.虚拟化学实验平台的设计与实现 篇七

1 虚拟化学实验平台基本架构

虚拟化学实验平台由人机交互、实验控制、支持数据库三部分组成。人机交互部分提供用户的操作接口, 可以实时控制实验的进展, 动态智能的显现操作过程, 并将实验反应的过程和结果反馈给用户;实验控制模块通过对添加的实验仪器、药品及反应条件等数据进行分析, 动态识别出反应的实验类型, 然后匹配方程式, 确定出反应的生成物、实验现象;支持数据库采用Access数据库存储数据, 提高了数据的存取效率, 实现了实验平台数据的实时更新和一致性。虚拟实验平台的结构 (如图1所示) 。

2 虚拟化学实验平台运行流程

在人机交互模块中选择是否开始个新实验, 通过添加仪器、药品及组合后, 控制实验开始, 通过智能识别模块匹配方程式, 动态智能的反应;用户的操作对比标准操作, 进行模糊评价, 评价结果保存到文件数据库;如果不是新实验, 可以打开文件库中已经保存的具体文件, 根据是否评价过, 对实验的反应过程及结果进行浏览或综合评价。虚拟实验平台的实现核心流程 (如图2所示) 。

3 虚拟化学实验平台关键技术

3.1 虚拟实验平台建模技术

3.1.1 虚拟元器件建模

虚拟元器件建模包括几何建模、物理建模。几何建模是对实体对象内部固有的几何性质的抽象, 描述了虚拟环境的三维造型及其外观。几何建模可以利用三维建模软件如3 D M a x, M a y a, A u t o C A D, MultiGen等实现几何模型的构建。物理建模[2]是对虚拟实体对象的质量、重量、颜色、表面纹理、硬度、形状改变模式等的描述, 这些特性与几何建模和行为规则结合起来, 形成更真实的虚拟物理模型, 如图3。

3.1.2 化学现象建模

为了达到真实效果, 必须对化学现象进行建模。化学建模是在化学反应过程中体现出来的化学变化, 常表现为颜色改变、放出气体、生成沉淀等。化学变化不但生成其他物质, 而且还伴随着能量的变化, 如吸热、放热、发光等。

(1) 渐变化学现象建模

化学实验中的反应物在反应的过程中逐渐变为生成物, 是个量变过程。药品变化的过程不是恒定的, 它根据反应条件, 比如催化剂、温度、药品的数量等参数控制变换模型的时间, 如图4所示。

(2) 粒子系统

化学现象中形状不规则的化学药品 (如:固体粉末状、固体颗粒状、固体块状、液体、气体等) 采用粒子系统的方法进行建模。OSG中使用粒子系统一般要经历以下几个步骤:确定意图 (包括粒子的运动方式等) ;建立粒子模版;建立粒子系统, 设置总的属性;设置发射器 (发射器形状, 发射粒子的数目变化等) ;设置操作 (旋转度, 风力等因素) ;加入结点, 更新。虚拟化学实验中出现的火焰、气体、气泡、沉淀等都是按上面的步骤, 图5为利用粒子系统制作的酒精灯火焰[3]。

3.2 虚拟交互技术

化学实验不同于一般的漫游、仿真, 它不仅在于人与设备的交互操作, 还在于化学实验本身的特殊性, 它是过程性的、连续性的, 要根据实验环境的变化而变化[4,5]。虚拟实验平台中有以下几种关键的交互操作:场景漫游、拾取、拖动、添加仪器、对实验的控制、碰撞检测等[6]。场景漫游:在虚拟实验的操作中, 需要从不同角度观察实验, 最终确定一个合适的操作距离和视角, 在OSG中采用了通过矩阵变换设置观察坐标系实现;仪器对象的拾取、拖动和组合:在实验过程中需要拾取仪器, 将仪器组合成实验平台, 在OSG中通过对实体对象的拾取和拖动实现仪器的移动和组合;仪器中药品的添加和删除:用鼠标选择药品名称, 系统从后台药品库读出药品的使用量, 形状和物态等属性, 然后在仪器的相关位置渲染药品, 实现药品的添加, 删除仪器和药品的操作是通过删除场景中相应节点实现;实验控制:控制实验过程的进展, 分为开始实验、暂停实验和继续实验等操作步骤。

4 虚拟化学实验效果

本文针对初中的无机化学实验进行了分析, 以反应方程式为依据, 按反应类型分为五类。

化合反应:指由两种或两种以上的物质生成一种新物质的反应。例如:碳在氧气中燃烧。

分解反应:是化合反应的逆反应, 指一种化合物在特定条件下 (如加热、通直流电、催化剂等) 分解成两种或两种以上较简单的单质和化合物。例如:碱式碳酸铜受热分解。

置换反应:指一种单质和一种化合物, 生成另一种单质和另一种化合物的反应, 可表示为:A+B C→B+A C。例如:氢气还原氧化铜。

复分解反应:由两种化合物互相交换成分, 生成另外两种化合物的反应, 记为AB+CD→AD+CB。例如:碳酸钙与稀盐酸反应。

其它反应类型:除上面四种反应类型之外的无机化学反应。下面分别针对分解、复分解、置换、化合反应进行虚拟实验的过程演示。

图6是碱式碳酸铜受热分解的反应, 在加热的条件下, 碱式碳酸铜由浅绿色分解成黑色的氧化铜, 水和使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳。

图7是碳酸钙和稀盐酸的复分解反应, 生成氯化钙、水和二氧化碳, 左图集气瓶上面的小火焰, 是用来检验里面的二氧化碳气体的;右图小火焰放入集气瓶后, 小火焰熄灭。

图8是氢气还原氧化铜的置换反应, 左图是氢气的生成装置, 先通入氢气, 把导管中的空气清干净, 这样能达到较好的还原效果;右图酒精灯点燃, 氢气与氧化铜的置换反应开始, 逐渐由黑色的氧化铜变成红色的铜。

图9是碳在氧气中燃烧的化合反应, 左图为把灼热的碳放入, 右图为灼热的碳在氧气中燃烧。

5 结语

在研究虚拟化学实验平台基本原理的基础上, 通过对平台建设过程中涉及的建模和交互等关键技术的研究, 实现了虚拟化学实验平台。该平台建立了化学药品模型库, 并且能够以不同的视图操作实验和观察实验结果, 具有操作方便, 真实感强的特点。但是, 虚拟化学实验平台的设计和实现是一项非常庞大和复杂工程, 还有许多理论和技术问题有待解决, 如元器件几何建模形象逼真的问题, 对于精细的实验仪器和化学现象的建模离预期的效果还有差距, 另外, 对影响控制参数变化的各个因素, 考虑的不太全面, 这些问题都有待进一步深入研究。

摘要：在研究虚拟化学实验平台基本原理的基础上, 通过对平台建设过程中涉及的建模和交互等关键技术的研究, 基于开源软件OSG (OpenSceneGraph) 的技术特点, 提出了虚拟化学实验平台的框架、实现过程和功能结构, 研究了化学反应的实验现象和过程, 建立了化学实验模型库。最后通过四个实例证明了该实验平台的可行性, 该平台具有操作的灵活性和设计的优越性, 为化学学习提供了方便、有效的支持。

关键词：虚拟现实,化学实验,OSG

参考文献

[1]王红梅.虚拟实验室的研究与实现[D].中国海洋大学, 2007.

[2]王乘, 周均清, 李利军.Creator可视化仿真建模技术[M].华中科技大学出版社.

[3]王治刚, 陈和平, 刘心雄.基于粒子系统和纹理映射的火焰模拟[J].工程图学报, 2002, 4:50～53.

[4]宋善德, 杜毓, 欧阳星明.面向对象的交互式虚拟实验平台的设计与实现[J].计算机工程与科学, 2005, 27 (8) :54～55.

[5]朱福全, 杨丽平, 李昌国, 等.基于OpenGL的虚拟化学实验系统的研究[J].计算机工程与设计, 2008, 29 (3) :723～724.

8.高中化学实验教学设计研究 篇八

【关键词】高中化学 实验教学 研究

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）07-0050-02

高中化学知识点多而零碎，部分知识点比较抽象，理解难度较大，而通过设计相关的实验进行教学，不仅帮助学生理解化学学习的重点，而且有助于激发学生的学习热情，因此，近年来很多教学一线的教师非常重视高中化学实验教学研究，取得了较好的教学效果。

一、化学实验教学优势分析

高中化学实验与教学内容密切相关，贯穿到课堂教学的诸多环节，通过化学实验教学能加深学生对所学知识的认识与理解，为其灵活运用所学知识点做好铺垫。研究发现，化学实验教学具有以下特点：

首先，化学实验是对化学知识的验证，对学生的动手实践能力要求较高。化学实验教学实践中，要求学生通过观察或自己动手实验，能够充分调动其学生的主观能动性，在加深记忆的同时，深刻认识所学化学知识内涵，理清化学知识结构，完善化学知识体系，切实打牢化学基础知识。

其次，化学实验教学时教师可灵活的提出相关问题，要求学生进行思考与讨论，有助于培养学生独立思考的能力，为提高其综合化学素养奠定基础。同时，化学教师可结合学生就化学实验讨论的结果进行点拨，帮助学生走出学习的误区，使学生通过化学实验的学习，切实提高化学成绩。

最后，化学实验通常会伴随着冒烟、颜色变化等有趣的现象出现。化学实验教学时，学生的求知欲会充分的激发出来，学生真正的乐意学、愿意学，课堂教学效率也会因此得以显著提高。同时，教师应及时引导学生加以理性的分析，使其思考冒烟、颜色变化出现的真正原因，从根本上理解化学知识内容。

总之，化学是高中阶段比较重要的学科，而实验不仅是教学的重点，也是高考的重要知识点，因此，教师应充分认识到化学实验教学优势，结合教材内容及教学目标设计合理的实验，力求达到事半功倍的教学效果。

二、高中化学实验教学设计

高中化学实验教学质量受很多因素影响，例如化学教师的教学水平等，因此，高中化学实践教学中，怎样使学生积极主动的进行学习，提高学生对化学实验的乐趣，是每个教师应认真思考的问题。研究发现，高中化学实验教学设计采取以下策略可达到较好的教学效果。

1.明确实验教学目标

实验教学目标是实验教学得以顺利实施的保障，只有目标明确，才能保证设计的化学实验具有较强的针对性，使学生更好的掌握学习的重点。这就要求高中化学教师在开展化学实验教学时，明确每个实验设计的目的，使帮助学生理解所学的重点知识，还是加深学生对某个实验过程的记忆，做到有的放矢。

例如，在讲解元素周期律内容时，为使学生对金属性质有个全面的认识与理解，教师可以碱金属元素为例设计相关的实验。如在课堂上教师可分别取适量钠、钾放入水中，让学生观察反应现象，并要求学生认真思考两者现象的不同，由此得出钾比钠活泼的结论。同时，通过设计该实验，学生对元素周期律有更深的认识，为其他元素性质的学习做好铺垫。当然，实际教学过程中教师可将教学目标，板书在黑板上更好的指导学生学习。

2.合理融入实验内容

化学实验教学设计还应注重实验内容融入的合理性。所谓合理一方面要确保融入时间的合理，另一方面确保融入内容的合理。众所周知，高中化学内容较多，牢牢把握两个合理，才能充分发挥化学实验在教学中的优势。

例如，在讲解影响化学反应速率的因素一节内容时，需要学生对化学反应速率准确认识的基础上实施（确保实验融入时间的合理性）。教师可设计H2O2分解实验，即，实验过程中分别将实验条件放置在热水中、常温以及冷水中，要求学生观察实验现象的剧烈程度。很显然处于热水条件下的反应比较剧烈产生气泡的速率比较快，由此使学生理解温度给化学反应速率的影响。当学生理解后，再设计反应物浓度大小给反应速率影响的实验（即握融入内容的合理性），如此循序渐进能更好的帮助学生掌握该章节知识。

3.及时评估实验教学效果

高中化学实验教学实践中，为保证实验教学效果教师还应及时评估实验教学情况，更好的了解学生实验内容的掌握状况，进行针对性的优化与改进，使设计的实验教学各个环节更加合理，为更好实现教学目标创造良好条件。

例如，在讲解化学反应进行方向一节内容时，部分学生无法准确判断化学反应进行方向，教学效果并不理想。为此，教师可设计N2O4与NO2转化的实验，通过改变反应温度使学生观察反应容器中浓度的变化，提高学生准确判断化学反应方向的能力。高中化学教学实践中，教师采用上述实验进行教学后，与学生进行充分的交流，了解其对设计实验的意见，并对学生的意见加以汇总，在条件允许的情况下对设计的实验进行改进和优化，为后期实验的设计及实验教学的开展奠定基础。例如在该章节实验教学环节中部分学生反映教学进度有点快，教师可因此专门留出一段时间供学生讨论、消化与吸收，使学生彻底搞清化学实验知识点，扎实走好每一步。

三、总结

高中化学实验教学是高中教学的重点，考虑到化学是与实验紧密相连的重要学科，因此，教师应将实验教学当做教学的重点加以落实，尤其应结合化学教学目标，通过查阅相关资料设计合理的教学实验。同时，不断向经验丰富的教师请教实验设计的技巧与方法，结合自身情况实际情况加以灵活应用，提高高中化学教学效率，为学生进行更专业、更深层次的学习做好铺垫。

参考文献：

[1]谢玉华. 高中化学实验教学的优化设计探索[D].华东师范大学，2007.

[2]樊彦伶. 高中化学实验教学中实验绿色化的研究[D].广西师范大学，2010.

[3]左嘉平. 高中化学实验教学的实践研究[D].天津师范大学，2012.