创新实验教学：一种中学化学实验专用手套箱的发明
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作者:刘颖
摘 要：化学是一门以实验为基础的自然科学，实验是化学教学的灵魂和支柱，是认识物质变化和变化规律的重要手段，是培养学生探究能力和创新思维的重要途经。由于当前化学课堂上的实验教学时间分配不足、试剂设备等限制，不能达到应有的教学效果。本文作者设计了一种新型中学化学实验专用手套箱，详细描述了手套箱的组成与使用方法，总结了其在化学课堂上的应用优势，为解决目前实验教学存在的问题带来新思路。
关键词：化学教学;实验教学;新技术设备;手套箱
随着教学改革的不断深入，新时代下教育部门对学生的实践、创新能力等综合素质提出了更高的要求。当前大多数化学课堂仅满足了基础知识的讲授、概念模型的建立，不能真正有效开发和锻炼学生的能力。化学实验教学是实现素质教育、激发学生创新思维的重要手段，对于中学化学课程目标的实现，也具有十分重要的意义[1]。著名化学家戴安邦先生也提出要想更好地发挥化学的作用，最有效地方法就是通过化学实验对受教育者进行教育[2]。基于此，化学实验于当代化学课堂尤为重要。
一、化学实验教学现状
（1）实验教学时间紧张：绝大部分学校没有单设实验课，教师们考虑到教学进度的问题，将学生实验的时间改为集中观看实验视频、背诵实验现象[3]。没有了实际的实验操作，学生只能在脑中幻想实验，而这样学生就无法发现实验中可能会出现的问题，更不能通过探究这些问题来加深对知识的理解、锻炼自身的探究能力。
（2）实验教学设计不合理：很多化学实验的设计仅依据于考试大纲，实验目的停滞在掌握知识层面，缺乏针对学生实践、创新能力进行锻炼和考察的设计。多数实验方案、步骤套路化，失去探索的本质;部分实验脱离实际，存在缺陷：如在人教版必修1的第四章第三节《硫和氮的氧化物》中的“验证二氧化硫是否具有漂白性”这一实验，将二氧化硫通入品红溶液中，品红溶液褪色则证明二氧化硫具有漂白性。已知二氧化硫与水反应生成亚硫酸是一个可逆反应，学生会产生质疑：为什么是二氧化硫具有漂白性而不是亚硫酸具有漂白性。
（3）实验教学条件受限：一些化学实验存在危险性和毒性，为了学生和教师的自身安全，教师们往往会跳过一些实验。而且有些化学实验对学校设备和教师操作能力都有较高的要求。由于上述条件的限制，很多老师会通过“讲实验”代替“做实验”。老师的讲授和标准答案替代了充满未知和可能的实验，浇熄了学生实验探究的热情，扼杀了学生深度思考的机会。
实际上，可以利用一些新技术设备改善化学实验教学现状，将化学课堂的灵魂——实验还给学生和教师们。本文作者在调查了解到中学化学实验中的一些不便之处后，设计了一种中学化学实验专用的手套箱。
二、中学化学实验专用手套箱
（一）手套箱的组成与使用
整个箱体长约为70-80cm，宽约为35-45cm，高约为60-65cm。箱体采用透明的密封性材质制成，既便于观察，又能防止有害气体逸出，对人体和环境造成危害。
箱体顶部开有两个孔洞，孔洞内部固定一双手套，便于实验人员将胳膊伸入箱体。箱体顶部有一个矩形上面板，可向上打开，实验人员可根据实验需要，替换实验药品和仪器。上面板底部安装抗高温耐腐蚀且具有高密封性的透明膜层，可覆盖上面板的左右边缘，保证箱体密封性。箱体上面板左右两端固定有锁扣，用于肩带扣锁，便于实验人员走动。
箱体靠上1/3处设有大横板，横板一侧与箱体内侧固定，横板上安装多个具一定高度且可调节大小的圆柱形底座，用于放置实验药瓶，底座采用透明材质，不遮挡药品标签。箱体两侧靠下1/4处向内设置小横板，小横板上可放置吸附性物品，用以吸收有毒有害气体。
箱体的底面为装置区，放置常用的实验装置：如酒精灯、铁架台、烧杯等。装置区分为两排，其中一排为滑行轨道，便于双手快捷布置实验装置;在滑行轨道上设置可调节大小的固定圈层，将要使用的实验仪器按照顺序放置于圈层上。另一排既可以被设计成同样的固定圈层，放置备用的仪器;也可以规划为与箱体内前后面或者左右面相接的固定结构板，结构板上安装一定数量的格子间，以放置备用仪器。
箱体两侧靠下位置开有通风孔，并在箱体外侧与通风孔对应的位置设置可旋转的封闭面板，对需加热的化学实验，可旋转封闭面板，开启通风孔，使箱体空气充足，利于燃烧发生;当加热步骤结束，为防止生成的气体泄露，可将封闭面板旋转，即密闭通风孔。同时在靠近通风孔的位置安装小风扇，当产生有毒气体时，可打开风扇使其快速扩散，再经吸附性物品，如活性炭等进行吸附。
（二）手套箱的应用优势
（1）小巧便携，节约时间。该手套箱可以移动，能在多个教学场景中使用。学校不必另设实验课，同学们就能用手套箱在课上边听讲边做实验。这样既能锻炼学生实验操作能力，还能减小老师兼顾实验课和讲授课带来的学习进度的压力。
（2）灵活设计，消除限制。整个手套箱箱体采用透明的密封性材质制成，既便于教师与学生观察，又能防止有害气体逸出。而且箱体两侧安装有通气孔，可自主打开或关闭，具备燃烧需要的实验条件。
（3）储备丰富，方便探索。手套箱中实验仪器储备丰富，学生可在课外时间使用手套箱，进行兴趣实验（在教师指导下）。借助手套箱，既能扩大学生进行实验探究的空间，又延长了实验时间，可以发挥学生的创造力，有利于教师个性培养、因材施教。
三、结论
面对化学实验教学在实际教学环境中所产生的一系列问题，引用新的技术设备——中学化学实验专用手套箱是十分必要的。借助新设备的优势，教师们压缩了实验课的时间成本，使更多实验能够在课堂上得以演示，为学生动手实践创造了机会，最终发挥出实验教学在化学课堂中应有的教学效果。
参考文献：
[1]周丹玲.中学化学实验教学存在的问题及对策[J].西部素质教育，2017，3（15）：233-234.
[2]沈芝，吴章青，赵强.中学化学实验在学生素质教育中的重要性[J].山东化工，2019，48（18）：178-180.
[3]董进文.初中化学实验教学现状与思考[J].發展，2020（01）：91-92.
作者简介：刘颖（1999-），女，汉族，河南郑州人，本科，河南师范大学在读生，研究方向：化学师范。
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