高中化學實驗課程建設的思考與實踐

摘要：在反思高中化學實驗教學的基礎上，以案例形式闡述了化學傳統實驗的改進，進而闡述了分層遞進的高中化學實驗課程體系的創建。實踐表明，正視化學實驗的教育價值，積極創新高中化學實驗課程，對開發學生創新潛能、提升科學素養和促進教師專業化發展大有裨益。

關鍵字：高中化學實驗；創新；課程

文章編號： 1005–6629(2012)6–0042–03 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

以實驗為基礎是化學學科的重要特征之一。化學實驗不僅是化學科學發展的重要基礎，也是基礎化學教育的核心內容和基本方式[1]。如何進一步挖掘傳統化學實驗的教育價值，積極創建新的高中化學實驗課程體系，培養學生創新精神和實踐能力，是我們近幾年來在教學實踐中一直思考和探索的問題。

1 對高中化學實驗教學的思考

1.1 對化學實驗教學創新的思考

創新有兩種：一種是科學發現與技術發明，這是一種從“無”到“有”的原創；另一種是對已有科學發現的補充與技術發明的改進，這是一種“好了”還要“更好”的再創造。對教師來說，教育或教學沒有最好，只有更好。傳統化學實驗在高中化學教學中占有很大的比重，對學生學習化學不可或缺。但高中傳統化學實驗偏重于結論的驗證，偏重于操作技能的訓練，過于重視實驗的認知性結果，忽略學生過程性體驗，留給學生探究的空間較少，忽略了其應有的方法論和教學論功能，不利于全面提升學生科學素養[2]。因此，對中學化學教師來說，改進化學實驗與化學實驗教學能為創新提供廣闊的用武之地。

如何著手？當我們面對一個個具體實驗時，往往由于思維已成定勢，似乎一切都是理所當然，創新不知從何下手。顯然，以課程標準的要求為依據，以有利于學生發展為準則，重新審視化學實驗的教育價值，尋找改革、改進的切入點，進而開發新實驗，創建新的實驗課程體系，既是必要的，也是現切實可行的。

作為科學教育的重要組成部分，化學是一門最富有創造性的自然科學，化學學科本身有著迷人的創造魅力[3]。重視以化學實驗為主的多種探究活動，注重學生體驗科學探究的過程，提升科學素養是中學化學實驗教學改革的趨勢與重要特征。而聯系生產生活實際，注重趣味性，增強探究性，體現綠色化學思想，引入定量思想等則應是化學實驗教學改革的主要內容[4]。

1.2 對“育人”與“育己”關系的思考

“育人”必須首先“育己”，“育己”才能更好地“育人”。要求學生具有創新精神和實踐能力，教師自己必須首先去努力實踐。其實，每一個人，不管是教師還是學生，都有創新的潛能。要能有效地挖掘學生創新的潛能，教師必須首先挖掘自己創新的潛能。因此，創新應該成為我們的一種追求；創新不是空喊口號，創新是一種實實在在的行動；創新不可能一帆風順，因此，創新還是一種精神。教師有創新追求，才有資格引導學生追求創新；教師投入創新實踐，才能理解與珍惜學生在創新實踐中的點點滴滴；教師在創新實踐中堅忍不拔，才能感染、引導學生在實踐中勇往直前。

實踐表明，教師對待傳統化學實驗教學創新的態度與積極投入，對學生始終有著潛移默化的示范作用和感染作用。堅持對于傳統化學實驗的研究一定會喚醒學生探索的熱情，激發學生研究的動力。盡管高中生的創新大量表現為對原有傳統化學實驗的改進和修飾，但顯現的這種創新意識與萌芽極其珍貴，必須給予適時的呵護。正視高中階段這一培養學生創新意識、創新思維、創新能力的關鍵時期，努力創設條件引導學生參與實驗過程，親身經歷實驗的樂趣，主動獲取知識、發展能力、提高科學素養，是時代賦予教師的神圣職責。

2 高中化學傳統實驗的改進

化學演示實驗的作用和重要性毋庸諱言。但演示實驗不能只照方抓藥。教師合理改進教材演示實驗，是化學實驗教學創新的開始。

2.1 單個演示實驗的改進

案例1 銅和濃硫酸的反應

按照教材陳述進行實驗，易倒吸或造成二氧化硫逸出，反應后混合液藍色不明顯，有較多黑色物質，影響了實驗效果。我們認為產生藍色混合液的實驗現象是否明顯是實驗關鍵之一，研究發現要得到穩定的藍色溶液，必須控制硫酸的濃度、反應的溫度以及銅的用量。經過多次試驗，我們設計了如圖1所示的實驗。

實驗步驟：先在試管中加入薄銅片（約4~5 g）和12 mL蒸餾水，再從分液漏斗中加入6滴98 %的濃硫酸，并加熱。稍后繼續從分液漏斗中加入13 mL 98 %的濃硫酸，再加熱，銅片消失前移去酒精燈。該實驗不僅藍色明顯、穩定，不會引發倒吸或污染，而且可以引發學生連續思考。因為整個實驗過程蘊含著許多鮮活的化學知識，如銅與稀硫酸不能反應、銅與稀硫酸加熱后也不反應、銅與濃硫酸不加熱仍不反應、銅與濃硫酸加熱才能反應，反應生成硫酸銅和二氧化硫等。該實驗生動地顯現了化學反應對于反應條件是多么的敏感！

2.2 組合實驗的設計與運用

組合實驗，就是將物質的制備、性質實驗以及尾氣處理等單一的實驗通過改進組合到一個實驗裝置中，有助于學生對物質形成全面整體的認識，也利于發現與探究問題，發展創新意識和探究能力。

案例2 硫化氫性質的組合實驗

硫化氫有劇毒，容易造成環境污染。作好硫化氫性質實驗，關鍵是防止污染。如果是單個實驗逐一演示，則污染不可避免。為此，我們設計了組合實驗，實驗裝置見圖2。

實驗時，可先進行硫化氫與紫色石蕊、溴水、硫酸銅溶液的性質實驗，后進行燃燒實驗，以保證硫化氫的純度。實驗中可以觀察到紫色石蕊變紅、溴水褪色、硫酸銅溶液變黑；浸在冰水的U 形管中出現少量的淡黃色固體，C處見到硫化氫在空氣中燃燒現象，在火焰上方放一潔凈的蒸發皿，可以看見硫化氫不完全燃燒生成的淡黃色固體等現象。

該實驗將硫化氫實驗室制備、還原性、可燃性、熱不穩定性、氫硫酸酸性等集于一體，既直觀全面地呈現了硫化氫性質，又有效避免了硫化氫的泄漏，適合課堂演示。

3 分層遞進的高中化學實驗課程體系的創建

僅通過教師改進演示實驗，尚不足以達到實驗教學改革的最終目的。因為改進的實驗數量畢竟有限，且主要囿于教師演示，學生缺少動手的機會，難以體會改進的樂趣。為此，我們把教師團隊研究傳統實驗教學的經驗逐步上升為化學實驗課程建設，以化學基礎型課程為依托，合理整合拓展型課程和研究型課程，設計與創建了分層遞進的化學實驗課程體系。

高一年級，以課本實驗為基礎，設計了《化學實驗基礎》課程，安排專門課時讓學生動手操作實驗，培養學生基本實驗技能和素養。該課程設計的專題有：了解并制作簡單實驗儀器如認識實驗好伙伴、簡單玻璃工件制作等；實驗的基本操作如粗鹽提純和海帶提碘等；定量實驗如中和熱的測定等；課本實驗的拓展如加碘食鹽中碘元素存在形式探究等。每堂課學生合作完成一個實驗。課程評價除完成實驗報告外，每學期還單獨進行命題實驗考核。在高一下學期，設計了《趣味化學實驗》課程，讓學生在聯系生活的趣味實驗中拓展視野，通過嘗試激發創造性的欲望，提升創新的動力。《趣味化學實驗》課程共開設十個課時。內容有：火柴中的化學、制作水果電池、自制酸堿指示劑、腌制皮蛋、葉脈書簽制作等。

高二年級，在學習《化學實驗基礎》、《趣味化學實驗》課程的基礎上，開設《化學實驗研究》課程，從趣味實驗、疑難實驗、異常實驗和創新實驗等四個角度入手，著力提升學生探究化學實驗問題的意識、能力和方法。該課程由學校教師和外聘大學教師聯合執教。《化學實驗研究》開設的專題有：創新實驗——主要通過介紹全國和上海一些典型的實驗創新設計作品，引導學生進行評析，逐步領悟化學實驗創新設計的原則和方法；異常實驗——通過不同案例，引導學生從反應機理、反應物用量及濃度、實驗裝置、反應溫度等角度系統分析“異常”實驗的成因。趣味實驗——以主題形式展開，如燃燒條件及燃燒現象的研究則是通過擴散燃燒、蒸發燃燒、分解燃燒、表面燃燒等四種燃燒形式的案例介紹向學生滲透一些選題及研究方法，并提出一些參考選題等。疑難實驗——主要關注一些目前尚沒有完全解決或認識上尚存在偏差的一些實驗如石蠟的催化裂化等，引導學生進入傳統實驗研究的前沿。

有了課程保障，學生實驗能力進一步得到提升，研究化學實驗的興趣進一步增強。學生紛紛自發提出實驗研究問題，我們根據學生提出研究課題或問題的方向，合理分組并組建了“EC化學社團”、“碳碳四鍵化學社團”、“YMP環境小碩士”等化學實驗研究社團。在教師指導下，利用學校社團活動時間自主開展實驗研究。一年時間內，學生自行查閱資料、自主設計方案、合作研究、撰寫研究報告并進行答辯交流。近幾年形成了“可以‘吃’的一次性筷子”、“防曬霜防曬效果比較”、“硫酸鋁和聚合鋁絮凝作用的實驗研究”、“堅不可‘吹’——一種比較牙膏固齒效果的簡單方法”、“氯水見光分解實驗的改進與裝置的應用開發”等學生實驗研究課題或報告近百個，通過這些課題的研究，很好地提升了學生研究水平和能力，發展了學生創新思維。

4 啟示與展望

開展以傳統化學實驗為基礎的教學改革，對學生創新思維的發展與科學素養的提升大有裨益。實踐中我們明顯感受到學生在化學實驗中由“看客”變成“實踐者”、由“生疏”變“熟練”、由“弱”變“強”。學生的創新意識、創造潛能不斷開發，一批又一批熱愛化學、熱愛科學探究的學生茁壯成長。在上海市英特爾青少年科技創新大賽、上海市百萬青少年爭創“明日科技之星”評選活動、上海市“白貓杯”化學知識與應用技能競賽中頻頻獲獎。教師亦在傳統化學實驗教學改革實踐中得到了很好的提升。

開展以傳統化學實驗為基礎的教學改革，需要的不是更多的設備、條件，而是創新的意識、創新的思維和探究問題的能力，這飽含著教師對化學教學和化學課程本質的認識，以及對學生地位和教師作用的重新審視。

在我校進行的傳統化學實驗教學改革，不是教師的個別行為，而是一支隊伍的集體探索。根據化學老師的特點和專長，教研組組成側重點不同的研究小組，既分工又合作地開展傳統實驗研究。教材實驗改進小組主要研究教材演示實驗的改進和優化，聘請富有經驗的退休教師做顧問，以教材章節為序，逐一確立研究主題和內容，每周一到兩個半天集中研究一到兩個實驗，著重解決演示實驗現象是否明顯、安全和污染控制問題。創意實驗小組本著巧用實驗制造認知沖突，活用實驗引領學生思考，善用實驗揭示化學之美、化學之真，主動根據教學目標有目的地自行設計實驗。“異常”實驗小組則著重研究由于主客觀因素影響而產生不同于常規預期現象的實驗，通過對“異常”現象本質原因的分析，引領學生正確對待化學實驗中的“異常”。

誠然，我們在化學傳統實驗改革方面取得了一定的經驗和成效，但在融入傳感器技術、現代儀器分析技術等方面還要加快步伐，同時要借學校創新素養培育實驗項目開展之際，加快推進學校“化學創新實驗室”建設，為學生創新素養的培育搭建更廣更高的平臺。

參考文獻：

[1]王磊.中學化學實驗及教學研究[M].北京：北京師范大學出版社，2009.

[2]鄭長龍等.化學實驗教學新視野[M].北京：高等教育出版社，2007.

[3]吳國慶.化學創造性思維培養方略[M].海口：南方出版社，2001.