由美國普通化學實驗引發的思考

方大學

（義烏市教育研修院浙江義烏322000）

2012年6月，兒子大學畢業，獲得美國賓夕法尼亞大學全額獎學金，開始了為期5年的碩博連讀。學習期間，校方安排他每周上兩節普通化學實驗，對象為工科類大一學生。筆者有機會深入了解美國普通化學實驗情況，它們實驗的特點給我留下深刻的印象，也給我國高中化學實驗帶來很大的啟示。

一、簡介3次化學實驗

美國普通化學教材有許多實驗，筆者選擇與我國高中化學知識內容、實驗儀器、操作方法具有可比性的3個實驗作簡單介紹。。

1.實驗一：儀器創新對實驗結果的影響

用量筒、移液管（分有刻度和無刻度兩種）分別量取10mL水，并稱量，算密度，分別稱兩次，密度求平均，比較與實際密度之間的差距，從而比較兩種儀器的精度高低。

2.實驗二：化學實驗方法探究未知物

在坩堝中完成銅與過量硫的反應實驗，根據反應物銅與生成物的質量比，探究生成物硫化銅還是硫化亞銅。

3.實驗三：化學實驗方法實現原料的循環使用

取1美分硬幣（必須是1973年之前的，73年前是98%銅，2%鋅，73年之后反過來，2.5%的銅，97.5%的鋅，因為銅太貴了，本身價值已經超過1美分）稱量質量后在燒杯中實現下列反應

Cu＋4HNO3（濃）＝Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O（實驗通風櫥中進行，要求學生記錄下紅棕色氣體產生，學生在這步之后要求寫出2價銅離子和水進行水合反應，與6個水結合，產生Cu（H2O）62＋，并且要了解水合銅離子是藍色的，因為可以在實驗中觀察到，雖然很多學生不知道水合銅離子是什么）

Cu（NO3）2＋2NaOH＝Cu（OH）2↓＋2NaNO3

Cu（OH）2＝CuO＋H2O（拿一根玻璃棒輕輕地把液體從燒杯中傾倒出來，取固體部分）

CuO＋H2SO4（稀）＝CuSO4＋H2O（在這一步會要求學生把硫酸加到過量確保氧化銅完全溶解）

CuSO4＋Zn＝ZnSO4＋Cu（最后一步在實驗中要特別提出有兩個反應，一個是Zn和CuSO4，另一個是Zn和過量的硫酸，學生在最后一步能看到紅色的銅在燒杯底部，還能看到氣體的產生）

稱量最終得到銅的質量，計算產率。

二、分析實驗特點

1.實現原理基礎化

3次化學實驗，雖然都有定量計算（美國學生計算能力很差）要求，但原理簡單，操作簡便，易做成功。

2.凸顯化學核心思想

每個簡單的實驗都蘊含著核心的化學思想，創新、探究、可持續發展、綠色化學、以人為本等思想體現在實驗過程中。

3.實驗操作安全化

每次實驗均要求學生人人穿棉質實驗服，個個帶護目鏡，凡是涉及到有毒有刺激性氣味的氣體必須在指定的抽氣區域（類似于小通風櫥，兩個同學共用一個，就裝在實驗桌上）內操作完成，整個實驗過程幾乎聞不到氣味。

4.實驗報告原始真實

美國的實驗報告分課前預習報告（嚴格來說在實驗課接觸前上交的不能算報告，美國叫他notebook，類似于實驗記錄的東西）、操作過程報告、結果分析報告（學生回去之后再寫一份報告上交，可以選擇網絡上傳，也可以選擇放到實驗老師的郵箱）三部分，每一部分都是二聯單（只要寫一次，第二聯是影印的），一聯上交實驗教師，一聯自存，保證了實驗數據和實驗現象的原始性，實驗報告的真實性。

三、對我國高中化學的啟示

我國的教材改革和教學改革正在探索和發展階段，分析并學習美國的化學實驗經驗，對我國的化學實驗教學及實驗教材建設意義重大。

1.降低實驗難度，把握實驗中的化學思想

我國的現行實驗教材，以蘇教版選修模塊《實驗化學》［1］為例，首先，實驗內容多，共有14個課題、19個拓展課題，由于缺乏抽氣泵、電子天平等儀器，加上實驗過程復雜，實驗難度較大，象硝酸鉀晶體的制備、鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定等課題分組實驗很難成功，拓展課題實際完成率很低，只是少數選做。其次，實施功能不夠大氣，局限于學會操作方法、幫助理論知識或元素化合物知識的學習、提高學習化學興趣等作用，缺乏對實驗中化學思想的有效構建。

2.重視實驗安全，杜絕傷害事件發生

教育部2012年9月14日正式公布《中學教師專業標準（試行）》［2］，其中把學生生命安全放在了特別重要的位置。實驗安全是學校安全工作重要組成部分。據調查，高中生做化學實驗時，穿校服的比比皆是，但穿實驗服寥寥無幾；戴近視鏡比例很高，但戴護目鏡（護目鏡分為兩種，一種小的，小的小巧，像一般的眼鏡，紅色；一種大的，大的專門為帶近視眼鏡同學設計，可以包在眼鏡的外面）幾乎為零；走進實驗室聽課，難聞的氣味撲鼻而來，很難使聽課老師堅持到最后，究其原因通風設備不暢或根本就沒有通風設備。而在美國不但要求學生實驗時穿安全服，而且還必須是棉制的，以防灼燒時粘在皮膚上造成更大的傷害。

3.規范安全報告，實行二聯單設計

由于高考不考實際操作，不做實驗靠背實驗的學生照樣可得高分。高考的弊端和教師的急功近利助長了部分高中生不愿做實驗，更不愿書寫實驗報告。有的學生雖寫實驗報告，但實驗與報告兩張皮，實驗數據和實驗現象的原始性，實驗結果的真實性無法令人信服，長期以往不利于培養學生實事求是的科學態度。千教萬教教人求真，千學萬學學做真人成了一名空話。美國的二聯單實驗報告值得我國借鑒。

4.“實驗儀器創新”應列入實驗化學核心思想

諾貝爾化學獎獲得者李遠哲教授，有一個實力強大的專門做科學儀器設計和研制的小組，在加州大學勞倫斯伯克利國家實驗室，幾乎所有的儀器設備都是他親自領銜操刀制作。

2008年，胡錦濤總書記親自頒發國家自然科學獎二等獎，獲獎者是浙江師范大學物理系78級校友、中科院大連化學物理研究所研究員楊學明（2011年增選為中國科學院化學部院士）。目前，由他自己設計制造的科學儀器已達7臺，放滿了整整一層實驗室。“做別人沒有的儀器”是楊學明成功的關鍵［3］。“創新性”應作為中學實驗教材編寫和實驗教學不可或缺的組成部分，創新意識從中小學抓起，諾貝爾自然科學獎離我們就不遠了。

［1］王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·實驗化學（選修）［M］.南京：江蘇教育出版社，2009：01－92

［2］姚曉丹.教育部公布教師專業標準［N］.光明日報，2012－09－14

［3］《浙江師大校友》編委會.校友，2011，22（2）：29－33