高中化學實驗的改進建議

吳 迪

新課程標準的核心理念是：“欣賞化學，熱愛化學。”在新課標的高中化學教材中，雖然已經在90版化學教材的基礎上體現了學生在學習中的主導地位，但是仍然存在一些問題，需要化學教學者和研究者進行進一步的改進。在原本的教學中，高中生已經厭倦了墨守成規死記硬背的學習模式，雖然新課標已經意識到這方面存在的問題，體現了學生的學習主觀能動性，但是新課標中的化學實驗仍然存在一些不足之處。我們這些化學教育的工作者應該在現有的基礎上發現問題，指出問題，并且通過實踐活動能夠解決問題，因此，化學實驗的改進已經變得越來越迫切。

綜上所述，不管是從化學教育的研究改革者，還是教師和學生的角度來考慮問題，我們對化學實驗的本身進行改革都非常有必要，并且具有重要的意義。

一、高中化學實驗改進的研究現狀

新課程標準中的化學實驗已經在傳統教材的基礎上有了很大的進步，化學本身是一門以化學實驗為主的學科。我們應該做出進一步的努力，在現有的基礎上對化學教材中的化學實驗部分進行改進，使化學實驗能夠得到進一步的優化，基于以上的因素，我對目前化學實驗的研究者進行了統計，包括他們的工作性質和工作單位以及研究的內容方面，并進行了相應的數據分析。

近年來，隨著化學實驗的改進的研究者隊伍不斷地壯大，研究者的單位來源由原來的僅僅是高中教師和教研室到目前除了高中教師和教研室，還有師范類大中專院校、非師范類大中專院校以及其它的一些單位，這說明現在的化學實驗已經不只是學習枯燥的理論知識，還與社會生活息息相關。除了師范類院校和高中，其它的科研單位和非師范類大中專院校也已經開始致力于高中化學實驗的改進研究。另一方面，高中的一線教師對化學實驗的改進建議多數都是與學生實踐相結合，進而發現問題解決問題，然而高校的研究者多數是在高中一線教師的基礎上對化學實驗進行理論上的改進研究，更加注重的是“理論的科學性和方案的嚴密性”，這也很有可能導致高校研究者的改進方案比較繁雜，并不適宜于課堂教學活動，然而卻可以為一線化學教師提供很好的理論基礎。總之，高中化學實驗在社會各界人士的努力下，既關注了課堂效果，也關注了化學學科的科學性和可行性，化學實驗的改進在進一步的優化中。

二、高中化學實驗改進的內容

我們對《化學教育》雜志上關于化學實驗改進的文章進行了整理，見表1。從表中我們可以發現：從實驗改進的內容來看，主要是元素化合物的相關實驗。其中主要是關于氧族元素、堿金屬及其非金屬元素。當然，也有很多的研究者提出了關于化學概念以及化學原理方面的改進，例如有“壓強對化學平衡影響實驗的改進”“電解水和飽和食鹽水”，但是這方面的文章相對來說還是比較少的。另外一方面，關于有機化合物實驗的改進也相對元素化合物的實驗改進來說，比例也是較少的，相關的實驗有“乙烯的制備及其性質實驗”“醛的制取及其性質實驗”。雖然同一個演示實驗基本上的缺點不多，但是只要是使用儀器，凈化處理，藥品以及實驗裝置等各方面都有改進的空間，不同的研究者也給出了不同的建議，為以后的化學實驗課堂教學提供了堅實的基礎。

（一）高中化學實驗改進的具體內容

表1 改進的部分演示實驗

我對化學實驗的改進進行了具體的分析，每個方面都有相對集中的化學改進實驗，即使是同一個實驗，不同的研究者從不同的角度也得到了很多的建議。很多的一線教師和化學教育的研究者對實驗進行了研究并且提出了改進方案。

（二）高中化學實驗改進的角度

各個演示實驗的改進目的也很明確，主要有簡化化學實驗裝置與操作、提高化學實驗的成效、化學實驗綠色化、化學實驗微型化、化學實驗的原理探索以及化學實驗的創新性等各方面。

1.簡化化學實驗裝置與操作。雖然現在的高中化學教材中的化學實驗都是經過反復的驗證和篩選的，但是不同的學校和不同學習程度的學生還是有不同的問題產生，主要是實驗裝置和實驗操作上，很多的研究者就此提出了很多的建議。在實驗裝置上，很多是關于氫氧化亞鐵的制備實驗的改進。在現行教材中，難以觀察到氫氧化亞鐵的白色絮狀沉淀，主要是由于亞鐵鹽和溶解在堿溶液中的氧氣的存在，將生成的氫氧化亞鐵迅速氧化為了氫氧化鐵。唐悅采用煮沸的蒸餾水配置溶液，上層用苯隔絕空氣的裝置，采用了兩個試管的還原性氛圍中進行反應，最后，他還采用了隔絕空氣電解法進行實驗，現象更明顯，而且能夠說明氫氧化亞鐵的氧化原理。殷彩春采用了在圓底燒瓶中加入硫酸和鐵釘的實驗方法，會產生白色和灰綠色以及紅褐色共存的實驗狀況。金屬銅與硝酸的實驗中，由于反應中產生有毒的NO、NO2有毒氣體，需要改進實驗裝置，安裝尾氣處理裝置，對實驗條件進行優化。關于化學實驗操作方面，包括的實驗有：“點燃、加熱、冷卻、振蕩、洗滌、過濾、蒸發、蒸餾等化學實驗操作，以及對電流、電壓、時間和壓強的控制等，也是化學實驗中需要控制的一個實驗條件。”總之，經過實驗裝置和操作的進一步改進，更有利學生獲得知識。

2.化學實驗綠色化。綠色化學的定義是：“在制造和應用化學產品時應有效利用(最好可再生)原料,消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑和溶劑。”所以在化學實驗中，綠色化學主要的理念是將污染治理轉化為污染預防。例如，在電解質導電能力的實驗中，教材中采用的鹽酸和氯化鈉在通電的時候，會發生電解，產生有毒物質，采用硫酸和硫酸鈉替換，就會避免產生這些污染。在做有機化學實驗時，一個實驗所需要的化學試劑需要10多種，很多試劑都有毒性以及致癌作用，所以在改進這類實驗時，用其它試劑來代替這類有毒的、具有強烈腐蝕性的化學試劑，這樣就可以減少對環境的污染并且保護了學生及教師的身體健康。很多的改進者提出了可以循環利用反應物，比如實驗室中用煤油和CCl4進行萃取實驗，將煤油和CCl4進行重復使用都體現了綠色化學的思維。

3.化學實驗微型化。化學家馬祖圣教授給出了微型化實驗的定義：“微型化學實驗是以盡可能少的試劑,獲取所需化學信息的實驗原理和技術。”我國的周寧懷教授提出了“在微型化的儀器裝置中進行的化學實驗,其試劑用量為常規用量的1/1 000～1/10,用量比對應的常規實驗節省90%左右”。目前比較規范的微型儀器一般都是磨口儀器，自制的微型實驗儀器主要是“應用注射器，青霉素瓶，一次性輸液器等改裝而成的”。微型化實驗儀器主要是通過不同的培養皿來進行二氧化硫、一氧化碳、氯氣以及氨氣的性質實驗，主要是形成一個相對密封的實驗體系，防止有毒氣體的泄漏。在淀粉與碘的顯色實驗中采用了新型井血板這一新型的微型儀器。在原電池的微型化實驗中，主要采用了用“微型U型管和V型導管，分別以鹽酸、硫酸、銅片、鋁片、銅絲、鋁絲、鐵絲為原料，探究出不同電極，不同電解液中實驗的反應情況，從而使學生更容易明白原電池反應的原理”。在二氧化碳的制備實驗中，通過掌控塑料滴管加入鹽酸溶液來掌控生成二氧化碳的速率，同時該實驗還同時檢驗了二氧化碳與紫色石蕊和澄清石灰水的反應，并且還用制備的二氧化碳氣體和氫氧化鈉溶液進行了噴泉實驗。實驗采用微型化進行制備，可以節省化學藥品，反應易于控制，可以達到學生動手的目的，并且同時也體現了綠色化學的思想。

4.化學實驗創新化。創新教育的定義是：“創新教育就是以培養人的創新精神和創新能力為基本價值取向的教育。其核心在于如何培養學生的創新意識、創新精神和創新能力的問題”。按照創新性教學所進行的創新性實驗稱之為創新性實驗。例如：“碘量法測定廢水中CuSO4的含量”這個創新性實驗主要是以學生作為主體。該實驗是高中必修的酸堿滴定的實驗，有些同學認為實驗教材中利用碘量法測定二價銅離子比較感興趣，然而另外一些同學則認為由于CuSO4與金屬鋅的反應會產生含銅離子的廢水，因此測定廢水中的CuSO4的含量會更加具有現實意義。整個實驗方案的設計都是利用學生自己根據參考書和網上下載資料進行自主設計。事實上這是一個定量實驗，對于學生來說具有一定的難度，在設計之前，教師也需要布置給學生很多的任務，比如：“學習酸堿滴定，了解碘量法的種類，各種碘量法的基本原理，操作注意事項”。另外一些研究者設計了“泡泡的世界——正交試驗法確定泡泡水的最佳配方”這一創新實驗，該實驗本身具有趣味性，同時也具有一些難度和內涵。研究者設計了四個步驟，包括：泡泡的世界主題介紹，正交試驗方法介紹，學生設計方案，進行實驗，學生匯報。這以創新實驗起到了很好的創新實驗效果，同時在展示到大家面前時，更利于鼓勵一線教師進行創新實驗的進行。

總之，多年來科研工作者和一線教師在中學化學實驗的研究與改進上付出了大量的心血，并取得了初步的成效，使我國的新課程改革甚至于教育改革都取得了很大的發。未來的路任重而道遠，讓我們一起努力，使化學實驗教學的研究方向能真正以學生為主體，符合教育規律順應時代的發展。