“零缺陷”思想在化學實驗教學中的應用

摘要：“零缺陷”思想要求化學實驗教學，通過設計周密的實驗方案和全面掌控的實驗環節，把完美的實驗教學進程奉獻給學生。實踐表明，化學實驗教學要真正做到“零缺陷”，教師必須要有嚴謹務實的科學態度、靈活多樣的思維方式和注重細節的求精作風。

關鍵詞：“零缺陷”思想；化學教學；實驗改進

文章編號：1008-0546（2016）08-0083-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.08.027

“零缺陷”管理起源于20世紀60年代的美國，后在制造業中得以全面推廣。“零缺陷”管理亦稱“缺點預防”，“零缺陷”管理的思想主張企業在經營管理中充分發揮人的主觀能動性，每個人都努力使自己的產品、業務沒有缺點，把更高質量作為奮斗的目標[1]。

“零缺陷”不是絕對沒有缺陷，而是一種努力克服缺陷、預防缺陷產生的思想。在化學實驗教學中，實驗方案、教學過程就是我們的“產品”，這些“產品”有其不可修復的特殊性，更應堅持“零缺陷”思想，通過設計周密的實驗方案和全面掌控的實驗環節，把完美的實驗教學進程展現出來。筆者在從事化學實驗教學的過程中，堅持預防缺陷，克服“難免論”，雖說化學實驗確實存在成功率的問題，但是化學實驗教學過程應該將失敗和缺陷降低到最小限度，最佳效果是實現真正的“零”缺陷。換言之，化學教學實踐中應該始終把“零缺陷”作為目標，把“零缺陷”奉獻給學生。為了真正做到“零缺陷”，我們從以下三個方面進行了一些有益的探索。

一、 嚴謹務實的科學態度

在實驗教學過程中要有嚴謹務實的科學態度，不放過出現的任何問題，認真研究，及時找出原因，尋求合理的解決方案，確保實驗教學的科學性，這是實現“零缺陷”的前提和基礎。

在人教版普通高中課程標準實驗教科書《化學》選修4，第二章第二節“影響化學反應速率的因素”實驗2-2中，用不同濃度的草酸溶液和酸性高錳酸鉀溶液反應，記錄溶液褪色的時間并進行比較，但未對用來酸化高錳酸鉀溶液的硫酸溶液的濃度和用量作具體說明，為了更準確地掌控實驗進程，筆者通過改變H2SO4溶液用量等系列實驗發現，在硫酸溶液用量較少的情況下反應至變色的時間較長，不太適合課堂教學，而用較多的H2SO4溶液酸化后，實驗時間雖然大大縮短了，但有些實驗的結果反了過來，較低濃度的 H2C2O4溶液反應至變色的時間反而比較高濃度的 H2C2O4溶液更短。本著不留缺陷、預防課堂實驗出現不確定性及保證教學過程的科學性、嚴密性的思想，筆者就一組H2C2O4溶液用不同濃度的H2SO4溶液酸化，詳細記錄了溶液變成“黃色”和“無色”所需的時間，并選擇適合在課堂展示的H2C2O4溶液濃度和用于酸化的硫酸溶液濃度及用量[2]。改進后的實驗方案有效地避免了因稀硫酸用量不同而帶來的不確定因素，更有利于課堂教學的開展，對實驗時間的控制更準確，實驗效果更好，該方案已經在許多學校的教學中得到推廣。

二、靈活多樣的思維方式

在設計實驗方案和教學過程時，除了要有嚴謹務實的科學態度，同時還要有靈活多樣的思維方式，跳出習慣性思維模式，拓寬思路，從不同角度、用不同方式方法去思考問題，善于推陳出新探索新路子，在實驗教學過程中達成預設的目標，這也是實現“零缺陷”的動力和源泉。

我們一貫堅持，能讓學生動手的實驗就要讓學生親自體驗，在有限的課堂上實現效益的最大化。比如對于二氧化硫性質的實驗，如何不留缺陷地讓學生在課堂上動手做實驗，也進行了深入的思考。該實驗中的二氧化硫是有毒氣體，用到的氫硫酸也會揮發出有毒的硫化氫氣體，通常的做法是，把二氧化硫氣體通入品紅溶液、高錳酸鉀溶液、石蕊試液、氫硫酸、氫氧化鋇溶液中，實驗中二氧化硫氣體用量較大并要進行尾氣處理，需要整套裝置，只能作演示實驗用。為了能讓學生在課堂上動手做這些實驗，我們改變在溶液中通入氣體的習慣做法，而采用在氣體中吸入溶液的方法，選用如圖1所示裝置，課前在針筒中吸入適量二氧化硫氣體，并用事先加工好的橡皮塞（有不穿透的小孔）封閉，學生實驗時，只需把相關試劑滴到點滴板上，用裝有二氧化硫氣體的針筒吸取并密封，試劑氫硫酸也改用分別吸入硫化鈉溶液和稀硫酸的方法。該實驗方案中試劑用量少、無有毒氣體泄漏、便于觀察、學生得到了動手操作的機會，克服了有毒氣體難以成為學生課堂實驗藥品的問題。我們還注意到這個方案中，二氧化硫氣體使酸性品紅溶液褪色后，因為溶液量很少，加熱重新變紅的實驗無法進行，所以我們通過合并多組學生實驗中褪色的品紅溶液后加熱，巧妙地化解了這個問題，并通過適當的課堂語言拉近了師生的關系，增進了師生的互動，變“缺陷”為“亮點”。該實驗方案在我校教師的課堂上進行了完美的詮釋。

我們就是這樣在化學實驗教學中，通過細致、靈活的思考，把握好實驗教學的每一個環節，用盡可能簡單的過程達到更好的效果，使學生在實驗過程中提高實驗技能、加深對知識點的理解，并通過靈活的實驗方法提升學生的思維能力，克服定向的、程式化的學習和思維習慣，實現實驗方案的“零缺陷”、教學環節的“零缺陷”。

三、注重細節的求精作風

細節決定成敗，在實驗教學實踐中，不僅要嚴謹務實、思維靈活，我們還要注重每一個細節，精益求精，每一個環節都力爭更好，把完美的實驗方案完美地展現出來，這也是實現“零缺陷”的重要保障。

“零缺陷”思想要求我們必須認真對待每一個實驗，考慮好實驗教學過程中的每一個細節。在甲烷性質的教學實踐中，我們對甲烷和氯氣在光照條件下發生反應的實驗進行了改進。圖2為反應進行時的狀態，圖3為課堂上，最后撤掉照射燈后對比時的狀態。把三套裝置及照射用燈分別固定在兩個鐵架臺上。如圖3所示，每套反應發生裝置的構成是：一支U形管，兩端分別塞入裝有長頸漏斗的橡皮塞1和裝有玻璃管的橡皮塞2，玻璃管上連接乳膠管并用彈簧夾封閉，乳膠管另一端連接進氣裝置。進氣裝置由玻璃管、橡皮塞3和50mL針筒組成，橡皮塞3開一個兩端大小不同且相通的孔，下端連接玻璃管，上端連接針筒（推入氣體后夾好彈簧夾并拔下針筒）。在三支U形管中分別通入：甲烷氯氣混合氣體、甲烷氣體和甲烷氯氣混合氣體，通入氣體后用標簽標注液面位置，如圖2所示，對前兩支U形管的氣體部分，同時用同一光源照射，另一支U形管的氣體部分用黑紙包住。在這組實驗中，我們在實驗時間的控制、對照試驗的選擇、U形管的排布、標簽的顏色、燈管的亮度、照射的方向、氣體的用量、進氣的控制、進氣與反應裝置的連接方式、甚至鐵架臺的使用數量等方面都認真探索并選用最佳方案，確保“零缺陷”。采用這個實驗方案，在實驗過程中，實驗現象明顯，通入氣體及混合過程簡便易操作，氣體體積變化明顯且能看到物質間量的關系，實驗重現性好無不確定因素，每步環節緊湊減少了課堂上的實驗操作時間，能更好地把握和充分利用好課堂時間。該實驗方案在我校陳風雷老師全國優秀課評比特等獎課堂上得到了公開展示[3]。

務實的態度、靈活的思維、求精的作風能讓我們在力爭“零缺陷”的道路上走得更穩、更快。我們就是這樣通過合理的方法和實驗過程，使學生準確把握知識點、提高實驗技能，實現學生情感態度和價值觀的全面提升。把“缺點預防”的思想融入化學實驗教學中，更有利于學生養成注重細節、思維縝密、力爭更好的習慣。要在化學實驗教學中真正做到“零缺陷”，還是需要我們用“心”去做事，勤思考、善思考，這樣才能使我們的化學實驗教學過程更趨完美。

參考文獻

[1] 李娟.從“零缺陷”談質量管理[J].管理觀察，2014，（20）：116-117

[2] 周曉暉.對草酸與酸性高錳酸鉀溶液反應實驗的探究[J].實驗教學與儀器，2011，（3）：34-35

[3] 陳風雷.“最簡單的有機化合物——甲烷”教學實錄及反思[J].化學教學，2015，（3）：32-36，39