例談高中化學實驗的改進與創新

王乃麒

[摘? ?要]高中化學教材實驗普遍有較大的改進與創新空間，為了讓學生在實驗中獲得“真知識”、體驗“真探究”、收獲“真生成”，充分發揮實驗功能，提高實驗效率，很有必要對高中化學實驗進行改進。通過具體案例展示，闡述以實驗設計的科學性、簡約性、直觀性、安全性、創新性理念引領高中化學實驗的改進，整體考慮，突出關鍵，以實驗創新性為突破，充分挖掘實驗的教學功能。

[關鍵詞]改進創新;化學實驗;提高效率

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）02-0073-02

部分化學實驗，在不少化學教師的眼里無疑是“雞肋”一般的存在——做（食）之無味、棄之可惜，其中很重要的原因之一是這些實驗缺乏科學性、探究性、簡約性，為了讓學生在實驗中獲得“真知識”、體驗“真探究”、收獲“真生成”，真正在實驗中“求真悟道”，充分發揮實驗功能，切實提高實驗效率，很有必要對高中化學教材中的某些實驗進行改進與創新。

高中化學教材實驗在激發學生學習興趣，引導學生正確理解物質性質、化學概念及原理，提高學生的實驗能力，培養學生的創新精神和實踐能力等方面意義重大。實驗的改進與創新不僅要考慮如何使實驗效果更好，更要考慮實驗的改進對學生理解物質、概念、原理的促進作用，進而更好地啟迪學生的思維，培養學生的科學素養和價值觀。

一、 實驗改進與創新的原則

1.科學性原則

高中化學實驗改進與創新應在化學實驗方案設計、化學反應裝置的選擇、化學實驗操作步驟等方面遵循科學性原則。科學性是實驗改進的基礎， 是確保實驗簡約性、直觀性、安全性的前提。實驗改進與創新的科學性應特別突出實驗的探究性，讓學生在實驗探究中理解物質性質，形成化學概念，提高實驗能力，培養科學精神和科學素養。

2.簡約性原則

高中化學實驗改進與創新要重視實驗的簡約性，在儀器藥品試劑的選擇上盡可能節約實驗成本，在實驗操作步驟的設計上盡可能簡便操作，力求以最低的成本和最少的時間，獲得最佳的實驗效果。實驗的簡約性是提高化學實驗效率的關鍵。

3.直觀性原則

實驗的直觀性是高中化學實驗改進與創新追求的主要目標。直觀明顯的實驗現象是實驗改進成功與否的重要判據，只有讓學生獲得直觀的實驗結果，才能進一步啟發學生的思維，培養學生的科學素養。實驗改進的直觀性還應注重實驗的趣味性，讓實驗更具吸引力，從而激發學生的實驗熱情。

4.安全性原則

高中化學實驗改進與創新應在規范操作，確保安全的前提下進行，同時踐行綠色化學理念，構建綠色化學實驗，讓學生熱愛自然，珍愛生存環境。

5.創新性原則

創新性是高中化學實驗改進與創新的靈魂，教材實驗設計很可能重在知識層面和操作技能層面，未必能充分挖掘實驗功能，只有在創新思維的引導下，才能讓學生的情感、學習態度、價值觀的培育融入其中。

二、高中化學實驗改進與創新的總體目標思路和案例分析

課程標準對高中化學實驗的要求是通過以化學實驗為主的多種探究活動，掌握基本的化學實驗技能和方法，使學生體驗科學研究的過程，激發學習化學的興趣，強化科學探究意識，促進學習方式的轉變，認識實驗在化學科學研究和化學學習中的重要作用，培養學生的創新精神和實踐能力，高中化學實驗改進的總體目標是讓學生的情感、學習態度、價值觀的培育融入其中。

高中化學實驗改進的總體思路是以實驗設計理念引領高中化學實驗改進，從實驗設計的科學性、簡約性、直觀性、安全性、創新性出發，以科學性為基礎，以簡約性、直觀性、安全性為目標，以創新性為突破。

[案例一]鈉與水反應實驗的改進

從實驗設計理念思考，教材中鈉與水反應實驗在科學性上存在不足：實驗沒有對生成的氣體進行檢驗確認。而做該實驗時，學生剛從初中進入高中，對化學反應原理還沒有深入了解，實際教學中讓學生從觀察到的現象去推斷產物，并對該氣體進行驗證非常有必要。

為此，我們從實驗的科學性著手，對生成的氫氣進行檢驗。實驗的創新性操作如圖1：反應結束后，生成的氫氣的密度比空氣小，停留在上層，打開輸液器開關，點燃氣體進行檢驗;再利用生成的氫氣不溶于水及不和水反應的性質，可以將集氣瓶內溶有氫氧化鈉的上層液體壓回注射器中，滴入酚酞變紅以檢驗生成的是氫氧化鈉。同時盡量保持教材實驗原有的簡約性、直觀性、安全性。如儀器選用方便，集氣瓶是實驗室常用儀器，注射器和輸液器開關等在普通藥店可以購買且便宜，操作也簡便，最大限度地保持了實驗的簡約性;讓鈉和水在密閉的集氣瓶中反應，可以直接觀察到“浮”“熔”“游”“響”“集氣瓶內液面下降” “注射器液面上升”“罩在火焰上方的燒杯內壁上有水珠出現”“往注射器溶液中滴入酚酞，溶液變紅色”等現象，讓實驗的直觀性得到加強。

[案例二]含氮化合物間的性質探究實驗的創新設計

實驗目的：實驗探究含氮化合物間的性質;從定性定量角度探究NO2與H2O的反應。

實驗用品：圓底燒瓶（150 mL）， 注射器（60 mL），礦泉水瓶（300 mL），玻璃長導管，止水夾，氣球;H2O2 ，銅絲，濃HNO3， 水，紫色石蕊試液，土豆。

實驗裝置圖：如圖2。

實驗設計思路：突出實驗的安全性，讓所有涉及的含氮物質間的反應自始至終在密閉裝置內發生，反應結束后對多余的氮的氧化物進行處理。往燒瓶中加入約4 mL濃HNO3，倒立裝置后，燒瓶內銅絲和HNO3反應生成的NO2氣體將燒瓶內的空氣從長導管排出，多余的氣體收集于連接塑料瓶的注射器中，反應停止后將塑料瓶中的水壓入燒瓶，利用NO2易溶于水的物理性質產生的壓強差將探究實驗設計成“噴泉實驗”;生成產物硝酸用紫色石蕊試液檢驗，燒瓶內的氣體由紅棕色變成無色，可以初步判斷有可能有新的難溶于水的無色氣體生成，再用注射器通過橡膠管往燒瓶內注入氧氣，觀察到無色氣體又變紅棕色，說明之前的無色氣體是NO氣體，從而完成了NO2與水反應的定性實驗探究;觀察剩余無色氣體體積約占燒瓶體積的三分之一，得出發生反應的NO2與生成NO氣體的體積比是3∶1，完成了NO2與水反應的定量實驗探究。在對生成的無色氣體進行驗證的同時，也探究出了NO無色及難溶于水的物理性質，以及與氧氣反應生成NO2的化學性質。

總之，如果我們在高中化學實驗教學中能把握高中化學實驗改進與創新的基本原則，從實驗設計的科學性、簡約性、直觀性、安全性、創新性出發，以科學性為基礎，以簡約性、直觀性、安全性為目標，以創新性為突破，對一些典型實驗進行必要的改進或創新設計，就能讓學生在實驗中充分獲得“真知識”，深刻體驗“真探究”，真正收獲“真生成”，不斷提高高中化學實驗效率，充分挖掘實驗的教學功能。

（責任編輯 羅 艷）