把現(xiàn)代教育技術(shù)引入化學(xué)實驗中

魯云龍　　包朝龍

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，在當(dāng)今新課程實施的過程中，實驗的教學(xué)顯得尤為重要。許多優(yōu)良的傳統(tǒng)實驗對學(xué)生知識的建構(gòu)和能力的培養(yǎng)起到了不可估量的作用，但從現(xiàn)有的教材實驗設(shè)計看。許多不和諧的因素也漸漸地顯現(xiàn)出來，如有些實驗會造成比較嚴(yán)重的環(huán)境污染，甚至直接危害到師生的身體健康；有些實驗由于條件和儀器藥品的限制無法在規(guī)定的時間內(nèi)完成；有些實驗的實驗現(xiàn)象不明顯直接影響教學(xué)效果，等等。如何在現(xiàn)有的教學(xué)條件下取得完美的教學(xué)效果，就成了我們思考的問題。

實踐證明，將現(xiàn)代教育技術(shù)引人日?；瘜W(xué)實驗教學(xué)工作，并與傳統(tǒng)實驗有機整合，已勢在必行，在這一方面展開研究是一項十分有意義的工作，它必將打開化學(xué)實驗教學(xué)新的篇章。

研究經(jīng)過和內(nèi)容

準(zhǔn)備階段(2007年6月至2007年8月)。這一階段的主要任務(wù)是組建課題組，并進(jìn)行人員分工，查閱文獻(xiàn)，整理資料，問卷調(diào)查與學(xué)生座談。

教學(xué)實施階段(2007年9月至2008年6月)。按照課題方案要求開展研究，在不同的班級采用不同的方法完成實驗，并在課后及時收集學(xué)生反饋的信息，在研究過程中及時收集整理典型的案例。

總結(jié)整理階段(2008年6月至7月)。課題組成員交流總結(jié)、整理研究材料，對收集到的信息及時地處理。撰寫課題研究報告和工作報告，完成課題研究，并加以推廣。

通過對現(xiàn)行教材中化學(xué)實驗的實際操作驗證和理論驗證，去粗存精。發(fā)展創(chuàng)新，用現(xiàn)代教育技術(shù)來彌補傳統(tǒng)實驗方法中的不足之處，同時將傳統(tǒng)實驗與現(xiàn)代教育技術(shù)有機地整合在一起，達(dá)到實驗教學(xué)中的最優(yōu)化。

主要研究成果

課題組全體成員在查閱和研究文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對多所相關(guān)學(xué)校在實驗教學(xué)方面開展了調(diào)查，并通過課堂教學(xué)實施，在實驗條件、實驗效率、實驗時間和實驗安全、實驗環(huán)保等方面展開了研究，在繼承傳統(tǒng)實驗方法的基礎(chǔ)上。巧用現(xiàn)代教育技術(shù)與傳統(tǒng)化學(xué)實驗的融合，取得了一定的成果。

實驗條件的限制

與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)相比，貧困地區(qū)或農(nóng)村中學(xué)化學(xué)實驗資金顯得較為困難。實驗室數(shù)量和器材配備不齊全，尤其是缺少一些不常用的化學(xué)儀器，這導(dǎo)致某些實驗無法正常開展，稍好一點的學(xué)校改為演示實驗，條件較差的學(xué)校連演示也無法開展。對于這種情況，化學(xué)教師只好開設(shè)多媒體實驗。我校雖屬于浙西一流學(xué)校，實驗條件相對比較好，但面對新課程對化學(xué)實驗的要求，實驗條件受限仍很突出，主要表現(xiàn)為儀器和藥品的缺乏，如：《實驗化學(xué)》(蘇教版。下同)專題1課題3《硝酸鉀晶體的制備》實驗、專題7課題1《硫酸亞鐵銨的制備》實驗、專題7課題2《阿司匹林的合成》實驗中的布氏漏斗、吸濾器、抽氣泵；專題5課題2《電解與電鍍》實驗中的氯化鋅、硼酸；專題6課題2《鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定》實驗和專題7課題2《阿司匹林的合成》實驗中的電子天平；專題7課題2《阿司匹林的合成》實驗中的乙酸酐藥品；還有《化學(xué)反應(yīng)原理》專題3第四單元《沉淀溶解平衡》中的PbI2等，上述化學(xué)儀器、藥品就連一些城市中學(xué)也不具備。面對這些問題，我們一方面想辦法申請采購，另一方面在進(jìn)行這些實驗時，盡量借助多媒體進(jìn)行實驗展示。

以專題7課題2《阿司匹林的合成》的實驗為例，我們認(rèn)為，學(xué)生不能在實驗室親手做實驗的原因有：藥品乙酸酐欠缺。整個學(xué)校才有幾十毫升的量，且該物質(zhì)是易制毒品的物質(zhì)之一，所以購買前必需向公安部門審批；學(xué)校尚缺抽氣泵，無法進(jìn)行降壓過濾；本實驗耗時長，前后可能需2—3小時。

鑒于以上原因，本實驗由老師指導(dǎo)少數(shù)化學(xué)興趣小組學(xué)生在實驗室里完成，在不同的實驗階段分別將裝置、藥品、實驗現(xiàn)象拍成照片，然后做成PPT，在進(jìn)行“阿司匹林的合成”教學(xué)時，隨著“合成方案的設(shè)計”不斷用多媒體展出所需的“儀器、藥品、反應(yīng)裝置、反應(yīng)現(xiàn)象及產(chǎn)品的實物照片”，讓學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的感覺。

這個實驗我們在省級新課程培訓(xùn)中，做了介紹，得到了同行的認(rèn)可。

實驗時間的限制

按照新課程的要求，要讓學(xué)生有更多的機會動手實驗，但遺憾的是，教材中有些實驗的安排與教學(xué)實際嚴(yán)重脫節(jié)，主要表現(xiàn)在有些實驗需要很長時間的準(zhǔn)備和觀察，這在課堂教學(xué)中似乎又不可能。以我校為例，高二化學(xué)周課時僅3節(jié)，而《實驗化學(xué)》專題2課題1《鋁及其化合物的性質(zhì)》中，培養(yǎng)明礬晶體實驗需要學(xué)生連續(xù)3天觀察實驗現(xiàn)象。這在中學(xué)是做不到的。又如專題7課題2《阿司匹林的合成》實驗，也難以在一個課時內(nèi)完成。面對這種情況，我們采取的措施是：把這些實驗做成錄像或多媒體，在課堂中讓學(xué)生觀摩實驗過程。

以《實驗化學(xué)》專題2課題1《鋁及其化合物的性質(zhì)》中培養(yǎng)明礬晶體實驗為例，此實驗最大的問題是，要得到較為理想的實驗結(jié)果，需要幾天的時間，顯然在課堂中要完成是不可能的，所以此實驗主要由實驗員和教師共同完成，并把不同時間內(nèi)的現(xiàn)象(晶體的生長情況)用數(shù)碼相機拍下，在課堂中展示給學(xué)生。

實驗現(xiàn)象的限制

一些實驗對試劑的要求較高，中學(xué)實驗室難以達(dá)到要求，造成實驗現(xiàn)象不明顯或無現(xiàn)象，直接影響到教學(xué)效率。如《實驗化學(xué)》專題5課題1“金屬的電化學(xué)腐蝕”中的“析氫腐蝕”實驗，是比較鐵釘和繞有銅絲的鐵釘兩者在0.1mol·L-1鹽酸中的腐蝕快慢。理論上講，是后者腐蝕速率快，放出的氣泡多，并率先出現(xiàn)藍(lán)色沉淀。但事實并非如此，而是產(chǎn)生氣泡都不明顯，藍(lán)色沉淀也不明顯。原因可能是未繞銅絲的鐵釘不純，也發(fā)生原電池反應(yīng)；也可能現(xiàn)在生產(chǎn)鐵釘?shù)蔫F改變了成分成為“不銹鐵”，或經(jīng)過“發(fā)藍(lán)”處理，在酸中不易形成原電池，因而反應(yīng)慢，產(chǎn)生Fe²⁺很少，因而看不到藍(lán)色沉淀?！拔醺g”實驗也有現(xiàn)象不明顯的問題。

以《實驗化學(xué)》專題5課題1《原電池》“金屬的電化學(xué)腐蝕”中的“吸氧腐蝕”實驗為例，此實驗如果按照課本的要求去做，實驗很難成功，現(xiàn)象幾乎沒有。為此，我們特將該實驗的教學(xué)做了改進(jìn)，教師先指導(dǎo)興趣小組的部分學(xué)生來完成該實驗；實驗過程中分階段拍下照片；選出現(xiàn)象最明顯的、具有代表性的照片做成PPT，供上課時用。其實驗過程如下：

(1)取6cm×8cm的鐵片，擦去表面的鐵銹：

(2)在鐵片的不同位置分別用銅棒和石墨棒用力刻劃；

(3)在兩刻劃處分別滴上少量飽和食鹽水和酚酞的混合液；

(4)等待，如果發(fā)現(xiàn)混合液蒸發(fā)了。及時補充；

(5)當(dāng)看到明顯現(xiàn)象時，結(jié)束實驗。

危險實驗的限制

一些化學(xué)實驗如果操作不當(dāng)，就有可能發(fā)生實驗事故。不能用實驗證明，可以用多媒體動畫模擬這些錯誤操作，

它可將錯誤分解，放慢動作，不僅把錯誤的原因演示清楚，而且可以渲染氣氛，學(xué)生看后印象深刻。如《實驗化學(xué)》專題2課題2乙醇和苯酚的性質(zhì)實驗中，乙醇倒入濃硫酸中，液體沸騰飛濺。另外，點燃沒有檢驗純度的氫氣導(dǎo)致氫氣發(fā)生裝置的爆炸；用排水法收集氧氣時先停止加熱，后將導(dǎo)管移出水面，水倒吸試管炸裂等，把這些實驗做成錄像或多媒體，就可以讓學(xué)生觀摩實驗過程，加深印象。

綠色實驗的要求

化學(xué)實驗的用品和化學(xué)實驗中產(chǎn)生的物質(zhì)不少是有毒和有害的，它不僅對環(huán)境造成了污染，更嚴(yán)重的是危及師生的健康甚至是生命危險。有些實驗如果按照課本的要求進(jìn)行實驗，學(xué)生從走進(jìn)實驗室就開始呼吸有毒的空氣，接觸有毒的化學(xué)藥品。一節(jié)課下來，學(xué)生受到的危害不小，而老師受到的危害更大，因為老師一般要連續(xù)上2-3個班級甚至4個班級的課，做一個有毒實驗，連同實驗準(zhǔn)備工作，化學(xué)老師就得呼吸幾個小時的有毒空氣。

我們知道苯酚的危害就很大，在《實驗化學(xué)》專題2課題2乙醇和苯酚的性質(zhì)實驗中，教材安排了苯酚的溶解性、苯酚與FeCl₃溶液、苯酚和溴水、苯酚和金屬鈉的反應(yīng)實驗，還要設(shè)計實驗比較鹽酸、碳酸、苯酚的酸性強弱，照課本用量計算，每個班(平均50人)至少用掉51g以上的苯酚晶體?！队袡C化學(xué)基礎(chǔ)》中有三個單元涉及苯酚的實驗，按教學(xué)要求做這些實驗，每個班要至少消耗11g以上的苯酚晶體。這樣每個班共消耗62g苯酚晶體。若以我校20個平行班級做這些實驗，共計消耗1240g苯酚晶體。不僅實驗中師生要呼吸含有苯酚的空氣，這些含苯酚的殘液倒入下水道，還對環(huán)境造成污染。

在《實驗化學(xué)》專題3課題2亞硝酸鈉和食鹽的鑒別實驗中，反應(yīng)中生成的氮的氧化物危害也很大。與舊教材相比，新課程增加了探究實驗，相應(yīng)地就增加了有毒、有污染的實驗的次數(shù)和藥品用量。如用到苯的實驗，在《化學(xué)2》和《有機化學(xué)基礎(chǔ)》中共有8個，經(jīng)統(tǒng)計每個班要消耗212mL苯。用到CCl₄的實驗，在《化學(xué)1》《化學(xué)2》和《實驗化學(xué)》中共有5個，經(jīng)統(tǒng)計每個班要消耗150mL CCl₄。另外還用到甲苯、溴乙烷、液溴、丙酮、氯化鈷、醋酸鉛、碘化鉛等對師生身體有害、給環(huán)境帶來污染的試劑。

針對這種情況，我們的做法是，一方面，在繼承傳統(tǒng)實驗的前提下，對實驗進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到綠色化學(xué)實驗的要求，如蘇教版高中化學(xué)教材41頁[觀察與思考]中的氯氣漂白實驗(實驗內(nèi)容：分別將干燥和濕潤的有色布條放入兩瓶干燥氯氣中，觀察現(xiàn)象)。此實驗準(zhǔn)備時間長，尤其是3-4個班連續(xù)上課的教師準(zhǔn)備工作負(fù)擔(dān)更重；實驗重復(fù)性差，綜合性不強；環(huán)保性差，藥品用量大，實驗效益低。我們采用了寧波市第三中學(xué)徐玲玲老師將氯氣的制備裝置和漂白實驗裝置組合在一起的方法，就能有效地解決這個弊端，如右圖所示。實驗步驟：

(1)在廣口瓶下層鋪少許Ca(OH)₂，中間放1個盛有KMnO₄固體的平底小試管。

(2)在一張紅紙上用水畫一個小圈放人廣口瓶，塞緊帶有滴管(濃鹽酸)的瓶塞。

(3)將濃鹽酸滴加到KMn O₄中，觀察現(xiàn)象。

該實驗裝置組裝簡便，密封性能好，很環(huán)保。實驗易操作(只需要擠在滴管)，又適合重復(fù)多次操作?，F(xiàn)象明顯，當(dāng)濃HCI滴加到KMnO₄時，立即產(chǎn)生黃綠色氣體，干紅紙沒有褪色，而有水濕潤的小圈褪色了。整套裝置包含C12的發(fā)生、CI₂與H₂O反應(yīng)、HCIO漂白、CI₂尾氣吸收等裝置，屬于簡約環(huán)保的綜合性實驗，演示實驗和學(xué)生實驗均適宜，有很好的實驗效益，也可取1細(xì)小長條的泡沫，用小刀割成小縫，依次將浸有KI溶液、NaBr溶液的濾紙條和濕潤的Ⅺ淀粉試紙鑲嵌在其中，整體放入廣口瓶，實驗的綜合性更強，效益更高。

中學(xué)化學(xué)常涉及氣體多性質(zhì)探究，如CI₂、SO₂、H₂S、NO、NO₂、C₂H₂、C₂H₄等。用常規(guī)實驗相對來說存在著藥品用量大、時間長、操作過程中易產(chǎn)生污染，而且實驗完畢需要處理大量廢物等弊端。我們采用了瑞安中學(xué)劉文君老師的方法：用生活中裝洋丸或草珊瑚含片的透明真空硬塑板制成井穴板，將這些實驗改為微型實驗，能有效地克服這些弊病。

如下圖所示的裝置，是用藥穴板設(shè)計成的SO₂氣體的多性質(zhì)反應(yīng)器?？芍迫O₂，并探究SO₂的水溶性、漂白性、還原性、氧化性，實驗時間短，用藥省，無污染，效果明顯。

實驗證明，用藥穴板做課本中的下列實驗，同樣簡約，效果明顯。

(1)氯、溴、碘的性質(zhì)比較，氯離子的檢驗。

(2)同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變。

(3)硫酸根離子的檢驗。

(4)鎂、鋁化合物的性質(zhì)。

(5)NHa與濃HCl、濃HN₃、濃H₂SO₄反應(yīng)現(xiàn)象比較。

如果沒有條件改進(jìn)，也可以適時適度地用多媒體代替其中的某些實驗，如我們在《有機化學(xué)反應(yīng)原理》“溴苯的制取”實驗中，考慮到本實驗中苯和溴的毒性、學(xué)生的安全及對環(huán)境的污染等因素，我們對這個實驗過程全程錄像，并在進(jìn)行“溴苯的制取”教學(xué)時，讓學(xué)生觀看錄像。

問題與思考

通過實踐我們認(rèn)為，多媒體實驗教學(xué)有許多優(yōu)點：改變了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的觀念，利用多媒體等現(xiàn)代教學(xué)手段，增大實驗的可視性、可聽性、直觀性，加大動態(tài)感，化抽象為具體，化平淡為生動，營造實驗教學(xué)的活躍氣氛；應(yīng)用多媒體教學(xué)，能調(diào)動學(xué)生參與實驗操作的積極性，CAI課件有聲有色的實驗教學(xué)能調(diào)動學(xué)生動手操作的興趣，動手操作的結(jié)果又能使學(xué)生實現(xiàn)從感性認(rèn)識向理性認(rèn)識的飛躍：應(yīng)用多媒體教學(xué)，優(yōu)化實驗教學(xué)過程；有利于實驗教學(xué)的信息反饋，學(xué)生可以通過CAI軟件和實驗指導(dǎo)書來理解實驗原理，掌握實驗操作步驟、技巧，深入分析實驗問題；有利于糾正學(xué)生實驗中存在的問題。使學(xué)生的實驗技能得以鞏固和提高；危險實驗應(yīng)利用多媒體演示；微觀的實驗應(yīng)利用多媒體演示；反應(yīng)緩慢的實驗應(yīng)利用多媒體演示。

雖然現(xiàn)代教育技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中有現(xiàn)象明顯、實驗時間短、效率高之優(yōu)勢，使原本豐富多彩的化學(xué)實驗如虎添翼，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的興趣。但學(xué)生缺乏體驗，學(xué)生的觀察能力、動手能力、分析能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力等難以得到良好的培養(yǎng)。多媒體只能是輔助教學(xué)，只能作為化學(xué)實驗的補充和延伸。不能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)化學(xué)實驗操作。過多地使用多媒體課件進(jìn)行實驗教學(xué)，會使學(xué)生缺少失敗的經(jīng)歷，缺少挫折的感受，缺少從失敗中尋找原因的毅力，缺少克服困難而取得成功的體驗，不利于鍛煉和提高學(xué)生的心理素質(zhì)。因此，要小心處理好多媒體實驗和實驗操作的關(guān)系，在運用多媒體技術(shù)的道路中。需要我們一步一個腳印地探索，只有將先進(jìn)的多媒體教學(xué)手段同化學(xué)實驗、教學(xué)工作巧妙地結(jié)合起來，才能相得益彰，才能取得最佳的教學(xué)效果。

通過實踐，我們也深深地體會到，教材中有些實驗設(shè)計本身與中學(xué)教學(xué)實際脫節(jié)，建議刪去或改進(jìn)有關(guān)實驗。如化學(xué)1中12頁的[實驗2]Fe(On)₃凈水效果不明顯、化學(xué)1中50頁的活動與探究中的[實驗4]熱Na₂CO₃溶液去污實驗，實驗現(xiàn)象不明顯、化學(xué)1中65頁的觀察與思考欄目實驗現(xiàn)象顏色變化不明顯，《實驗化學(xué)》專題3課題2亞硝酸鈉和食鹽的鑒別實驗課題，它們不僅對環(huán)境造成污染，而且課題介紹的方法不能用于鑒別亞硝酸鈉和加碘食鹽，因為加碘食鹽中含有具有強氧化性的KClO₃。對實驗造成干擾。這些實驗建議刪去?；瘜W(xué)1中43頁的活動與探究：用氯水置換出溴和碘，然后用ccl₄萃取實驗，因為是學(xué)生實驗，雖然每個學(xué)生CCl₄用量不大，但全校CCl₄總用量較大，加上溴水毒性大，所以對師生危害不小，對環(huán)境也有危害，應(yīng)改為觀察與思考(演示實驗)?；瘜W(xué)1中17頁的觀察與思考：溴水易揮發(fā)，污染大，毒性強，現(xiàn)象不明顯，建議改為不揮發(fā)、毒性小，現(xiàn)象明顯的碘水。

模塊設(shè)置下的新課程教學(xué)，問題的確很多，特別是化學(xué)實驗教學(xué)中新的問題更是層出不窮，需要化學(xué)教育工作者和化學(xué)課程開發(fā)者的共同努力，探尋現(xiàn)代教育技術(shù)與傳統(tǒng)化學(xué)實驗有效融合，提高課堂教學(xué)效率，這是一個永恒的話題，我們會一如既往地關(guān)注著，實踐著。