由美國普通化學(xué)實驗引發(fā)的思考

方大學(xué)

（義烏市教育研修院浙江義烏322000）

2012年6月，兒子大學(xué)畢業(yè)，獲得美國賓夕法尼亞大學(xué)全額獎學(xué)金，開始了為期5年的碩博連讀。學(xué)習(xí)期間，校方安排他每周上兩節(jié)普通化學(xué)實驗，對象為工科類大一學(xué)生。筆者有機(jī)會深入了解美國普通化學(xué)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(xué)實驗帶來很大的啟示。

一、簡介3次化學(xué)實驗

美國普通化學(xué)教材有許多實驗，筆者選擇與我國高中化學(xué)知識內(nèi)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(chuàng)新對實驗結(jié)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(xué)實驗方法探究未知物

在坩堝中完成銅與過量硫的反應(yīng)實驗，根據(jù)反應(yīng)物銅與生成物的質(zhì)量比，探究生成物硫化銅還是硫化亞銅。

3.實驗三：化學(xué)實驗方法實現(xiàn)原料的循環(huán)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(jīng)超過1美分）稱量質(zhì)量后在燒杯中實現(xiàn)下列反應(yīng)

Cu＋4HNO3（濃）＝Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O（實驗通風(fēng)櫥中進(jìn)行，要求學(xué)生記錄下紅棕色氣體產(chǎn)生，學(xué)生在這步之后要求寫出2價銅離子和水進(jìn)行水合反應(yīng)，與6個水結(jié)合，產(chǎn)生Cu（H2O）62＋，并且要了解水合銅離子是藍(lán)色的，因為可以在實驗中觀察到，雖然很多學(xué)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（?。紺uSO4＋H2O（在這一步會要求學(xué)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(yīng)，一個是Zn和CuSO4，另一個是Zn和過量的硫酸，學(xué)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(chǎn)生）

稱量最終得到銅的質(zhì)量，計算產(chǎn)率。

二、分析實驗特點

1.實現(xiàn)原理基礎(chǔ)化

3次化學(xué)實驗，雖然都有定量計算（美國學(xué)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(xué)核心思想

每個簡單的實驗都蘊(yùn)含著核心的化學(xué)思想，創(chuàng)新、探究、可持續(xù)發(fā)展、綠色化學(xué)、以人為本等思想體現(xiàn)在實驗過程中。

3.實驗操作安全化

每次實驗均要求學(xué)生人人穿棉質(zhì)實驗服，個個帶護(hù)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(qū)域（類似于小通風(fēng)櫥，兩個同學(xué)共用一個，就裝在實驗桌上）內(nèi)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(yù)習(xí)報告（嚴(yán)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(jié)果分析報告（學(xué)生回去之后再寫一份報告上交，可以選擇網(wǎng)絡(luò)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(lián)單（只要寫一次，第二聯(lián)是影印的），一聯(lián)上交實驗教師，一聯(lián)自存，保證了實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象的原始性，實驗報告的真實性。

三、對我國高中化學(xué)的啟示

我國的教材改革和教學(xué)改革正在探索和發(fā)展階段，分析并學(xué)習(xí)美國的化學(xué)實驗經(jīng)驗，對我國的化學(xué)實驗教學(xué)及實驗教材建設(shè)意義重大。

1.降低實驗難度，把握實驗中的化學(xué)思想

我國的現(xiàn)行實驗教材，以蘇教版選修模塊《實驗化學(xué)》［1］為例，首先，實驗內(nèi)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(fù)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(shù)選做。其次，實施功能不夠大氣，局限于學(xué)會操作方法、幫助理論知識或元素化合物知識的學(xué)習(xí)、提高學(xué)習(xí)化學(xué)興趣等作用，缺乏對實驗中化學(xué)思想的有效構(gòu)建。

2.重視實驗安全，杜絕傷害事件發(fā)生

教育部2012年9月14日正式公布《中學(xué)教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》［2］，其中把學(xué)生生命安全放在了特別重要的位置。實驗安全是學(xué)校安全工作重要組成部分。據(jù)調(diào)查，高中生做化學(xué)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(hù)目鏡（護(hù)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(xué)設(shè)計，可以包在眼鏡的外面）幾乎為零；走進(jìn)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(fēng)設(shè)備不暢或根本就沒有通風(fēng)設(shè)備。而在美國不但要求學(xué)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(guī)范安全報告，實行二聯(lián)單設(shè)計

由于高考不考實際操作，不做實驗靠背實驗的學(xué)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(xué)生雖寫實驗報告，但實驗與報告兩張皮，實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象的原始性，實驗結(jié)果的真實性無法令人信服，長期以往不利于培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。千教萬教教人求真，千學(xué)萬學(xué)學(xué)做真人成了一名空話。美國的二聯(lián)單實驗報告值得我國借鑒。

4.“實驗儀器創(chuàng)新”應(yīng)列入實驗化學(xué)核心思想

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

2008年，胡錦濤總書記親自頒發(fā)國家自然科學(xué)獎二等獎，獲獎?wù)呤钦憬瓗煼洞髮W(xué)物理系78級校友、中科院大連化學(xué)物理研究所研究員楊學(xué)明（2011年增選為中國科學(xué)院化學(xué)部院士）。目前，由他自己設(shè)計制造的科學(xué)儀器已達(dá)7臺，放滿了整整一層實驗室。“做別人沒有的儀器”是楊學(xué)明成功的關(guān)鍵［3］?！皠?chuàng)新性”應(yīng)作為中學(xué)實驗教材編寫和實驗教學(xué)不可或缺的組成部分，創(chuàng)新意識從中小學(xué)抓起，諾貝爾自然科學(xué)獎離我們就不遠(yuǎn)了。

［1］王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·實驗化學(xué)（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(yè)標(biāo)準(zhǔn)［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