新型中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室改革與創(chuàng)建

許文皓　羅明標(biāo)

摘要 2016年是第十三個(gè)五年教育規(guī)劃的開局之年，教育改革已在全力推進(jìn)，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)也是教育改革的一部分，但在化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的過程中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的改革卻沒有得到相應(yīng)的重視。本文依據(jù)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育改革，提出了一些中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室改革的建議，以促進(jìn)中學(xué)化學(xué)“十三五”教育規(guī)劃的有效實(shí)施。

關(guān)鍵詞 中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室 中學(xué)化學(xué) 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)室改革

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)，在化學(xué)教學(xué)中有著不可替代的作用，而化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要場所是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，因此改革中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是保證中學(xué)化學(xué)教育改革順利實(shí)施的基礎(chǔ)條件，實(shí)驗(yàn)室條件的好壞也對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果有直接影響。

在“十三五”教育規(guī)劃開局之年，深化中學(xué)化學(xué)教育改革，也要深化中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室改革。隨著中學(xué)化學(xué)教育改革的大力推進(jìn)，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分也有很大的改革，而中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室與教育改革前相比卻沒有明顯改善，這就抑制了新課程的實(shí)施進(jìn)程。為了使化學(xué)實(shí)驗(yàn)室更好地服務(wù)于中學(xué)化學(xué)課程改革，我們應(yīng)根據(jù)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分的改革內(nèi)容，相應(yīng)地對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室做出改革。

一、改革中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室軟件和硬件的配置

1.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的硬件配置

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的硬件配置是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)條件，只有中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的硬件配置達(dá)到了新課改的標(biāo)準(zhǔn)，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革才能順利實(shí)施，中學(xué)化學(xué)教育改革才能水到渠成。所以中學(xué)化學(xué)教育改革應(yīng)先改革完善中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)施，根據(jù)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的變動，在原有基礎(chǔ)上完善中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的硬件配置。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)，需要改革完善的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的硬件配置主要有實(shí)驗(yàn)藥品、實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

中學(xué)化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)對化學(xué)實(shí)驗(yàn)提高了要求，同時(shí)也增多了學(xué)生的課外探究實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室不能滿足新課改下的實(shí)驗(yàn)要求，因此，各中學(xué)應(yīng)加大對化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的投入，改革完善化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的硬件配置，供電到室、供水到桌、完善的排氣設(shè)備等要一應(yīng)俱全，尤其是通風(fēng)櫥設(shè)備務(wù)必要保障足夠的通風(fēng)排氣量，同時(shí)要保證中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室所要用到的化學(xué)藥品和化學(xué)儀等滿足新形勢下的標(biāo)準(zhǔn)。

在改革完善實(shí)驗(yàn)儀器的過程中，應(yīng)注意選用適當(dāng)?shù)膬x器，不應(yīng)追求高、精、尖。例如新教材中的探究實(shí)驗(yàn)要用到紅外光譜儀和核磁共振儀等大型儀器，但也不必在中學(xué)就配備這類儀器。這類儀器不僅價(jià)格昂貴，而且利用率低，對工作環(huán)境的條件要求較高。在學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)時(shí)，可以聯(lián)系就近的高校或者相關(guān)研究單位進(jìn)行測試。在改革完善中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的過程中應(yīng)堅(jiān)持“夠用、好用、實(shí)用”的原則，這是對實(shí)驗(yàn)室的改革方向的最合理的詮釋。

2.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的軟件配置

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的軟件配置主要包括實(shí)驗(yàn)室管理的規(guī)章制度和實(shí)驗(yàn)員隊(duì)伍。完善中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理的規(guī)章制度，是保障實(shí)驗(yàn)室完善管理的基礎(chǔ)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)員有效實(shí)施實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度，是保障化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利進(jìn)行的必備條件。

（1）改革完善中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理的規(guī)章制度

在新課程標(biāo)準(zhǔn)下，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)藥品及器材種類更加繁多，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中也會出現(xiàn)更多的化學(xué)藥品和器材的損耗，所以改革完善化學(xué)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理工作和化學(xué)設(shè)備規(guī)章制度尤為重要。新生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前，學(xué)校應(yīng)對新生進(jìn)行安全教育，做好“實(shí)驗(yàn)室安全教育”課程，讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度，熟悉化學(xué)藥品的使用知識以及危險(xiǎn)的應(yīng)對辦法。在學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前，教師應(yīng)做好規(guī)章制度宣傳工作，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，教師要對學(xué)生進(jìn)行明確的指導(dǎo)，規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)行為，保障實(shí)驗(yàn)安全有序地進(jìn)行。

（2）改革完善中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)員隊(duì)伍

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)員通常會認(rèn)為自己只是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室管理人員，自己的作用只是管理實(shí)驗(yàn)室器材和藥品的。在新形勢下，學(xué)校應(yīng)當(dāng)改革完善中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)員隊(duì)伍，配足專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教師并對實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行安全和專業(yè)知識培訓(xùn)，把實(shí)驗(yàn)員的管理職責(zé)改為服務(wù)、指導(dǎo)、管理。保證實(shí)驗(yàn)員能針對相應(yīng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，做好藥品配置、試劑擺放和藥品回收等試驗(yàn)工作。同時(shí)實(shí)驗(yàn)員要對化學(xué)儀器設(shè)備以及藥品試劑使用做全面、及時(shí)的記錄，以保證儀器和藥品的使用效率，從而真正形成以實(shí)驗(yàn)教學(xué)促進(jìn)化學(xué)學(xué)科科學(xué)素養(yǎng)提高的局面。

二、創(chuàng)建新型中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

新課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)會探究創(chuàng)新，這是對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的一種挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維方式，教師應(yīng)將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)化為開放式的，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，采用不同的教學(xué)手段，改革學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)室布局，從而滿足新課程對化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革要求，推進(jìn)教育規(guī)劃的大力實(shí)施。

1.創(chuàng)建探究創(chuàng)新型中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

新課程改革標(biāo)準(zhǔn)要求培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，以加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。我國中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一直都是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，在新形勢下，化學(xué)課程改革提出中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)要更加注重探究性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。改革傳統(tǒng)的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，開設(shè)探究型創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生科學(xué)探究提供必要條件，讓學(xué)生依據(jù)已有的化學(xué)知識根據(jù)自己的想法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，選擇實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，自行進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。不僅使中學(xué)生熟悉掌握各種實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備的使用方法，而且響應(yīng)了新課改培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、探究思維和創(chuàng)新能力的精神。

2.創(chuàng)建“綠色”中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

化學(xué)已經(jīng)給人類的生存環(huán)境造成了許多負(fù)面影響，綠色化學(xué)理念是國內(nèi)外化學(xué)課程改革的指導(dǎo)思想，綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)就成了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新趨勢，因此改革中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室時(shí)應(yīng)始終堅(jiān)持綠色化學(xué)的理念。構(gòu)造綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室可以通過推廣微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)來減少化學(xué)試劑的使用量、通過改進(jìn)反應(yīng)物來降低生成物的危害、通過對生成的“污染物”做有效處理來降低化學(xué)實(shí)驗(yàn)對環(huán)境的污染。

（1）改革化學(xué)實(shí)驗(yàn)，推廣微型中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

改革化學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)非常符合我國的國情。早在上世紀(jì)90年代，國際化學(xué)教學(xué)大會已經(jīng)把微型實(shí)驗(yàn)列為討論主題之一，美國的經(jīng)典中學(xué)化學(xué)教材《現(xiàn)代化學(xué)》、《麥瑞爾化學(xué)》都編入了大量的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。我國也很早就開始關(guān)注微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的引入和開發(fā)，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的有效途徑。在強(qiáng)調(diào)安全、環(huán)保和綠色化學(xué)意識的化學(xué)課程改革的大背景下，將微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)引入中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中勢在必行。

（2）改革構(gòu)造無污染中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

①探尋“綠色”原料替代有污染、有毒的試劑

無污染化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的最高標(biāo)準(zhǔn)是把污染從源頭上消除，所以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有毒以及存在污染或者會生成污染物的化學(xué)試劑，應(yīng)選擇相應(yīng)的“綠色”原料作為替代品來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還要保證所用的“綠色”原料不會影響實(shí)驗(yàn)效果。例如中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，用雞蛋殼代替碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)制備二氧化碳；過氧化氫的分解實(shí)驗(yàn)中，用生物活性酶——過氧化氫酶來代替二氧化錳，這樣就避免了二氧化錳這種固體強(qiáng)氧化劑對環(huán)境的較大污染，而且過氧化氫酶還能提高實(shí)驗(yàn)的催化效率。

②合理處理“三廢”

構(gòu)造“綠色”中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，要保障化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里有相應(yīng)的環(huán)保措施，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的環(huán)保問題主要是“三廢”的處理問題?！熬G色化學(xué)”一直都是人們關(guān)注的問題，雖然中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的“三廢”看似很微量，但是對于環(huán)境的污染也是不可忽視的。

第一，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室“廢氣”處理。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)雖然很多是在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，但并沒有對實(shí)驗(yàn)過程中所產(chǎn)生的“廢氣”進(jìn)行有效處理就直接排放，這樣會對實(shí)驗(yàn)室周圍的大氣造成污染。要防治中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對環(huán)境造成的污染，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)也要采取適當(dāng)?shù)姆椒▽Α皬U氣”進(jìn)行處理，如“燃燒法”“吸附法”“吸收法”等，所以在中學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要讓學(xué)生熟悉“廢氣”處理的方法，保障“廢氣”排出前加以凈化，確保良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

第二，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室“廢液”處理。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“廢液”主要有兩類：一類是液態(tài)失效的化學(xué)試劑；另一類主要來源于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)以及教師演示實(shí)驗(yàn)。所以在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，教師在實(shí)驗(yàn)過程中要嚴(yán)格要求學(xué)生按量操作，盡量減少“廢液”產(chǎn)生。所產(chǎn)生的“廢液”要采取適當(dāng)?shù)姆椒右苑蛛x回收，進(jìn)行有效處理。實(shí)驗(yàn)室處理“廢液”的方法有物理法和化學(xué)法。物理法主要是吸附、過濾、離子交換法等。如中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的有機(jī)廢液通常采用吸附處理，含有懸浮物的廢液通常用過濾法處理，含有重金屬離子、磷酸及有機(jī)酸、堿、鹽的廢液通常采用離子交換法處理?；瘜W(xué)法主要利用沉淀、中和、氧化還原等方法將有毒物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)根據(jù)污染物的不同性質(zhì)選擇相應(yīng)的方法。例如“酸性廢液”可以用“廢堿”中和后排放，含有“重金屬元素離子”的“廢液”可以用相應(yīng)的能使其重金屬離子沉淀的“廢液”處理后再排放，含有“有機(jī)物”的“廢液”則可以用燃燒法處理。

第三，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室“廢渣”的處理。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的“廢渣”主要是“金屬”“金屬氧化物”以及“沉淀物”，其中有一部分可以回收處理重復(fù)使用，不可重復(fù)使用的“無毒廢渣”應(yīng)回收后對其采用定點(diǎn)深埋法處理，或交至相關(guān)處理部門。

3.創(chuàng)建數(shù)字化中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

數(shù)字化中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室也可稱為虛擬中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)只是對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述，但實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是宏觀的而實(shí)驗(yàn)原理是微觀的，在宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中提煉出微觀的實(shí)驗(yàn)原理是傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠利用計(jì)算機(jī)將抽象的實(shí)驗(yàn)原理直接展示給學(xué)生，讓學(xué)生在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象抽象出微觀實(shí)驗(yàn)原理，可以有效提高教學(xué)效果。

改革構(gòu)造數(shù)字化中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室可以為開放、靈活的虛擬實(shí)驗(yàn)提供平臺，還可以有效地解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備不足、實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)以及實(shí)驗(yàn)受時(shí)間地點(diǎn)限制的問題。在保障學(xué)生安全的基礎(chǔ)上，還可以減少實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境污染。數(shù)字化中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是新課改下實(shí)驗(yàn)室基本設(shè)備的補(bǔ)充。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科知識的重要載體，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生在了解實(shí)驗(yàn)器械和設(shè)備的基礎(chǔ)上，更深一層地獲得正確的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法。在提倡培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神的新課改下，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生的知識、素質(zhì)、能力協(xié)調(diào)發(fā)展。所以，在新課標(biāo)下，中學(xué)化學(xué)教學(xué)要重視實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)室作為中學(xué)化學(xué)教學(xué)的前沿陣地，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的改革應(yīng)始終與中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革一致。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的改革能否有效地實(shí)施，關(guān)系著中學(xué)化學(xué)課程改革的成敗，同時(shí)也決定著中學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)能否良好的形成。因此，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)的課程改革之前，要全面遵循新課標(biāo)的理念，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馗母镏袑W(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，將中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室變成學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的孵化園。

[責(zé)任編輯 郭振玲]