高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)建議

吳 迪

新課程標(biāo)準(zhǔn)的核心理念是：“欣賞化學(xué)，熱愛化學(xué)?！痹谛抡n標(biāo)的高中化學(xué)教材中，雖然已經(jīng)在90版化學(xué)教材的基礎(chǔ)上體現(xiàn)了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主導(dǎo)地位，但是仍然存在一些問(wèn)題，需要化學(xué)教學(xué)者和研究者進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。在原本的教學(xué)中，高中生已經(jīng)厭倦了墨守成規(guī)死記硬背的學(xué)習(xí)模式，雖然新課標(biāo)已經(jīng)意識(shí)到這方面存在的問(wèn)題，體現(xiàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，但是新課標(biāo)中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)仍然存在一些不足之處。我們這些化學(xué)教育的工作者應(yīng)該在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，指出問(wèn)題，并且通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)能夠解決問(wèn)題，因此，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)已經(jīng)變得越來(lái)越迫切。

綜上所述，不管是從化學(xué)教育的研究改革者，還是教師和學(xué)生的角度來(lái)考慮問(wèn)題，我們對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的本身進(jìn)行改革都非常有必要，并且具有重要的意義。

一、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的研究現(xiàn)狀

新課程標(biāo)準(zhǔn)中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在傳統(tǒng)教材的基礎(chǔ)上有了很大的進(jìn)步，化學(xué)本身是一門以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科。我們應(yīng)該做出進(jìn)一步的努力，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對(duì)化學(xué)教材中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分進(jìn)行改進(jìn)，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫竭M(jìn)一步的優(yōu)化，基于以上的因素，我對(duì)目前化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究者進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，包括他們的工作性質(zhì)和工作單位以及研究的內(nèi)容方面，并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析。

近年來(lái)，隨著化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)的研究者隊(duì)伍不斷地壯大，研究者的單位來(lái)源由原來(lái)的僅僅是高中教師和教研室到目前除了高中教師和教研室，還有師范類大中專院校、非師范類大中專院校以及其它的一些單位，這說(shuō)明現(xiàn)在的化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不只是學(xué)習(xí)枯燥的理論知識(shí)，還與社會(huì)生活息息相關(guān)。除了師范類院校和高中，其它的科研單位和非師范類大中專院校也已經(jīng)開始致力于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)研究。另一方面，高中的一線教師對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)建議多數(shù)都是與學(xué)生實(shí)踐相結(jié)合，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，然而高校的研究者多數(shù)是在高中一線教師的基礎(chǔ)上對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行理論上的改進(jìn)研究，更加注重的是“理論的科學(xué)性和方案的嚴(yán)密性”，這也很有可能導(dǎo)致高校研究者的改進(jìn)方案比較繁雜，并不適宜于課堂教學(xué)活動(dòng)，然而卻可以為一線化學(xué)教師提供很好的理論基礎(chǔ)?？傊?，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)在社會(huì)各界人士的努力下，既關(guān)注了課堂效果，也關(guān)注了化學(xué)學(xué)科的科學(xué)性和可行性，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)在進(jìn)一步的優(yōu)化中。

二、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的內(nèi)容

我們對(duì)《化學(xué)教育》雜志上關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的文章進(jìn)行了整理，見表1。從表中我們可以發(fā)現(xiàn)：從實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的內(nèi)容來(lái)看，主要是元素化合物的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。其中主要是關(guān)于氧族元素、堿金屬及其非金屬元素。當(dāng)然，也有很多的研究者提出了關(guān)于化學(xué)概念以及化學(xué)原理方面的改進(jìn)，例如有“壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡影響實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)”“電解水和飽和食鹽水”，但是這方面的文章相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較少的。另外一方面，關(guān)于有機(jī)化合物實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)也相對(duì)元素化合物的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)來(lái)說(shuō)，比例也是較少的，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)有“乙烯的制備及其性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”“醛的制取及其性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”。雖然同一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)基本上的缺點(diǎn)不多，但是只要是使用儀器，凈化處理，藥品以及實(shí)驗(yàn)裝置等各方面都有改進(jìn)的空間，不同的研究者也給出了不同的建議，為以后的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（一）高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的具體內(nèi)容

表1 改進(jìn)的部分演示實(shí)驗(yàn)

我對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)進(jìn)行了具體的分析，每個(gè)方面都有相對(duì)集中的化學(xué)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，即使是同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，不同的研究者從不同的角度也得到了很多的建議。很多的一線教師和化學(xué)教育的研究者對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究并且提出了改進(jìn)方案。

（二）高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的角度

各個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)目的也很明確，主要有簡(jiǎn)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置與操作、提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)的成效、化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化、化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的原理探索以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性等各方面。

1.簡(jiǎn)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置與操作。雖然現(xiàn)在的高中化學(xué)教材中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)都是經(jīng)過(guò)反復(fù)的驗(yàn)證和篩選的，但是不同的學(xué)校和不同學(xué)習(xí)程度的學(xué)生還是有不同的問(wèn)題產(chǎn)生，主要是實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作上，很多的研究者就此提出了很多的建議。在實(shí)驗(yàn)裝置上，很多是關(guān)于氫氧化亞鐵的制備實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)。在現(xiàn)行教材中，難以觀察到氫氧化亞鐵的白色絮狀沉淀，主要是由于亞鐵鹽和溶解在堿溶液中的氧氣的存在，將生成的氫氧化亞鐵迅速氧化為了氫氧化鐵。唐悅采用煮沸的蒸餾水配置溶液，上層用苯隔絕空氣的裝置，采用了兩個(gè)試管的還原性氛圍中進(jìn)行反應(yīng)，最后，他還采用了隔絕空氣電解法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象更明顯，而且能夠說(shuō)明氫氧化亞鐵的氧化原理。殷彩春采用了在圓底燒瓶中加入硫酸和鐵釘?shù)膶?shí)驗(yàn)方法，會(huì)產(chǎn)生白色和灰綠色以及紅褐色共存的實(shí)驗(yàn)狀況。金屬銅與硝酸的實(shí)驗(yàn)中，由于反應(yīng)中產(chǎn)生有毒的NO、NO2有毒氣體，需要改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，安裝尾氣處理裝置，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化。關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作方面，包括的實(shí)驗(yàn)有：“點(diǎn)燃、加熱、冷卻、振蕩、洗滌、過(guò)濾、蒸發(fā)、蒸餾等化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，以及對(duì)電流、電壓、時(shí)間和壓強(qiáng)的控制等，也是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中需要控制的一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件?！笨傊?，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置和操作的進(jìn)一步改進(jìn)，更有利學(xué)生獲得知識(shí)。

2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化。綠色化學(xué)的定義是：“在制造和應(yīng)用化學(xué)產(chǎn)品時(shí)應(yīng)有效利用(最好可再生)原料,消除廢物和避免使用有毒的和危險(xiǎn)的試劑和溶劑?！彼栽诨瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中，綠色化學(xué)主要的理念是將污染治理轉(zhuǎn)化為污染預(yù)防。例如，在電解質(zhì)導(dǎo)電能力的實(shí)驗(yàn)中，教材中采用的鹽酸和氯化鈉在通電的時(shí)候，會(huì)發(fā)生電解，產(chǎn)生有毒物質(zhì)，采用硫酸和硫酸鈉替換，就會(huì)避免產(chǎn)生這些污染。在做有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)所需要的化學(xué)試劑需要10多種，很多試劑都有毒性以及致癌作用，所以在改進(jìn)這類實(shí)驗(yàn)時(shí)，用其它試劑來(lái)代替這類有毒的、具有強(qiáng)烈腐蝕性的化學(xué)試劑，這樣就可以減少對(duì)環(huán)境的污染并且保護(hù)了學(xué)生及教師的身體健康。很多的改進(jìn)者提出了可以循環(huán)利用反應(yīng)物，比如實(shí)驗(yàn)室中用煤油和CCl4進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，將煤油和CCl4進(jìn)行重復(fù)使用都體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思維。

3.化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化?；瘜W(xué)家馬祖圣教授給出了微型化實(shí)驗(yàn)的定義：“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以盡可能少的試劑,獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)?！蔽覈?guó)的周寧懷教授提出了“在微型化的儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn),其試劑用量為常規(guī)用量的1/1 000～1/10,用量比對(duì)應(yīng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)節(jié)省90%左右”。目前比較規(guī)范的微型儀器一般都是磨口儀器，自制的微型實(shí)驗(yàn)儀器主要是“應(yīng)用注射器，青霉素瓶，一次性輸液器等改裝而成的”。微型化實(shí)驗(yàn)儀器主要是通過(guò)不同的培養(yǎng)皿來(lái)進(jìn)行二氧化硫、一氧化碳、氯氣以及氨氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，主要是形成一個(gè)相對(duì)密封的實(shí)驗(yàn)體系，防止有毒氣體的泄漏。在淀粉與碘的顯色實(shí)驗(yàn)中采用了新型井血板這一新型的微型儀器。在原電池的微型化實(shí)驗(yàn)中，主要采用了用“微型U型管和V型導(dǎo)管，分別以鹽酸、硫酸、銅片、鋁片、銅絲、鋁絲、鐵絲為原料，探究出不同電極，不同電解液中實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)情況，從而使學(xué)生更容易明白原電池反應(yīng)的原理”。在二氧化碳的制備實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)掌控塑料滴管加入鹽酸溶液來(lái)掌控生成二氧化碳的速率，同時(shí)該實(shí)驗(yàn)還同時(shí)檢驗(yàn)了二氧化碳與紫色石蕊和澄清石灰水的反應(yīng)，并且還用制備的二氧化碳?xì)怏w和氫氧化鈉溶液進(jìn)行了噴泉實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用微型化進(jìn)行制備，可以節(jié)省化學(xué)藥品，反應(yīng)易于控制，可以達(dá)到學(xué)生動(dòng)手的目的，并且同時(shí)也體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想。

4.化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新化。創(chuàng)新教育的定義是：“創(chuàng)新教育就是以培養(yǎng)人的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為基本價(jià)值取向的教育。其核心在于如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的問(wèn)題”。按照創(chuàng)新性教學(xué)所進(jìn)行的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)稱之為創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。例如：“碘量法測(cè)定廢水中CuSO4的含量”這個(gè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)主要是以學(xué)生作為主體。該實(shí)驗(yàn)是高中必修的酸堿滴定的實(shí)驗(yàn)，有些同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教材中利用碘量法測(cè)定二價(jià)銅離子比較感興趣，然而另外一些同學(xué)則認(rèn)為由于CuSO4與金屬鋅的反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生含銅離子的廢水，因此測(cè)定廢水中的CuSO4的含量會(huì)更加具有現(xiàn)實(shí)意義。整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)都是利用學(xué)生自己根據(jù)參考書和網(wǎng)上下載資料進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。事實(shí)上這是一個(gè)定量實(shí)驗(yàn)，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)具有一定的難度，在設(shè)計(jì)之前，教師也需要布置給學(xué)生很多的任務(wù)，比如：“學(xué)習(xí)酸堿滴定，了解碘量法的種類，各種碘量法的基本原理，操作注意事項(xiàng)”。另外一些研究者設(shè)計(jì)了“泡泡的世界——正交試驗(yàn)法確定泡泡水的最佳配方”這一創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)本身具有趣味性，同時(shí)也具有一些難度和內(nèi)涵。研究者設(shè)計(jì)了四個(gè)步驟，包括：泡泡的世界主題介紹，正交試驗(yàn)方法介紹，學(xué)生設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生匯報(bào)。這以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)起到了很好的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)效果，同時(shí)在展示到大家面前時(shí)，更利于鼓勵(lì)一線教師進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。

總之，多年來(lái)科研工作者和一線教師在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究與改進(jìn)上付出了大量的心血，并取得了初步的成效，使我國(guó)的新課程改革甚至于教育改革都取得了很大的發(fā)。未來(lái)的路任重而道遠(yuǎn)，讓我們一起努力，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究方向能真正以學(xué)生為主體，符合教育規(guī)律順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。