讓實驗改進貫穿整個高中化學教學

摘 要：化學實驗對于化學教學來說起著非常關(guān)鍵的作用，由于各種原因?qū)е赂咧谢瘜W教學中實驗開出率偏低，影響學生能力以及綜合素質(zhì)的提高。對化學實驗進行必要的改進和創(chuàng)新，能夠很好改善這種情況。

關(guān)鍵詞：高中化學;實驗改進;實驗創(chuàng)新

一、 化學實驗的重要性

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗對于化學學習來說起著至關(guān)重要的作用：（1）實驗是深刻理解化學理論的基礎，化學學科中任何理論（假說）的提出、發(fā)展和完善都是以一定的實驗事實為依據(jù)的。如原電池原理的依據(jù)是銅-鋅原電池實驗;某些有機反應的機理是利用了同位素示蹤法進行實驗。實驗是建立理論或提出假說的基礎，同時也只有通過實驗才能發(fā)展和完善理論。（2）實驗是檢驗某種物質(zhì)是否具有某些性質(zhì)的唯一手段。通過實驗我們可以驗證某物具有哪些性質(zhì)，也可以通過探究去發(fā)現(xiàn)一些新的性質(zhì)，另外物質(zhì)制備是以物質(zhì)性質(zhì)為基礎的，所以物質(zhì)制備也離不開化學實驗。（3）實驗是培養(yǎng)學生的實驗能力、思維能力等科學素養(yǎng)的基本手段。古人云：“百聞不如一見，百見不如一試”，通過實驗能夠提高學生的觀察、記錄實驗現(xiàn)象、動手實驗、測量分析和處理實驗數(shù)據(jù)以及對實驗方案進行綜合評價等能力。通過實驗不僅基礎知識和基本技能得以鞏固，還可以培養(yǎng)學生思維的嚴密性、敏捷性、整體性和創(chuàng)造性。

二、 令人堪憂的高中化學實驗現(xiàn)狀

由于實驗在化學教學中的重要地位，許多專家學者紛紛呼吁要重視實驗教學。2006年新課程改革以來，把實驗教學推到了前所未有的高度，以蘇教版為例：各模塊中出現(xiàn)了“觀察與思考”“活動與探究”等內(nèi)容豐富、形式多樣的實驗，另外還專門開辟了一個實驗化學模塊。浙江省理綜考試中每年都有一個關(guān)于實驗的大題目，分值保持15分左右，選擇題還會涉及一些實驗知識，2020年1月選考意見征詢樣題中實驗的分值更是達到20多分。

然而在現(xiàn)實的化學教學中，化學實驗的開設情況卻不盡如人意，甚至可以說是低得出奇。演示實驗開出率總體不到50%，學生實驗每學期能開出兩三個的算好了，部分學校學生甚至從來都沒有進過實驗室?？偟膩碚f是有機實驗開出率低于無機實驗，學生實驗低于演示實驗，畢業(yè)班學生低于高一高二學生。既然每個老師都充分認識到實驗的重要性，但實驗開出率為什么卻如此低呢？究其原因，既有客觀原因，又有主觀原因?？陀^原因：（1）前幾年我市的普通高中普遍擴招，學生人數(shù)迅速增多，學校辦學條件有限，有的學校不得已把實驗室改成了教室。（2）實驗室儀器、藥品的征訂手續(xù)繁雜。一般實驗儀器、藥品征訂工作是每年一次，需要先上報學校審批然后上報儀器站集中采購。有時候某些儀器因所需數(shù)量不大而被忽略，有時候甚至采購來的儀器藥品根本不是學校實驗室所需的，有些藥品因保存不當而變質(zhì)，藥品更新又不及時，儀器藥品的缺失導致部分實驗無法開出。（3）部分實驗步驟復雜、實驗現(xiàn)象不明顯：如海帶中提取碘，直接浸泡得不到I-，如果把海帶灼燒灰化再浸泡也很難得到I-，總而言之實驗現(xiàn)象不明顯，所以很多老師不愿意做這個實驗。（4）新課程設置時每個模塊的學分是2學分，即每周的標準課時為2課時，盡管各學校把化學課時相應調(diào)整為4-6課時，很多教師還是感覺時間很緊。學生實驗由于準備實驗耗時、費力、麻煩而被取消了。主觀原因：部分教師對自己的實驗技能不放心，擔心實驗時出錯，擔心實驗現(xiàn)象不明顯，擔心學生進入實驗室后很難管理，讓學生做實驗還不如讓學生看視頻，省時、現(xiàn)象又明顯。這樣學生實驗變成了學生看實驗、聽實驗和背實驗，學生無法真正感受、體驗實驗的樂趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力更是無從談起。

三、 實驗改進的必要性

教材中安排了很多演示實驗和學生實驗來激發(fā)學生的學習興趣。教材中的實驗設計從某個層面上來說都是合理的，有些實驗也是比較好的實驗，但是在實際教學中也存在較多的問題。（1）教材中有相當部分實驗很難利用已有的實驗條件在課堂上完成，如焰色反應需要用鉑絲，鉑絲成本較高，鉑絲灼燒之后，因玻璃溫度較高在清洗時易破裂，玻璃破碎之后鉑絲就報廢了，所以很難開展學生實驗。（2）教材中的實驗大多是驗證性實驗，對實驗現(xiàn)象分析要求也較低，缺乏探究性實驗，而高考中往往探究性、開放性實驗較多，綜合性較強，對實驗現(xiàn)象分析、方案設計、評價要求也較高，所以學生實驗題的得分率往往較低。（3）教材中部分實驗現(xiàn)象比明顯，說服力不夠強。如海帶中碘的提取、鉀的焰色反應等。（4）教材中部分實驗設計不嚴密。如實驗室制氯氣時，只有發(fā)生裝置、收集裝置和尾氣吸收裝置，缺少進化裝置，但是題目中經(jīng)常會出現(xiàn)氯氣除雜問題。（5）教材中部分實驗產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣會對周圍環(huán)境產(chǎn)生污染。如鐵絲在氯氣中燃燒;干燥、濕潤氯氣漂白性實驗;銅和濃、稀硝酸反應;含硫化合物之間相互轉(zhuǎn)化等這些實驗難免會產(chǎn)生一些污染物。（6）學生實驗用量多，浪費現(xiàn)象嚴重。如酸堿中和實驗：中和25 mL：0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液，實驗做三次，2人一組，一個班級分30組，一個年段按12個班級算，一次實驗需要用氫氧化鈉540 g，而且要求沒有其他損失。此外，學生實驗產(chǎn)生的廢氣、廢水處理也是一個頭痛的問題，所以我們很有必要對實驗進行一些改進。

四、 實驗改進的形式和方向

教師要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學觀念，優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，提高組織和實施實驗教學的能力。教師要做實驗改進的倡導者和組織者，而不是實驗改進的包攬者，要讓學生積極參與實驗改進。教師要先對教材的實驗進行分析篩選，如果實驗設計本身已經(jīng)比較合理的就不要改動了，如離子檢驗;對于存在設計方案不是很合理、實驗比較繁瑣、現(xiàn)象不是很明顯等實驗進行改進。一些簡單的實驗可以通過小組討論后在課堂上完成;一些比較復雜、綜合性較強、帶有一定探究性的實驗可以通過網(wǎng)上查資料，然后制訂實驗方案，到實驗室完成。

實驗改進方向：（1）使實驗現(xiàn)象更明顯、操作更簡單、更安全。如傳統(tǒng)的焰色反應，用鉑絲蘸取的溶液或粉末有限，實驗現(xiàn)象不是很明顯。我們可以用粉筆吸收酒精后蘸上鹽的粉末點燃，這樣現(xiàn)象非常明顯，而且持續(xù)時間較長。我們也可以把鹽配成飽和溶液，裝入小型噴霧器中，噴到點燃的酒精中，然后觀察焰色，效果也很好。（2）使實驗盡可能不產(chǎn)生或少產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，或能有效除去產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)，樹立綠色化學概念。如鐵絲、銅絲在氯氣中燃燒，教材中采用的是把鐵絲或銅絲灼燒之后伸入集氣瓶，這樣難免會有氯氣泄漏，另外燃燒后的產(chǎn)物溫度很高，容易導致集氣瓶底破裂。為了防止氯氣泄漏，我們可以用軟木塞塞住集氣瓶，讓鐵絲或銅絲穿過集氣瓶，采用電加熱的方法去引燃鐵絲或銅絲;為了防止瓶底破裂，我們可以在集氣瓶底部放少量的沙子。在檢驗干燥、濕潤氯氣是否有漂白性時，教材用了兩瓶氯氣，實際上用一瓶就可以了，我們可以把一半潤濕的PH試紙放入盛氯氣的集氣瓶中，這樣對照現(xiàn)象也非常明顯。（3）整合實驗，盡可能做到“一物多用”。高中階段教學任務非常繁重，學習非常緊張，所以我們要合理設計實驗方案，盡可能整合部分實驗，一次完成多個實驗，提高實驗效率。如銅和濃硝酸反應的實驗，教材中實驗裝置存在以下幾點不足之處：a. 反應不能控制，反應要等到銅片或硝酸反應完才能結(jié)束。b. 要收集滿一瓶NO所需藥品較多。c. NO收集滿后把集氣瓶從水槽中移出來時難免要接觸稀硝酸。d. 尾氣處理麻煩。為了實驗能夠隨關(guān)隨停，我們可以把銅片改成可以拉伸的銅絲;為了觀察銅和稀硝酸的反應，我們可以把分液漏斗改成針筒，用針筒往試管中注入水就把濃硝酸變成稀硝酸;為了觀察NO2和水的反應，可以用針筒抽取一定量的NO2，然后再抽取少量水，觀察顏色變化，還可以做壓強對平衡移動的影響，若要觀察NO和O2的反應，可以用針筒往試管中注入空氣，觀察顏色變化;實驗結(jié)束后要除去NO2和NO，可以用針筒注入一定量的NaOH溶液。（4）提倡微型實驗，提高實驗效率，節(jié)省藥品用量。學生實驗由于人數(shù)眾多，藥品用量很大，所以我們有必要在高中階段引入微型化學實驗。所謂的微型實驗，就是以盡可能少的化學試劑來獲取化學信息的實驗方法與技術(shù)。雖然它的化學試劑用量一般只為常規(guī)實驗用量的幾十分之一乃至幾千分之一，但其效果卻可以達到準確、明顯、安全和防止環(huán)境污染等目的。早在1989年，我國高等學?；瘜W教育研究中心把微型化學實驗課題列入科研計劃，由華東師范大學和杭州師范學院牽頭成立微型化學實驗課題組。杭師院承擔了原國家教委下達的微型化學實驗玻璃儀器和塑料系列儀器等新產(chǎn)品的研制任務，華東師大與廠家合作研究初中微型化學實驗箱，這些產(chǎn)品早已投放市場，為微型化學實驗在中國的發(fā)展打下了堅實的基礎。微型化學實驗和常規(guī)實驗相比，具有明顯的綠色環(huán)保、節(jié)約藥品和節(jié)省時間等特點。微型化學實驗的優(yōu)勢已經(jīng)在教學過程中呈現(xiàn)出來，受到廣大師生的歡迎。（5）利用先進設備，使實驗數(shù)據(jù)化，更具有說服力。如借助氧傳感器來研究不同氧氣濃度的海水對鋼鐵的電化學腐蝕速率的影響;利用比色法對反應進程的測定等，把原來定性的實驗定量化，更具有說服力。

羅馬不是一天建成的，同樣化學實驗改進是一項系統(tǒng)而又充滿挑戰(zhàn)的工程，也不可能做到一蹴而就，所以每位化學教育工作者都要有“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”思想，以實驗改進、實驗創(chuàng)新為己任，讓有效實驗教學貫穿整個高中化學教學過程。

作者簡介：

周紀賢，浙江省諸暨市，浙江省諸暨市諸暨中學暨陽分校。