高中化学实验的改进建议

吴 迪

新课程标准的核心理念是：“欣赏化学，热爱化学。”在新课标的高中化学教材中，虽然已经在90版化学教材的基础上体现了学生在学习中的主导地位，但是仍然存在一些问题，需要化学教学者和研究者进行进一步的改进。在原本的教学中，高中生已经厌倦了墨守成规死记硬背的学习模式，虽然新课标已经意识到这方面存在的问题，体现了学生的学习主观能动性，但是新课标中的化学实验仍然存在一些不足之处。我们这些化学教育的工作者应该在现有的基础上发现问题，指出问题，并且通过实践活动能够解决问题，因此，化学实验的改进已经变得越来越迫切。

综上所述，不管是从化学教育的研究改革者，还是教师和学生的角度来考虑问题，我们对化学实验的本身进行改革都非常有必要，并且具有重要的意义。

一、高中化学实验改进的研究现状

新课程标准中的化学实验已经在传统教材的基础上有了很大的进步，化学本身是一门以化学实验为主的学科。我们应该做出进一步的努力，在现有的基础上对化学教材中的化学实验部分进行改进，使化学实验能够得到进一步的优化，基于以上的因素，我对目前化学实验的研究者进行了统计，包括他们的工作性质和工作单位以及研究的内容方面，并进行了相应的数据分析。

近年来，随着化学实验的改进的研究者队伍不断地壮大，研究者的单位来源由原来的仅仅是高中教师和教研室到目前除了高中教师和教研室，还有师范类大中专院校、非师范类大中专院校以及其它的一些单位，这说明现在的化学实验已经不只是学习枯燥的理论知识，还与社会生活息息相关。除了师范类院校和高中，其它的科研单位和非师范类大中专院校也已经开始致力于高中化学实验的改进研究。另一方面，高中的一线教师对化学实验的改进建议多数都是与学生实践相结合，进而发现问题解决问题，然而高校的研究者多数是在高中一线教师的基础上对化学实验进行理论上的改进研究，更加注重的是“理论的科学性和方案的严密性”，这也很有可能导致高校研究者的改进方案比较繁杂，并不适宜于课堂教学活动，然而却可以为一线化学教师提供很好的理论基础。总之，高中化学实验在社会各界人士的努力下，既关注了课堂效果，也关注了化学学科的科学性和可行性，化学实验的改进在进一步的优化中。

二、高中化学实验改进的内容

我们对《化学教育》杂志上关于化学实验改进的文章进行了整理，见表1。从表中我们可以发现：从实验改进的内容来看，主要是元素化合物的相关实验。其中主要是关于氧族元素、碱金属及其非金属元素。当然，也有很多的研究者提出了关于化学概念以及化学原理方面的改进，例如有“压强对化学平衡影响实验的改进”“电解水和饱和食盐水”，但是这方面的文章相对来说还是比较少的。另外一方面，关于有机化合物实验的改进也相对元素化合物的实验改进来说，比例也是较少的，相关的实验有“乙烯的制备及其性质实验”“醛的制取及其性质实验”。虽然同一个演示实验基本上的缺点不多，但是只要是使用仪器，净化处理，药品以及实验装置等各方面都有改进的空间，不同的研究者也给出了不同的建议，为以后的化学实验课堂教学提供了坚实的基础。

（一）高中化学实验改进的具体内容

表1 改进的部分演示实验

我对化学实验的改进进行了具体的分析，每个方面都有相对集中的化学改进实验，即使是同一个实验，不同的研究者从不同的角度也得到了很多的建议。很多的一线教师和化学教育的研究者对实验进行了研究并且提出了改进方案。

（二）高中化学实验改进的角度

各个演示实验的改进目的也很明确，主要有简化化学实验装置与操作、提高化学实验的成效、化学实验绿色化、化学实验微型化、化学实验的原理探索以及化学实验的创新性等各方面。

1.简化化学实验装置与操作。虽然现在的高中化学教材中的化学实验都是经过反复的验证和筛选的，但是不同的学校和不同学习程度的学生还是有不同的问题产生，主要是实验装置和实验操作上，很多的研究者就此提出了很多的建议。在实验装置上，很多是关于氢氧化亚铁的制备实验的改进。在现行教材中，难以观察到氢氧化亚铁的白色絮状沉淀，主要是由于亚铁盐和溶解在碱溶液中的氧气的存在，将生成的氢氧化亚铁迅速氧化为了氢氧化铁。唐悦采用煮沸的蒸馏水配置溶液，上层用苯隔绝空气的装置，采用了两个试管的还原性氛围中进行反应，最后，他还采用了隔绝空气电解法进行实验，现象更明显，而且能够说明氢氧化亚铁的氧化原理。殷彩春采用了在圆底烧瓶中加入硫酸和铁钉的实验方法，会产生白色和灰绿色以及红褐色共存的实验状况。金属铜与硝酸的实验中，由于反应中产生有毒的NO、NO2有毒气体，需要改进实验装置，安装尾气处理装置，对实验条件进行优化。关于化学实验操作方面，包括的实验有：“点燃、加热、冷却、振荡、洗涤、过滤、蒸发、蒸馏等化学实验操作，以及对电流、电压、时间和压强的控制等，也是化学实验中需要控制的一个实验条件。”总之，经过实验装置和操作的进一步改进，更有利学生获得知识。

2.化学实验绿色化。绿色化学的定义是：“在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。”所以在化学实验中，绿色化学主要的理念是将污染治理转化为污染预防。例如，在电解质导电能力的实验中，教材中采用的盐酸和氯化钠在通电的时候，会发生电解，产生有毒物质，采用硫酸和硫酸钠替换，就会避免产生这些污染。在做有机化学实验时，一个实验所需要的化学试剂需要10多种，很多试剂都有毒性以及致癌作用，所以在改进这类实验时，用其它试剂来代替这类有毒的、具有强烈腐蚀性的化学试剂，这样就可以减少对环境的污染并且保护了学生及教师的身体健康。很多的改进者提出了可以循环利用反应物，比如实验室中用煤油和CCl4进行萃取实验，将煤油和CCl4进行重复使用都体现了绿色化学的思维。

3.化学实验微型化。化学家马祖圣教授给出了微型化实验的定义：“微型化学实验是以尽可能少的试剂,获取所需化学信息的实验原理和技术。”我国的周宁怀教授提出了“在微型化的仪器装置中进行的化学实验,其试剂用量为常规用量的1/1 000～1/10,用量比对应的常规实验节省90%左右”。目前比较规范的微型仪器一般都是磨口仪器，自制的微型实验仪器主要是“应用注射器，青霉素瓶，一次性输液器等改装而成的”。微型化实验仪器主要是通过不同的培养皿来进行二氧化硫、一氧化碳、氯气以及氨气的性质实验，主要是形成一个相对密封的实验体系，防止有毒气体的泄漏。在淀粉与碘的显色实验中采用了新型井血板这一新型的微型仪器。在原电池的微型化实验中，主要采用了用“微型U型管和V型导管，分别以盐酸、硫酸、铜片、铝片、铜丝、铝丝、铁丝为原料，探究出不同电极，不同电解液中实验的反应情况，从而使学生更容易明白原电池反应的原理”。在二氧化碳的制备实验中，通过掌控塑料滴管加入盐酸溶液来掌控生成二氧化碳的速率，同时该实验还同时检验了二氧化碳与紫色石蕊和澄清石灰水的反应，并且还用制备的二氧化碳气体和氢氧化钠溶液进行了喷泉实验。实验采用微型化进行制备，可以节省化学药品，反应易于控制，可以达到学生动手的目的，并且同时也体现了绿色化学的思想。

4.化学实验创新化。创新教育的定义是：“创新教育就是以培养人的创新精神和创新能力为基本价值取向的教育。其核心在于如何培养学生的创新意识、创新精神和创新能力的问题”。按照创新性教学所进行的创新性实验称之为创新性实验。例如：“碘量法测定废水中CuSO4的含量”这个创新性实验主要是以学生作为主体。该实验是高中必修的酸碱滴定的实验，有些同学认为实验教材中利用碘量法测定二价铜离子比较感兴趣，然而另外一些同学则认为由于CuSO4与金属锌的反应会产生含铜离子的废水，因此测定废水中的CuSO4的含量会更加具有现实意义。整个实验方案的设计都是利用学生自己根据参考书和网上下载资料进行自主设计。事实上这是一个定量实验，对于学生来说具有一定的难度，在设计之前，教师也需要布置给学生很多的任务，比如：“学习酸碱滴定，了解碘量法的种类，各种碘量法的基本原理，操作注意事项”。另外一些研究者设计了“泡泡的世界——正交试验法确定泡泡水的最佳配方”这一创新实验，该实验本身具有趣味性，同时也具有一些难度和内涵。研究者设计了四个步骤，包括：泡泡的世界主题介绍，正交试验方法介绍，学生设计方案，进行实验，学生汇报。这以创新实验起到了很好的创新实验效果，同时在展示到大家面前时，更利于鼓励一线教师进行创新实验的进行。

总之，多年来科研工作者和一线教师在中学化学实验的研究与改进上付出了大量的心血，并取得了初步的成效，使我国的新课程改革甚至于教育改革都取得了很大的发。未来的路任重而道远，让我们一起努力，使化学实验教学的研究方向能真正以学生为主体，符合教育规律顺应时代的发展。