1、2008年學會論文化學學科新課程背景下高中化學實驗教學的優化 余杭中學 徐穎【摘要】化學是以實驗為基礎的科學，實驗能力也是學生綜合能力測試中真正最具有 “綜合”意義的一種能力，這種能力的培養，在化學學科教學中擔負著重要的責任。本文著重從新課程背景下化學學科教學的角度，闡述了在高中化學課程深入改革的過程中引起的對實驗教學新功能的深入思考，并對某些化學實驗的方法進行優化。關鍵詞：新課程； 高中化學實驗； 優化引言：2006年秋我省高中課程開始了新一輪的改革，高中化學新課程分為化學1、化學2兩個必修模塊和化學與生活、化學與技術、物質結構與性質、化學反應原理、有機化學基礎和實驗化學6個選修模塊。新課程

2、標準提倡學生獨立進行或合作開展化學實驗研究。通過化學實驗能激發學生的學習興趣，幫助學生通過實驗探究形成化學概念、理解化學基礎理論、掌握化學知識和技能，培養學生的科學態度和價值觀，幫助學生發展思維能力和訓練實驗技能，從而達到全面提高學生的科學素養的目的。一、新課程理念對實驗教學的要求化學是一門以實驗為基礎的學科?；瘜W上的許多理論和定律都是從實驗中發現歸納出來的。同時，化學理論的應用、評價也有賴于實驗的探索和檢驗。雖然到了近代乃至現代，化學的飛速進步已經產生了各種新的研究方法，但是，實驗方法仍然是化學不可缺少的研究手段。新課程改革將科學探究作為突破口，科學探究不但是一種重要的學習方式，同時也是中學

3、化學課程的重要內容，它對發展學生的科學素養具有不可替代的作用。而化學實驗是科學探究的重要形式。新課程理念下，探究學習、合作學習是中學化學課程的主旋律?；瘜W教學如何適應探究、創新的要求呢？實驗是化學學科的基礎，是實現化學教學目標的重要途徑。實驗教學應該給學生提供探究、創新的平臺,應該在培養學生的觀察能力、思維能力、分析問題和解決問題的能力以及動手能力等方面起到應有的作用。二、化學教材實驗內容的特點和教育功能蘇教版高中化學新教材是我省高中新課程改革實驗的選用教材。該套教材很重視化學實驗的改革，將實驗作為新課程倡導的教學方法和學習方式的載體，精心設計實驗方案，積極開發探究性實驗，加強了實驗在化學教學

4、中的優勢地位。高中化學課程標準中化學實驗的內容是以兩種方式加以組織。一種是分散的方式，即將化學實驗分散在化學1、化學2及“化學與生活”、“化學與技術”、“物質結構與性質”、“化學反應原理”、“有機化學基礎”等相應的模塊課程內容中。實驗內容主要以觀察與思考、活動與探究兩類欄目體現，“活動與探究”欄目偏重于學生實驗，“觀察與思考”欄目偏重于演示實驗。本文已對除實驗模塊外的其他模塊的實驗進行了整理見附表1表7化學實驗內容的另一種組織方式是集中的方式，即實驗化學模塊以各個專題的形式展開。以此來強化化學學科特征，培養學生的化學實驗能力，從而提高他們的科學素養。實驗化學模塊共分 “物質的分離與提純”、“物

5、質性質的探究”、“物質的檢驗與鑒別”、“化學反應條件的控制”、“電化學問題研究”、“物質的定量分析”、“物質的制備與合成”等七個專題。它的基本結構體系如下：物質的分離與提純物質性質的研究物質的檢驗和鑒別化學反應條件的控制電化學問題研究物質的定量分析物質的制備與合成化學實驗應用領 域化學實驗方 法訓練科學研究方法學習化學核心知識掌握基本操作技能培養科學態度和環保意識實驗化學結構體系各個專題之間有由淺入深的內在序列，從研究化學現象所必須的基本操作和方法開始入門，逐漸上升到對化學反應規律、化學反應條件的控制的研究，從定性研究上升到定量研究，從單一物質的性質研究實驗過渡到集多種實驗方法和手段的物質制備

6、的綜合實驗?；谝陨辖滩奶攸c，新的教學理念下化學實驗教育功能具有以下突出表現：培養學生的創新精神和實踐能力；提供形成科學概念、驗證和理解學科基礎理論的感性材料；轉變學生學習方式和發展科學探究能力的重要途徑；落實“情感態度與價值觀”目標的重要手段；培養和發展學生的觀察能力、思維能力以及科學的方法。在各課程模塊的教學中，都結合模塊的特點強化化學實驗。在必修課程模塊中，重視培養學生“初步學會物質的檢驗、分離、提純和溶液配制等實驗技能；樹立安全意識，能識別化學品安全使用標識，初步形成良好的實驗工作習慣；能夠獨立或與同學合作完成實驗，記錄實驗現象和數據，完成實驗報告，并能主動進行交流；初步認識實驗方案設

7、計、實驗條件控制、數據處理等方法在化學學習和科學研究中的應用”。在 “實驗化學”課程模塊中，增加了定量實驗和化學實驗設計的內容，除了上述這些功能外，還介紹了現代化學實驗技術、綠色化學的基本思想，并十分注意培養學生的環境保護意識。三、中學化學實驗的優化現教材中化學實驗主要分為以下幾類：1、教師演示實驗：緊密配合課堂教學內容，由教師通過實驗演示顯示現象，學生在教師的指導下進行觀察、記錄、整理、思考和概括結論。教師的模范行為對學生進行科學精神、科學態度和良好習慣、情操的熏陶。2、實驗室學生實驗：結合一章或一節教學內容的單個大型實驗或小型實驗組合，由學生單獨完成或由學生實驗小組完成。3、學生選做實驗：

8、實驗內容不完全受教材教學內容限制，具有較強的趣味性，實用性，和探索性，有利于學生拓寬知識面，加深對某一問題的深入研究，有利于發展學生個性特長。4、實驗習題：教材中不提供現成的實驗方案，只提出實驗解答習題的任務，要求學生綜合運用所學知識和技能設計出實驗方案，經過交流、討論和教師咨詢、指導后，由學生在實驗室中進行實驗，運用實驗結果來解答問題。 5、圖示敘述實驗：教材中僅敘述了實驗的過程或結果，而并未要求學生或教師親自動手完成的實驗。此類實驗大多是裝置較為復雜，或實驗的定量要求較高，重在對實驗所得數據的處理、分析，得出正確的結論。新一輪課程改革的基本理念，促進學生積極主動的開展科學探究是新一輪課程改

9、革的重要特征。為了更好的體現化學實驗的功能，我們可以對一些化學實驗進行優化，比如有些實驗可以用微型實驗來代替，有些可以引入傳感器，有些實驗可以用多媒體技術來代替等等。本文對教材中的某些實驗進行了優化。、將一些實驗轉化成微型實驗，在實驗操作過程中節省藥品和時間，降低經濟成本，減少污染或廢棄物，從而真正做到綠色化學。案例：銅與硝酸的實驗改進：不同濃度的HNO3與Cu 的反應,是驗證不同濃度的HNO3氧化性不同的典型實驗. 實驗中,濃烈的有刺激氣味的NO2毒氣,彌漫在實驗場所,嚴重地影響著師生的身體健康. 為了能保留這一典型實驗,又不污染環境,我們進行了無毒氣污染的Cu 與HNO3反應實驗研究,并在

10、教學實踐中進行了檢驗。 實驗過程：(1)、儀器：微型化學實驗操作臺(120mm ×200mm、10mL) 、雙頸燒瓶、小胖肚滴管(每毫升約20 滴) 、連接管、U 形管反應器。（2）、試劑：濃HNO3 (0.15mL) 、細銅屑(芝麻大小的約6 粒) 。（3）、材料：PH 試紙（4）、步驟：向雙頸燒瓶內放入4 粒左右的銅屑；將吸入了濃HNO3 的小胖肚滴管緊塞在雙頸燒瓶的左頸上；把2 粒銅屑放入U 形管反應器的彎管處，并向彎管處滴入約6 滴蒸餾水(水剛好封住彎管) ；把潤濕的pH 試紙放在U 形管反應器的右管口(只留約012mm 的縫)。向雙頸燒瓶內先滴入約4 滴濃HNO3，Cu 與

11、濃HNO3反應,雙頸燒瓶內立即充滿了紅棕色的NO2氣體： Cu + 4HNO3 (濃) = Cu (NO3 ) 2 + 2NO2 + 2H2ONO2氣體經連接管進入U 形管彎管處的水里,并與水反應,生成HNO3和NO；當雙頸燒瓶內的反應減緩時，可以再逐滴滴入4 滴濃HNO3，使不斷產生的少量NO2 氣體，能緩緩通入U 形管中的水里，充分與水反應,生成稀HNO3。在這過程中,我們可以觀察到:起初放入U 型管內水中的銅屑，沒有與水反應，但當NO2通入水中后，慢慢地發現銅的表面產生了氣泡，生成的氣體也是無色的NO 氣體；NO 氣體升到U 形管管口,被空氣中的氧氣氧化； NO2與試紙上的水反應生成HN

12、O3 ，HNO3 使PH 試紙變紅。 當PH 試紙變紅后，可以把用水或堿液潤濕的小棉花球放在U 形管管口上,把產生的剩余NO2吸收掉。為了驗證是NO2與水生成HNO3使PH 試紙變紅，而不是NO 與水反應使PH 試紙變紅(NO 幾乎不溶于水)，所做的印證實驗如下：把稀硝酸與銅反應生成的無色NO，直接通入水中，結果,經過較長時間不能使水中的PH 試紙變紅，而洗氣頭出口處的NO 氣體與空氣中O2 反應生成NO2 后，與管口潤濕的PH 試紙里的水反應生成HNO3使PH 試紙變紅。、引入傳感器，讓學生能夠更加直觀，更加明顯的看到實驗現象，借助數字實驗室來完成，如引入溫度傳感器來測定化學，在電腦屏幕上顯

13、示更為直觀。案例：硫代硫酸鈉與酸反應速率的影響因素新課程選修6實驗化學課題1 硫代硫酸鈉與酸反應速率的影響因素，在課題方案設計中，為了比較實驗中溶液出現渾濁的快慢，我們往往是先在一張白紙上用黑色記號筆在合適的位置畫上粗細、深淺一致的“十”字，襯在反應容器（錐形瓶）的底部。實驗以Na2S2O3和 H2SO4兩溶液相混合時開始計時，到溶液出現的渾濁將錐形瓶底部的“十”字完全遮蓋時結束。通過比較記錄的反應所需時間，可以判斷反應速率的大小。該實驗存在問題：用觀察法判斷“出現的渾濁將錐形瓶底部的十字完全遮蓋”這個標準很難精確鑒定，實驗的誤差性很大，對于化學實驗科學嚴謹的態度培養并不十分和諧。探究濃度對反

14、應速率的影響實驗改進方案：取兩個針桶，編號為1、2號。用1號針桶中抽取2毫升0.1mol·L-1 Na2S2O3溶液，用2號針桶抽取2毫升0.1mol·L-1H2SO4溶液。將分光光度計調零，在放置比色皿的孔口上用泡沫塑料板覆蓋。然后將兩針桶插入泡沫塑料板，針口對準比色皿內槽，同時將針桶內的溶液注射到比色皿內（如下圖），并記錄時間。待傳感器上透光率顯示為30%時，記錄反應所需的時間。 調節旋鈕橡膠蓋 比色皿濾光片光源光電二極管透射光（I）入射光（I0）將上述兩針桶洗凈潤洗后，用1號針桶中抽取1毫升0.1mol·L-1 Na2S2O3溶液和1毫升蒸餾水，用2號針桶抽

15、取2毫升0.1mol·L-1H2SO4溶液。同上操作，記錄反應所需的時間。、將一些驗證性實驗轉換為探究性實驗，設置實驗問題選擇實驗時機，引導學生觀察和分析實驗現象。例如，先讓學生聯想一下日常生活中的一些金屬能否與水反應，比如鐵、銅等。將他們投到水中會觀察到什么現象。金屬鈉投入到水中的情況又是怎么樣呢？學生帶著問題進行鈉與水反應的探究實驗。實驗完畢，分析實驗現象，總結金屬鈉在反應過程中所表現的物理化學特征。同時在實驗過程中很多同學通過實驗現象推倒出是氣體，但是到底是什么氣體呢？對課本中鈉與水反應的實驗裝置進行改進，要求所改經的實驗裝置在進行鈉與水的實驗時能夠將氣體富集后用于檢驗（點燃）

16、。、借助多媒體技術。由于中學化學實驗技術的局限，很多實驗我們看到的都只是宏觀的現象，那么微觀變化只能由教師理論分析，并引導學生進行推測和想象，但是這往往很難在學生肉腦中建立起對微觀變化的正確理解。這時，我們如果借助計算機多媒體技術，把微觀運動形象化，把微觀現象以生動的畫面、鮮明的色彩逼真地表現出來,有利于學生將宏觀現象和微觀變化有機地統一起來。例如,常規的電解飽和食鹽水實驗,只能通過對陰極和陽極的電解產物的檢驗來推測和想像電解過程中各種離子的移動情況。為了形象地展示電解過程中的微觀變化,我們可以利用多媒體技術,設計三維動畫模擬電解飽和食鹽水時溶液中Na+、Cl-、H+、OH-離子的運動情況,從

17、微觀本質上加深對電解過程的理解。另外,像分子結構、晶體結構以及化學反應歷程等一些不能用真實實驗來表現的微觀概念和理論,利用計算機的三維圖像與動畫模擬功能,直觀、形象、生動地加以展現,把難以想像的微觀世界形象化,能達到其他教學技術無法達到的效果。有些化學實驗中涉及的試劑有毒、易燃、易爆,實際做起來危險性較大。對于這樣的實驗則可以利用計算機進行模擬,不但讓學生觀察到了實驗現象,而且還節省了藥品和時間。另外,化學實驗中的一些危險操作,只能由教師口頭講述其錯誤的原因和可能造成的后果,卻不能通過真實的實驗來演示。而利用計算機的動畫模擬可以讓學生“親自感受”錯誤操作帶來的危害,給學生以深刻的印象。例如,氯

18、化氫氣體制備的學習,教師可以讓學生根據實驗原理首先在電腦實驗室中模擬HCl的制備,由于學生沒有想到HCl在水中的溶解性很大,因此在吸收多余的HCl時,將導管直接插入水中。這時教師不必立即指出他的錯誤,而是“將錯就錯”讓計算機模擬進行實驗。這時,學生親眼觀察到燒杯中的水由導管流到集氣瓶進而進入圓底燒瓶,引起圓底燒瓶炸裂的現象,給學生以深刻的感性認識。這不但有利于學生理解在水面倒扣一個漏斗防止倒吸的原理,而且強化了學生規范操作的意識。但是必須明確,各種媒體呈現給學生的現象只是物質運動變化的“影像”或模擬,它不能代替真實可信的具體實驗,讓學生親自做實驗,觀察實驗,研究實驗,是學生獲得化學知識,全面提

19、高科學素養的最重要的途徑。總的來說，在化學學科發展的不同時期,化學實驗的作用是不相同的,化學實驗研究的方向也有所不同。讓學生關注環境問題從學習化學開始,從實驗室開始現代化學進入到高速發展及普遍應用階段,作為為基礎化學教學服務的化學實驗研究,我認為有以下發展方向：(1)中學化學實驗的簡約化； (2)實驗的改進與創新；(3)微型實驗；(4)綠色化學與實驗的研究；(5)引入傳感技術等。參考文獻：1 王祖浩.化學課程標準解讀M.湖北教育出版社,20022 王秋生.以新課程理念指導中學化學實驗教學.教學儀器與實驗J，2005-23 鐘有澤.談新課程理念下的中學化學實驗教學.四川教育學院學報J，2005-

20、44 常 坤.多媒體技術在中學化學實驗中的應用.中國電腦教育報J,2005-3-215 李遠軍.化學實驗的研究方向.綿陽師范學院學報J，2006-106 孫丹兒 占小紅.塑教版高中實驗化學模塊教材解析.化學教學M,2007-09附 表1化學1中的化學實驗頁碼出現欄目實驗名稱實驗功能14活動與探究膠體的性質實驗了解物質的有關性質19觀察與思考萃取獲得化學實驗的基本技能20觀察與思考蒸餾（蒸餾水的制?。┇@得化學實驗的基本技能21活動與探究常見離子檢驗獲得化學實驗的基本技能24活動與探究配制一定物質的量濃度的溶液獲得化學實驗的基本技能40觀察與思考電解飽和食鹽水培養創新精神和實踐能力42觀察與思考氯

21、氣的性質實驗了解物質的有關性質42活動與探究氯水的性質實驗了解物質的有關性質49觀察與思考鈉的性質實驗了解物質的有關性質51活動與探究碳酸鈉的性質實驗了解物質的有關性質52活動與探究碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質比較了解物質的有關性質53活動與探究電解質溶液的導電性實驗培養創新精神和實踐能力56觀察與思考鎂的性質實驗了解物質的有關性質66活動與探究氫氧化鋁的兩性實驗了解物質的有關性質68活動與探究鋁的性質實驗了解物質的有關性質75活動與探究鐵離子和亞鐵離子的轉化實驗了解物質的有關性質76活動與探究鐵離子與銅的反應了解物質的有關性質88觀察與思考二氧化硫的性質實驗了解物質的有關性質91觀察與思考濃硫酸的

22、性質實驗了解物質的有關性質98觀察與思考氨的性質實驗了解物質的有關性質99活動與探究銨鹽的性質實驗了解物質的有關性質100觀察與思考硝酸的性質實驗了解物質的有關性質表2 化學2中的化學實驗頁碼出現欄目實驗名稱實驗功能5活動與探究探究金屬性非金屬性的強弱了解物質的有關性質30活動與探究影響過氧化鈉分解反應速率的因素培養創新精神和實踐能力32活動與探究化學反應的限度了解物質的有關性質40活動與探究化學能轉化為電能培養創新精神和實踐能力42活動與探究化學電源培養創新精神和實踐能力44觀察與思考電解氯化銅溶液培養創新精神和實踐能力59觀察與思考甲烷燃燒，收集甲烷、氯氣了解物質的有關性質61觀察與思考蒸

23、餾石油培養創新精神和實踐能力63活動與探究乙烯的性質實驗了解物質的有關性質66觀察與思考苯的性質了解物質的有關性質69觀察與思考乙醇的催化氧化了解物質的有關性質71活動與探究乙酸的性質實驗了解物質的有關性質72活動與探究油脂的水解了解物質的有關性質75活動與探究葡萄糖的銀鏡反應了解物質的有關性質77觀察與思考蛋白質的性質實驗了解物質的有關性質表3 有機化學基礎中的化學實驗頁碼出現欄目實驗名稱實驗功能8觀察與思考乙醇分子結構的思考培養和發展學生的觀察能力、思維能力以及科學方法24活動與探究同分異構體現象培養和發展學生的觀察能力、思維能力以及科學方法50觀察與思考苯的硝化、溴化實驗了解物質的有關性

24、質52觀察與思考苯的同系物的性質了解物質的有關性質62觀察與思考溴乙烷的性質實驗了解物質的有關性質68觀察與思考乙醇與氫鹵酸反應了解物質的有關性質，根據實驗內容，設計課題方案69活動與探究乙醇脫水實驗了解物質的有關性質，根據實驗內容，設計課題方案72活動與探究苯酚的物理性質了解物質的有關性質72活動與探究苯酚的性質實驗了解物質的有關性質73活動與探究苯酚的性質實驗了解物質的有關性質，根據實驗內容，設計課題方案74活動與探究處理含酚廢水樹立環境保護和綠色化學的意識76觀察與思考比較苯和苯酚的溴代反應了解物質的有關性質79活動與探究乙醛的性質實驗了解物質的有關性質80觀察與思考酚醛樹脂的制備激發學

25、生學習化學的興趣93活動與探究蔗糖的化學性質了解物質的有關性質93活動與探究多糖的水解了解物質的有關性質，根據實驗內容，設計課題方案94觀察與思考纖維素的性質激發學生學習化學的興趣，了解物質的有關性質102活動與探究檢驗氨基酸的方法獲得化學實驗的基本技能103活動探究蛋白質的性質實驗了解物質的有關性質104活動與探究檢驗蛋白質的方法了解物質的有關性質，根據實驗內容，設計課題方案108活動與探究酶的催化作用根據實驗內容，設計課題方案，記錄實驗現象，得出實驗結果表4 化學反應原理中的化學實驗頁碼出現欄目實驗名稱實驗功能6活動與探究用簡易量熱計測定鹽酸與氫氧化鈉溶液反應的反應熱培養創新精神和實踐能力

26、12活動與探究鋅與硫酸銅溶液反應發生的能量轉化培養創新精神和實踐能力13活動與探究鐵銅原電池培養創新精神和實踐能力18活動與探究電解氯化銅溶液培養創新精神和實踐能力19觀察與思考電鍍銀培養創新精神和實踐能力22活動與探究鐵的腐蝕實驗培養創新精神和實踐能力30觀察與思考過氧化氫分解反應中過氧化氫物質的量濃度與時間關系培養創新精神和實踐能力32活動與探究測定鹽酸與碳酸鈣反應的速率培養創新精神和實踐能力33活動與探究碳酸氫納與不同濃度鹽酸的反應速率培養創新精神和實踐能力35活動與探究溫度對反應速率的影響，高錳酸鉀溶液與草酸反應培養創新精神和實踐能力36活動與探究催化劑對反應速率的影響，過氧化氫分解反

27、應培養創新精神和實踐能力40觀察與思考消石灰與氯化銨的反應培養創新精神和實踐能力50活動與探究鉻酸根與重鉻酸根離子間的平衡培養創新精神和實踐能力51活動與探究溫度變化對化學平衡的影響培養創新精神和實踐能力58活動與探究鎂條與醋酸、鹽酸的反應培養創新精神和實踐能力70活動與探究氫氧化納溶液滴定鹽酸培養創新精神和實踐能力71活動與探究測定氫氧化納溶液濃度培養創新精神和實踐能力74活動與探究測定部分鹽溶液的酸堿性培養創新精神和實踐能力76活動與探究測定次氯酸納、醋酸納、亞硝酸納溶液的PH值培養創新精神和實踐能力78活動與探究氯化鐵的水解實驗培養創新精神和實踐能力81活動與探究沉淀溶解平衡培養創新精神和實踐能力84活動與探究沉淀轉化培養創新精神和實踐能力表5 化學與生活中的化學實驗頁碼出現欄目實驗名稱實驗功能4觀察與思考溫室效