關于幾個高中化學實驗的改進與思考
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作者: 麻銳杰
一、前言
化學是一門以實驗為基礎的學科，實驗是其重要特征。新課改也將化學實驗提到了一個全新的高度，在地位、功能、內容以及教與學的方式上都發生了很大的變化，從實驗探究、實驗事實、實驗史實和實驗方法論等角度重新詮釋了“以實驗為基礎”的涵義，突出了化學學科的特征，更好地發揮實驗在教育教學中的功能。
在化學教學實踐中，筆者發現中學化學教材中部分實驗存在設計上的不足，已不能滿足當前教育教學發展的需要。具體反映在：一、部分實驗結論沒有科學的嚴謹性，實驗裝置材料搭配欠佳，操作繁瑣；二、實驗內容不完整，方法陳舊；三、實驗現象不夠直觀、明顯或成功率不高；四、部分實驗產物對環境有污染，在環保性上尚不能達到要求[1]等。針以上種種情況，筆者覺得有必要對中學部分化學實驗進行改進，這是化學教學的需要，也是社會發展和全面實施素質教育的需要?，F就中學化學實驗中的部分實驗改進談幾點粗淺的認識。
二、實驗改進
1.原電池實驗的改進
人教版高一化學必修2第二章第二節實驗[2-4]原電池實驗，按教材內容的要求很容易做成原電池，但產生的實驗現象有幾點不足。
按教材內容所示，制作成的原電池，確實有許多氣泡從銅片上冒出，但實際上鋅片上也有氣泡產生，現象與結論不符，對學生造成誤解。
究其原因主要有三點：①實驗所所用的鋅片可能不純，當鋅片浸入稀硫酸溶液中時其表面已形成了許許多多的原電池，使實驗現象與事實不符；②鋅片和銅片之間的電阻較大，使鋅片上的電子難以轉移到銅片上；③所用的稀硫酸溶液濃度可能偏高。
為了能使學生觀察到正確的實驗現象，針對這三個原因，筆者做了如下嘗試。
實驗藥品：鋅片、銅片、0.1mol?L－1的稀硫酸溶液
實驗儀器：燒杯（兩個）、導線、電流計、砂紙
實驗步驟：選用新買的鋅片（或者用砂紙磨掉鋅片表面發黑的物質），向兩個燒杯中分別倒入濃度為0.1mol?L－1的稀硫酸溶液適量，連結好裝置，發現電流計的指針發生偏轉，鋅片上幾乎觀察不到有氣泡產生，而銅片上卻產生大量的氣泡，實驗效果非常明顯，并且與事實相符。
改進后的優點：
?。?）實驗設計體現了科學的嚴謹性。實驗現象單一，符合原電池的原理，更有利于學生理解原電池的原理，培養了學生科學素養。
?。?）實驗現象與結論相符，不會對學生造成迷惑，有利于學生根據實驗現象推斷出相應的實驗結論。
2.化學反應速率實驗的改進
人教版高中化學必修二，第二章第三節實驗[2-5]化學反應速率實驗，按教材操作有的不足：反應過快，現象不明顯。在演示因反應物不同，反應速率不同的因素時，選用的是鎂和鐵與同種濃度的鹽酸同時反應。由于鎂和鐵與鹽酸反應生成物沒有顏色，只能通過氣泡判斷，而且反應時間太短，不能使所有學生清楚的觀察到。
針對以上實驗中存在的問題，筆者對實驗做了如下改進，收到了良好的效果。
實驗藥品：不同濃度的硫代硫酸鈉溶液、0.1mol?L－1稀硫酸溶液
實驗儀器：試管（四個）
實驗原理：Na2S2O3 + H2SO4 == Na2SO4 + S↓ + SO2 ↑+ H2O
實驗操作：在兩支試管中分別取0.1mol?L－1稀硫酸溶液的硫酸溶液適量，再同時加入不同濃度的硫代硫酸鈉溶液，觀察，可清楚地看到沉淀出現的先后，以及顏色的不同。
改進后的優點：實驗現象中有沉淀析出，可以清楚明了的觀察出反應的快慢?？梢允箤W生更能從根本上理解所學知識。
3.焰色反應實驗的改進
人教版高中化學必修一，第三章第二節實驗[3-6]焰色反應實驗，如按教材內容進行操作，有幾點不足：
?。?）損壞率大：焰色反應實驗的載體常用鉑絲(或光潔無銹的鐵絲)，由于其在火焰中反復灼燒，容易從連結的玻璃棒上脫落或折斷。
?。?）污染環境：實驗中須在鉑絲上蘸取鹽酸在火焰上反復灼燒至無色，才能進行實驗，由于鹽酸極易揮發，在火焰中反復灼燒時，會逸散到空氣中，造成污染。
?。?）實驗中,用鉑金絲實驗效果雖然理想,但是鉑金絲價格昂貴,許多中學并不具備。
（4）由于鉑絲上蘸取的金屬鹽溶液有限,灼燒時,火焰呈現的時間短,火焰小,實驗時不能使所有學生觀察清楚，幾種金屬鹽溶液的焰色也難以比較。
通過教學實踐以及教學效果的對比，筆者對本實驗做了如下改進，取得了良好教學效果。
實驗藥品：無水乙醇，固體Na2CO3，固體K2CO3，固體CaC12，固體CuC12
實驗儀器：三腳架、蒸發皿、玻璃棒(4個)、火柴
實驗操作：在三腳架上放一個干燥潔凈的蒸發皿,加入15mL無水乙醇,點燃,用藥匙取少量金屬鹽粉末撒在火焰上,即可觀察到各個金屬離子在焰色反應中的特征焰色。并用玻璃棒不斷攪拌燃燒的乙醇,焰色可持續到乙醇燃燒完畢。
改進后的優點：
?。?）儀器簡單,材料經濟,來源廣泛，而且操作簡便。
?。?）乙醇在蒸發皿中燃燒,火焰很旺,加入固體金屬鹽后,產生的焰光很強,用玻璃棒攪拌使金屬鹽與火焰充分接觸,延長了觀察的時間,使焰色反應更加明顯。
?。?）酒精自身燃燒顏色淺，對金屬離子焰色的干擾小。
?。?）整個實驗過程對環境沒有污染，符合現代綠色化學的要求。
三、反思
筆者通過報刊檢索法，以三種化學期刊為調查對象――《化學教育》、《化學教學》、《中學化學參考》，發現這三種期刊中以化學實驗為主題的文章非常多，問題也涵蓋了化學教學的各個方面，具體可分為：理論研究，實驗改進設計和經驗總結應用。文章比例如下表所示：
三種刊物中化學實驗文章的分類統計
刊物 理論研究 實驗改進設計 經驗總結應用
化學教學 7 162 115
中學化學參考 11 159 130
化學教育 6 296 91
總計 24 617 336
百分比（%） 2.4 63.1 34.5
由表可知，化學實驗在教學中已經被廣大教師重視起來，并在不斷整理與完善中，而在化學實驗的改進與設計上，筆者認為還應注意以下五個方面：
1.實驗應該緊緊圍繞課程標準，充分體會作者的設計意圖?；瘜W課程標準是教師教學的綱領，規定了化學學習的深度和廣度?；瘜W實驗以及對它的改進也應該符合課程標準，只有這樣化學實驗才能夠最大化地實現課程目標，取得良好的教學效果。
2.實驗改進應符合學生的認知規律。學生的觀察和思考能力是一個慢慢提升的過程，所以教師在設計實驗時，應在不違背教材意圖的前提下，遵循學生認知能力的發展規律，實驗操作應該盡可能簡單，原理盡量單一，在學生具備豐富的化學知識的基礎，再進一步提高實驗的綜合性與復雜性。無論是實驗原理、實驗藥品、實驗器具以及實驗操作的改進，都不能離開學生現有知識的接受能力和中學生身心發展的規律。要圍繞原實驗的作用和意圖，本著服務于化學教學的宗旨，否則，實驗改進很容易步入誤區，甚至會在教學中產生副作用。
3.實驗改進應遵循實驗現象的直觀性。改進后的實驗，其現象應明顯，可見度高，并可根據現象直接得出實驗結論。這不僅僅是實驗改進成功的標志，也應該是中學化學教師在改進實驗時要遵循的原則。例如實驗改進3――化學反應速率實驗的改進，改進后的現象就非常明顯，便于學生觀察，思考并得出結論。
4.實驗改進應具有可行性。改進時應考慮學校目前的實驗條件以及課堂教學的實際需要，以調動學生的學習興趣為前提，盡可能最大化的實現課堂的教學目標。例如實驗改進1
――對焰色反應實驗的改進，很多學校由于條件比較落后，可能就沒有鉑絲，那么教師就應該就現有的條件，為學生設計實驗，提高學生的探究式學習的能力。
5.實驗改進應注重環保性與安全性。增強實驗的安全性，這是進行化學實驗研究的前提，中學化學實驗中極少數有安全隱患，這一類實驗，應盡量加以改進：（1）盡量避免有腐蝕性接觸人體以及有毒性的物質逸散到空氣中，對人體造成傷害；（2）可以從改進儀器裝置或增加防護措施等多方面對尾氣進行處理，將其收集起來或轉化為無毒氣體排放，以減少實驗的危險性并降低了對環境的污染。（3）因為在化學實驗過程中，一旦發生事故，后果往往不堪設想，必要時可以以電化教學代替實驗操作，但不可完全取代。
總之，實驗絕對不是“照方抓藥”，而是一項具有探究性和創造性的工程，只有對它進行不斷的完善和改進，才能使其更好的服務于化學教學工作，取得更好的教學效果。
參考文獻：
[1] 俞文智，鈕麗紅，王明洲.中學化學實驗的改進[J].實驗教學與儀器,2011,2:27-29
[2] 張苓珍.高中化學實驗改進三則[J].河北理科教學研究，2009,3:36-37
作者簡介：
麻銳杰（1986- ），女，陜西人，陜西師范大學化學化工學院學科學科教學（化學）碩士研究生。
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