（教育学专业论文）高中必修教材化学实验设计与创新的研究.pdf

摘要 实验是很重要的一种研究方法，也是一种很重要的学习方法， 化学更是基于实验之上的- i - 自然科学，且新课标明确提出化学 课程改革的重点是：“以提高学生的科学素养为主旨 而化学实验则 是提高学生化学学科素养的重要途径。教师若能从教学中遇到的实际 问题出发对教材中的某些实验进行设计和创新，这不仅能使教学效果 更好，更能激发学生创新的意识，培养学生创新思维能力，进一步完 善化学实验的教育功能，也只有对化学实验进行不断地设计和创新， 化学实验才会充满生命和活力，保持其在化学教学中的独特魅力。 本文主要分四部分： 第一部分：文献综述。本人首先分析了化学实验教育教学功能， 阐述了化学实验改进和创新的现状及目前中学化学实验改进和创新 的不足之处。 第二部分：对教材实验的研究。将人教版必修部分新旧教材化学 实验进行了对比，从中发现、感悟新课程实验改革的新理念、方法和 导向，并进一步分析了人教版化学必修部分教材中某些实验设计上的 缺陷。 第三部分：实验设计与创新。新设计了a l ( 0 h ) 。为一元酸的定量 实验，通过学生亲身参与的定量检验，加深了学生对a l ( o h ) 。为一元 酸这一性质的理解，课堂效果明显提高，培养了学生的实验思维能力。 同样新设计的体现氧化还原反应本质的实验，实验现象明显，操作简 单，使微观领域的概念可视化，使抽象的概念形象化，使学生平稳的 度过高中化学的第一道坎。选择了将二氧化硫漂白性实验设计为探究 实验，为学生认知漂白作用到底是二氧化硫分子还是二氧化硫与水作 用的产物提供可靠的实验事实，通过此实验鼓励学生质疑，培养学生 发现问题、解决问题的能力以及严谨的科学态度；改进了乙酸乙酯水 解实验、氢氧化亚铁的制备以及喷泉实验，均使实验现象更明显且增 添了实验的趣味性； 第四部分：创新实验引入课堂的教学设计及教学效果分析。将 a i ( o h ) 3 为一元酸的定量实验和体现氧化还原反应本质的实验引入课 堂，设计为探究性教学课堂，通过两个班的对比教学实验，用实验数 据具体分析教学效果。数据表明探究实验能很好的培养学生的观察实 验的能力、实验思维能力、实验设计能力及探究能力，同时也激发了 学生的兴趣，帮助学生获取、验证和拓展了化学知识。 关键词：必修实验设计创新 a b s t r a c t e x p e r i m e n ti s av e r yi m p o r t a n ts t u d ym e t h o d ，a l s oi sak i n do fv e r y i m p o r t a n tl e a r n i n gm e t h o d ，c h e m i s t r yi sb a s e do nt h ee x p e r i m e n to nt h e n a t u r a ls c i e n c e s ，a n dt h e n e wc u r r i c u l u ms t a n d a r d ”p r o p o s e de x p l i c i t l y t h ec h e m i s t r yc u r r i c u l u mr e f o r mf o c u si s ：”t oe n h a n c et h es c i e n t i f i c l i t e r a c y o fs t u d e n t s ”a n dt h ec h e m i s t r yl a bi st o i m p r o v es t u d e n t s c h e m i s t r ya c a d e m i cq u a l i t yt h ei m p o r t a n tw a y i f t h et e a c h e rc a nb ef r o m t h et e a c h i n go ft h ep r a c t i c a lp r o b l e m se n c o u n t e r e di nt h et e a c h i n g e x p e r i m e n tb a s e do ns o m ed e s i g na n di n n o v a t i o n ，w h i c hn o to n l yc a n m a k et h et e a c h i n ge f f e c ti sb e a e r c a ns t i m u l a t et h es t u d e n t ss e n s eo f i n n o v a t i o n ，t r a i n i n g s t u d e n t s c r e a t i v ea b i l i t yi nc h e m i c a le x p e r i m e n t e d u c a t i o n ，f u r t h e ri m p r o v et h ef u n c t i o no fc h e m i c a le x p e r i m e n t ，o n l yt o c o n t i n u o u s l yd e s i g na n di n n o v a t i o n ，c h e m i s t r ye x p e r i m e n tw i l lb ef u l lo f l i f ea n dv i t a l i t y , m a i n t a i ni t su n i q u ec h a r mi nt h ec h e m i s t r yt e a c h i n g t h i sp a p e ri sm a i n l yd i v i d e di n t of o u rp a r t s ： t h ef i r s t p a r t ：a l i t e r a t u r er e v i e w w ef i r s t a n a l y z e dt h e c h e m i c a l e x p e r i m e n t a le d u c m i o na n dt e a c h i n gf u n c t i o n ，e x p o u n d st h ei m p r o v e m e n t a n di n n o v a t i o no fc h e m i s t r ye x p e r i m e n ta n dt h ec u r r e n ts i t u m i o no f m i d d l es c h o o l c h e m i s t r ye x p e r i m e n t t o i m p r o v ea n di n n o v a t et h e d e f i c i e n c i e s s e c o n dp a r t ：o nt h et e a c h i n ge x p e r i m e n t a ls t u d y w i l lp e o p l et e a c h e s i i i p r i n t i n gp l a t ec o m p u l s o r yp a r t o fo l da n dn e wm a t e r i a lc h e m i s t r y e x p e r i m e n t w e r e c o m p a r e d ，f i n d ，c o m p r e h e n d i n g n e wc u r r i c u l u m e x p e r i m e n tr e f o r mo fn e wc o n c e p t ，m e t h o da n dg u i d a n c e ，a n df u r t h e r a n a l y s i so ft h ep e r s o nt e a c h e sp r i n t i n gp l a t ec h e m i s t r yc o m p u l s o r yp a r t m a t e r i a l si nc e r t a i ne x p e r i m e n t a ld e s i g nf l a w s t h et l l i r dp a r t ：e x p e r i m e n t a ld e s i g na n di n n o v a t i o n n e wd e s i g no fa 1 ( o h ) 3a sh a v i n gq u a n t i t a t i v ee x p e r i m e n t s ，t h r o u g hw h i c hs t u d e n t s p a r t i c i p a t ei nq u a n t i t a t i v ei n s p e c t i o n ，d e e p e n e dt h es t u d e n t so nt h ea i ( o h ) 3a sh a v i n gt h i su n d e r s t a n d i n go ft h en a t u r eo f , t h ec l a s s r o o me f f e c t o b v i o u s l y , c u l t i v a t i n gs t u d e n t s e x p e r i m e n t a la b i l i t y t h en e wd e s i g na l s o e m b o d i e st h ee s s e n c eo ft h er e d o xr e a c t i o n e x p e r i m e n t ，o b v i o u s e x p e r i m e n t a lp h e n o m e n o n ，s i m p l eo p e r a t i o n ，m a k em i c r o c o s m i cc o n c e p t s i nt h ef i e l do fv i s u a l i z a t i o n ，t h ea b s t r a c tc o n c e p ti m a g e ，m a k es t u d e n t s s m o o t h l yt h r o u g ht h eh i g hs c h o o lc h e m i s t r y f i r s tc r a c k s e l e c t i o no f s u l f u rd i o x i d eb l e a c h i n ge x p e r i m e n t a ld e s i g nf o ri n q u i r ye x p e r i m e n t ，f o r t h es t u d e n t s c o g n i t i v eb l e a c h i n gi ss u l f u rd i o x i d eo rs u l f u rd i o x i d ea n d w a t e rm o l e c u l e so ft h ep r o d u c tp r o v i d e sar e l i a b l ee x p e r i m e n t a lf a c t s ，t h e p a s s a g eo ft h i se x p e r i m e n tt oe n c o u r a g es t u d e n t st oq u e s t i o n ，t r a i n st h e s t u d e n tt of r e dt h e p r o b l e m ，p r o b l e m s o l v i n ga b i l i t ya n dr i g o r o u s s c i e n t i f i c a t t i t u d e ；i m p r o v e dh y d r o l y s i s o fe t h y la c e t a t ee x p e r i m e n t ， f e r r o u s h y d r o x i d ep r e p a r a t i o n a n dt h ef o u n t a i n e x p e r i m e n t ，t h e e x p e r i m e n tp h e n o m e n o ni sm o r eo b v i o u sa n da d d se x p e r i m e n t a li n t e r e s t t h ef o u r t hp a r t ：i n n o v a t i o ne x p e r i m e n ti n t oc l a s s r o o mt e a c h i n gd e s i g n a n dt e a c h i n ge f f e c ta n a l y s i s t h ea 1 ( o h ) 3a sh a v i n gaq u a n t i t a t i v e e x p e r i m e n t a la n de m b o d i m e n to fr e d o xr e a c t i o ne s s e n c eo fe x p e r i m e n t a l d e s i g nf o ri n q u i r yi n t ot h ec l a s s r o o m ，c l a s s r o o mt e a c h i n g ，t h r o u g ht h e t w oc l a s s e so fc o n t r a s tt e a c h i n ge x p e r i m e n t ，u s i n ge x p e r i m e n t a ld a t ao f s p e c i f i ca n a l y s i s o ft h e t e a c h i n g e f f e c t d a t as h o wt h a tt h e i n q u i r y e x p e r i m e n t c a nb e v e r yg o o d t ot h ec u l t i v a t i o no ft h es t u d e n t s o b s e r v a t i o ne x p e r i m e n t a b i l i t y , t h i n k i n ga b i l i t y , e x p e r i m e n t a ld e s i g n e x p e r i m e n t a la b i l i t ya n dr e s e a r c ha b i l i t y , b u ta l s oa r o u s et h ei n t e r e s to f s t u d e n t s ，h e l ps t u d e n t sa c q u i r e ，v a l i d a t i o na n de x p a n dt h ek n o w l e d g eo f c h e m i s t r y k e yw o r d s ：c o m p u l s o r ye x p e r i m e n t a ld e s i g n i n n o v a t i o n v 关于某些化学实验改进和创新的研究 1 文献综述 1 1 化学实验教育教学功能 1 1 1 化学实验的认识论功能 不论是从认识与实验探究活动，还是从化学概念和理论与化学实验事实之间 的关系来看，化学实验对化学教学内容的认识都有着重要且不可替代的作用，并 且有着极其重要的认识论功能。 1 1 1 1 化学实验在化学教学中是提出认识问题的重要方法之一 本人认为化学教学认识始于问题，在化学日常教学中，想要引发教学认识， 进一步提出化学教学认识问题的方式方法有很多种，其中化学实验是极其重要的 方法之一。 例如：人教版必修1 碳酸钠和碳酸氢钠的性质实验 鬟盏鼋i 露叠图 碳酸镳鞠矮麓鬣镳瓣壤壤 l 毳2 支试喾垂争瓤拓友步蘩n i 躲( # 移n a ll ( ：_ ：l 器纷lg ) ； 甏豢一。落玲曦囊戆缫霜、蓑羧。黟戮髑入毙罐窳。撩海 缓管麓率醺馨。菘手撬缀凌黪鹱躲。褰缔曩黪赏? 蕊建襄蚨蛰淘囊入瑚m i 拳，蓊办羧簿鸯蟹童蠛 棼鬈淡蛰辫漓氏卜! 灞黪麓落懑。参鸯凳兔魄藏? 罐j 鑫繁纛孛 毫袋鬟藩琏蒙藩镂纛繇拳然潦。 爹骧n 嚣聪燕 n a 瓣t x 轰 靓步缝论 漱善r i 2 嗣壤黢锻蔗 。壤戢 鬣锇t 矗 鹄豢滚簸啦 漩人瓣簸溶液 瓣蛾 瓣躐 糯l 3 蘩瓣壤缎锻稚旋魏蕊镳 ( 2 n 融( 。移n a i 鬏x ；魏燕壁凌瞧 露辫漆壤季。藏矮n 趣t ) 。移n a l i c ，溉裳黪，鬻察缀黎。 通过这一组实验，引发学生提出“碳酸钠和碳酸氢钠有哪些性质? 两者性质 又有哪些差别? 如何鉴别碳酸钠和碳酸氢钠? ”等一系列问题。 硕士学位论文 1 1 1 2 教学中的化学实验能为学生认识理解化学知识提供可靠的化学实验事 实 众所周知中学化学教学中的很多基本概念和抽象理论的形成，大部分都是先 从认识具体物质的性质开始。然而对于物质的性质，特别是物质的化学性质，常 常通过进行实验的方法，进一步控制反应的条件，促使物质发生物理变化或化学 反应时才会体现出来，从而被学生所感知。学生通过观察化学反应过程中的各种 实验现象，从而理解化学实验事实，并且以此为基础形成化学概念，理解抽象的 化学理论。例如，学生“电解质 概念的形成，需要观察“物质导电实验”的现 象。学生对“离子反应发生条件”的认识，也只有通过观察教材实验2 3 ，才能 进行进一步的理解、提炼，从而总结出规律。 重翟目童。! ，。；+ ， + 撬寨凌蕊挚窍鹱焱 1 向盛纛2 撤l e 铋辙鼍渗壤黪试黪攫势 入2m 1 n o h 漆滚。 2 辩盛翕2m ln 毹) l - i 爨溶灌鹃试蟹鍪 灌入凡凌酪簸溶液舞璞漆喾彝试簿麓淹谶 漓入稀蛰彀萋溶液蛰好变色海止。 3 辩盛骞2m l + n 斡( x k 海漾酶漉繁蘩 加入2m k 獠鼓羧。 1 1 1 3 学生在学习中能利用化学实验来检验化学理论、验证化学假说 学生在学习化学概念和理论的过程中，需要利用化学实验来检验某些化学理 论是否具有普遍性、验证化学假说是否真实可靠。例如，学生通过学习知道“焰 色反应是元素的性质与元素的存在形式无关”，教师可以鼓励学生做“金属钠、 氧化钠、过氧化钠、碳酸钠、氯化钠、硫酸钠”的焰色反应反应实验。再比如， 学生通过学习“影响化学反应速率的因素”已经知道“温度是影响化学反应速率 的一个重要因素”，教师可以引导学生自己设计家庭小实验来验证这一结论，可 以设计不同温度的水对加酶洗衣粉洗涤效果的影响。 1 1 2 化学实验的方法论功能 化学实验方法是一种重要的科学研究方法，它能充分体现新课程标准的“过 程与方法 目标。通过化学实验能使学生亲身感受和经历科学研究的一般过程， 2 关于某些化学实验改进和创新的研究 科学研究的一般方法。例如，在氯离子的检验试验中 鼍臣警簟t 一一一t - 卷l 妻试喾；争謦粪拳? 、! 3 | 蠢。筠凌溲、n a 、l 落敷、n 瓤t ：藩蘸。盘袭末，蒸蕊 ：。臻薯各凄a 龟：囊a g n 、湛蕊。缝黎鬟蒙。熬露篱静爨嚣i 、，蓬。瓣磷酸避黎残寨。 震稳爨采 辫冀或离子磐程巍 糖入a g n ( 麓溶瀵舔加叁稀磷赣雾 襻鏊鲢 n a a 瘩竣 n 魏。( ( 零凌 鑫謇拳 蒸擒拳 校赣l 辩海f 幺添瓣a g n ( x 添液翁逐燮绺娜糯磷酸咙? 拓圳a g n l 溶液竣骏a 时一般蹩谯皱羧溅镌添瀵申满入少虢稀鞘黢诬筵酸化。 以摊陈l ：谯离。 通过这个实验，学生不仅学习了有关的化学知识，而且还学会了“比较”“记 录方法”等一些实验方法。 1 1 3 化学实验的教学论功能 本人认为化学日常教学活动中进行的各种实践活动的实验，以及进行的各种 认识活动的实验，都具有积极重要的不可替代的化学教学论功能。 1 1 3 1 化学实验能激发学生学习化学的兴趣 学习化学的兴趣是学生学好化学的前提，只有当学生对化学学习产生了浓厚 的兴趣，才会主动地去探究化学物质的性质及其变化规律，并享受探究过程带来 的无穷乐趣。因此，教师在教学过程中如不断激发学生的兴趣，并注意将这种兴 趣转化为持久的动力，教学将会达到事半功倍的效果，而实验是最容易激发学生 学习化学的兴趣的一种途径。 例如，本人在钠与水反应的实验教学中，先利用了学生对实验现象浓厚的感 知兴趣，然后鼓励学生亲自实验，激发他们的操作兴趣，再引导学生分析钠与水 反应产生这些现象的原因，至此，基本上完成了教学大纲的基础知识、基本技能 的教学任务，但我在教学中还引导学生对原有实验装置进行改进，便于检验钠与 水反应产生的氢气，这样在教学中进一步激发了学生的探究兴趣和创新兴趣。 硕士学位论文 1 1 3 2 化学实验能创设生动活泼的化学教学和化学认知情景 布朗( b r o w njs ) 等人在“情景认知和学习文化”一文中曾提出了情景认 知这一观点，他们认为：知识是具有情景性的，知识是在情景中通过活动与合作 而产生的；当学习发生在有意义的情景中才是有效的；只有在情景中呈现的知识， 才能激发学习者的认知需要，从而产生学习动机和学习兴趣。所以，在现代化 学教学过程中创设一定的情景来辅助我们的化学教学能使我们的教学过程生动 活泼、引发学生强烈的兴趣和求知欲，教学效果事半功倍。化学教学情景的创设 途径和方法多种多样，教师可以采用化学实验、化学问题、小故事、科学史实， 也可以利用新闻报道、实物、图片和各种化学模型、影像资料和互联网等等多种 形式。但化学实验是教师在教学过程中最常使用的创设生动活泼的化学教学情景 的形式。 如，通过“魔棒点灯”实验，为学习过氧化钠的性质创设真实情景。将一 小块过氧化钠藏在酒精灯的灯芯里，用玻璃棒蘸少许水滴在灯芯上，立马观察到 酒精灯被点燃。 1 1 3 3 实验探究是转变学生学习方式和发展学生科学探究能力的重要途径之 新课程标准学要求化学教学从“读化学”“听化学”向“做化学”探究化学” 转变。实验探究将学生从被动接受知识的主体变成探究知识的主体，能充分调 动学生的思维，培养学生独立思考、探究创新的精神，同时发展学生探究的能力。 实验探究是教师或学生针对教学或学习过程中遇到的某一特定问题而展开的一 种以获取科学证据为基础学习过程，实验探究过程中需要猜测、假设，并通过实 践来获取证据、分析证据从而验证假设，做出合理的解释，进一步得出探究结论。 实验探究过程中使学生综合应用所学的化学基础知识和化学实验技能，并有利于 培养学生严谨的科学态度和求真、务实的科学精神。可见，实验探究对于促进学 生科学素养的全面提高具有不可替代的作用。在新课程人教版必修l 教材中就设 计了7 个实验探究，充分体现了中学化学新课程改革以提高学生科学素养为主 梁慧姝，郑长龙化学实验论南宁：广西教育出版社，1 9 9 6 1 9 6 裴新宁化学实验的情景教学观中学化学教学参考，2 0 0 1 ( 5 ) ：1 2 n 1 3 旨，注重培养学生的科学探究能力、创新精神和实践能力的理念。 4 关于某些化学实验改进和创新的研究 1 1 3 4 化学实验是实现“情感态度与价值观”目标的重要方法 实现新课程标准中的情感、态度与价值观等体验性目标，化学实验无疑是 最重要的方法，且具有不可替代性。学生通过化学实验，尤其是探究实验，在实 验过程中能获取各种情感体验。 下面是本人的一些学生在二氧化氮与水反应的实验探究后所写的体会： “科研太不容易了，科学家太了不起了”、“自己辛苦后获得的成功，我会 更珍惜，也感到分外的开心”、“通过这次的探究我最大的感受是，多数人认为对 的不一定对，一定要通过自己的验证，真理有时掌握在少数人的手里”。学生的 这种情感体验是最宝贵的财富。 综上所述，在化学教育和化学教学过程中无论怎样强调化学实验都不过分， 新课程的化学教学更是如此，实验教学的功能具有不可替代性。在实验中学生可 以发现问题、总结规律、激发兴趣、训练方法、培养情感。化学实验改进和创新 是化学教学改革永恒不变的主题之一。教师根据化学学科的特点和要求，不断改 进创新化学实验，能更好的发挥化学实验的教育教学功能，对于培养学生的创新 意识、探究精神具有很好的启发和示范作用。在新课程改革中，教材上的实验设 计在理念上就发生了很大的变化，在实验内容、实验装置等多方面也发生了一些 变化，其目的就是为了使化学实验的功能充分展现出来。 1 2 化学实验改进和创新的现状 目前化学实验改进和创新大多是教师为了产生更好的教学效果，或是为了激 发学生的学习兴趣，或是为了节省药品等实验经费，或是为了环境保护而进行的 一项教材再开发工作。对化学实验进行改进和创新使化学实验生活化、趣味化、 探究化、微型化、清洁化并将化学实验与现代多媒体技术整合。 1 2 1 使化学实验生活化 利用身边易得的化学物质、生活中废旧的物品来完成化学实验、开设家庭小 实验既可以降低化学实验的成本，鼓励学生选取家庭生活、社会生活中的实验现 象作为实验内容，解决现实生活中的实际问题能使学生将化学学习学以致用，同 时使学生感受化学是与生活息息相关的学科，利用化学实验能发现生活现象中的 一些奥秘。 硕士学位论文 1 2 1 1 利用学生身边易得的化学物质作为实验药品 鼓励学生利用身边易得的化学物质作为实验药品，不仅能很容易使学生对化 学产生一种亲切的感觉，使学生感觉到化学并不神秘，自己也很容易实现揭示一 些化学奥秘的实验，同时还能充分调动学生的学习积极性和激发他们进行实验探 究的兴趣。例如“从鸡蛋中获取半透膜”、“蔗糖溶液的配制实验 、“实验探究： 温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响”。 1 2 1 2 利用废旧物品作为实验仪器 如在第九届十省市中学化学实验教学创新研讨会上，云南省建水县建民中学 的祁有金老师用无毒、无害而又随处可见的矿泉水瓶代替化学实验中的很多仪 器，如水槽、试管、烧杯、集气瓶、漏斗等，把大的矿泉水瓶从下半部剪开即是 水槽，把小的矿泉水瓶剪开，下半部分即可作烧杯，上半部分可作漏斗，想往矿 泉水瓶上安一个支管，把一根玻璃管的一端在酒精灯上加热后往矿泉水瓶上一插 即可，非常方便。祁老师介绍说：“用此办法可解决初中化学教材中8 5 的实验。 他在大会上用矿泉水瓶制品演示的二氧化碳的制取及性质实验非常成功，赢 得了与会专家和参会教师的尊敬和好评。还有很多教师在实验改进中使用一次性 注射器、气球等物品。 1 2 1 3 选取生活和社会中的化学现象作为实验内容 只要学生用心观察就会发现日常生活中其实有很多新奇的化学现象，这些现 象都可以拿来作为化学实验内容的素材。以这些素材为实验内容，不仅可以促使 学生注意发现身边的化学现象、应用化学知识解释身边的化学现象，更好地学以 致用，同时可以培养学生以发现的眼光审视身边丰富多彩的化学世界，培养探究 精神。如“氢气流吹肥皂泡实验 、“水果电池实验”、“鲜果中维生素c 的还原 性实验”等。 1 2 1 4 选取与化学有关的社会问题作为实验内容 化学在给人类的社会生活带来巨大的变化和进步，但同时也产生了很多与化 学有关的社会问题。因此，选取这些与化学相关的社会问题作为实验内容，这有 利于促使学生关心、培养学生社会责任感。例如，“各种实验尾气的处理”“酸雨 的形成和治理实验”“生活、工业污水的净化实验”等。 1 2 1 5 家庭小实验 6 关于某些化学实验改进和创新的研究 学生利用家庭生活中的一些常见用品或废旧物品作为实验仪器和药品，通 常由学生在家里独立完成。因此，这类实验相对较为安全，操作并不复杂，但它 却能激发学生的探究兴趣，且具有一定的创新性，有利于提高学生的科学素养。 1 2 2 使化学实验趣味化 国内外的各种调查显示过分强调“学科中心”的化学实验和化学实验教学已 经使很多学生对化学学习的兴趣明显下降，甚至部分学生因为化学实验缺乏趣味 性而放弃了化学学习。因此，设法增强化学实验的趣味性，成为了化学实验改进 和创新的又一个方向。为此，化学教育工作者们创设了“趣味实验”，同时总结、 梳理了已有的一些做法，形成了趣味实验系列化。按照主要实验现象的特点，可 以将趣味实验分为： “火系列实验”，如“魔棒点灯”、“蜡烛自燃”“滴水生火木炭跳跃” “烧不坏的手帕”“水面鞭炮”等 “水系列实验”，如“神壶”“化学酒店“一杯几色”“净水变色水中火 花”“密写墨水”等。 1 2 3 使化学实验探究化 传统的化学实验多是“照方抓药”，远不能发挥学生的主观能动性，加强化 学实验的探究化，这不仅能更好地发挥化学实验的功能，同时能发展学生的实验 探究能力，提高学生的学科素养。如： 刘新知化学教学论北京：高等教育出版社，2 0 0 4 7 硕士学位论文 麓蘸纯艇游予零髓缀曛勰酸穰w t 辍诧戴。：羹蘧套秘燃 遮麟淫壤黟诵藏。 。攀黔”耄黪骥萋穆骥馔囊篓鬻 豳誉誊霾豳 蕊豁露一试簿：羲鬣魏熬戆褥箍静嵌器鑫逸。 l 。瀵嚣缭谤畿囊，簧隶零罐簸爹避穰暑爨德簸虢豢 骥裴， 寨骧痧糕 | |黪：零j j i 熬黪罐灌戮擎雳溪鬟袭零 秘 2 翁 2 露鹣镶谤翁薯筵，芰囊严罐壤囊f t 磊繁攀萼熬溪瓣拣窀势剡攥，魏雾浮袋戆憨褥黢 蒜鸯蕊簿蕊。 1 2 4 使化学实验微型化 为节省实验经费，节省实验时间，更好地让每个学生动手参与实验，提高课 堂教学的质量和效果，微型化实验是近2 0 年发展较快的一种化学实验形式。8 0 年代末，微型实验引进到我国，9 0 年代初在杭州、上海、郑州等地纷纷召开了 微型化学实验研讨会。近几年随着新课改的推进化学教师对微型实验的兴趣日益 增强。 杭州师院周宁怀教授研制的多用滴管和井穴板微型实验仪器，实用性很强， 大大节约实验药品和经费。如用该套微型实验仪器电解水制氢氧爆鸣气，再通入 起泡剂产生的小气泡，点火爆鸣现象十分明显。且实验快速、安全，非常适合分 组实验和实验投影。 1 2 5 使化学实验绿色化 为了减少环境污染、提高，在设计实验方案时，就要尽量避免使用有毒、有 害的物质，尽量使用原子利用率1 0 0 的反应；如果无法避免的生成了对环境有 污染的物质，必修进行处理，消除污染；同时尽量选择采用简单的实验装置，减 少实验步骤。 对可燃的有毒气体如c o ，采用燃烧的方法处理尾气，简单易行，或者采用 先收集后点燃的方法除去尾气中的c o ，而对于已被碱液吸收的气体如二氧化硫、 关于某些化学实验改进和创新的研究 二氧化氮、氯气等均可用氢氧化钠溶液吸收。采用全封闭系统也是防止污染的较 好方法。 1 2 6 重视实验安全 化学实验中使用的药品大多都有毒、有腐蚀性或易燃。实验过程中有时还会 产生有毒蒸气、粉尘或烟雾，有时还会发生爆炸等。须采取措旋，防止事故发生。 近年来有不少人为了提高了实验的安全性对某些实验改进。如氢气和空气混合气 体点燃易爆，为了防止在导管口点燃引起启普发生器爆炸，我校初三做该实验时 使用铝制易拉罐收集氢气，在易拉罐底部钻一小孔，用圆珠笔帽堵住小孔，点燃 时拔掉圆珠笔帽，实验安全，现象明显。也有人用塑料袋收集空气及氢气，扎紧， 再用燃着的木条点燃塑料袋，现象明显，听到巨响，且很安全。 钠跟水反应时比较剧烈，生成的碱液易溅出。国外的改进是：将小块钠丢入 折成漏斗形的滤纸，放入盛水的烧杯中，使金属钠刚好与水接触，盖上铁丝网( 防 止液体溅出) 。烧杯中冒烟，燃烧，并听到轻微爆鸣声，水变成红色。这一改进 较好地防止碱液溅出，突出钠与水反应放热、生成氢气和碱的现象。重视实验的 安全性，不仅是化学实验的基本要求，而且是培养人的社会责任感的要求。 1 2 7 设计综合实验 将两个或两个以上不同化学反应组合在一起，提高实验的综合性，也是近几 年的特点之一。国内把气体的制备和性质实验组合在一起，如氯气的制取及卤素 间的置换反应的组合、乙炔的制取及跟溴水等反应的组合、浓硫酸和蔗糖的脱水 实验与二氧化硫的性质实验的组合。将不同反应组合，向学生提供较丰富的感性 知识，有利于学生对不同反应进行比较、分析、归纳、综合，理解和巩固化学知 识，培养思维和创新能力。 1 2 8 将化学实验与现代多媒体技术整合 为了优化教学效果将化学实验与现代多媒体技术进行整合是化学实验改进 和创新的方向之一。如对于现象不明显的实验可以通过模拟将“现象”放大；严 重污染、较危险的实验利用多媒体演示能有效的解决问题；微观概念微观结构可 以利用模拟将微观世界生动地展示在学生面前，化抽象为具体。 如长沙市一中张军老师将d s 数字化信息技术运用于测定电解质的强弱实 验改进中，这种改进能同时测定多种溶液的电流强度，并直接读出其数值。 9 硕士学位论文 1 3 目前中学化学实验改进和创新的不足之处 目前中学化学实验改进和创新大多是对教材中现有实验进行改进或进行简 单延伸，没有进行深度的开发。如将微观世界生动地展示在学生面前的实验设计 非常罕见，另外定量实验的设计也不够。 其次，目前中学化学实验改进和创新还只是教师的事情，学生只是被动的接 受创新的成果，没有变成创新的主体。教师对实验进行改进和创新的精神将潜移 默化地影响着自己的学生，对学生的成长有益。不过我认为教师积极引导学生， 培养学生的问题意识，激发学生的创新意识、创新潜能，同时让学生明白实验只 是我们学习化学、研究化学物质的一种方法，创新是为了让我们更快更好的了解 事物的本质，因此创新应是学习和研究过程中的自发行为。学科知识只是研究过 程和创新途中的附属产物，学习学科知识不是学习的最终目的，学习的终极目的 应是学习科学创新的精神和方法。 再次，实验改进创新没有延伸到课堂之外。化学在学生的生活中可以说无处 不在，要提高学生的实验能力和实验素养，不仅要利用好课堂四十五分钟，还要 鼓励学生利用生活中的常见物质设计一些验证性和探究性实验，由学生在家中独 立完成。 最薄弱的是长期以来实验改进和创新的目的只是为了帮助学生理解、巩固化 学知识，培养操作技能，而忽视了实验改进和创新在情感态度价值观、意志、能 力等育人功能的培养。 2 对教材实验的研究 2 1 高中化学新1 日教材实验对比 通过对比新旧教材化学实验设计上的变化可以发现和感悟新课程改革的新 目标和价值取向。通过对比本人发现化学新课标教材中的实验与传统化学课程相 比不仅理念上发生了很大的变化，实验内容、实验装置等多方面也相应的发生了 一些变化，其目的是为了更好的发挥化学实验的教育功能，激发学习兴趣，掌握 科学过程和科学方法，尤其注重培养学生的科学探究能力、创新精神和实践能力。 l o 关于某些化学实验改进和创新的研究 下面将主要从理念的变化、实验内容、实验装置、选用试剂这四个方面进行分析。 2 1 1 实验设计理念的变化 化学新课标教材人教版必修1 的第一章即为从实验学化学，前言部分就明确 指出“化学研究主要用的是实验方法，掌握实验方法以及完成化学实验所必须的 技能，是学好化学的关键”。本章的第二节题为化学计量在实验中的应用，尽管 教材内容与老教材大致相同，但标题就告诉我们学习化学计量的方法不是只要我 们知道物质的量与粒子个数之间的关系，也不只是为了解题，而是为化学实验、 化学研究服务的，凸显了学科知识与科学研究、社会发展及生活的紧密联系。 2 1 2 实验内容的变化 2 1 2 1 增加了一些基本实验操作方法 现行化学人教版材必修l 的第一章第一节化学实验基本方法中增添了“蒸 馏和萃取”这两个基本实验操作方法，其目的就是要让学生尽可能多的掌握一些 基本的实验方法和操作技能，引导学生利用实验方法学习化学，同时促进学生树 立通过实验学习化学的观念。 2 1 2 2 增加了科学探究的实验 科学探究应作为一种精神贯穿在我们的学科教学中，使我们的学生的科学 探究精神得以延续和升华。人教版必修l “科学探究”实验共有7 个，分别为： “气体体积与物质的量、物质的质量之间的关系 、“各种分散系的区分方法 、 “活泼的铝在空气中能稳定存在的原因探究 、“铁与水蒸气实验探究”、“碳酸钠 和碳酸氢钠性质探究”、“铁离子与亚铁离子相互转化的实验探究”、“怎样使二氧 化氮最大量的被水吸收 。这些实验为学生提供了很好的运用知识解决实际问题 的机会，有利于提高学生科学探究的能力。如，必修1 就有科学探究实验请 你设计实验尽可能多的使二氧化氮被水吸收，你的设计对工业生产硝酸有什么启 示? 。通过此探究实验使学生经历了实验方案的设计、实验现象的观察、分析， 这样学生不仅学会了知识还运用了科学研究的一般方法。 2 1 2 3 增加了突出科学方法教育的实验 科学研究方法种类繁多，如何正确的应用这些方法分析问题，对研究的结果 起着至关重要的影响，因此对于中学生熟悉一些常用的研究问题的方法，有利于 提高分析和解决问题的能力。新课标教材人教版在实验设计上就突出了这种科学 硕士学位论文 方法的教育，如“氯离子的检验”实验，增加了硝酸银与自来水和蒸馏水的反 应，这就强化了“比较”这一方法的运用。 田一- 一一- 在s 囊斌綮中黪嬲黪入2 3m t 撩盐酸、n a c l 港滚、 n 搬c 魄潦渍爵寐承。蒸耀承，麓麓各潢入觅辚a g n ( x 溶 液溪。爨麓象。燃蘑蹲分瓣静入多璧撩磷酸。蠛寨现象。 2 1 2 4 删除了一些危及师生健康的实验 人教版材充分体现了对教师、学生的人文关怀，删除了一些较危及师生健康 的实验。如删除了氯气的制备，铜与浓、稀硝酸反应的实验。 2 1 3 实验装置的变化 改变装置一是为了易于观察实验现象、分析得出结论，如过氧化钠与水反应 的实验改在试管中进行，易于收集检验生成物。二是更加环保，体现绿色化学思 想。如铜与浓硫酸的反应，将铜片改为铜丝插入橡胶塞可上下移动，便于控制反 应的发生。 2 1 4 选用试剂的变化 改变试剂是为了使反应现象更加明显。如在研究离子反应的本质实验中，将 原来c u s 0 。溶液与b a c l ：溶液反应，改为n a 。s 0 。溶液与b a c l 。溶液反应，这就避免 了铜离子的蓝色对观察沉淀颜色的干扰。 综上所述，新教材增加和改进实验的力度较大，不仅把实验作为验证知识 的重要手段，而且还注重实验与科学研究及现实生活的联系，培养学生分析和解 决实际问题的能力，还是培养学生探究精神的途径。因此，随着社会不断的发展 我们的教育工作者应不断改进和优化实验，使化学实验充满生命和活力，保持其 在化学教学中的独特魅力。 2 2 人教版化学必修教材中部分演示实验设计的缺陷 1 2 关于某些化学实验改进和创新的研究 2 2 1 缺少定量检测实验 人教版教材化学实验有两种呈现形式，一种是演示实验，另一种是科学探究。 在人教版必修1 中共有演示实验2 6 个，科学探究7 个，在必修2 教材中共有演 示实验1 5 个，科学探究6 个，本人统计发现这5 4 个实验中竟然无一个定量检测 实验。而定量检测实验可以使一些概念量化，帮助学生理解概念，从而更好的应 用概念。如a l ( o h ) 。作为酸是一元酸是高一学生很难理解的知识，但在练习题中 学生经常会碰到，于是在中学的化学教学过程中教师都会生硬的告诉学生其为一 元酸，这样导致结果是学生只能死记硬背，且在应用时还常常出错。若果能通过 定量实验直观的向学生展示其为一元酸，那么学生一定为留下深刻的印象并信服 这一结论。 2 2 2 缺少将抽象的概念原理形象化的实验 在化学人教版必修l 、必修2 部分有一些抽象的概念原理，如氧化还原反应 的本质、什么是电解质、什么是化学键等概念对于高一学生来说这些都是抽象难 懂的，可这些概念在教材上并没有相应的实验来帮助学生理解，因此学生觉得化 学深奥、难学，尤其是氧化还原反应的本质，因为这部分内容是学生刚迈入高一 就碰到的难点。学生之所以会觉得难懂，原因是氧化还原反应的本质电子转 移是看不见摸不着的微观领域的概念，而初学化学的高一新生并没有这种抽象思 维能力，所以一些学生在氧化还原没学好后就放弃了化学的学习，也有很多学生 因此觉得化学学不好进而准备选修文科。在实际教学中很多教师、学生都称氧化 还原是化学学习的一道分水岭。如若能让这种电子转移通过实验形象的体现出 来，则能够帮助学生深刻理解氧化还原反应的本质，顺利完成初高中的过度，整 个高中阶段的化学学习会上一个台阶。 2 2 3 部分实验设计过程与实验结论不相符 人教版必修1 第四章第三节硫和氮的氧化物，二氧化硫溶于水后在滴加品红 溶液的实验，本人认为其实验设计与实验结论不能令学生信服。 硕士学位论文 燕系；擎签：嚣蠹瓣繇； 赣签i 笺察“麓。管囊 虢霉囊鹫静，渗；，；敬羹蓦囊+ 麓9 ，：嚣l h 蠡簿 涟氏l “”2 壤燕戆i 凌。转蕊+ 巍鬻黪夔 薰l 菱粪1 | | | 1 | ；| | ? ii i1 | | | 蒸霪il 篓蒸i 豢i 蒺i | | 鍪骥囊蕤l 霪熬鬃纂鬻鬟豢繁蘩1 | | | l l 蘩i 囊黎i 鬟蒸戮蘩霪l 。整翰t | ；t 镰妻；，溶滚城：i “艺鹾! 毒黎f l ，陇l l l 鬏端浚勰魑：链跑壤懑仃溅融魏。鬯麓潆f i ，谩l 艺一f ；龟拘矮b 澎 鬻f 卜：链纯嫒寨潆翻躐蘩、宅。趁。簪粼辫篱 ，j l 艺罐j 秘| 蘸踅 链艺2 匆，进； ”承睡 。| 筻；i 鲻黢_ 、s j + ；誓； 蠹嚣蕊餐，| | i。瞄 爨颦 莨黪：j ! 。豁谤给鳞暖承嗣? 鬣讫虢。潮戴麓菱 艺蛾。孑求鬟i 。秘垂i i 熟睡疏黪嫠r t 嚣釜；疆i 囊 搦“。“”