多渠道开展化学实验教学的探索.doc

多渠道开展化学实验教学的探索
汪兴源 王慧瑾
上海市南洋中学（200032）
摘要 叙述了基础型课程中课堂演示实验，课堂学生实验，课后实验操作，家庭实验操作的一些实例；介绍了拓展型课程、研究型课程与基础型课程紧密结合开展化学教学的一些方法。提出了多渠道开展化学实验教学探索的思路。
关键词 演示实验 媒体视频 课后练习 家庭实验 拓展研究 多米诺化学实验 仿真化学实验

化学实验的教学在高中化学教学中占了很大比重，在基础型课程、拓展型课程和研究型课程中都有其重要的地位，是非常重要的教学活动。
从二期课改新教材中有关化学实验教学的内容中可见，包括《实验与观察》、《实验与实践活动》等8个项目的化学实验总共有120个，如表1：
表1 二期课改教材中有关化学实验的教学内容
走进实验室
实验与观察
动手做一做
实验与设计
兴趣实践活动
家庭小实验
实验与实践活动
探究活动
合计
14
33
5
2
4
5
32
25
120
《上海市中学化学课程标准》中关于基础型课程化学实验活动的主题叙述为：“化学实验是化学学习中最重要的探究手段，通过化学实验活动，使学生了解和体验科学研究的一般过程，学习必要的实验技能以及分析、综合、归纳和比较等科学思维方法，在增强实践能力的同时，培养科学精神、科学态度和创新能力。”可见“最重要的探究手段”之含义。
而拓展型课程“提倡应用化学知识，通过观察和分析，发现并提出问题，设计化学探究实践途径和步骤；在实践过程中，要注意观察、记录和数据处理；提倡进行交流和讨论，加深对科学实践活动的理解和体验。”则提出了较高的能力要求。
在研究型课程中采用研究性的学习方式，培养创造性学力，在自主参与研究的实践活动中，发展探究化学问题的意识，体验科学的发展和知识形成的过程，感悟科学的思想和方法，培养合作意识与创新精神，是对学生提出了更高的学习要求。
如何在三类课程中达到课程标准中提出的教学要求，在具体的教学实践活动中，笔者感到有“多渠道开展化学实验教学的探索”的必要。
1. 课内与课外的互补
课堂教学中的化学实验教学，立足于对学生观察能力、思维能力的培养，这是一个特殊而有效的途径，可以达到培养高中学生的科学素养的目的。实践中还应以课内和课外相结合来进行互补。
1.1 课堂演示实验结合媒体视频播放
实验：浓度对化学平衡移动的影响
视频播放：在一个400mL的烧杯中，混合150mL 0.02mol/L FeCl3 溶液（黄棕色）和150mL 0.02mol/L KSCN溶液（无色），观察到混合溶液变成了红色。发生了如下反应：
FeCl3 + 3KSCN  Fe(SCN)3 + 3KCl
演示实验：同视频播放的内容操作，在一个400mL的烧杯中，先倒入150mL 0.02mol/L FeCl3 溶液（黄棕色），再向烧杯中倒入150mL 0.02mol/L KSCN溶液（无色），搅拌一下，观察到混合溶液变成了红色。（这个实验可以请学生到讲台上来进行操作）
视频播放：将烧杯中的红色溶液倒出适量于另一洁净烧杯中，再滴入1mL 0.02mol/L FeCl3 溶液，看到溶液的颜色变成深红色。说明化学平衡发生了向正反应方向的移动。
Fe3+ + SCN-  Fe(SCN)2+
演示实验：同视频播放的内容操作，将烧杯中的红色溶液倒出适量于另一洁净烧杯中，再滴入1mL 0.02mol/L FeCl3 溶液，看到溶液的颜色变成深红色。
很多化学实验都可以采用这样的教学方式，就是在进行化学实验演示时同步用媒体播放视频，既可以先播放视频，再进行演示，也可以先进行演示，然后播放视频，还可以播放一段停顿一下，进行一段演示和讲解以后再继续播放等等。
象这样的教学方法可以让学生有充足的时间来进行观察和思考，比之单单进行演示实验有可以回放重复观看的好处，学生对实验现象印象深刻，便于记忆，易于思维。
当然，采取将演示实验进行实况录像，当场回放进行观看，也能起到同样的作用。
1.2 课堂学生实验结合课后练习操作
实验：配制250mL 0.1mol/L碳酸钠溶液
⑴ 从计算得出，配制250mL 0.1mol/L碳酸钠溶液需要碳酸钠2.65 g。
⑵ 在电子天平上称取2.65g碳酸钠固体。
⑶ 将碳酸钠放入烧杯中，用适量的蒸馏水溶解。冷却至室温。
⑷ 将溶液小心地注入250mL的容量瓶中。用蒸馏水洗涤烧杯内壁两次，并将每次洗涤后的溶液都注入容量瓶，振荡容量瓶，使溶液均匀混合。然后缓缓地把蒸馏水注入容量瓶，直到液面接近刻度2—3cm处，改用胶头滴管加水到刻度线，使溶液的凹面底部正好跟刻度线相切。
⑸ 塞好瓶塞，反复摇匀。
在一节课时内完成以上实验操作，学生在熟练程度上一定存在着不足。所以，在课后就安排学生在班级教室内进行练习，提供一套所需仪器药品，让化学课代表带领班内同学，进行分组分别操作。同学们学习热情很高，纷纷争着进行操作练习，有的班级里还自发进行比赛呢！
1.3 校内化学实验结合家庭实验操作
实验：测定溶液的pH值
在室温下用pH试纸测定0.1mol/L的NH4Cl、NaCl、CH3COOH溶液的酸碱性。记录所测定的pH值。
以上实验在进行了课堂演示和学生实验后，发给学生若干条pH试纸，让学生回家自己进行各种溶液或液体的pH值测定，写出实验报告。这个回家作业让学生们兴趣大增，有的回家测了水，测了汤，测了盐水和糖水；有的测了泪水，雨水和各种饮料；还有的测了水果汁，汗汁，唾液和尿液等等，不亦乐乎。
学生们在家里当起了小老师，给家庭成员进行酸碱度知识的讲解。同学们还相互进行交流，谈论自己的作业体会。
这样小小的家庭化学实验挑起了学生自主学习化学的热情，激发了学生体验科学探究的乐趣，从对生活和自然现象的好奇心和探究欲出发，学会感受并赞赏化学，形成爱动脑、会动脑的探究习惯，养成爱做实验，喜欢通过实验检验真理的习惯，无疑是起到了一定作用的。
2. 基础与拓研的结合
在日常的教学中，由于课时关系，学生动手实验的机会不多。开设实验性质的拓研课能在一定范围内解决这个矛盾。让学生能在基于课堂又高于课堂的实践应用中检验自己所学知识，巩固所学知识，并有所创新。
2.1 拓研课中强化基础课程
探索性实验一般只给出课题研究的要求，在教师指导下，由学生自己确定实验原理、选择实验仪器、制订实验方案、探求未知结论，这类实验未必有一定的正确研究结论，对于课题本身则是“轻结论，重过程”，是让学生体验科学研究的过程，从而达到培养他们综合素养的目的。
因此，一般多是选择和生活紧密相连的实验，比如植物、花卉、蔬菜中色素的提取以及色素对不同酸、碱溶液颜色的反应情况的研究，可以让学生更牢固掌握提取，萃取和指示剂变色的范围等原理；自制豆腐的实验可以让学生对胶体的性质有更多的了解；化学显色实验可以让学生更多熟悉一些化学反应等等。虽然这些实验难度不大，但既能和基础课程中所学的知识紧密联系并得到强化，也能使同学们更多地了解生活周围的世界。
2.2 基础课中延续探究实验
注重利用已有的科技物质环境，来营造科学探究的心理环境，激发学生的科学兴趣和求知欲，在促使学生动手参与和质疑探究的基础上，让学生发挥自己的想象力，进行创造性设计和制作，在拓展型课程和研究型课程中，是培养学生的科技素养的一个有效途径。
利用一套“质能转换”设备，将有机物在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度、碳氮比条件下，通过微生物发酵作用而生成一种可燃性气体——沼气，及优质有机肥料（沼液和沼渣）。
这个实验的原理对于高中生来说并不陌生，如何让这个课题更富现实意义、更饱满则是同学们在一个学期拓研课中的目标。
为了使得实验装备制取出产品，首先要投料。同学们想到了在校园中就有丰富的有机物的资源，如垃圾、枯死的植物和动物的粪便等。既然在校园中能将这些有机废物通过发酵转化为能为人所利用的能源和肥料，如果能向大众推广就能解决垃圾处理问题和能源危机问题，岂不是一举两得的好事。
同学们在进行实验的过程中，自然而然地碰到了很多问题，如：实验用哪种原料制得的产品量较多；实验对温度有要求吗；实验得到的产品究竟有哪些用途。同学们带着这些问题，查找资料、收集数据、分析数据，最终得出结论。同学们走出了课堂，但是把课堂上学到的知识在拓研中延续，充分体现了他们的自主能动性。而且学生表现出的紧密合作、不怕脏累的品质也让这种探索活动更有价值和意义。
2.3 基础课与拓研课的结合
“化学多米诺实验”是一个综合性的化学实验，其集合科学性和兴趣、娱乐为一体的效果可以达到能进行比赛的功能。
对于在初、高中学习了化学反应的学生来说，设计出更多能用于“化学多米诺实验”的反应是乐此不疲的趣事。当然，关键在于：⑴反应速度的控制，⑵实验装置的气密性。这些内容在课堂教学中是曾经教授过的，但只有通过学生自己亲身实践，才能真正将这些知识融会贯通，活学活用。
同学们在这个活动中所体现出的创造力和创新意识让人不能小觑，他们不但能够将反应象多米诺骨牌一样连续地、自发地进行下去，同时还穿插了电学、光学、物理学等原理，使整个反应变得颇具多样性和观赏性。
这不能不说是基础课与拓研课的巧妙结合，而成功的实验不仅需要严谨的科学态度，同时，结合校园活动，掌握化学实验，略带一定的表演性质，更能激发起学生的兴趣和热情。
3. 真实与虚拟的比较
在学生普遍对电脑基本操作熟悉的前提下，仿真化学实验也是化学实验教学中一项较好的教学方法。仿真化学实验室里主要有两大部分内容，一部分是三维分子模型操作，另一部分是化学实验装置的装配和设计。虽然它是一个虚拟的实验操作，但也能非常有效地提高学生对分子内部构造的认识，也能对基本化学实验操作进行模拟演练，并且还可以进行实验设计，比之在纸上画画写写要直观、清晰的多。

图1 酒精分子的球棍模型
尝试让学生搭建三维分子球棍模型和比例模型如水、双氧水、氨、碳酸、四氯化碳、酒精、醋酸、甲醛、甘氨酸、乳酸、葡萄糖等等，然后沿着x轴，y轴，z轴旋转，从分子的各个角度进行观察，可以非常直观地了解分子的空间构造，给学习它们的化学性质带来更高的效益。
气体的制取和检验的实验是学生非常感兴趣的仿真实验之一，如以下是某学生进行实验室制取收集氧气后所写的实验报告：
表2 实验室制取和收集氧气的报告
实验名称
实验室制取和收集氧气
实验目标
1、学会组装化学实验装置 2、提高化学实验的兴趣
3、培养动手能力
实验仪器
和药品
酒精灯、试管、铁架台、导管、集气瓶、水槽、木块
氯酸钾、高锰酸钾
操作步骤
及注意事项
①、装置实验仪器 ②、装入药品
③、点燃酒精灯 ④、观察集气瓶及试管中的变化
实

验

图

像
①、 实验开始前： ②、实验结束时：

实验心得
使我了解了怎样组装化学实验装置、也提高了我对化学实验的兴趣、培养了我的动手能力。
实验日期
2005.12.26
报告人
XXX
班级
高一⑷班
学号
42
又如实验室制取、检验和收集氯气的实验：

图2 氯气的制备、收集、检验和尾气处理

虽然仿真化学实验是虚拟的实验，只是在电脑上进行操作，但是通过分子模型的搭建，实验装置的装配，实验装置装配的设计等，可以充分提高学生的兴趣和积极性，可以让学生增强自主设计的理念，当然，这样的实验没有化学药品的污染问题，很安全，可以重复进行操作，效率也很高。
从虚拟走向真实，为真实进行必要的铺垫，这是仿真化学实验的魅力所在，它不失为一种化学实验教学的有效手段。
4. 结语
社会
学校
家庭
基础型课程
拓展型课程
研究型课程

图3 开展化学实验教学的范围
如上图，化学实验教学可以在课内和课外，课上和课下，学校和家庭，课堂和社会开展（尝试走出课堂到研究所去参加探究型学习的活动，详见附录），可以在基础型课程、拓展型课程和研究型课程中展开，可以是真实的操作，也可以是虚拟的训练，给老师和学生带来很大的空间，确实是一种能多渠道开展的教育教学。我们应当恰到好处的，不失时机的，因地制宜的，积极热情地大力开展，为培养出一代新人而努力奋斗！
参考文献
⑴《上海市中学化学课程标准》（试行稿） 2004年10月第2版
上海市教育委员会编 上海教育出版社出版
⑵ 中国特级教师文库《化学实验教学探索》 王忠林著 人民教育出版社
第 6 页 共 6 页