中学化学实验教学的创新与探索_电解水实验

　　在全而实施以培养学生创新精神和实践能力为核心的素质教育的今天，我们对化学实验的教学功能要有更全面而深入的再认识。著名的化学家、中科院资深院士戴安邦教授指出“上好化学实验课是实施全面化学教育(即素质教育)的最有效的教学形式。”“因为学生在化学实验的作业中，不仅学到第一手化学知识和动手技术，更受到科学方法和思维的训练，还得到科学精神和品德的培养。”
　　一、中学化学实验教学现状
　　
　　目前我们的中学化学实验存在不少缺憾，正如一位初三学生在自己的日记中描述的：“我们刚上化学课时，老师在课堂上演示实验，感觉像变魔术一样，真的很奇妙。轮到我们做了，一开始我还觉得有趣，但做了几个实验后，发现化学实验挺难做的，也挺没劲的。一来我们做的实验老师在课堂上都已经做过了，不用做就知道结果：二来老师强调操作一定要规范。难道化学实验就是为了这个吗?”由于多年的应试教育的影响，目前我国中学化学实验教学处于以下状况：(1)领导及有关部门对实验教学重视不够；(2)教育经费分配不合理，导致实验经费不足；(3)中学化学教师的实验积极性不高；(4)“画实验”“讲实验”“背实验”多，学生动手实验机会少，实验技能偏低；(5)验证性实验为主，探究性实验少；(6)学生实验的兴趣停学在层面较低的感知和操作层次，多数学生未形成相对持久的探究兴趣和创造兴趣；(7)化学课外活动不能正常开展，学生参与社会活动，解决实际问题的能力较低；(8)过分重视固定模式的实验技能的训练；(9)观看光盘及计算机模拟化学实验。
　　二、化学实验教学的五点创新
　　1．改变传统的教学模式。我国传统的中学化学实验有两大特点：其一，实验教学形式是以演示实验为主；其二，实验教学模式是以验证性教学为主。验证性实验的教学模式是按“问题一原理一结论一实验证明”的程序教学的。这种模式简明、清晰，有利于学生剥相关结论的认可，强化理解和记忆，也有利于教师对整个教学过程的控制，其教学步骤的设计和实施可以做到丝毫不差。教师可以充分把握教学的时间和进程。但学生处被动的观看或接收知识的状态。不少教师摸索了边讲边做，先做后讲或以问题为中心等的探究性实验的教学模式，通常按“实验一问题一讨论一结论”或“问题一讨论一实验一结论”的程序进行教学。以元素、化合物性质实验为例：首先做实验，然后从实验给出的种种现象中，寻找出一些关键性问题，再以问题的探究方式展开讨论，最后由师生共同给出有关的结论；或是先提出问题，再带着问题引导，组织学生探讨，然后根据在探讨中产生的一些问题设计出实验，并通过实验给出最客观的答案。无疑，采用探究性实验教学模式，更能促使学生学习如何自主地发现问题、如何设计实验、如何观察实验、如何用学过的知识来解决问题或发现新的规律等，同时也更能激发学习的动机。所以把验证性实验变为探究性实验，对发展学生的多种能力具有重要的意义。
　　2．重视实验安全，开发绿色实验。安全是教学实验的必备的一个条件，过去对化学实验的不安全因素主要考虑为爆炸、燃烧、驺腐蚀、恶臭、剧毒等，这些问题今后仍然要重视防范。随着人类对环境保护的日益重视，实验产生的有害环境的废气、废液、废渣等也被视为不安全因素，它们同样影响到人们的健康，而且这种危害还具有弥散性、广泛性和持久性，要进行必要处理。从贯彻实施可持续发展战略的高度，要重视通过实验对学生进行潜移默化的环境教育，建议采取如下的一些措施：
　　(1)在保持实验现象明显的前提下，尽可能减少实验试剂的用量。改变以为试剂用量越多，实验现象越明显的不正确观念。要求学生养成在一般情况下，实验试剂以小分量加入反应体系为好。这不仅是减少化学品对环境污染的需求，也是为了更清晰地观察到由量变引起质变的反应过程的要求。通过实验培养学生正确使用化学试剂的习惯。
　　(2)采用密闭化的实验装置。使反应生成的气、液、固体都能够收集处理，避免敞开操作，防止反应物质逸散到周围环境中去。
　　(3)无法密闭时，要加强吸收，通风或其他防护措施。
　　(4)加强反应物质的回收利用和消害处理。树立实验后处理观念，即实验目标内容完成后还需进行必要的善后处理才是完整地完成实验任务。这是教师和学生都应养成的习惯。要做到实验的废液倒人指定的废液缸，特别是有毒药品(如氰化物、重铬酸钾、钡盐、铅盐、砷的化合物、汞的化合物等)不得直接倒入水槽；不得将火柴梗、废纸屑投人废纸篓中。
　　3瑚-厂微型化学实验。由于微型实验具有占用空间小，用药量少，污染少，操作简单、耗时少等优点，因此适用于在学生密度大的教学课上进行。例如在溶液的酸碱性实验的探究中，我们就让学生使用微型实验。更重要的是微型实验本身就是一种创新，它能有效地唤起学生的创新意识，激发创新思维。微戴安邦院士要求：“力推行微型化学实验，使全国中学的化学教学皆有学生的单人实验作业，以加强化学教学的素质教育作用。”
　　4．实验内容与生活、生产相结合。STS是英文科学(science)、技术(Terchnology)和社会(society)的缩写。STS教育以培养了解科学技术及其社会价值，能够在一定程度上参与科学技术决策的公民；培养了解建设现代化社会对科技进步的需求，能够应用科学技术致力于经济和社会发展的广大人才为目标。融合STS教育思想是化学教材改革的一个趋势。如实验将渗透社会关注的热点问题，使学生体验化学、技术和社会的联系，显然这类实验具有综合性、现实性和动态性。这类实验的开展形式也足多样化的。可结合社区或工厂的调查、采访而设置，也可结合环境保护或测试开展c
　　5．实验趣味化。过去我国化学教学强调化学学科知识的科学性和严密性时，往往把实验设计得非常“严肃”“规范”，实验装置必须由规定的化学仪器来装配，实验试剂必须用化学试剂，再加上实验内容多是验证书本概念理论的内容，使过去的实验教学显得呆板，枯燥乏味。而事实上我们可以利用生活中的一些材料来进行教学，例如做一个酸碱反应的实验，教师在上班途中的商店买一瓶柠檬酸和一包小苏打发酵粉就解决了实验的试剂，然后在一辆玩具四轮小车上捆扎一个塑料瓶(废弃的饮料瓶)，把试剂放人塑料瓶内再塞上塞子并放置在地上，片刻后由于反应产生了大量气体把瓶塞冲出，产生的反冲力把小力推向前方……这是实验还是游戏?答：都是。采用贴近生活物料或实验对象，设计现象新奇，趣味性强的实验，如魔棒点灯、蓝瓶子实验、滴水生烟、雪山燃烧、黑面包等等运用到实验教学中来，增强了学生的学习兴趣，激发了学习的热情，让他们在愉快的氛围中学习，发挥了实验教学的智育、德育和美育功能。
　　三、创新实验教学实例
　　在燃烧条件中，新教材虽然不再用红磷、白磷的不同现象来作为实验教材，但由于该实验的现象明显，因此作为学生的趣味实验。不过由于实验中产生的五氧化二磷白烟有毒，对环境有污染，要求在通风橱或抽风调和中进行，操作不方便，不利于学生分组进行探究实验，不能体现绿色化学实验要求，不利于培养学生的环保意思与责任感。因此，我们对实验进行了如下改进。
　　1．实验仪器：
　　烧杯500mL和1000mL各―个医用注射器1个镊子1个
　　铁架台1个0．3mm铜片―块滤纸黑纸板2块小刀1把
　　2．实验试剂：
　　红磷白磷氢氧化钠溶液氧气
　　四．操作步骤
　　1．条件一：温度对燃烧影响的探究。
　　(1)在大烧杯的底部和一半内壁上贴上浸有氢氧化钠溶液的滤纸，留下一半，便于观察；
　　(2)用铁架台安装并固定好铜片(确保恰好搁在小烧杯上)：
　　(3)在小烧杯中加入开水，并放人1块绿豆大小的白磷，在铜片上(如教材图7-4)放置绿豆大小的1块白磷和适量红磷；
　　(4)将大烧杯倒扣在铜片上，确保红、白磷处于大烧杯内。
　　2．条件二：氧气对燃烧影响的探究。
　　(1)在上述小烧杯的底部和外壁各贴一黑纸板；
　　(2)用收集好氧气的医用注射器平稳缓慢地推入氧气。
　　五、改进后的优点
　　1．操作简单方便，不需要通风橱或抽风设备。
　　2．由于氢氧化钠能极大地吸收燃烧生成的五氧化二磷白烟，对环境几乎没有污染，安全。不像原实验那样，只是把污染物转移到另外一个环境。能很好地体现绿色实验意识，有助于学生环保意识的培养。
　　3．白磷因大烧杯的半封闭状态，减少了磷吸收的热量的散发速度，升温快，能确保实验顺利成功。
　　4．由于用注射器推入氧气，气流平稳，加上黑色对比环境，因此白磷在水下燃烧火花明显，便于观察，现象明显，而且所用氧气量少。
　　5．不受实验条件的限制，尤其对实验资源短缺的中学，有利于实验探究活动的开展。