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中学化学实验室如何改进

作者:学术论文网 来源:未知 日期:2021-11-12 16:09人气:

  高中化学课程标准明确指出:“以实验为基础是化学学科的重要特征之一。化学实验对全面提高学生的科学素养有极为重要的作用。化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣,创设生动活泼的教学情境,培养学生的科学态度和价值观。”目前中学化学实验均属于经典的化学实验,单从教学服务这一层面来说都是合理的,可在实际教学中由于时间、经费等条件的限制,发现部分实验在一定程度上存在一些不足,不适应课程改革的需要,制约了中学化学教学的发展。具体表现在:实验的内容、方法、技能手段较为陈旧;实验现象不够直观、鲜明;实验装置组配欠佳,操作复杂,实验成功率不高;实验在安全性、环保性方面有欠缺,不符合绿色化学要求;学科渗透不够社会化,生活化得不到体现;“照方抓药式”的验证性实验占主体,探究成分不足; 师生合作, 生生合作的深度欠佳等等。因此迫切需要对中学化学实验进行改进,以促进教师的专业发展、培养学生的创新能力和创新意识、提高课堂教学效果,落实新课程改革目标。

  一、中学化学实验改进的研究现状

  为了准确、全面地了解掌握中学化学实验改进的研究现状,笔者以“化学实验改进”、“中学化学实验改进”为主题检索词,在中国学术期刊网络出版总库和中国期刊网优秀博硕论文全文数据库对2009年至2014年发表的论文进行精确检索,之后人工筛选研究样本,剔除不符合要求的样本。

  统计结果表明,2009年至2014年与中学化学实验改进有关的文章共有64篇,其中期刊论文60篇,硕士论文4篇,博士论文0篇,论文发表最多的年份是2014年,为21篇,其他年份相对平均,总体有上升的趋势。这反映了近年来中学化学实验改进研究的现状。

  为了进一步了解实际情况,以便进行更加深入的分析,笔者对论文来源和作者情况进行了统计分析。

  由统计结果看,64篇文章中发表在中文核心期刊的文章较少,仅有6篇,这也反映了这类研究多是对教学经验的总结,理论水平不高。

  当前进行此类研究的主要群体是一线的中学化学教师,所占比例高达81.25%,是中学化学实验改进研究的中坚力量;高校和各地教研室(院)化学教学研究者发表的成果较少。从研究者的组成上看,有一线中学化学教师、高校化学教育专业教师以及在读的硕士生、教研室(院)的化学教学研究人员。中学化学教师的教学经验丰富,获得的数据资料往往是第一手的,但是他们的研究多是对经验的概括总结,缺乏一定的理论高度和系统性;而高校化学教育科学专业师生的论文理论性与系统性较好,但往往又缺少第一手数据资料的支撑。因此,建议该研究今后应走“高校+中学”科研模式,优势互补更为科学合理。

  二、中学化学实验改进的原则

  对中学化学实验改进的原则可谓是见仁见智,笔者结合众多研究者的观点和自身思考提出以下原则。

  1.科学性原则

  中学化学实验改进的核心原则是科学性原则。所谓科学性是指实验原理、实验操作程序和方法必须与化学理论知识和化学实验方法相一致。比如对Na2S和Na2SO3的鉴别时在选择试剂时就不宜用硝酸等具有强氧化性的酸来鉴别。应该先溶解、取少量后加入试剂,而不能溶解后就加入试剂。

  2.安全性原则

  安全性原则是在实验改进时应尽量避免使用有毒药品和具有一定危险性的实验操作。它要求在整个实验操作过程中不能危及自身和他人安全,不能造成环境污染或是将环境污染降到最低限度,保证改进后的实验能够安全的进行。

  3.可行性原则

  可行性原则是指在化学实验时所运用的实验原理在实施时是切实可行的,选用的实验药品、仪器、方法在中学阶段都能够满足。比如用化学方法对N2和Cl2进行鉴别,就不能用它们跟H2反应来区别,因为N2和H2反应条件在中学阶段很难满足,并且Cl2和H2的反应控制不好会有一定的危险性。

  4.直观性原则

  直观性原则即是实验现象直观、明显易于观察,结论可以直接得出,它是实验成功改进的一个重要标志。比如对氨分子运动实验的改进,运用缠绕在铁丝做成的“花树”上的浸有酚酞试液的棉花,从上到下依次变红可以让学生直观的感受到氨分子的运动。对学生感官刺激能够形成更好的感知。

  5.简约性原则

  简约性原则用尽可能简单的实验装置,用较少的实验步骤和药品,能够在较短的时间内来完成现象较为明显的实验。比如,中学教材中氢气还原氧化铜的实验,是用氧化铜粉末在加热条件下被氢气还原现象多数较明显,也易成功,但耗时过长,若用灼烧完的铜丝来代替氧化铜粉末,操作简便,缩短了实验时间,实验现象也更明显。

  三、中学化学实验改进的策略

  对于中学化学实验改进的策略研究相对比较多,从不同的方面进行了论述,形成了一定的理论。笔者结合前人的研究成果就这一问题谈下自己的看法。

  1.对实验装置的改进

  实验装置是实验的载体,是影响实验的一个重要因素,所以对实验的改进离不开对实验装置的改进。在二氧化碳熄灭蜡烛的实验中,在烧杯内做一个硬纸挡板,挡板宽度等于烧杯内直径,上端剪成二个卡耳,下端剪一个缺口,便于二氧化碳流动。实验时从挡板的一侧慢慢倒入二氧化碳,另一侧的低、高二支蜡烛依次熄灭。注意蜡烛不能提前点燃。

  2.对实验原理的改进

  化学反应原理是化学实验的核心要素,对反应原理进行实验改进就是抓住了实验的本质,成败的关键,是中学化学实验改进的重要策略。比如用亚铁盐溶液与烧碱溶液反应制备氢氧化亚铁,采取多种方法,例如溶液表面覆盖植物油、加热溶液除去氧气、 长滴管伸到溶液中滴加等,但还是很难得到白色沉淀,若采用电解实验法就可以解决这一问题。

  3.对实验过程的改进

  对实验过程的改进就是对传统的实验操作过程的简化和优化,是顺利完成实验的保证,比如对燃烧条件探究的实验,按照教材上的步骤给学生演示,没有什么大的问题,但整个过程是手忙脚乱的。一会儿忙于排除铜片上的白磷燃烧所带来的有害白烟,一会儿要应付白磷被吹散的问题等等,总之,整个过程极为繁琐。所以可以根据具体情况来对实验的过程进行改进,使操作简单有效。首先将要用的红磷和白磷分别装入两个试管中并进行封闭,然后将其同时放入热水中进行实验并观察现象,之后白磷会迅速产生自燃现象。这样不但有效节约了时间,而且实验现象非常明显。

  4.对实验药品的改进

  实验药品是化学实验是否成功的关键,例如化学中催化剂就是个很好的例子,它能改变实验速率,进程,甚至决定该反应是否能够进行。同样对实验药品的形态,用量,加入的先后顺序等都会对实验构成影响。比如铝在空气中燃烧,由于表面生成熔点很高的氧化铝保护膜,即便用铝箔包住滤纸点燃后放入氧气中,实验的成功率也不高。若用铝粉代替铝箔,改变药品的形态,取一张滤纸,将黏合剂均匀涂在滤纸上,上面撒一层铝粉,晾干备用。使用时剪下一块在酒精灯上点燃后迅速伸到集满氧气的集气瓶中,可以观察到剧烈燃烧的现象,发出白光,实验的成功率很好。

  5.多媒体技术的运用

  随着科技的进步,多媒体技术在化学教学中得到了广泛的应用,通过改进化学实验的演示手段和方式,能清晰、可重复地向学生展示化学实验的全过程。例如金属钠与水的反应演示实验,常规的做法是把钠与水的反应放在大烧杯中进行。在演示时,只有前面的少数学生可以观察到现象,坐在后面的学生就不能观察到实验现象,借助多媒体展示台把该实验现象投影到屏幕上效果很好。方法是用培养皿代替烧杯,在培养皿中加入滴有酚酞的水,放在投影仪上。

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