由化學教師實驗能力大賽得到的啟示

摘要：從參賽者的角度，以案例的形式介紹了2013年廣東省中學化學教師實驗能力大賽的亮點，在此基礎上對教師探索實驗教學創新的可循之路進行了總結和反思，以期拓寬實驗教學設計的思路。案例含儀器新用、開發師生協作實驗模式等。

關鍵詞：化學教師實驗比賽；師生協作實驗模式；化學實驗教學

文章編號：1005–6629（2013）12–0026–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

廣東省2013年中學化學教師實驗能力大賽于5月在肇慶市舉行。本次大賽的目的是，提高實驗教學質量，促進教師專業發展，推薦成果參加全國評選展示。大賽第一階段，各市中學化學教學一線推薦、自薦的教師選手，提前遞交基礎實驗和創新實驗的錄像、設計的問題和解答的電子稿等材料參加初評；第二階段，初評入圍的34位選手依次現場展示，由其他參賽選手進行提問和評價，最后根據選手們的整體表現決定獲獎等次。筆者有幸入圍第二階段的比賽，感受到了緊張而愉悅的現場氣氛。比賽的規則很成功，思維的碰撞頻頻閃耀火花。規范的操作、巧妙的實驗用品、富有特色因地制宜的實驗方案，令現場掌聲、笑聲、贊嘆聲不斷，也讓筆者在化學實驗教學創新方面得到一些啟示。

1 從實驗改進、創新的案例挖掘靈感來源

1.1 在演示實驗的現象的可觀性上下功夫

1.1.1 挖掘儀器的隱性功能

東莞市的魏少興老師的“點燃蠟燭剛熄滅時的白煙實驗”改進如下：棄用嘴吹，改用酒精燈帽熄滅蠟燭（見圖l）；不直接點燃白煙，使用倒扣的普通漏斗來引導并點燃白煙（見圖2）。魏老師的改進在現象的可觀性上有所突破，操作可行性強。

1.2 對復雜的、有缺陷的裝置進行優化

“燒杯口有個嘴會散發熱量”，汕頭王潔老師對中和反應反應熱的測定實驗的改進正基于此。教材的演示實驗中的環形玻璃攪拌棒要自制，碎紙條或泡沫較難掰且在第2～3次實驗中不易定型。筆者曾聽過該節公開課，兩組學生在講臺上分別都用了30多分鐘才完成此實驗。王老師用兩個密閉的小塑料瓶，用量從50 mL減為10 mL，免去攪拌，測量效果更接近中和熱的理論值（見圖3右）。

同樣對裝置進行簡化，利用常見的塑料瓶代替原來的實驗儀器的，有粉塵爆炸實驗。塑料瓶以其可塑性、透明可視和廉價易得，可以在很多情況下充當實驗儀器。

1.3 在縮短反應時間上的改進

人教版教材在進行化學反應速率的測定實驗中，使用注射器收集氫氣。玻璃注射器的刻度線不易分辨，塑料注射器的摩擦大。某教師提出，在活塞上滴幾滴水，塑料注射器活塞易被推動，實驗時間縮短。評委指出某教師在塑料蓋小孔上安裝溫度計遇到摩擦力比較大的問題，可以仿照此法，涂上凡士林來加速。在交流中，筆者還了解到佛山市戴強老師改用電熱裝置，實現了2分鐘制備氫氧化鐵膠體。

1.4 從環保的角度改進

1.4.1 萃取實驗的改進

某教師在碘的萃取改進實驗中，為繞開四氯化碳的毒性，把萃取劑換成煤油，現象明顯。值得商榷的是，煤油中含有不飽和的物質，是否會跟碘單質反應呢？若只為演示“萃取”，無疑這很成功。筆者嘗試用汽油來充當萃取劑，用注射器替代分液漏斗，效果甚佳。

1.4.2 注射器的妙用

注射器以其密封性、透明性、容積可調節性、刻度清晰性、零部件可拆卸等優越的特性，在現代化學實驗改進中的使用非常普遍。深圳市的王娓老師對銅與稀硝酸的實驗改進，豎式的裝置很巧妙，注射器既是氣體發生器，又是集氣裝置（見圖4末）。

該裝置可謂零污染。吸入一定量空氣，氣體變為紅棕色的二氧化氮。此裝置同樣適用于其他毒氣的制備和性質實驗。筆者發現稀硝酸濃度適中，不需要預熱，如使用濃硝酸和水以1.5：1的體積比配成的稀硝酸，2～3分鐘即有明顯現象。另外，燒杯中的水改成氫氧化鈉溶液，產生藍色沉淀，備用于尾氣處理效果更佳。

圖5為早前某教師開發的注射器聯用裝置，可用于氣氣反應、固氣反應等。吳炳釗老師開發了一套由兩個注射器聯合的制備氣體和氣體性質檢驗裝置（見圖6）。它的特色是整合了兩個注射器的零部件以達成實驗目的，它被指出簡便性有待改進。筆者把少量高錳酸鉀預先放入圖5裝置，吸入少量濃鹽酸，連接塞有濕潤的藍色紙條的玻璃管，2分鐘左右可見藍色褪去。把尾氣導入氫氧化鈉溶液，可進行尾氣處理，但操作過程的密閉性不如圖6的裝置好。

1.4.3 反應產物清理的改進

粉塵爆炸實驗在爆炸成功率、產物清理等方面已有深入探討。筆者觀看“白花變藍又變紅”的溶液酸堿性的實驗視頻，發現實驗后滿桌狼藉。碘的萃取用煤油替換四氯化碳的思路，也可謂此方向的改進，注射器遠比分液漏斗容易清洗。某習題說Fe3+可以刻蝕銀鏡，據此某教師把用稀硝酸洗滌銀鏡的傳統方法改為用Fe3+，環保又高效[1]。筆者認為實驗產物的清理和回收，是一線教師應該多關注的改進角度。如完成碘的升華實驗后，可以把清洗液配制成碘水，用于萃取等實驗，實現集約化。

1.5 師生協作實驗模式

筆者呈現的是對“化學反應速率的測定實驗”的改進，旨在探索師生協作實驗模式。三套教材（人教、魯科、蘇教）的實驗方案均為“測定不同濃度的酸與金屬反應的速率”，多年教學實踐發現，學生并不能把握實驗目的，該方案達成“學會化學反應速率的表示方法”的教學目標效率較低。筆者把實驗方案改為：課堂現場繪制單位時間內一定濃度的酸與金屬反應產生氫氣的體積曲線，用斜率呈現化學反應速率圖像。綜合考慮可行性后，選用了大約1/16克鎂條（稱量1克鎂條，分成16段）與約1.4 mol/L的適量鹽酸進行反應（見圖7），每隔5s讀取一次氫氣體積，大約50s即可收集到約50 mL的氫氣（見圖8）。

本改進實驗在呈現方式上，有別于傳統的教師的演示實驗或者學生分組、探究實驗，暫且命名為“師生協作實驗”。基于教師主導性、學生主體性的理念，教師讀取體積，學生A輔助記錄數據，B扮演鐵架臺，C擔任監督員（見證實驗的真實性），其余同學看鐘報時。此舉調動了全體學生的積極性，即時生成的數據更有說服力，從斜率導出反應速率的概念符合知識生成的規律。

1.6 自制教具、開發家庭實驗

化學概念、理論具有一定的抽象性，因地制宜自制教具、開發實驗必不可少。它有意想不到的親和力等效果。某求算“金剛烷”的一氯代物的有機習題，筆者用圓紙折疊出六層的扇形，剪成苯環，四個苯環拼接出模型供學生傳“摸”，化學的結構美感在不經意間流傳。家庭實驗對化學知識的普及功能強大卻長期被多數人忽略。筆者用一個一次性塑料杯、一勺小蘇打、兩根鍍銅電線和兩節電池（共3伏）進行電解實驗，2～3分鐘現象已經很明顯，制成小視頻，學生從中獲得了感性認識。依據化學科目的實用性和創造性兩大特征，自制教具、開發家庭實驗，筆者認為是實驗創新教學的重要的探索方向。

2 化學實驗改進、創新教學的可循之路

這次實驗大賽帶給筆者很多啟示，堅持嚴謹求實的作風，常懷辯證的精神備課和教學，不難發現化學實驗教學的改進和創新有路可循，從發現問題到達成目標可嘗試按照如下順序進行：

（1）教材實驗的可觀性？（顏色、刻度、狀態、大小、可比性、聲音等）→試劑最佳化，操作易，直觀強，可重現性好。

（2）裝置復雜、缺陷？→裝置簡單化，儀器恰當化。

（3）操作步驟多、時間長？→操作一氣呵成，時間短，成功率高。

（4）環保？（無毒、節省、易清理）→過程安全，衛生，節省，裝置、設備可推廣，多個實驗集約化。

（5）方案達到實驗目的？呈現方式最好？→方案達成三維目標，教學效果好。

（6）要自制教具、開發家庭實驗？→教育價值高，實現育人目標。

（7）如何從改進到創新？了解同行進展？（文獻、會議）→教師自身的專業素質提升、學科的進步。

沒有創新型的教師，就難以培育出創新型的人才。化學實驗教學改進和創新最重要的來源是實驗教學實踐，外加個人的反思和業務鉆研、通達的資訊。顯然，同行之間的團結合作、分享交流，可使團隊的整體創新水平躍升。

參考文獻：

[1]楊樹芹，程真.清洗銀鏡新方法的實驗探究[J].化學教學，2012，（4）：47～48.