高中化學實驗設計與教學的創新探究

【摘 要】化學實驗是化學教學以及化學學科中極其關鍵與重要的組成部分。通過對中學化學實驗教學的現狀進行分析，強調化學實驗創新與改進的必要性，闡述化學實驗創新的基本原則，并且以具體的實驗改進案例進行說明。通過實驗案例改進前后的對比，改進后的實驗設計具有更加簡化的操作方式以及明顯的實驗效果。

【關鍵詞】化學實驗 創新 設計

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）35-0083-02

化學學科的形成源于化學實驗，實驗是化學學科體系的本質所在。通過不斷地進行化學實驗實踐，研究者不斷探索和拓展化學學科的研究領域，同時培養和提高自身的研究能力和思維能力。因此，化學實驗是化學學科極其關鍵和重要的組成部分。在如今的化學教學中，尤其是在中學教學階段，實驗教學能夠幫助初涉化學領域的學生更好地理解和掌握知識點、鍛煉抽象思維能力。因此，對化學實驗設計與教學進行創新探討與研究具有重要的教學意義。

一 中學階段化學實驗教學的現狀

經過對傳統的化學實驗課堂教學的觀察和研究，發現傳統的教學方式仍然在課堂上占據主導地位，主要依賴于教師對實驗的親自操作和講述，學生只是通過教師的化學實驗操作明白了某個規律，在化學實驗過程中并沒有充分地發揮自主思考能力，成為知識的灌輸對象。最終化學實驗教學變成與化學教學捆綁在一起的呆板的教學活動。

為了更加準確地掌握高中階段學生對化學實驗的學習情況和學習興趣，以及了解學生主動進行化學實驗探究的情況，張英波老師曾經對某一學校的高二年級學生進行問卷調查，隨機挑選高二年級不同老師任教的、不同層次的9個班共400名學生參與問卷調查，使調查具有一定的客觀性和代表性，隨后對調查問卷結果采用SPSS17.0進行數據統計與處理。調查發現，在實驗興趣方面，大部分學生停留在感知興趣和操作興趣的表面層次，在遭遇實驗失敗或遇到異常現象時，學生表現為探究興趣不會持久，在改進裝置并使之微型化方面創造興趣明顯不足。隨后，分別對化學成績不同層次的學生以及不同性別的學生化學實驗能力的差異進行檢驗，發現不同化學成績和性別的學生的化學實驗能力并沒有顯著差異。目前來看，不論是成績較好還是成績較差，不論是男生還是女生，對化學實驗創新的認知在興趣感知、主動思考、動手實施三個層面均存在不足。

二 化學實驗設計與教學的創新原則

1.理論與實際結合原則

在化學實驗創新教學過程中，一定要突出理論與實際相結合。首先，教師要充分注重基礎知識的教學，對實驗過程涉及的基本概念、原理要深入細致地分析，使學生充分認識到其對加強基礎學習的重要性，為學生進行實驗操作打下良好的理論基礎;其次，學生在對理論知識進行充分的了解和學習后，對實驗創新進行實踐操作，同時在操作過程中要注意發現是否存在新的問題、新的實驗現象等;最后，在老師的指導下對創新實驗實踐活動進行分析和總結。通過實踐對創新成果進行檢驗，感悟創新的價值，增強參與創新設計的積極性，從而使學生的創新意識和創新能力得到發展和提高。

2.安全環保原則

由于化學實驗過程中使用的實驗用品部分具有一定的危險性，教師在實驗之前必須向學生強調具有毒性、易燃、易爆、腐蝕性藥品的取用及保存，廢物的處理和藥品的回收等方面的規范行為，實驗教學要注重提高學生的安全意識，同時把環保理念作為實驗創新教學的一個重要內容，通過實驗教學提高學生的環保意識。

3.效果與效益最優化原則

對化學實驗的設計進行創新性改進，一定要注意效果與效益最優化原則。效果最優化即通過實驗設計的創新，可以使實驗效果更加明顯，實驗速度更加快捷;效益最優化即通過實驗設計的改進可以降低實驗的成本，簡化實驗的過程從而減少實驗誤差的概率，因此在改進、優化實驗方案中一定要注重改進后實驗的效果與效益是否已經最優化。

三 化學實驗改進與創新的案例

1.濁液和膠體中膠體粒子大小區分實驗

在必修一膠體的性質探究實驗中，有濁液和膠體中膠體粒子的大小對比實驗，通過前期的理論學習，學生已經對實驗目的有了一定的了解，即此實驗是為了證明濁液中膠體粒子大，膠體中膠體粒子小。

教材中，對Fe（OH）3膠體和泥水進行過濾，觀察現象。實驗裝置包括帶鐵圈的鐵架臺、漏斗、燒杯、玻璃棒、濾紙等，實驗過程中總共需要過濾兩次，通過兩次過濾實驗來辨別濁液中和膠體中的膠體粒子大小，但是實驗過程中儀器笨重，操作麻煩。

在經過改進后的實驗設計中，整個實驗過程只需要三張濾紙即可完成實驗過程。具體操作過程：把三張濾紙疊放，用滴管吸取泥水滴在疊放的濾紙上。

實驗現象：在最上層濾紙上會有固體小顆粒，而第二層上對應位置沒有固體顆粒，只是呈濕潤狀。

實驗說明：濁液中的粒子不能透過濾紙。接下來，在濾紙的另一位置滴上幾滴Fe（OH）3紅褐色膠體，會看到在第二層甚至第三層濾紙的對應位置都有紅褐色，說明膠體中的膠體粒子透過了濾紙，從而驗證了濁液中粒子比膠體中粒子大的事實。

經過實驗設計改進前后的對比可知，改進后的實驗設計當中運用到的實驗器材簡化了許多，操作起來簡單方便，實驗對比效果也更加明顯。

2.化學能與熱能的相互轉換實驗

在必修二中的化學能與熱能相互轉換章節中，通過對Ba（OH）2·8H2O+NH4CL的化學反應實驗現象進行觀察，證明該反應過程吸收了熱量。

教材上的實驗操作：將兩種晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的玻璃片上。在快速攪拌以后，提起燒杯可以發現玻璃片和燒杯底部粘在了一起，同時燒杯上的水滴變成了冰狀物。通過實驗現象分析可知，由于實驗過程中燒杯中的化學反應吸收了大量熱量，從而使水滴結冰，因此也可以證明該實驗為吸熱反應。但是在實際操作當中發現，如果攪拌時燒杯有所滑動，或者室溫較高，玻璃片與燒杯底部往往粘不起來，針對此問題對實驗設計進行了改進。

改進設計：將實驗過程中玻璃片上的水滴換成冰醋酸再進行實驗操作，多次實驗現象發現將水滴換成冰醋酸后燒杯和玻璃片更加容易進行黏合，因此實驗效果更好，這是由于冰醋酸的熔點比水高（16.6℃），在吸熱的過程中更加容易結成冰狀物。因此，在很多實驗中如果對實驗材料進行稍加改進，實驗難度會降低，實驗效果會更好。

四 結語與建議

在中學的化學教學中，通過化學實驗實踐操作很好地培養了學生的動手能力和創新精神，因此化學實驗在學生的學習過程中占據重要的地位。然而在目前的中學化學教學過程中，實驗的優勢作用并沒有得到很好的發揮，因此化學實驗在設計和教學中還具有相當的創新優化潛力。同時，隨著教育體制改革的不斷推進，未來的化學教育體系會越來越注重學生的實驗動手能力和創新精神的培養，對廣大教育工作者會提出更高的要求，而未來的實驗創新設計應當以挖掘課程資源為基礎，以化學實驗的教學觀念、教學目標、實驗過程、實驗教材和實驗評價五個方面為主要著眼點進行教學理論與設計創新，同時在實際的教學過程中應當加強學生的主導地位和主動學習的能力，如設計良好的探究式教學情境，激發學生的探索欲望和創造能力，同時要鼓勵學生的各種發散性思維和想法，并在有條件的情況下一起進行探究式活動。相信通過老師和學生的共同努力，化學實驗在設計與教學上的創新發展必定能取得很好的成果。

參考文獻

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〔責任編輯：龐遠燕、汪二款〕