由美国普通化学实验引发的思考

方大学

（义乌市教育研修院浙江义乌322000）

2012年6月，儿子大学毕业，获得美国宾夕法尼亚大学全额奖学金，开始了为期5年的硕博连读。学习期间，校方安排他每周上两节普通化学实验，对象为工科类大一学生。笔者有机会深入了解美国普通化学实验情况，它们实验的特点给我留下深刻的印象，也给我国高中化学实验带来很大的启示。

一、简介3次化学实验

美国普通化学教材有许多实验，笔者选择与我国高中化学知识内容、实验仪器、操作方法具有可比性的3个实验作简单介绍。。

1.实验一：仪器创新对实验结果的影响

用量筒、移液管（分有刻度和无刻度两种）分别量取10mL水，并称量，算密度，分别称两次，密度求平均，比较与实际密度之间的差距，从而比较两种仪器的精度高低。

2.实验二：化学实验方法探究未知物

在坩埚中完成铜与过量硫的反应实验，根据反应物铜与生成物的质量比，探究生成物硫化铜还是硫化亚铜。

3.实验三：化学实验方法实现原料的循环使用

取1美分硬币（必须是1973年之前的，73年前是98%铜，2%锌，73年之后反过来，2.5%的铜，97.5%的锌，因为铜太贵了，本身价值已经超过1美分）称量质量后在烧杯中实现下列反应

Cu＋4HNO3（浓）＝Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O（实验通风橱中进行，要求学生记录下红棕色气体产生，学生在这步之后要求写出2价铜离子和水进行水合反应，与6个水结合，产生Cu（H2O）62＋，并且要了解水合铜离子是蓝色的，因为可以在实验中观察到，虽然很多学生不知道水合铜离子是什么）

Cu（NO3）2＋2NaOH＝Cu（OH）2↓＋2NaNO3

Cu（OH）2＝CuO＋H2O（拿一根玻璃棒轻轻地把液体从烧杯中倾倒出来，取固体部分）

CuO＋H2SO4（稀）＝CuSO4＋H2O（在这一步会要求学生把硫酸加到过量确保氧化铜完全溶解）

CuSO4＋Zn＝ZnSO4＋Cu（最后一步在实验中要特别提出有两个反应，一个是Zn和CuSO4，另一个是Zn和过量的硫酸，学生在最后一步能看到红色的铜在烧杯底部，还能看到气体的产生）

称量最终得到铜的质量，计算产率。

二、分析实验特点

1.实现原理基础化

3次化学实验，虽然都有定量计算（美国学生计算能力很差）要求，但原理简单，操作简便，易做成功。

2.凸显化学核心思想

每个简单的实验都蕴含着核心的化学思想，创新、探究、可持续发展、绿色化学、以人为本等思想体现在实验过程中。

3.实验操作安全化

每次实验均要求学生人人穿棉质实验服，个个带护目镜，凡是涉及到有毒有刺激性气味的气体必须在指定的抽气区域（类似于小通风橱，两个同学共用一个，就装在实验桌上）内操作完成，整个实验过程几乎闻不到气味。

4.实验报告原始真实

美国的实验报告分课前预习报告（严格来说在实验课接触前上交的不能算报告，美国叫他notebook，类似于实验记录的东西）、操作过程报告、结果分析报告（学生回去之后再写一份报告上交，可以选择网络上传，也可以选择放到实验老师的邮箱）三部分，每一部分都是二联单（只要写一次，第二联是影印的），一联上交实验教师，一联自存，保证了实验数据和实验现象的原始性，实验报告的真实性。

三、对我国高中化学的启示

我国的教材改革和教学改革正在探索和发展阶段，分析并学习美国的化学实验经验，对我国的化学实验教学及实验教材建设意义重大。

1.降低实验难度，把握实验中的化学思想

我国的现行实验教材，以苏教版选修模块《实验化学》［1］为例，首先，实验内容多，共有14个课题、19个拓展课题，由于缺乏抽气泵、电子天平等仪器，加上实验过程复杂，实验难度较大，象硝酸钾晶体的制备、镀锌铁皮锌镀层厚度的测定等课题分组实验很难成功，拓展课题实际完成率很低，只是少数选做。其次，实施功能不够大气，局限于学会操作方法、帮助理论知识或元素化合物知识的学习、提高学习化学兴趣等作用，缺乏对实验中化学思想的有效构建。

2.重视实验安全，杜绝伤害事件发生

教育部2012年9月14日正式公布《中学教师专业标准（试行）》［2］，其中把学生生命安全放在了特别重要的位置。实验安全是学校安全工作重要组成部分。据调查，高中生做化学实验时，穿校服的比比皆是，但穿实验服寥寥无几；戴近视镜比例很高，但戴护目镜（护目镜分为两种，一种小的，小的小巧，像一般的眼镜，红色；一种大的，大的专门为带近视眼镜同学设计，可以包在眼镜的外面）几乎为零；走进实验室听课，难闻的气味扑鼻而来，很难使听课老师坚持到最后，究其原因通风设备不畅或根本就没有通风设备。而在美国不但要求学生实验时穿安全服，而且还必须是棉制的，以防灼烧时粘在皮肤上造成更大的伤害。

3.规范安全报告，实行二联单设计

由于高考不考实际操作，不做实验靠背实验的学生照样可得高分。高考的弊端和教师的急功近利助长了部分高中生不愿做实验，更不愿书写实验报告。有的学生虽写实验报告，但实验与报告两张皮，实验数据和实验现象的原始性，实验结果的真实性无法令人信服，长期以往不利于培养学生实事求是的科学态度。千教万教教人求真，千学万学学做真人成了一名空话。美国的二联单实验报告值得我国借鉴。

4.“实验仪器创新”应列入实验化学核心思想

诺贝尔化学奖获得者李远哲教授，有一个实力强大的专门做科学仪器设计和研制的小组，在加州大学劳伦斯伯克利国家实验室，几乎所有的仪器设备都是他亲自领衔操刀制作。

2008年，胡锦涛总书记亲自颁发国家自然科学奖二等奖，获奖者是浙江师范大学物理系78级校友、中科院大连化学物理研究所研究员杨学明（2011年增选为中国科学院化学部院士）。目前，由他自己设计制造的科学仪器已达7台，放满了整整一层实验室。“做别人没有的仪器”是杨学明成功的关键［3］。“创新性”应作为中学实验教材编写和实验教学不可或缺的组成部分，创新意识从中小学抓起，诺贝尔自然科学奖离我们就不远了。

［1］王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·实验化学（选修）［M］.南京：江苏教育出版社，2009：01－92

［2］姚晓丹.教育部公布教师专业标准［N］.光明日报，2012－09－14

［3］《浙江师大校友》编委会.校友，2011，22（2）：29－33