高中部分化学实验的改进与创新简述

熊晓君 单豪健 张月梅

摘 要 化学是一门以实验为基础的自然学科，在教学过程中，优化和改进化学实验的药品、装置或者方法等，将最直观、最科学的展现出化学学科的特色，使学生能够及时全面的掌握新课程标准所提出的教学目标和评价目标。因此本文主要针对其改进的原则简单阐述，指出高中部分化学实验存在的不足和一些改进与创新设计，以图为以后的教学者提供一定的参考资料。

关键词 高中化学 实验 改进 创新

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.02.057

Brief Introduction of Improvement and Innovation

of Some Chemical Experiments in High School

XIONG Xiaojun， SHAN Haojian， ZHANG Yuemei

（School of Chemistry and Environmental Science， Yili Normal University， Yining， Xinjiang 835000）

Abstract Chemistry is a natural subject based on experiment. In the teaching process， the pharmaceutical device or method of chemical experiment should be optimized and improved to show the characteristics of chemical subject in the most intuitive and scientific way， so that students can master the teaching objectives and evaluation objectives proposed by the new curriculum standards in a timely and comprehensive manner. Therefore， this paper is mainly aimed at its improvement principles， pointing out the shortcomings of some high school chemical experiments and some improvement and innovative design， so as to provide some reference materials for future teachers.

Keywords high school chemistry； experiment； improvement； innovation

為了有效地解决教师在教学过程中对实验操作有效的处理，本文对高中化学实验进行改进，使改进后的实验更加容易操作，节约药品，绿色环保。

1 高中化学实验改进原则

1.1 安全性原则

在实验室中保证师生的安全是第一要务，安全性原则要求教师在进行实验的过程中必须确保学生的人身安全，防止有毒有害物质对学生的伤害。这就要求教师在带领学生进入实验室或者在教室中进行演示实验前，都应该明确地阐述实验的注意事项，以尽可能的避免的化学伤害。例如人教版高中化学必修1中涉及到的“黑面包”实验，药品浓硫酸的处理不当，就极易危害教师和学生的身体健康。所以，应该在简化操作和降低污染的基础上对教科书中的化学实验进行改进，此外，还应该主义提高改进后实验的安全性。[1]

1.2 科学性原则

2017年版的普通高中化学新课程标准提出，化学核心素养倡导证据推理与模型认知，科学探究与创新意识，[2]就使得学生在进行化学实验的过程中学习科学方法，培养科学态度及思维习惯。化学是一门实验科学，就实验的目的而言，它既可以对已有的概念、原理、结论进行直观性验证，又可对未知的知识或问题进行探索和研究。[3]在演示实验改进过程中，最重要的原则就是要将实验设计建立在科学性的基础上，不能和己经经过实践检验的科学概念、原理和定义相矛盾，必须做到实验原理、实验方案和实验操作等都科学合理，因此科学性原则是化学实验改进的基本原则之一。

1.3 简约性原则

简约性是指在不违反科学性原则的前提下，我们采用选取更合理的实验方案、更简单的实验装置、更简约的实验步骤等，占用较短的时间来完成实验。[4]这样在很大的程度上可以避免因实验装置过于复杂等因素影响学生的注意力，同时也能充分利用课堂教学时间，充分提高学生的课堂效率，让他们在最集中精力的时间内进行高效的学习。

1.4 趣味性原则

新课程强调在教学活动中教师是学生学习的引导者，学生是学习的主体者。然而如何能够让学生很好地发挥其主体作用，最重要的一点就是教师组织的课堂能够调动学生学习的积极性，激发学生学习化学的强烈兴趣。[5]所以在进行实验改进时，需要考虑设计的实验是否具有趣味性，是否能激发学生的探究欲望，使化学实验由枯燥乏味的课本文字转化为生动有趣的直观的具体现象等。

1.5 直观性原则

众多学者之所以会对化学实验进行改进，就是希望通过独特的方式方法使实验现象更加明显，使学生通过实际操作中所观察到的实验现象增强对课本中复杂反应原理的理解，得到正确的实验结论，即直观性原则是检验化学实验是否成功改进的重要标志之一。[6]

1.6 绿色化原则

绿色化学思想一直都是当前国际上所呼吁和提倡的，我们应该将绿色化学的思想贯穿于化学实验教学的始终，使它成为中学化学实验改进的一个重要组成部分，这样才能使学生在进行化学实验的过程中了解绿色化学，树立起绿色意识，养成关心、热爱、保护环境的好习惯。[7]

2 高中部分化学实验存在的不足

实验是研究化学的基本途径，实验教学的水平在一定程度上体现着化学教育的质量，但是当前实验教学过程中存在以下不足：

2.1 缺乏创新意识，被教材所束缚

当今针对化学实验方面的教学都是依据教材进行，无论由教师示范的演示实验还是学生亲自动手操作的探究性实验都是完全依据教材安排来操作的，教师基本不会对教科书中设计的实验方法进行改动，而学生由于知识程度所限更不会自己设计实验。对于一些缺乏仪器药品的学校来说，如果完全按照教材中的实验设计进行实验，就会有部分实验难以为学生展示。这就说明当前教学中大部分师生缺乏创新意识，学生的探究能力与创新能力严重受到限制，致使化学核心素养中的思想难以体现。

2.2 实验教学不重视绿色化和简约化

关于一些对环境有污染、对师生身体有害的实验，例如有毒气体参加或生成的实验，大部分教师只是利用多媒体设备播放或者直接照搬课本实验流程在黑板上讲述实验，只有极少数教师会对实验进行改进，使实验更绿色化、简约化。

2.3 实验仪器与操作复杂

查看课本可以发现，大多数的实验，装置复杂，仪器过多，容易分散学生的注意力，不利于学生观察实验现象和分析实验现象，达不到实验预想的目的。同时由于实验的时间问题，将严重影响教师的操作过程，特别是有机化学反应实验，有些甚至需要几天时间，这样就影响了学生的观察。

3 高中部分实验改进创新

3.1 对实验装置的改进与创新

关于硫酸亚铁铵的制备实验，曾有学者在原有的实验装置上增加了分液漏斗，通过滴加蒸馏水来补加散失的水分，防止发生手动加水时出现有毒气体溢出的现象，减少了实验过程中有毒气体对环境的污染。同时在锥形瓶和吸收瓶之间增加了安全瓶，能够有效的防止吸收液发生倒吸，进入锥形瓶中污染产物。[8]

王玉兰[9]将新型过滤装置应用于肥皂的制作过程中，发现与普通漏斗过滤装置和循环水真空泵过滤相比，新型过滤器过滤所用时间是上述两种装置类型的五分之一和三分之一，产率高。该装置具有简单，易操作，不易出現漏气现象，过滤后滤纸容易取出等优点，在日常的教学活动中若采用这样的装置，在有限的时间内就可以完成实验，且实验效果明显，能更好的激发学生学习化学的兴趣。

针对该教科书中用镁条引燃产生光污染，实验过程中熔融物飞溅等问题，但世辉、李斌[10]两位老师在实验装置方面采用了全封闭式一体化设计，在引燃方式上用在高锰酸钾滴入甘油的引燃方法代替镁条引燃的方法，铝热剂的配比为4：1，降低铝粉的含量。经过改进以后，学生可以透过硬质试管明显的观察到铝热反应自上而下的红热现象，避免了镁条燃烧所产生的光污染并且提高了引燃成功率。

3.2 对实验药品的替代与改进

曹宇[11]等学者经过多次实验发现，若用乙醇水溶液来代替饱和食盐水溶液，其反应速率会降低很多，减少了大量泡沬产生，促使反应速率会随着乙醇水溶液中乙醇体积分数人增大而降低。所以，采用乙醇与水比例为1：1的乙醇水溶液来做反应物与电石反应，从而降低气体产生的速率，得到平稳而纯净的乙炔气体。该实验现象明显，学生操作也更加容易成功，符合直观性原则和安全性原则。

对于化学必修1中的氯气的制备实验中，由于浓HCl和MnO2反应加热的时间较长，尾气吸收容易泄露，影响师生健康和污染环境，大多数教师会选择多媒体播放实验视频资料，不具有直观性。有学者将原有的药品用KMnO4和浓HCl代替原反应，替代之后，无需加热，缩短了反应时间，为防止尾气没有全被NaOH吸收，将烧杯换成了锥形瓶。[12]

3.3 对实验方法的改进与创新

化学必修1课本中的喷泉实验首先要挤压右边的胶头滴管，使少量水进入烧瓶中，此时部分氨气溶于水，导致烧瓶中的压强减小，产生压强差，再打开左边的止水夹，以引发喷泉，这样操作起来比较麻烦。所以研究者[13]在改进时考虑到氨气极易溶于水的特性，将氨气的收集装置和喷泉的引发装置合二为一，使氨气直接与水接触，自动引发喷泉，，避免实验过程中形成倒吸。

同时课本中对于氨和氯化氢的反应利用两支玻璃棒直接蘸取浓氨水和浓盐酸并相互靠近，学生观察到的现象并不是很明显，并且挥发的气体扩散到空气中产生污染，不符合绿色化学的思想。所以在操作时，将反应环境改为在封闭的青霉素瓶内进行，就可以避免空气污染，根据酸碱中和反应原理，利用浓盐酸来中和产生的氨气和多余的氯化氢，极大限度地解决了尾气处理的问题。

4 结论

高中部分化学实验的改进与创新促使教师更新教育理念，改变化学实验教学的方法于策略，克服重视教学结果，轻视教学过程；打破重灌输轻参与、重机械模仿训练、轻科学方法指导等弊端。对学生而言，有利于改变其学习方式，培养其创新能力，增强学生的科学技术意识和环境保护意识，提升学生的化学核心素养，促使学生成为社会真正需要的与时俱进的人才。

参考文献

[1] 孟琪.高中化学实验教学绿色化的研究[D].河北师范大学，2015.

[2] 中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].人民教育出版社，2018：3-4.

[3] 张翠华，王晶晶，刘伟.中学化学实验改进与创新研究[J].沧州师范学院学报，2014（3）：114-117.

[4] 吴迪.高中化学实验的改进建议[J].长春教育学院学报，2014（9）：83.

[5] 任国兰.新课程标准下高中化学创新性实验课题的教学研究[D].华中师范大学，2011.

[6] 陈迪妹.中学化学实验教学与创新研究[M].科学出版社，2014.6：107-109.

[7] 周卓娜.高中化学实验改进的探究与实践[D].湖南师范大学，2013.

[8] 李晓春.有关硫酸亚铁铵制备实验的几点改进[J].赤峰学院学报，2011.10（27）：27-28.

[9] 王玉兰，阿木尔吉日嘎拉，徐红颖.新型试验用过滤装置在肥皂制备中的应用[J].内蒙古石油化工，2015（20）：22-23.

[10] 但世辉，李斌.铝热反应的实验改进[J].化学教育，2013（5）：62.

[11] 曹宇.基于STSE理念的高中化学实验改进研究[D].辽宁师范大学，2017.

[12] 席咏梅.人教版高中化学必修1教材实验改进与实践研究[D].内蒙古师范大学，2016.

[13] 徐明波，吕洪杰.浅谈高中化学创新实验设计[J].湖北师范学院学报，2013.3（33）：77-79.