化学实验探究论文

中学化学实验探究的展望

【摘要】科学探究是一种重要的学习方式，也是化学课程的重要内容。而化学是一门以实验为基础的科学，化学实验正是进行科学探究的主要方式，在化学教学中，实验既可以激发学生学习的兴趣，又可以让学生学习获得新知识，验证巩固原有知识，更加重要的是它还能让学生学会科学的学习方法，提高科学探究的能力，实验的这种作用是其它教育无法替代的。因此，在化学教学中，如何选好实验，用好实验，做好实验，充分发挥实验的探究功能，培养学生的科学探究能力，应是化学教师教学研究的课题。

【关键字】中学化学、实验探究、绿色实验、绿色化学，

一、中学化学实验的改进与创新研究

所谓中学化学实验的改进研究，是指为了提高现行中学化学课本中所规定的学生实验、演示实验、家庭小实验可操作性，可观察性，使其在化学教育教学中的服务功能更强，作用更大，效果更好，对其中的有些实验进行改进。改进形式有多种，主要有：①对实验器具选择及使用进行改进，使得实验操作更方便，方法更简单；②对实验所用药品及用量进行改进，使得实验效果更明显，实验的安全性更好，实验可视性更明晰；③对实验的操作程序及步骤进行改进，使实验过程更加简捷，实验步骤更加合理；④对实验进行综合改进，包括对实

验原理、实验器具、实验药品、实验过程等进行全面的改进；⑤补充实验，为了更好地辅助化学教育教学，突出实验的功能，有时需要结合化学教学实际，需要补充一些小实验，用于验证一些物质的性质，建立一些概念或结论，巩固现行课本中实验的效果。中学化学课本中的三类实验都是经过千锤百炼、教育教学专家反复论证后选择入编化学课本的，很具有权威性，因此，要进行中学化学实验改进的难度是很大的，非要付出很多的时间与精力不可，但只要在化学教育教学中全身心的投入进去，多思多想，一定能取得巨大的成功。为了帮助大家进行实验改进的研究时避免走弯路，早出成果，快出成果，这里提几点建议：

⑴实验改进必须不能脱离中学化学教学实际，无论是实验原理、实验器具、实验药品及实验程序的改进，还是补充新的验证性实验或概念形成性实验、探索性实验，都不能离开中学生知识接受力、中学化学课本这个实际，都要围绕原实验的作用与意图，围绕增强服务于化学教学这个宗旨，否则，实验改进很容易步入误区，甚至会对教学产生副作用；

⑵实验改进要遵循以下原则：①增强实验的安全性，这是一项容易有所突破的实验研究，中学化学实验中不乏少数有安全隐患，这些实验对服务于教学必不可少，但对学生来说有恐惧感，容易损害学生学习化学的兴趣，这一类实验必须加以改进；②增强实验的可视性，有些实验的效果不明显，特别是某些演示实验，由于观察角度、教室或实验室光线、距离讲台的不同，实验效果有显著不同，同样这些实验也

必不可少，这就存在一个增强实验的可视性问题，如将演示实验改成边讲边实验，或将通过现代教学技术放大实验效果或模拟动画等；③减少药品用量或污染，从节约实验用品或减少实验产生的废物污染，在不影响实验效果的前提下进行改进，如进行有明显颜色变化的实验时，可以在投影仪上将实验过程与结果放大；④提高实验的趣味性，目前，学生对中学化学课本中的实验兴趣是学生的好奇引起的，并不是因为其趣味性，提高实验的趣味性是当前实验改进的一大主流，我们现在的初中化学课本及高一化学试验修订本课本都引入了趣味性实验，效果很好，但趣味性应该更强的初中化学实验却趣味性还不够，大量的实验需要改进，下面介绍几个常见实验的改进。

1．H2、CO2、O2的快速制法

（1）装置与仪器制作：

取一根铜质导线去掉塑料外皮，将其烧红在胶塞中间烫一孔。并在铜丝上涂上一层凡士林以便能上下滑动，再与具支试管连接，在铜丝的下端连接一用细铜丝编成的网兜，即可用于制H2、CO2、O2等气体。

（2）说明：制氧气，试管内盛双氧水，铜网内装二氧化锰；

2．质量守恒定律演示实验

将实验装置设置在窗前，使天平平衡，用放大镜聚光照射白磷，

将实验装置高设置在窗前或室外阳光可照处，用放大镜聚光照射白磷，使白磷自燃。

3．二氧化碳制法与性质

在一支100mL注射器中装入粒状大理石，吸入1 ：4盐酸，用输液管导出二氧化碳。用软质塑料瓶收集一瓶二氧化碳，向瓶中加入少量水，塞紧、振荡，发现塑料瓶由圆变瘪，说明二氧化碳能溶于水；各取一支小试管分别盛10mL稀石蕊试液和澄清石灰水，再通入二氧化碳，分别说明二氧化碳与指示剂和氢氧化钙反应。

4．证明分子间有间隔

取酸式和碱式滴定管各一支，在尖咀处用胶管相连，向碱管中加入水，向酸管中加入1/2容积的混有少量红墨水的酒精溶液。旋开活塞，使水进入酸管至酒精液面达管口为止，用胶塞塞紧管口，胶塞与酒精之间，不留空隙，关闭酸管活塞，将酸管反复倒转几次，使混合液颜色均一，发现胶塞与胶塞之间拉开了10mm左右的距离。

5．固体溶解度随温度变化实验

取硝酸钾、氯化钠、氢氧化钙三种物质，在0~5。C溶于水，制成饱和溶液，氢氧化钙取澄清溶液。再升高温度，发现硝酸钾溶液中未溶解的固体马上溶解，氯化钠没有马上溶解，而氢氧化钙由澄清变为浑浊。

6．固体氢氧化钠溶于水放热

将试管注入少量水，加热至沸腾，移开火焰，水停止沸腾，加入氢氧化钠固体少量，发现溶液又重新沸腾。

7．向浓硫酸中滴水造成液滴飞溅实验

如图设计来说明向浓硫酸中滴水的危险性。在大漏斗内壁上

贴几条湿润的石蕊试纸，然后罩在盛有浓硫酸的培养皿上，用吸管吸足水，从漏斗管插入漏税斗中，接近浓硫酸液面时，挤压胶头，水滴落在浓硫酸液面上，立即沸腾，溅起的酸液落在试纸上，出现红色斑点。

关于实验创新研究问题，简单地说就是充分挖掘现有的中学化学实验或补充一些化学实验，以培养学生的创造性思维及创新能力。目前，实验创新研究主要以下方向：⑴结合实验现象，合理设问，通过学生观察思考，让学生通过自身努力有所感悟、有所发现、有所体会等，当然这并不意味着要求学生有真正意义上的创造，如，氢气点燃实验，玻璃导管点燃与普通铁管点燃火焰的颜色为什么不同？前者为黄色，后者为淡蓝色？由此得出结论是黄色是玻璃灼烧的焰色。⑵对实验过程进行质疑，培养学生的创新思维习惯，创新是从质疑开始的，没有疑，就不可能创造，如初中化学明确告诉我们不能用稀硫酸和石灰石制备二氧化碳，如果学生听之信之，不产生疑问，可以说任意义都没有，因为学生所学到的知识就是一个死知识，根本解决不了任何实际问题，即使考试中问到为什么不能，也只是把老师教给的那一段话重述一遍，但如果产生疑问的话，把稀硫酸换成浓硫酸行不行呢，却意外得到一个新的发现，不仅可以用，而且效果很好。⑶结合实验习题，对学生进行创造性思维或创新能力的培养，学生学习知识，最终要达到举一反三的境界，但这一境界需要培养，需要平时教学中进行有目的训练，这一点也值得研究。如，有这样一道实验习题，如何除去氯化钠中的硫酸钠？通过与学生讨论，得出实验步骤为：①加入

过量的氯化钡溶液；②加入过量的碳酸钠溶液；③过滤；④加入过量的盐酸。再补充多道类似的问题：①如何除去氯化钾中的硫酸钾？②如何除去硝酸钠中的硫酸钠？③如何除去氯化钠中的氯化镁、氯化钙、硫酸钠杂质？经过学生的思维发散与收敛，学生会由自己感悟出此类问题的解决办法的关键在实验的最后三步：过量的碳酸盐溶液-过滤-酸化。

二、绿色化学与中学化学实验的研究

绿色化学是面向二十一世纪化学发展的方向和议题。世界各国都在进行绿色化学的研究，并注重绿色化学的发展与教育。绿色化学是人类和自然和谐的化学，是面向二十一世纪的化学新概念，同时它也为化学教育教学，特别是化学实验教学提出了新的课题。在我国，化学教育工作者虽然做了大量与绿色化学要求相一致的工作，但绿色化学研究仍刚刚起步，绿色化学具有何种现代内涵，对人类社会发展有何意义，仍不完全为广大化学工作者有所了解。很显然，作为化学教育工作者，特别是中学化学教育工作者，尤其是在座的各位化学教育的启盟工作者，如何面对绿色化学新概念、新思想、新要求，在实际教学中结合当前素质教育，把绿色化学教育贯彻于中学化学教学的全程之中，特别是贯彻于化学的实验教学中，十分值得研究。

1．绿色化学的现代内涵

绿色化学（Green Chemistry）概念从一提出来，就明确了它

的目标是研究和寻找能充分利用无毒害原材料，最大限度地节约能源，在各环节都实现净化和无污染反应途径。具体内涵体现在五"R"上。

⑴减量-Raduction "减量"是从省资源少污染角度提出的，包括二层意思：①减少用量，在保证产量的情况下如何减少用量，有效途径之一是提高转化率，减少损失率；②减少废物排放，主要是减少废水及废弃物的排放量，特别是废水排放必须降低到一定标准之下。在我国台湾，连实验室废水排放都制定有严格的标准。

⑵重复使用-Reuse 重复使用，不仅是降低成本的需要，也是减废的需要。诸如化学工业过程中的催化剂、载体等，从一开始就应考虑有重复使用的设计。

⑶回收-Recycling 回收可以有效实现"省资源、少污染、减成本"的要求，回收包括：回收未反应的反应物、回收副产物、回收助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂，化学工业生产中的循环操作就是一种常见的回收方式。

⑷再生-Regeneration 再生是变废为宝，节省资源、能源，减少污染的有效途径。它要求化工产品在它设计的开始，就应考虑到有关原材料的再生利用，特别是高分子材料的再生尤为重要。

⑸拒用-Rejection 拒绝使用是杜绝污染的最根本办法，它是指对一引起无法替代、无法回收、再生和重复使用的有毒副作用、污染作用明显的原料，拒绝在化学反应过程中使用。

中学化学教学中，贯彻绿色化学观主要应该体现两方面工作，一

是教育学生树立全新的化学观，即绿色化学观，贯彻绿色化学内涵，推广绿色化学成果，二是把绿色化学内涵运用于中学化学实验教学中，在实验中推行五"R"观点，从现在做起，从一点一滴做起。

2．中学化学实验与绿色化学

绿色化学对我们这些化学教育工作者来说，或许还是一个全新的概念，但在我们所从事的工作中已经体现了绿色化学意识，特别是实验教学中对学生提出了一系列要求，实际上就是绿色化学的要求，我们开展的微型实验研究和代用品研制开发工作，也就是绿色化学的所要求的基础性工作。目前，现行的中学化学实验内容中已经充分体现了绿色化学原理。⑴对常见实验的固液试剂的取用给出了限量要求；⑵在教材修订时删去了有一定危害或危险的实验，如高中化学的硫化氢和溴苯制备实验；⑶介绍了闻气体的安全方法；⑷介绍特殊试剂的保存和使用原则与方法；⑸强调了实验中常见的事故的避免、应急处理等；⑹在新编初高中化学课本中都引入了减量减废的微型化学实验；⑺对NO、NO2等对大气有危害的气体制备只安排在实验室中进行；⑻在氯气等制备实验中强调了尾气的处理办法。

3．绿色化学研究的空间

绿色化学是在我国是一个全新的概念，有关研究仍然是一个空白。因此，绿色化学研究有十分广阔的空间。我们认为基于中学化学实验的绿色化学研究有以下方向：

⑴实验改进与绿色化学

实验改进目的有多种，做法与措施也有多种，但与五"R"相联系

的改进有哪些，改进的必要性在哪里，如何用绿色化学观点来指导化学实验的改进等。

⑵素质教育与绿色化学

素质教育是全面的教育，中学化学教育也应是围绕全民族素质提高进行的教育。如何在素质教育中体现绿色化学思想，传播绿色化学观点，培养学生对社会对将来的责任感和创新精神？

⑶环境教育与绿色化学

化工生产及化学实验产生的废水、废气、废渣都会对环境造成不可忽视的污染，这就需要在化学教学过程中进行环境教育。在实施环境教育过程中如何运用绿色化学观点指导教学，使广大中学生树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感，如何结合绿色化学要求，教给学生防治污染的重要方法-减量、减废、回收、再生和拒用。

⑷创造教育与绿色化学

培养学生创新精神是素质教育的灵魂，绿色化学对化工生产、化学实验提出了新的要求，无疑对学生进行创造性将起到非常积极的作用，因此，在创造教育研究中完全可以以绿色化学为载体。如如何根据"减量、减废"的实验要求，激发学生对传统化学实验进行改革，培养学生的创造性能力，如何根据"省资源、零污染"的化工生产要求，鼓励学生对化学课本中的化工生产工艺流程进行质疑，培养学生创造性思维？

4．在实验教学中贯彻绿色化学观点问题

实验教学与绿色化学联系最为紧密，最为直接，在实验教学

贯彻绿色化学思想最为很需要。因此，为了适应绿色化学新要求，中学化学实验必须进行改革。

⑴要大力推行微型实验，即要对常见实验仪器进行微缩，对常用试剂要给出限量，实验中除了可使用已研制成功的井穴板等微型仪器，还可以把容量瓶、烧瓶、启普发生器等微型化。在微型化带来实验现象不明显时，可借助现代化辅助教学手段把实验结果放大。

⑵要努力改革实验方式，即要努力减少实验对玻璃仪器的依赖性。有些颜色变化明显的定性实验可放在点滴板中进行，如指示剂与酸碱作用的实验，显色实验等，有些实验还可以放在滤纸上完成，如电解饱和食盐水，检验乙醛存在等。

⑶要设法删改有关实验，现行课本中有些实验有危险性，需要进行删改，如考虑硝基苯和苯的毒性，硝基苯、溴苯的制备实验可以删去；考虑到NO、、SO2的毒性，在NO2制备、碳和铜与浓硫酸、浓硝酸等实验中可以连接尾气处理装置；考虑到安全性，氢气与氧气、氯气与氢气等爆鸣实验可以进行改进。

三、教学过程中老师该做的事项

1. 引导学生自主探究体现实验活动情景

实验能帮助学生认识和理解科学的发现过程，培养学生的创造性思维。因此，教师要尽可能地创设实验，引导学生自主探究。例如，在“二氧化碳制取的研究与实践”教学时，首先引导学生对比分析氧气

和氢气的制取装置，得出设计气体制取装置的一般思路，然后根据二氧化碳的反应原理，由学生自主设计并动手装配一套最满意的装置，组装完毕后召开“设计装置展示会”，再由各组骨干同学作为推介员介绍其装置的优点，最后由全班学生作出评价。这种教学方式，有利于调动学生创造性思维和积极性。在学生这些自主探究过程中，要经常提出一些能激发学生创造欲望和创造兴趣的问题，尽量给学生多一些动手的机会，让学生在手脑并用的活动中迸发出创造的火花来。2. 适当增加规律实验提高学生探究能力

在实际教学中，可以根据需要，适当补充一些实验，既可以增加学生的动手机会，激发学生学习的兴趣，又可以提高实验的探索性。例如，在“酸溶液与金属氧化物反应”这一环节教学中，可以补充由学生分组做氧化铜与稀盐酸、稀硫酸反应的实验，原料易得，实验易做，并且现象明显。通过这个实验和铁绣的主要成分氧化铁与稀盐酸、稀硫酸的反应实验，更能使学生理解能与金属氧化物反应生成盐和水的规律，便于学生得到和掌握规律。又例如，在“碱溶液与非金属氧化物反应”这个教学环节中，可以补充氢氧化钠溶液与二氧化硫反应的实验，先做硫在氧气中燃烧的实验，按要求闻气味，再加入氢氧化钠溶液，振荡后再闻气味。这个实验，既可以让学生得出碱溶液能与非金属氧化物反应生成盐和水反应的规律，又可以加强环保教育，强化环保意识。同时教育学生，对生产生活和化学实验造成的环境污染，只要我们采取恰当的措施，就可以防止或减少污染，这样既激起学生学习兴趣，又能使学生所学知识更系统化深刻化，效果非常好。

3. 恰当改进实验方案丰富学生实验情感

化学实验在化学探究和学习中所起的作用非同一般。挖掘和开发化学实验在化学探究性学习中的功能，对于进一步激发学生的学习兴趣，进一步转变学生学习方式意义极大。新课程新理念也认为，要重视知识与能力的协调发展。让学生亲历实验过程，不管实验成功与否，目的在于让学生体悟探究过程，培养学生的探究意识。例如，“用5%的过氧化氢溶液加热分解放出氧气”实验中，可用带火星的小木条检验，会观察到小木条复燃的现象。然而我们的实验却不能观察到这样的现象，看不到火星变旺，而发现会熄灭。是什么原因呢？它是由过氧化氢溶液浓度引起的，还是由于分解产物中有大量水蒸气造成的呢？让学生分组去探究。一组可试验10%、15%、20%等多种浓度的过氧化氢溶液，一组可加长导管，待生成的水蒸气冷却后，再用带火星的小木条去测试。结果发现原因均存在。于是引导学生去改进这一方案。方案一：使用20%的过氧化氢溶液，加热温度不要太高，尽量减少水分蒸发，有大量气泡冒出时，把带火星的小木条伸入即可；方案二：生成的气体通过盛有生石灰（或碱石灰）的干燥管，再用带火星的小木条去检验。

【结语】化学是一门以实验为基础的自然科学,化学科学的形成和发展都离不开实验。学生通过实验,可以探究自己还未认识的世界,帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,掌握实验技能,激发学生学习化学的兴趣,拓宽自己的知识面,培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力,学会科学研究的方法。因而我们在九年级的化学教

学中采用探究性教学是很有必要的。我们进行的化学实验教学是以其生动的魅力和丰富的内涵在培养学生创新精神方面发挥其独特的功能和作用。