高中化学新课程低成本实验研究，本文主要内容关键词为：新课程论文,低成本论文,实验研究论文,高中化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、高中化学新课程低成本实验实践的背景
1.高中化学新课程
2006年9月，浙江省高中化学全面实施新课程教学。新课程“以提高学生的科学素养为主旨”，其基本理念是“通过以科学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习科学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力”，促进学生主动参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。《化学课程标准》在其实施建议、课程资源的利用与开发等方面特别强化了安全意识、环保意识，提倡实验低成本、生活化、绿色化。
2.低成本实验
在当前世界各国的理科教学改革中，无论是发展中国家还是发达国家，都倡导采用低成本器材。作为理科实验教学的重要组成部分，低成本实验主要分为实验材料价格低廉、实验费用低两大类，具有简明、有趣、易取材、成本低、易制作、内涵丰富等特点，在激发学生学习兴趣、掌握概念、拓展知识、揭示学科的本质特征、探究教学等方面有其独特功效。
3.微型化学实验
崛起于20世纪80年代的微型化学实验以尽可能用少的药品来获取最有效的实验信息，是一种在微型化的条件下对化学实验创新性变革的新技术和新方法。微型化学实验具有药品用量少（一般为常规用量的1/10～1/1000）、基本无污染、操作简便、安全、省时、现象明显等独特优点，在化学实验教学改革等领域扮演着重要角色，引起了世界各国化学界的高度重视。
4.绿色化学
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，是设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用，并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程，包括原料和试剂在反应中的充分利用，是一门从源头上阻止污染的化学。
Anastas和Warner在他们1998年出版的Green Chemistry:Theory and Practice一书中提出了国际化学界所公认的绿色化学12条原则，反映了近年来在绿色化学领域中所开展的多方面的研究工作内容，同时指明了绿色化学发展的目标。
Trost在1991年首先提出了原子经济性的概念，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。原子经济性可用以下公式来表示：
理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，从而实现废物的“零排放”。
二、高中化学新课程低成本实验的实践
高中化学新课程低成本实验是在新课程理念下，以绿色化学与微型化学实验的核心理念为指导，主要以日常生活用品、成本低廉的器材、身边随手可得的实验替代品，因地制宜，自制的实验器材，在实验教学中应用的安全可靠、便于操作、现象明显、节约时间、效果良好的实验。以下是笔者利用小试管、点滴板等现存装备以及注射器、青霉素瓶等物品，在苏教版高中化学新课程《化学》1中开展的若干实践。
1.低成本实验的器材
在苏教版《化学》1中用到的低成本实验器材主要有小试管(12×70mm)、点滴板（黑、白）、青霉素瓶(9.5～13.5mL)、注射器(5mL)以及独立研制的系列微型具支试管（12×80mm、18×80mm、20×100mm等），如下页图1所示。
图1
2.低成本实验的实践
在苏教版《化学》1中，常见物质的检验、氯气制备、
的性质与应用、铝的性质、
的转化、二氧化硫的性质、浓硫酸的性质等绝大多数的检验、制备、性质实验在保证获取有效实验信息的前提下，均可借助上述器材进行实验。可大大减少药品的用量，降低实验成本，预防环境污染（详见表1）。
表1 苏教版《化学》1中可采用低成本器材的部分实验
3.氯气制备与性质的低成本实验
(1)实验装置（见下页图2）
(2)仪器、药品用量比较（见表2）
表2
(3)教科书实验存在的主要问题
浓盐酸与二氧化锰反应制氯气须加热且反应速率较慢；为使反应能够进行，需用浓度较高的盐酸，且须加热。药品及用量没有明确规定，
与浓盐酸的用量及反应进程难以控制。
(4)低成本实验
①实验原理
②实验仪器与药品
固体
、浓HCl(1.18g/mL)、NaOH溶液、KI－淀粉试纸、医用塑料注射器（5mL，2支）、微型具支试管（21×80mm，1支）、青霉素瓶（10mL，4只）、药匙、小烧杯、T型管、止水夹2个、细铜丝、细铁丝、坩埚钳、托盘天平、滤纸、玻璃管。
③实验步骤
a.检查装置的气密性。
b.添加药品。称取0.2g 放入干燥的具支试管中，用注射器吸取1～2mL浓盐酸。
c.制备。先关闭B处止水夹，打开A处止水夹，用注射器向具支试管内逐滴滴入浓盐酸，立即产生
。控制浓盐酸逐滴滴入的速度，使得均匀产生。
d.验满。用湿润的碘化钾试纸放在青霉素瓶口检验氯气是否收满。若变蓝色，则证明已满。此时关闭A止水夹，打开B止水夹。用同样方法，收集4瓶备用。
图2
④氯气性质实验
氯气的褪色实验：将干燥的有色布条和湿润的有色布条分别放入两瓶已盛满的青霉素瓶中。片刻后，湿润的有色布条逐渐褪色，而干燥的有色布条不褪色
铁在氯气中燃烧：从石棉网上取下一束细铁丝，用砂纸除去其氧化膜，缠绕在火柴梗上，烧红后伸入盛满的青霉素瓶中，瓶内即刻充满棕色的烟。用注射器向瓶内注入少量蒸馏水，振荡，静止片刻，溶液呈黄绿色。（为方便观察，可将青霉素瓶放在白纸上。）
铜在氯气中燃烧：将铜丝缠绕在火柴梗上，加热到红热时，立即伸入充满氯气的青霉素瓶中，瓶内迅即充满棕色的烟。用注射器向瓶内注入少量蒸馏水，振荡，静止片刻，溶液呈蓝绿色。
⑤实验优点
a.反应快，无须加热，节约了能源。
b.药品用量少。0.2g，浓盐酸1～2mL，大大减少了药品用量。
c.气密性好。用注射器代替分液漏斗，用具支试管代替烧瓶，添加T型管、止水夹，装置的气密性更好，浓盐酸的用量及反应进程均实现可控。
d.用青霉素瓶代替集气瓶，做铁、铜在氯气中燃烧实验。由于的量比较少，与铁、铜反应后，已基本上无剩余。因此，很少会发生“棕黄色的烟与很容易地从瓶口散逸出来，影响师生健康”的现象。另外，青霉素瓶体积小、耐压、耐高温，废弃的青霉素瓶容易获得，去污、清洗等处理也非常方便。
e.实验安全、操作简便、现象明显、基本无污染，适合于学生人人动手实验，并在实验中了解、学习、掌握及其相关知识，提高动手操作能力。
f.实验成本低。根据浙江省教育厅生产设备处、浙江省教育装备和勤工俭学管理中心2007年3月编印的《浙江省中学各学科教学仪器设备配备目录》中圆底烧瓶(250mL)：3.50元／个，分液漏斗（球形，125mL）：13.80元／个，集气瓶(125mL)∶1.60元／个。而本实验中，每支注射器的售价不到0.5元，青霉素瓶等二次利用，仅此主要装备一项，每组实验的费用即可节约23元。一个班（28组）可节约644元。采用本方案，浙江省（以2008年高考报名人数40万为计，将这40万人分在每年级1000名学生规模的学校里）一次实验（2人一组），全省一次实验的装备至少能节约25.76万元。若全国中学生（2008年高考报名人数1050万）采用本方案，一次实验能节约数百万元。
三、高中化学新课程低成本实验的意义
①有利于对常规实验不合理、安全性能低、污染严重等方面加以改进，达到减量、回收、重复使用、尽可能密闭可控、处理尾气诸方面的要求，使得化学新课程实验低成本、简约化、安全、可控、操作方便，进一步提高实验教学的效益。
②有利于帮助教师端正对低成本实验的全面认识，转变教学观念，重视实验教学，提高自身实验能力，促进教师专业化发展，实现新课程的新要求。
③有利于实现学生在有限的资源条件下人人动手实验探索、强化动手能力的训练，有利于学生“在实验中学习，在实验中理解”“在实验中探究，在探究中学习”，激发学生学习兴趣、培养创新思维、全面提高学生科学素养。
总之，高中化学新课程低成本实验不是实验器材的简单替代，而是装置简约、实验安全、现象明显，体现了当今社会倡导的循环经济与可持续发展理念的共同要求，是促进实验教学改革、推进以培养受教育者创新精神和实践能力为核心的素质教育的有效途径。