让实验改进贯穿整个高中化学教学
周纪贤
摘 要： 化学实验对于化学教学来说起着非常关键的作用，由于各种原因导致高中化学教学中实验开出率偏低，影响学生能力以及综合素质的提高。对化学实验进行必要的改进和创新，能够很好改善这种情况。
关键词： 高中化学；实验改进；实验创新
一、化学实验的重要性
化学是一门以实验为基础的自然科学，实验对于化学学习来说起着至关重要的作用：(1)实验是深刻理解化学理论的基础，化学学科中任何理论(假说)的提出、发展和完善都是以一定的实验事实为依据的。如原电池原理的依据是铜-锌原电池实验；某些有机反应的机理是利用了同位素示踪法进行实验。实验是建立理论或提出假说的基础，同时也只有通过实验才能发展和完善理论。(2)实验是检验某种物质是否具有某些性质的唯一手段。通过实验我们可以验证某物具有哪些性质，也可以通过探究去发现一些新的性质，另外物质制备是以物质性质为基础的，所以物质制备也离不开化学实验。(3)实验是培养学生的实验能力、思维能力等科学素养的基本手段。古人云：“百闻不如一见，百见不如一试”，通过实验能够提高学生的观察、记录实验现象、动手实验、测量分析和处理实验数据以及对实验方案进行综合评价等能力。通过实验不仅基础知识和基本技能得以巩固，还可以培养学生思维的严密性、敏捷性、整体性和创造性。
二、令人堪忧的高中化学实验现状
由于实验在化学教学中的重要地位，许多专家学者纷纷呼吁要重视实验教学。2006年新课程改革以来，把实验教学推到了前所未有的高度，以苏教版为例：各模块中出现了“观察与思考”“活动与探究”等内容丰富、形式多样的实验，另外还专门开辟了一个实验化学模块。浙江省理综考试中每年都有一个关于实验的大题目，分值保持15分左右，选择题还会涉及一些实验知识，2020年1月选考意见征询样题中实验的分值更是达到20多分。
然而在现实的化学教学中，化学实验的开设情况却不尽如人意，甚至可以说是低得出奇。演示实验开出率总体不到50%，学生实验每学期能开出两三个的算好了，部分学校学生甚至从来都没有进过实验室。总的来说是有机实验开出率低于无机实验，学生实验低于演示实验，毕业班学生低于高一高二学生。既然每个老师都充分认识到实验的重要性，但实验开出率为什么却如此低呢？究其原因，既有客观原因，又有主观原因。客观原因：(1)前几年我市的普通高中普遍扩招，学生人数迅速增多，学校办学条件有限，有的学校不得已把实验室改成了教室。(2)实验室仪器、药品的征订手续繁杂。一般实验仪器、药品征订工作是每年一次，需要先上报学校审批然后上报仪器站集中采购。有时候某些仪器因所需数量不大而被忽略，有时候甚至采购来的仪器药品根本不是学校实验室所需的，有些药品因保存不当而变质，药品更新又不及时，仪器药品的缺失导致部分实验无法开出。(3)部分实验步骤复杂、实验现象不明显：如海带中提取碘，直接浸泡得不到I-，如果把海带灼烧灰化再浸泡也很难得到I-，总而言之实验现象不明显，所以很多老师不愿意做这个实验。(4)新课程设置时每个模块的学分是2学分，即每周的标准课时为2课时，尽管各学校把化学课时相应调整为4-6课时，很多教师还是感觉时间很紧。学生实验由于准备实验耗时、费力、麻烦而被取消了。主观原因：部分教师对自己的实验技能不放心，担心实验时出错，担心实验现象不明显，担心学生进入实验室后很难管理，让学生做实验还不如让学生看视频，省时、现象又明显。这样学生实验变成了学生看实验、听实验和背实验，学生无法真正感受、体验实验的乐趣，培养他们的创新能力更是无从谈起。
三、实验改进的必要性
教材中安排了很多演示实验和学生实验来激发学生的学习兴趣。教材中的实验设计从某个层面上来说都是合理的，有些实验也是比较好的实验，但是在实际教学中也存在较多的问题。(1)教材中有相当部分实验很难利用已有的实验条件在课堂上完成，如焰色反应需要用铂丝，铂丝成本较高，铂丝灼烧之后，因玻璃温度较高在清洗时易破裂，玻璃破碎之后铂丝就报废了，所以很难开展学生实验。(2)教材中的实验大多是验证性实验，对实验现象分析要求也较低，缺乏探究性实验，而高考中往往探究性、开放性实验较多，综合性较强，对实验现象分析、方案设计、评价要求也较高，所以学生实验题的得分率往往较低。(3)教材中部分实验现象比明显，说服力不够强。如海带中碘的提取、钾的焰色反应等。(4)教材中部分实验设计不严密。如实验室制氯气时，只有发生装置、收集装置和尾气吸收装置，缺少进化装置，但是题目中经常会出现氯气除杂问题。(5)教材中部分实验产生的废气、废水、废渣会对周围环境产生污染。如铁丝在氯气中燃烧；干燥、湿润氯气漂白性实验；铜和浓、稀硝酸反应；含硫化合物之间相互转化等这些实验难免会产生一些污染物。(6)学生实验用量多，浪费现象严重。如酸碱中和实验：中和25 mL：0.5 mol/L的氢氧化钠溶液，实验做三次，2人一组，一个班级分30组，一个年段按12个班级算，一次实验需要用氢氧化钠540 g，而且要求没有其他损失。此外，学生实验产生的废气、废水处理也是一个头痛的问题，所以我们很有必要对实验进行一些改进。
哦，我听了我老婆的话，把它收起来了，免得让人误会。周书记笑哈哈地说，然后他示意我在他大班台对面的椅子上坐下，收起了笑容问，怎么？对县委、政府的任命有意见？
四、实验改进的形式和方向
罗马不是一天建成的，同样化学实验改进是一项系统而又充满挑战的工程，也不可能做到一蹴而就，所以每位化学教育工作者都要有“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”思想，以实验改进、实验创新为己任，让有效实验教学贯穿整个高中化学教学过程。
实验改进方向：(1)使实验现象更明显、操作更简单、更安全。如传统的焰色反应，用铂丝蘸取的溶液或粉末有限，实验现象不是很明显。我们可以用粉笔吸收酒精后蘸上盐的粉末点燃，这样现象非常明显，而且持续时间较长。我们也可以把盐配成饱和溶液，装入小型喷雾器中，喷到点燃的酒精中，然后观察焰色，效果也很好。(2)使实验尽可能不产生或少产生有毒有害物质，或能有效除去产生的有毒有害物质，树立绿色化学概念。如铁丝、铜丝在氯气中燃烧，教材中采用的是把铁丝或铜丝灼烧之后伸入集气瓶，这样难免会有氯气泄漏，另外燃烧后的产物温度很高，容易导致集气瓶底破裂。为了防止氯气泄漏，我们可以用软木塞塞住集气瓶，让铁丝或铜丝穿过集气瓶，采用电加热的方法去引燃铁丝或铜丝；为了防止瓶底破裂，我们可以在集气瓶底部放少量的沙子。在检验干燥、湿润氯气是否有漂白性时，教材用了两瓶氯气，实际上用一瓶就可以了，我们可以把一半润湿的PH试纸放入盛氯气的集气瓶中，这样对照现象也非常明显。(3)整合实验，尽可能做到“一物多用”。高中阶段教学任务非常繁重，学习非常紧张，所以我们要合理设计实验方案，尽可能整合部分实验，一次完成多个实验，提高实验效率。如铜和浓硝酸反应的实验，教材中实验装置存在以下几点不足之处：a. 反应不能控制，反应要等到铜片或硝酸反应完才能结束。b. 要收集满一瓶NO所需药品较多。c. NO收集满后把集气瓶从水槽中移出来时难免要接触稀硝酸。d. 尾气处理麻烦。为了实验能够随关随停，我们可以把铜片改成可以拉伸的铜丝；为了观察铜和稀硝酸的反应，我们可以把分液漏斗改成针筒，用针筒往试管中注入水就把浓硝酸变成稀硝酸；为了观察NO2和水的反应，可以用针筒抽取一定量的NO2，然后再抽取少量水，观察颜色变化，还可以做压强对平衡移动的影响，若要观察NO和O2的反应，可以用针筒往试管中注入空气，观察颜色变化；实验结束后要除去NO2和NO，可以用针筒注入一定量的NaOH溶液。(4)提倡微型实验，提高实验效率，节省药品用量。学生实验由于人数众多，药品用量很大，所以我们有必要在高中阶段引入微型化学实验。所谓的微型实验，就是以尽可能少的化学试剂来获取化学信息的实验方法与技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一，但其效果却可以达到准确、明显、安全和防止环境污染等目的。早在1989年，我国高等学校化学教育研究中心把微型化学实验课题列入科研计划，由华东师范大学和杭州师范学院牵头成立微型化学实验课题组。杭师院承担了原国家教委下达的微型化学实验玻璃仪器和塑料系列仪器等新产品的研制任务，华东师大与厂家合作研究初中微型化学实验箱，这些产品早已投放市场，为微型化学实验在中国的发展打下了坚实的基础。微型化学实验和常规实验相比，具有明显的绿色环保、节约药品和节省时间等特点。微型化学实验的优势已经在教学过程中呈现出来，受到广大师生的欢迎。(5)利用先进设备，使实验数据化，更具有说服力。如借助氧传感器来研究不同氧气浓度的海水对钢铁的电化学腐蚀速率的影响；利用比色法对反应进程的测定等，把原来定性的实验定量化，更具有说服力。
教师要转变传统的教学观念，优化知识结构，提高组织和实施实验教学的能力。教师要做实验改进的倡导者和组织者，而不是实验改进的包揽者，要让学生积极参与实验改进。教师要先对教材的实验进行分析筛选，如果实验设计本身已经比较合理的就不要改动了，如离子检验；对于存在设计方案不是很合理、实验比较繁琐、现象不是很明显等实验进行改进。一些简单的实验可以通过小组讨论后在课堂上完成；一些比较复杂、综合性较强、带有一定探究性的实验可以通过网上查资料，然后制订实验方案，到实验室完成。
花椒(Zanthoxylum bungeanum)是一种较小型的落叶乔木，属芸香科，一般4～5月份为它的开花时期，8～10月份为它的结果时期。其通常分布在亚洲、非洲、美洲和大洋洲的热带以及亚热带等地区。现在全世界的花椒有250余种，而我国目前约有50种。从现在的种植面积和数量上来看，世界上最大的花椒王国就是中国，其在国内北起东北南部，南最远到五岭北坡，东南可至江苏、浙江等沿海地带，西南到西藏的东南部，均有分布；从平原到海拔更高的山地，如在青海海拔2500 m的山坡地带也有种植。目前国内比较有名的花椒有四川汉源花椒、云南谷律花椒、河南东岗花椒、陕西凤县大红袍花椒等。
作者简介：
周纪贤，浙江省诸暨市，浙江省诸暨市诸暨中学暨阳分校。
LMS算法[3]是基于最陡下降优化方法的迭代自适应算法，它主要适用于工作环境中信号的统计特性平稳但未知的情况。
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