高中化学实验革新类型与途径

　　摘 要 通过对在《化学教学》《化学教育》《中学化学教学参考》等学术期刊、各级化学优质课大赛和实验创新大赛等呈现的实验创新成果的观察和分析，提出了生活化、生态化、生动化、微量化和定量化等“五化”实验创新视角，以及优化实验方式、优化实验装置、优化实验条件、调整实验试剂、增补教材实验等实验创新策略。
　　
　　关键词 化学实验 实验创新 优化实验。
　　
　　教师不仅是知识的传播者、崇尚者、使用者，更是知识的创造者、质疑者、完善者。化学教师承担着培养学生化学学科核心素养的重任，而创新实验教学是培养学生核心素养的重要载体。我国一线教师和研究人员为此作了大量工作，并取得了丰硕的研究成果。这些成果主要外显于《化学教学》《化学教育》《中学化学教学参考》等重要期刊、历届全国高中化学优质课展示活动、各级部门组织的仪器创新大赛等。通过对这些外显成果的分类、整理、归纳，我们可以从中得出高中化学实验创新的研究策略。
　　
　　一、高中化学实验创新的类型。
　　
　　1.生活化。
　　
　　实验教学生活化是指充分借助各种生活资源或自然资源、社区资源来改进化学实验，使实验现象更加明显、直观。目前用于改进实验装置的生活用品主要包括注射器、输液袋 / 管、笔杆、塑料瓶 /盒、丢弃的太空杯、亚力克板、音乐贺卡、橡皮泥、气球、节能灯管、小风扇、计数器等。如华南师大韦新平、钱扬义教授利用带针头的针筒、塑料滴管、试管、药片板、青霉素瓶改进乙炔的制备与性质实验；应用榛子果检验铁元素、醛醛和制作 PH 试纸；运用饮料瓶完成爆鸣实验、酸性氧化物性质的验证和制作净水器等。生活化的实验创新不但可以节约实验成本、提高实验效率，还能激发学生学习化学的兴趣、培养学生“变废为宝”的学科思想和环保意识。
　　
　　2.生态化。
　　
　　实验创新的生态化是指在实验创新过程中运用生活化素材优化实验，实现化学实验的无害化、绿色化。目前生态化的实验创新主要有以下几种形式：第一，将有毒气体的制备实验或易被空气氧化的实验由敞开体系改为封闭体系。如利用生活中的输液袋和注射器进行铜和稀浓硝酸反应的对比实验[1]、氢氧化亚铁制备实验的改进等。第二，对有毒气体的制备和性质进行一体化设计，优化实验环节，体现绿色化学理念。如对 NOX、Cl2和 SO2的制备和性质进行一体化设计[2],自制环保型防泄漏实验装置验证 CO2、SO2、Cl2的性质和进行铜与浓硫酸（或浓硝酸）、H2S 与 SO2的反应等[3].第三，对教材中的部分实验进行微量化设计，使现象更加明显。如对石蜡的裂化实验、溴乙烷消去反应、煤的干馏、SO2和 Cl2的系列化实验进行的微量化设计[4].无论采用何种形式，其根本宗旨都是为了实现“绿色化学”,避免环境污染，保护人体健康。
　　
　　3.生动化。
　　
　　实验创新的生动化是指将传统实验通过趣味实验、魔术化学、游戏化学的方式进行呈现，让学生在实验情境中感受到化学美，并从中感受到乐趣，形成知识的意义建构。无机化合物和有机物的性质实验教学可以采取这种方式进行创新（如表 1所示）。
　　
　　从表 1 中可以看出，以趣味实验、魔术化学等为载体的实验创新，是以学生的已有生活经验为背景展开的，以其独特的现象、新颖的实验方法而受到学生的青睐。生动化的实验创新，能够促进学生人文精神和化学素养的发展。
　　 　　
　　4.微量化。
　　
　　微量化实验能够克服微型实验演示的弊端，它运用微小量的试剂在较常规的仪器中进行化学实验，依然能够得到明显的实验现象。微量化实验不但可以弥补微型实验的不足，而且还具有省时、经济、现象直观生动、易于操作的特点，从而受到一线教师的欢迎。
　　
　　微量化实验的出现，拓展了中学化学实验创新的新渠道，随着研究的不断深入，已逐渐得到人们的重视和应用。
　　 　　
　　5.定量化。
　　
　　对高中化学实验进行定量化设计创新，是近年来兴起的一种研究潮流。目前有三种方式：第一，为了获取实验最佳条件而进行正交实验设计。如利用正交实验法研究“黑面包实验”、铁与水蒸汽反应的最佳条件。第二，借助传感器和信息技术对那些抽象难懂的科学理论实验，或需要捕捉实验细节，或需要进行定量研究的科学实验等，进行数字化实验探究。如利用微电流传感器探究原电池产生持续稳定电流的原因、利用色度计测定抗贫血药物中铁的含量、亚硝酸钠的含量等。第三，利用控制变量思想研究外界条件对化学反应速度、化学平衡的影响等。如过氧化氢提取海带中碘的实验条件优化等。