高中化学实验革新类型与途径(2)

　　二、高中化学实验创新的途径。
　　
　　1.优化实验方式。
　　
　　化学实验方法是根据化学实验目的，通过运用实验仪器、设备、装置等物质手段，在特定实验条件下，改变化学实验对象的状态或性质，通过实验观察获得各种化学科学事实，以探究化学问题的一种科学研究方法[5].为了适应新课改，已从传统单一的、照单抓药式的实验教学向微型化、系统化、探究式转变，使实验教学更能体现教与学的关系，让学生在实验方式的变革中培养化学素养。目前，以绿色化、生活化、可探性为特征的实验方式主要有：第一，将敞开体系实验改为封闭式实验。如用注射器作容器制备 Fe（OH）2、NO2、Cl2等。第二，充分运用控制单一变量思想将教材实验设计成对照性实验。如利用控制变量思想研究乙酸乙酯制备中浓硫酸和饱和碳酸钠溶液的作用或利用不同催化剂研究乙酸乙酯制备的最佳条件等。第三，借助手持技术、传感器、数据采集器等对某些传统实验进行数字化实验设计，以弥补其不足。如利用微电流传感器研究单池单液原电池、双池单液电池、双池双液电池，让学生明确单池单液原电池电流不持续、不稳定，认识双池单液电池、双池双液电池的区别、金桥电池和盐桥电池的区别。近年来，借助于手持技术、各种传感器、数据采集器对化学实验进行数字化探究的成果常见于《化学教学》、《化学教育》、《化学教与学》等专业期刊。这些成果都增强了实验的说服力、拓展了学生视野、提升了学生能力。
　　
　　2.优化实验装置。
　　
　　对实验装置进行优化、创新是为了更好地体现教与学的关系，使实验现象更加明显，实验结果更易于学生接受。优化实验装置是在不影响实验效果的前提下，对那些现象不明显、可视化差、对比难以形成、现象难以持续、易造成污染的实验进行的创新。对于实验装置的创新方式主要有：第一，利用学常见仪器对原实验进行优化重组。第二，利用身边的素材、自主设计节约型或环保型的实验装置来替代教材实验装置。如开发多功能燃烧瓶用于铁丝、硫的燃烧和白磷的水下燃烧[6]等；制备封闭 U 型管完成温度对粒子运动速率的对比、CO2与 NaOH溶液反应和 CO2溶于水的对比实验[7]等。第三，以某一物质为载体，将其制备与性质实验进行系列化设计，达到优化实验环节的目的。如对 SO2、氯气、NOX、CO2等气体的制备性质的一体化设计。
　　
　　3.优化实验条件。
　　
　　实验条件是指特定对象相联系，并对状态、性质和变化发生影响的诸因素的总和，是物质发生变化的外在因素。对实验条件进行优化，就是要通过改变条件，运用各种不同的实验比较法来获取最佳条件。从中学实验来看，实验条件优化的主要途径有：第一，将某些实验由敞开体系变为封闭体系。该法主要用于有毒气体的制备和性质实验、部分防氧化实验或用于能够与空气中的成份发生反应的实验等。如制备Fe（OH）2时，为了能较长时间观察到白色沉淀，需要在隔绝空气条件下进行。第二，对于某些实验的引发方式进行改进。如测量空气中氧气的含量时将酒精灯加热改为电加热棒密闭环境引燃等。第三，通过控制反应过程的外部条件来优化实验条件（如表3所示）。其中，第三种情况比较普遍。
　　 　　
　　4.调整实验试剂。
　　
　　对于那些操作困难、易受干扰、有副反应的化学反应，可以通过调整试剂，即寻找新的试剂来替换原有试剂，使现象更加明显，实验结果或结论更具可靠性和说服力（如表 4 所示）。
　　 　　
　　5.增补教材实验。
　　
　　为了增强教学的直观性、加强学生对某些抽象原理、概念的理解，有时需要适当增加教材之外的实验来弥补教材本身的不足。如在进行人教版选修4“弱电解质的电离”一节教学时，为了让学生在真实的情境中认识弱电解质电离平衡，可增加电离平衡动态演示器演示醋酸的电离和使用 PH 传感器测定0.01 mol/LNaOH 溶液分别滴定 20 mL0.100 mol/LHCl、20 mol0.100 mol/L CH3COOH 的 PH 值变化来帮助学生理解电离平衡的概念；在进行人教版必修 1中 NO2教学时可增加使用气压传感器定量研究 NO2溶于水的实验，让学生从定量的角度认识 NO2与H2O 的反应等。从目前的研究来看，对教材实验的增补主要以数字化实验为主，如使用温度传感器测定自然界的水温、酒精灯火焰温度；用电导率传感器测定电解质的电导率、研究离子反应的本质、稀NaOH 和 NH4HCO3溶液反应的顺序等；用 PH 传感器绘制酸碱滴定曲线等。这些增加的实验都不同程度地提高了实验教学的质量，培养了学生的信息素养。