高中化学实验课程建设的思考与实践

摘要：在反思高中化学实验教学的基础上，以案例形式阐述了化学传统实验的改进，进而阐述了分层递进的高中化学实验课程体系的创建。实践表明，正视化学实验的教育价值，积极创新高中化学实验课程，对开发学生创新潜能、提升科学素养和促进教师专业化发展大有裨益。

关键字：高中化学实验；创新；课程

文章编号： 1005–6629(2012)6–0042–03 中图分类号： G633.8 文献标识码： B

以实验为基础是化学学科的重要特征之一。化学实验不仅是化学科学发展的重要基础，也是基础化学教育的核心内容和基本方式[1]。如何进一步挖掘传统化学实验的教育价值，积极创建新的高中化学实验课程体系，培养学生创新精神和实践能力，是我们近几年来在教学实践中一直思考和探索的问题。

1 对高中化学实验教学的思考

1.1 对化学实验教学创新的思考

创新有两种：一种是科学发现与技术发明，这是一种从“无”到“有”的原创；另一种是对已有科学发现的补充与技术发明的改进，这是一种“好了”还要“更好”的再创造。对教师来说，教育或教学没有最好，只有更好。传统化学实验在高中化学教学中占有很大的比重，对学生学习化学不可或缺。但高中传统化学实验偏重于结论的验证，偏重于操作技能的训练，过于重视实验的认知性结果，忽略学生过程性体验，留给学生探究的空间较少，忽略了其应有的方法论和教学论功能，不利于全面提升学生科学素养[2]。因此，对中学化学教师来说，改进化学实验与化学实验教学能为创新提供广阔的用武之地。

如何着手？当我们面对一个个具体实验时，往往由于思维已成定势，似乎一切都是理所当然，创新不知从何下手。显然，以课程标准的要求为依据，以有利于学生发展为准则，重新审视化学实验的教育价值，寻找改革、改进的切入点，进而开发新实验，创建新的实验课程体系，既是必要的，也是现切实可行的。

作为科学教育的重要组成部分，化学是一门最富有创造性的自然科学，化学学科本身有着迷人的创造魅力[3]。重视以化学实验为主的多种探究活动，注重学生体验科学探究的过程，提升科学素养是中学化学实验教学改革的趋势与重要特征。而联系生产生活实际，注重趣味性，增强探究性，体现绿色化学思想，引入定量思想等则应是化学实验教学改革的主要内容[4]。

1.2 对“育人”与“育己”关系的思考

“育人”必须首先“育己”，“育己”才能更好地“育人”。要求学生具有创新精神和实践能力，教师自己必须首先去努力实践。其实，每一个人，不管是教师还是学生，都有创新的潜能。要能有效地挖掘学生创新的潜能，教师必须首先挖掘自己创新的潜能。因此，创新应该成为我们的一种追求；创新不是空喊口号，创新是一种实实在在的行动；创新不可能一帆风顺，因此，创新还是一种精神。教师有创新追求，才有资格引导学生追求创新；教师投入创新实践，才能理解与珍惜学生在创新实践中的点点滴滴；教师在创新实践中坚忍不拔，才能感染、引导学生在实践中勇往直前。

实践表明，教师对待传统化学实验教学创新的态度与积极投入，对学生始终有着潜移默化的示范作用和感染作用。坚持对于传统化学实验的研究一定会唤醒学生探索的热情，激发学生研究的动力。尽管高中生的创新大量表现为对原有传统化学实验的改进和修饰，但显现的这种创新意识与萌芽极其珍贵，必须给予适时的呵护。正视高中阶段这一培养学生创新意识、创新思维、创新能力的关键时期，努力创设条件引导学生参与实验过程，亲身经历实验的乐趣，主动获取知识、发展能力、提高科学素养，是时代赋予教师的神圣职责。

2 高中化学传统实验的改进

化学演示实验的作用和重要性毋庸讳言。但演示实验不能只照方抓药。教师合理改进教材演示实验，是化学实验教学创新的开始。

2.1 单个演示实验的改进

案例1 铜和浓硫酸的反应

按照教材陈述进行实验，易倒吸或造成二氧化硫逸出，反应后混合液蓝色不明显，有较多黑色物质，影响了实验效果。我们认为产生蓝色混合液的实验现象是否明显是实验关键之一，研究发现要得到稳定的蓝色溶液，必须控制硫酸的浓度、反应的温度以及铜的用量。经过多次试验，我们设计了如图1所示的实验。

实验步骤：先在试管中加入薄铜片（约4~5 g）和12 mL蒸馏水，再从分液漏斗中加入6滴98 %的浓硫酸，并加热。稍后继续从分液漏斗中加入13 mL 98 %的浓硫酸，再加热，铜片消失前移去酒精灯。该实验不仅蓝色明显、稳定，不会引发倒吸或污染，而且可以引发学生连续思考。因为整个实验过程蕴含着许多鲜活的化学知识，如铜与稀硫酸不能反应、铜与稀硫酸加热后也不反应、铜与浓硫酸不加热仍不反应、铜与浓硫酸加热才能反应，反应生成硫酸铜和二氧化硫等。该实验生动地显现了化学反应对于反应条件是多么的敏感！

2.2 组合实验的设计与运用

组合实验，就是将物质的制备、性质实验以及尾气处理等单一的实验通过改进组合到一个实验装置中，有助于学生对物质形成全面整体的认识，也利于发现与探究问题，发展创新意识和探究能力。

案例2 硫化氢性质的组合实验

硫化氢有剧毒，容易造成环境污染。作好硫化氢性质实验，关键是防止污染。如果是单个实验逐一演示，则污染不可避免。为此，我们设计了组合实验，实验装置见图2。

实验时，可先进行硫化氢与紫色石蕊、溴水、硫酸铜溶液的性质实验，后进行燃烧实验，以保证硫化氢的纯度。实验中可以观察到紫色石蕊变红、溴水褪色、硫酸铜溶液变黑；浸在冰水的U 形管中出现少量的淡黄色固体，C处见到硫化氢在空气中燃烧现象，在火焰上方放一洁净的蒸发皿，可以看见硫化氢不完全燃烧生成的淡黄色固体等现象。

该实验将硫化氢实验室制备、还原性、可燃性、热不稳定性、氢硫酸酸性等集于一体，既直观全面地呈现了硫化氢性质，又有效避免了硫化氢的泄漏，适合课堂演示。

3 分层递进的高中化学实验课程体系的创建

仅通过教师改进演示实验，尚不足以达到实验教学改革的最终目的。因为改进的实验数量毕竟有限，且主要囿于教师演示，学生缺少动手的机会，难以体会改进的乐趣。为此，我们把教师团队研究传统实验教学的经验逐步上升为化学实验课程建设，以化学基础型课程为依托，合理整合拓展型课程和研究型课程，设计与创建了分层递进的化学实验课程体系。

高一年级，以课本实验为基础，设计了《化学实验基础》课程，安排专门课时让学生动手操作实验，培养学生基本实验技能和素养。该课程设计的专题有：了解并制作简单实验仪器如认识实验好伙伴、简单玻璃工件制作等；实验的基本操作如粗盐提纯和海带提碘等；定量实验如中和热的测定等；课本实验的拓展如加碘食盐中碘元素存在形式探究等。每堂课学生合作完成一个实验。课程评价除完成实验报告外，每学期还单独进行命题实验考核。在高一下学期，设计了《趣味化学实验》课程，让学生在联系生活的趣味实验中拓展视野，通过尝试激发创造性的欲望，提升创新的动力。《趣味化学实验》课程共开设十个课时。内容有：火柴中的化学、制作水果电池、自制酸碱指示剂、腌制皮蛋、叶脉书签制作等。

高二年级，在学习《化学实验基础》、《趣味化学实验》课程的基础上，开设《化学实验研究》课程，从趣味实验、疑难实验、异常实验和创新实验等四个角度入手，着力提升学生探究化学实验问题的意识、能力和方法。该课程由学校教师和外聘大学教师联合执教。《化学实验研究》开设的专题有：创新实验——主要通过介绍全国和上海一些典型的实验创新设计作品，引导学生进行评析，逐步领悟化学实验创新设计的原则和方法；异常实验——通过不同案例，引导学生从反应机理、反应物用量及浓度、实验装置、反应温度等角度系统分析“异常”实验的成因。趣味实验——以主题形式展开，如燃烧条件及燃烧现象的研究则是通过扩散燃烧、蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧等四种燃烧形式的案例介绍向学生渗透一些选题及研究方法，并提出一些参考选题等。疑难实验——主要关注一些目前尚没有完全解决或认识上尚存在偏差的一些实验如石蜡的催化裂化等，引导学生进入传统实验研究的前沿。

有了课程保障，学生实验能力进一步得到提升，研究化学实验的兴趣进一步增强。学生纷纷自发提出实验研究问题，我们根据学生提出研究课题或问题的方向，合理分组并组建了“EC化学社团”、“碳碳四键化学社团”、“YMP环境小硕士”等化学实验研究社团。在教师指导下，利用学校社团活动时间自主开展实验研究。一年时间内，学生自行查阅资料、自主设计方案、合作研究、撰写研究报告并进行答辩交流。近几年形成了“可以‘吃’的一次性筷子”、“防晒霜防晒效果比较”、“硫酸铝和聚合铝絮凝作用的实验研究”、“坚不可‘吹’——一种比较牙膏固齿效果的简单方法”、“氯水见光分解实验的改进与装置的应用开发”等学生实验研究课题或报告近百个，通过这些课题的研究，很好地提升了学生研究水平和能力，发展了学生创新思维。

4 启示与展望

开展以传统化学实验为基础的教学改革，对学生创新思维的发展与科学素养的提升大有裨益。实践中我们明显感受到学生在化学实验中由“看客”变成“实践者”、由“生疏”变“熟练”、由“弱”变“强”。学生的创新意识、创造潜能不断开发，一批又一批热爱化学、热爱科学探究的学生茁壮成长。在上海市英特尔青少年科技创新大赛、上海市百万青少年争创“明日科技之星”评选活动、上海市“白猫杯”化学知识与应用技能竞赛中频频获奖。教师亦在传统化学实验教学改革实践中得到了很好的提升。

开展以传统化学实验为基础的教学改革，需要的不是更多的设备、条件，而是创新的意识、创新的思维和探究问题的能力，这饱含着教师对化学教学和化学课程本质的认识，以及对学生地位和教师作用的重新审视。

在我校进行的传统化学实验教学改革，不是教师的个别行为，而是一支队伍的集体探索。根据化学老师的特点和专长，教研组组成侧重点不同的研究小组，既分工又合作地开展传统实验研究。教材实验改进小组主要研究教材演示实验的改进和优化，聘请富有经验的退休教师做顾问，以教材章节为序，逐一确立研究主题和内容，每周一到两个半天集中研究一到两个实验，着重解决演示实验现象是否明显、安全和污染控制问题。创意实验小组本着巧用实验制造认知冲突，活用实验引领学生思考，善用实验揭示化学之美、化学之真，主动根据教学目标有目的地自行设计实验。“异常”实验小组则着重研究由于主客观因素影响而产生不同于常规预期现象的实验，通过对“异常”现象本质原因的分析，引领学生正确对待化学实验中的“异常”。

诚然，我们在化学传统实验改革方面取得了一定的经验和成效，但在融入传感器技术、现代仪器分析技术等方面还要加快步伐，同时要借学校创新素养培育实验项目开展之际，加快推进学校“化学创新实验室”建设，为学生创新素养的培育搭建更广更高的平台。

参考文献：

[1]王磊.中学化学实验及教学研究[M].北京：北京师范大学出版社，2009.

[2]郑长龙等.化学实验教学新视野[M].北京：高等教育出版社，2007.

[3]吴国庆.化学创造性思维培养方略[M].海口：南方出版社，2001.