例谈高中化学实验的改进与创新

王乃麒

[摘   要]高中化学教材实验普遍有较大的改进与创新空间，为了让学生在实验中获得“真知识”、体验“真探究”、收获“真生成”，充分发挥实验功能，提高实验效率，很有必要对高中化学实验进行改进。通过具体案例展示，阐述以实验设计的科学性、简约性、直观性、安全性、创新性理念引领高中化学实验的改进，整体考虑，突出关键，以实验创新性为突破，充分挖掘实验的教学功能。

[关键词]改进创新;化学实验;提高效率

[中图分类号]   G633.8        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058（2019）02-0073-02

部分化学实验，在不少化学教师的眼里无疑是“鸡肋”一般的存在——做（食）之无味、弃之可惜，其中很重要的原因之一是这些实验缺乏科学性、探究性、简约性，为了让学生在实验中获得“真知识”、体验“真探究”、收获“真生成”，真正在实验中“求真悟道”，充分发挥实验功能，切实提高实验效率，很有必要对高中化学教材中的某些实验进行改进与创新。

高中化学教材实验在激发学生学习兴趣，引导学生正确理解物质性质、化学概念及原理，提高学生的实验能力，培养学生的创新精神和实践能力等方面意义重大。实验的改进与创新不仅要考虑如何使实验效果更好，更要考虑实验的改进对学生理解物质、概念、原理的促进作用，进而更好地启迪学生的思维，培养学生的科学素养和价值观。

一、 实验改进与创新的原则

1.科学性原则

高中化学实验改进与创新应在化学实验方案设计、化学反应装置的选择、化学实验操作步骤等方面遵循科学性原则。科学性是实验改进的基础， 是确保实验简约性、直观性、安全性的前提。实验改进与创新的科学性应特别突出实验的探究性，让学生在实验探究中理解物质性质，形成化学概念，提高实验能力，培养科学精神和科学素养。

2.简约性原则

高中化学实验改进与创新要重视实验的简约性，在仪器药品试剂的选择上尽可能节约实验成本，在实验操作步骤的设计上尽可能简便操作，力求以最低的成本和最少的时间，获得最佳的实验效果。实验的简约性是提高化学实验效率的关键。

3.直观性原则

实验的直观性是高中化学实验改进与创新追求的主要目标。直观明显的实验现象是实验改进成功与否的重要判据，只有让学生获得直观的实验结果，才能进一步启发学生的思维，培养学生的科学素养。实验改进的直观性还应注重实验的趣味性，让实验更具吸引力，从而激发学生的实验热情。

4.安全性原则

高中化学实验改进与创新应在规范操作，确保安全的前提下进行，同时践行绿色化学理念，构建绿色化学实验，让学生热爱自然，珍爱生存环境。

5.创新性原则

创新性是高中化学实验改进与创新的灵魂，教材实验设计很可能重在知识层面和操作技能层面，未必能充分挖掘实验功能，只有在创新思维的引导下，才能让学生的情感、学习态度、价值观的培育融入其中。

二、高中化学实验改进与创新的总体目标思路和案例分析

课程标准对高中化学实验的要求是通过以化学实验为主的多种探究活动，掌握基本的化学实验技能和方法，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究意识，促进学习方式的转变，认识实验在化学科学研究和化学学习中的重要作用，培养学生的创新精神和实践能力，高中化学实验改进的总体目标是让学生的情感、学习态度、价值观的培育融入其中。

高中化学实验改进的总体思路是以实验设计理念引领高中化学实验改进，从实验设计的科学性、简约性、直观性、安全性、创新性出发，以科学性为基础，以简约性、直观性、安全性为目标，以创新性为突破。

[案例一]钠与水反应实验的改进

从实验设计理念思考，教材中钠与水反应实验在科学性上存在不足：实验没有对生成的气体进行检验确认。而做该实验时，学生刚从初中进入高中，对化学反应原理还没有深入了解，实际教学中让学生从观察到的现象去推断产物，并对该气体进行验证非常有必要。

为此，我们从实验的科学性着手，对生成的氢气进行检验。实验的创新性操作如图1：反应结束后，生成的氢气的密度比空气小，停留在上层，打开输液器开关，点燃气体进行检验;再利用生成的氢气不溶于水及不和水反应的性质，可以将集气瓶内溶有氢氧化钠的上层液体压回注射器中，滴入酚酞变红以检验生成的是氢氧化钠。同时尽量保持教材实验原有的简约性、直观性、安全性。如仪器选用方便，集气瓶是实验室常用仪器，注射器和输液器开关等在普通药店可以购买且便宜，操作也简便，最大限度地保持了实验的简约性;让钠和水在密闭的集气瓶中反应，可以直接观察到“浮”“熔”“游”“响”“集气瓶内液面下降” “注射器液面上升”“罩在火焰上方的烧杯内壁上有水珠出现”“往注射器溶液中滴入酚酞，溶液变红色”等现象，让实验的直观性得到加强。

[案例二]含氮化合物间的性质探究实验的创新设计

实验目的：实验探究含氮化合物间的性质;从定性定量角度探究NO2与H2O的反应。

实验用品：圆底烧瓶（150 mL）， 注射器（60 mL），矿泉水瓶（300 mL），玻璃长导管，止水夹，气球;H2O2 ，铜丝，浓HNO3， 水，紫色石蕊试液，土豆。

实验装置图：如图2。

实验设计思路：突出实验的安全性，让所有涉及的含氮物质间的反应自始至终在密闭装置内发生，反应结束后对多余的氮的氧化物进行处理。往烧瓶中加入约4 mL浓HNO3，倒立装置后，烧瓶内铜丝和HNO3反应生成的NO2气体将烧瓶内的空气从长导管排出，多余的气体收集于连接塑料瓶的注射器中，反应停止后将塑料瓶中的水压入烧瓶，利用NO2易溶于水的物理性质产生的压强差将探究实验设计成“喷泉实验”;生成产物硝酸用紫色石蕊试液检验，烧瓶内的气体由红棕色变成无色，可以初步判断有可能有新的难溶于水的无色气体生成，再用注射器通过橡胶管往烧瓶内注入氧气，观察到无色气体又变红棕色，说明之前的无色气体是NO气体，从而完成了NO2与水反应的定性实验探究;观察剩余无色气体体积约占烧瓶体积的三分之一，得出发生反应的NO2与生成NO气体的体积比是3∶1，完成了NO2與水反应的定量实验探究。在对生成的无色气体进行验证的同时，也探究出了NO无色及难溶于水的物理性质，以及与氧气反应生成NO2的化学性质。

总之，如果我们在高中化学实验教学中能把握高中化学实验改进与创新的基本原则，从实验设计的科学性、简约性、直观性、安全性、创新性出发，以科学性为基础，以简约性、直观性、安全性为目标，以创新性为突破，对一些典型实验进行必要的改进或创新设计，就能让学生在实验中充分获得“真知识”，深刻体验“真探究”，真正收获“真生成”，不断提高高中化学实验效率，充分挖掘实验的教学功能。

（责任编辑 罗 艳）