把现代教育技术引入化学实验中

鲁云龙　　包朝龙

化学是一门以实验为基础的学科，在当今新课程实施的过程中，实验的教学显得尤为重要。许多优良的传统实验对学生知识的建构和能力的培养起到了不可估量的作用，但从现有的教材实验设计看。许多不和谐的因素也渐渐地显现出来，如有些实验会造成比较严重的环境污染，甚至直接危害到师生的身体健康；有些实验由于条件和仪器药品的限制无法在规定的时间内完成；有些实验的实验现象不明显直接影响教学效果，等等。如何在现有的教学条件下取得完美的教学效果，就成了我们思考的问题。

实践证明，将现代教育技术引人日常化学实验教学工作，并与传统实验有机整合，已势在必行，在这一方面展开研究是一项十分有意义的工作，它必将打开化学实验教学新的篇章。

研究经过和内容

准备阶段(2007年6月至2007年8月)。这一阶段的主要任务是组建课题组，并进行人员分工，查阅文献，整理资料，问卷调查与学生座谈。

教学实施阶段(2007年9月至2008年6月)。按照课题方案要求开展研究，在不同的班级采用不同的方法完成实验，并在课后及时收集学生反馈的信息，在研究过程中及时收集整理典型的案例。

总结整理阶段(2008年6月至7月)。课题组成员交流总结、整理研究材料，对收集到的信息及时地处理。撰写课题研究报告和工作报告，完成课题研究，并加以推广。

通过对现行教材中化学实验的实际操作验证和理论验证，去粗存精。发展创新，用现代教育技术来弥补传统实验方法中的不足之处，同时将传统实验与现代教育技术有机地整合在一起，达到实验教学中的最优化。

主要研究成果

课题组全体成员在查阅和研究文献资料的基础上，对多所相关学校在实验教学方面开展了调查，并通过课堂教学实施，在实验条件、实验效率、实验时间和实验安全、实验环保等方面展开了研究，在继承传统实验方法的基础上。巧用现代教育技术与传统化学实验的融合，取得了一定的成果。

实验条件的限制

与经济发达地区相比，贫困地区或农村中学化学实验资金显得较为困难。实验室数量和器材配备不齐全，尤其是缺少一些不常用的化学仪器，这导致某些实验无法正常开展，稍好一点的学校改为演示实验，条件较差的学校连演示也无法开展。对于这种情况，化学教师只好开设多媒体实验。我校虽属于浙西一流学校，实验条件相对比较好，但面对新课程对化学实验的要求，实验条件受限仍很突出，主要表现为仪器和药品的缺乏，如：《实验化学》(苏教版。下同)专题1课题3《硝酸钾晶体的制备》实验、专题7课题1《硫酸亚铁铵的制备》实验、专题7课题2《阿司匹林的合成》实验中的布氏漏斗、吸滤器、抽气泵；专题5课题2《电解与电镀》实验中的氯化锌、硼酸；专题6课题2《镀锌铁皮锌镀层厚度的测定》实验和专题7课题2《阿司匹林的合成》实验中的电子天平；专题7课题2《阿司匹林的合成》实验中的乙酸酐药品；还有《化学反应原理》专题3第四单元《沉淀溶解平衡》中的PbI2等，上述化学仪器、药品就连一些城市中学也不具备。面对这些问题，我们一方面想办法申请采购，另一方面在进行这些实验时，尽量借助多媒体进行实验展示。

以专题7课题2《阿司匹林的合成》的实验为例，我们认为，学生不能在实验室亲手做实验的原因有：药品乙酸酐欠缺。整个学校才有几十毫升的量，且该物质是易制毒品的物质之一，所以购买前必需向公安部门审批；学校尚缺抽气泵，无法进行降压过滤；本实验耗时长，前后可能需2—3小时。

鉴于以上原因，本实验由老师指导少数化学兴趣小组学生在实验室里完成，在不同的实验阶段分别将装置、药品、实验现象拍成照片，然后做成PPT，在进行“阿司匹林的合成”教学时，随着“合成方案的设计”不断用多媒体展出所需的“仪器、药品、反应装置、反应现象及产品的实物照片”，让学生产生身临其境的感觉。

这个实验我们在省级新课程培训中，做了介绍，得到了同行的认可。

实验时间的限制

按照新课程的要求，要让学生有更多的机会动手实验，但遗憾的是，教材中有些实验的安排与教学实际严重脱节，主要表现在有些实验需要很长时间的准备和观察，这在课堂教学中似乎又不可能。以我校为例，高二化学周课时仅3节，而《实验化学》专题2课题1《铝及其化合物的性质》中，培养明矾晶体实验需要学生连续3天观察实验现象。这在中学是做不到的。又如专题7课题2《阿司匹林的合成》实验，也难以在一个课时内完成。面对这种情况，我们采取的措施是：把这些实验做成录像或多媒体，在课堂中让学生观摩实验过程。

以《实验化学》专题2课题1《铝及其化合物的性质》中培养明矾晶体实验为例，此实验最大的问题是，要得到较为理想的实验结果，需要几天的时间，显然在课堂中要完成是不可能的，所以此实验主要由实验员和教师共同完成，并把不同时间内的现象(晶体的生长情况)用数码相机拍下，在课堂中展示给学生。

实验现象的限制

一些实验对试剂的要求较高，中学实验室难以达到要求，造成实验现象不明显或无现象，直接影响到教学效率。如《实验化学》专题5课题1“金属的电化学腐蚀”中的“析氢腐蚀”实验，是比较铁钉和绕有铜丝的铁钉两者在0.1mol·L-1盐酸中的腐蚀快慢。理论上讲，是后者腐蚀速率快，放出的气泡多，并率先出现蓝色沉淀。但事实并非如此，而是产生气泡都不明显，蓝色沉淀也不明显。原因可能是未绕铜丝的铁钉不纯，也发生原电池反应；也可能现在生产铁钉的铁改变了成分成为“不锈铁”，或经过“发蓝”处理，在酸中不易形成原电池，因而反应慢，产生Fe²⁺很少，因而看不到蓝色沉淀。“吸氧腐蚀”实验也有现象不明显的问题。

以《实验化学》专题5课题1《原电池》“金属的电化学腐蚀”中的“吸氧腐蚀”实验为例，此实验如果按照课本的要求去做，实验很难成功，现象几乎没有。为此，我们特将该实验的教学做了改进，教师先指导兴趣小组的部分学生来完成该实验；实验过程中分阶段拍下照片；选出现象最明显的、具有代表性的照片做成PPT，供上课时用。其实验过程如下：

(1)取6cm×8cm的铁片，擦去表面的铁锈：

(2)在铁片的不同位置分别用铜棒和石墨棒用力刻划；

(3)在两刻划处分别滴上少量饱和食盐水和酚酞的混合液；

(4)等待，如果发现混合液蒸发了。及时补充；

(5)当看到明显现象时，结束实验。

危险实验的限制

一些化学实验如果操作不当，就有可能发生实验事故。不能用实验证明，可以用多媒体动画模拟这些错误操作，

它可将错误分解，放慢动作，不仅把错误的原因演示清楚，而且可以渲染气氛，学生看后印象深刻。如《实验化学》专题2课题2乙醇和苯酚的性质实验中，乙醇倒入浓硫酸中，液体沸腾飞溅。另外，点燃没有检验纯度的氢气导致氢气发生装置的爆炸；用排水法收集氧气时先停止加热，后将导管移出水面，水倒吸试管炸裂等，把这些实验做成录像或多媒体，就可以让学生观摩实验过程，加深印象。

绿色实验的要求

化学实验的用品和化学实验中产生的物质不少是有毒和有害的，它不仅对环境造成了污染，更严重的是危及师生的健康甚至是生命危险。有些实验如果按照课本的要求进行实验，学生从走进实验室就开始呼吸有毒的空气，接触有毒的化学药品。一节课下来，学生受到的危害不小，而老师受到的危害更大，因为老师一般要连续上2-3个班级甚至4个班级的课，做一个有毒实验，连同实验准备工作，化学老师就得呼吸几个小时的有毒空气。

我们知道苯酚的危害就很大，在《实验化学》专题2课题2乙醇和苯酚的性质实验中，教材安排了苯酚的溶解性、苯酚与FeCl₃溶液、苯酚和溴水、苯酚和金属钠的反应实验，还要设计实验比较盐酸、碳酸、苯酚的酸性强弱，照课本用量计算，每个班(平均50人)至少用掉51g以上的苯酚晶体。《有机化学基础》中有三个单元涉及苯酚的实验，按教学要求做这些实验，每个班要至少消耗11g以上的苯酚晶体。这样每个班共消耗62g苯酚晶体。若以我校20个平行班级做这些实验，共计消耗1240g苯酚晶体。不仅实验中师生要呼吸含有苯酚的空气，这些含苯酚的残液倒入下水道，还对环境造成污染。

在《实验化学》专题3课题2亚硝酸钠和食盐的鉴别实验中，反应中生成的氮的氧化物危害也很大。与旧教材相比，新课程增加了探究实验，相应地就增加了有毒、有污染的实验的次数和药品用量。如用到苯的实验，在《化学2》和《有机化学基础》中共有8个，经统计每个班要消耗212mL苯。用到CCl₄的实验，在《化学1》《化学2》和《实验化学》中共有5个，经统计每个班要消耗150mL CCl₄。另外还用到甲苯、溴乙烷、液溴、丙酮、氯化钴、醋酸铅、碘化铅等对师生身体有害、给环境带来污染的试剂。

针对这种情况，我们的做法是，一方面，在继承传统实验的前提下，对实验进行改进，达到绿色化学实验的要求，如苏教版高中化学教材41页[观察与思考]中的氯气漂白实验(实验内容：分别将干燥和湿润的有色布条放入两瓶干燥氯气中，观察现象)。此实验准备时间长，尤其是3-4个班连续上课的教师准备工作负担更重；实验重复性差，综合性不强；环保性差，药品用量大，实验效益低。我们采用了宁波市第三中学徐玲玲老师将氯气的制备装置和漂白实验装置组合在一起的方法，就能有效地解决这个弊端，如右图所示。实验步骤：

(1)在广口瓶下层铺少许Ca(OH)₂，中间放1个盛有KMnO₄固体的平底小试管。

(2)在一张红纸上用水画一个小圈放人广口瓶，塞紧带有滴管(浓盐酸)的瓶塞。

(3)将浓盐酸滴加到KMn O₄中，观察现象。

该实验装置组装简便，密封性能好，很环保。实验易操作(只需要挤在滴管)，又适合重复多次操作。现象明显，当浓HCI滴加到KMnO₄时，立即产生黄绿色气体，干红纸没有褪色，而有水湿润的小圈褪色了。整套装置包含C12的发生、CI₂与H₂O反应、HCIO漂白、CI₂尾气吸收等装置，属于简约环保的综合性实验，演示实验和学生实验均适宜，有很好的实验效益，也可取1细小长条的泡沫，用小刀割成小缝，依次将浸有KI溶液、NaBr溶液的滤纸条和湿润的Ⅺ淀粉试纸镶嵌在其中，整体放入广口瓶，实验的综合性更强，效益更高。

中学化学常涉及气体多性质探究，如CI₂、SO₂、H₂S、NO、NO₂、C₂H₂、C₂H₄等。用常规实验相对来说存在着药品用量大、时间长、操作过程中易产生污染，而且实验完毕需要处理大量废物等弊端。我们采用了瑞安中学刘文君老师的方法：用生活中装洋丸或草珊瑚含片的透明真空硬塑板制成井穴板，将这些实验改为微型实验，能有效地克服这些弊病。

如下图所示的装置，是用药穴板设计成的SO₂气体的多性质反应器。可制取SO₂，并探究SO₂的水溶性、漂白性、还原性、氧化性，实验时间短，用药省，无污染，效果明显。

实验证明，用药穴板做课本中的下列实验，同样简约，效果明显。

(1)氯、溴、碘的性质比较，氯离子的检验。

(2)同周期、同主族元素性质的递变。

(3)硫酸根离子的检验。

(4)镁、铝化合物的性质。

(5)NHa与浓HCl、浓HN₃、浓H₂SO₄反应现象比较。

如果没有条件改进，也可以适时适度地用多媒体代替其中的某些实验，如我们在《有机化学反应原理》“溴苯的制取”实验中，考虑到本实验中苯和溴的毒性、学生的安全及对环境的污染等因素，我们对这个实验过程全程录像，并在进行“溴苯的制取”教学时，让学生观看录像。

问题与思考

通过实践我们认为，多媒体实验教学有许多优点：改变了传统实验教学的观念，利用多媒体等现代教学手段，增大实验的可视性、可听性、直观性，加大动态感，化抽象为具体，化平淡为生动，营造实验教学的活跃气氛；应用多媒体教学，能调动学生参与实验操作的积极性，CAI课件有声有色的实验教学能调动学生动手操作的兴趣，动手操作的结果又能使学生实现从感性认识向理性认识的飞跃：应用多媒体教学，优化实验教学过程；有利于实验教学的信息反馈，学生可以通过CAI软件和实验指导书来理解实验原理，掌握实验操作步骤、技巧，深入分析实验问题；有利于纠正学生实验中存在的问题。使学生的实验技能得以巩固和提高；危险实验应利用多媒体演示；微观的实验应利用多媒体演示；反应缓慢的实验应利用多媒体演示。

虽然现代教育技术在化学实验教学中有现象明显、实验时间短、效率高之优势，使原本丰富多彩的化学实验如虎添翼，增强了学生学习化学知识的兴趣。但学生缺乏体验，学生的观察能力、动手能力、分析能力和团结协作能力等难以得到良好的培养。多媒体只能是辅助教学，只能作为化学实验的补充和延伸。不能完全代替传统化学实验操作。过多地使用多媒体课件进行实验教学，会使学生缺少失败的经历，缺少挫折的感受，缺少从失败中寻找原因的毅力，缺少克服困难而取得成功的体验，不利于锻炼和提高学生的心理素质。因此，要小心处理好多媒体实验和实验操作的关系，在运用多媒体技术的道路中。需要我们一步一个脚印地探索，只有将先进的多媒体教学手段同化学实验、教学工作巧妙地结合起来，才能相得益彰，才能取得最佳的教学效果。

通过实践，我们也深深地体会到，教材中有些实验设计本身与中学教学实际脱节，建议删去或改进有关实验。如化学1中12页的[实验2]Fe(On)₃净水效果不明显、化学1中50页的活动与探究中的[实验4]热Na₂CO₃溶液去污实验，实验现象不明显、化学1中65页的观察与思考栏目实验现象颜色变化不明显，《实验化学》专题3课题2亚硝酸钠和食盐的鉴别实验课题，它们不仅对环境造成污染，而且课题介绍的方法不能用于鉴别亚硝酸钠和加碘食盐，因为加碘食盐中含有具有强氧化性的KClO₃。对实验造成干扰。这些实验建议删去。化学1中43页的活动与探究：用氯水置换出溴和碘，然后用ccl₄萃取实验，因为是学生实验，虽然每个学生CCl₄用量不大，但全校CCl₄总用量较大，加上溴水毒性大，所以对师生危害不小，对环境也有危害，应改为观察与思考(演示实验)。化学1中17页的观察与思考：溴水易挥发，污染大，毒性强，现象不明显，建议改为不挥发、毒性小，现象明显的碘水。

模块设置下的新课程教学，问题的确很多，特别是化学实验教学中新的问题更是层出不穷，需要化学教育工作者和化学课程开发者的共同努力，探寻现代教育技术与传统化学实验有效融合，提高课堂教学效率，这是一个永恒的话题，我们会一如既往地关注着，实践着。