高中化学实验分析与制备对学生综合素养的开发

陈伟雄 王换荣 李志方

针对高中化学定性、定量分析和制备等学生实验，充分让学生体会到化学的奇、真、美，有效地培养学生的实验技能和科学素养，强化学生绿色化学理念和环保意识，提高教学质量。

1 分析和制备实验对培养学生综合素养的影响

化学是一门以实验为基础的自然科学，绝大部分内容都依赖于化学实验的展开。在实验中培养学生发现问题的能力，注重他们的探索能力，在整个过程中培养他们的创新思维。化学实验最能体现出的是化学的“奇”“真”“美”，实验中瞬息万变的现象展示出生动的魅力和丰富的内涵。在高中化学实验中，分析实验和制备实验最能培养学生科学的实验思维和规范的操作技能，通过优化实验设计，使学生的实验能力得到综合开发和提升。

2 化学实验的设置与分类更趋生活化

新课程标准化学实验的改革，一个重要的导向，就是朝着生活化的方向发展。这与先进的教育理念对人才的培养标准是一致的，在新课程标准中，更多的是探究和验证实验的现象和结论，并且选取的实验选材广泛，设计新颖，贴近生活，将化学变化原理寓于生活实际之中。如果能更好地将这些实验进行改进，使实验操作更简单方便，现象更明显，就更加能发挥实验的动机功能，激发学生学习化学的兴趣。

2.1 定性分析实验

比如，学生对生活常识中的“菠菜和豆腐不宜同时食用”的实验探究。首先通过查阅教材和相关资料得知：1）制作豆腐时要加入石膏（主要成分是CaSO4），使蛋白质胶体聚沉；2）菠菜中含有草酸、草酸盐等成分；3）草酸是一种能溶于水的弱酸，在人体内如果遇上钙和锌便生成草酸钙和草酸锌，往往不易被吸收而排出体外，而草酸钙不溶于水和醋酸，也是结石的主要成分。此时，很顺理的提出：“菠菜和豆腐同时食用有可能会产生人体不能吸收的沉淀物。”接着可以设计实验，如表1所示。

表1

通过实验得出结论：菠菜和豆腐同食，可以生成不易被人体吸收的草酸钙，同时影响了人体对钙的吸收，影响到了人体的健康。那么如何食用菠菜呢？则可以继续探究，将菠菜放于沸水中煮沸2分钟，约有80%的草酸溶解到了水中，而其他营养成分基本没有被破坏。

2.2 定量分析实验

定量实验是在定性实验基础上研究某些量及某些量间关系而展开的。从高中化学的角度来看，定量实验可测量主要是固体或气体的质量、液体或气体的体积以及反应体系温度等。

对于气体质量和气体体积，一般无法直接用天平和量筒来测定，而要通过间接的方法来实现。1）气体质量测定主要有两种方法：一是利用差量法，即通过测定反应体系反应前后质量的差异，确定气体的质量；一是利用所测气体的某些性质（如酸碱性或溶解性），采用合适的吸收剂（如浓硫酸、碱石灰）来吸收，通过测量吸收装置吸收前后质量差，得到气体的质量。2）对于气体体积的确定，一般也有两种方法：一是通过上述方法测其质量，在利用密度或气体摩尔体积进行换算；二是对于无法采用上述方法确定其质量的气体，通常采用排水量气法测量它们的体积，根据排出的水的体积来确定气体的体积。

定量实验必须尽可能减小实验误差、提高实验精确度。通常采用的措施包括：1）根据实验要求和条件精选精度比较高的计量仪器；2）准确规范实验操作；3）重视测量实验中的“恒量”操作和重复测量。在重复测量时，要确保两次量之间的差异符合实验要求，计算时取两次以上可测量值之间的平均值；4）注意外界条件的影响等。

2.3 化学制备实验

制备实验则是在定性和定量分析实验基础上，对化学实验的一个综合应用。比如,制备氢氧化亚铁实验观察到的现象：产生的沉淀物只有瞬间的白色，很快就转变为灰绿色。原因是产生的氢氧化亚铁不稳定，很快就被进入其中的空气所氧化而成为红褐色的氢氧化铁。该如何制备比较纯净的氢氧化亚铁？通过实践，可以通过控制生成的氢氧化亚铁不与氧气接触，则可以保存较长的时间。然后设计实验，如表2所示。

表2

3 化学实验作用的不可替代性

3.1 拓宽学生思路，培养探究能力

实验能改善学生的思维品质，促进学生感知和理解事实材料，积极思维，形成公式、概念，教师应该在实验过程中积极引导和鼓励学生，使学生体验实验在化学学习中的价值，培养学生良好的实验技能。

科学的实验方法是培养学生实验能力的重要手段，是其他任何方法都不可替代的。结合新课程标准的研究性学习，让学生自选课题，使学生有机会有效利用学校的实验室资源，对许多日常生活中的现象进行科学的实验验证和分析，并得出有效结论。

例如，对日常生活中香烟燃气中烟碱和CO成分的定性分析（实验装置如图1所示）通过实验和探究，充分发挥了学生的主体作用，使学生的化学实验能力得到有效的培养和提升。

3.2 挖掘教师潜力，提升实验技能

化学实验设计是根据实验内容的目的和要求，运用相关的化学知识和操作技能,对实验仪器、装置和方法所进行的一种规划，并通过实践达到预期效果的过程。新课程增设了实验方案设计课，开始在高中阶段培养学生的综合运用化学基本理论和基本实验技能、独立分析问题与解决实际问题的能力，目的是将学生从知识的接受型向知识的索取型转化，同时，也是提高教师实验操作和实验设计等业务能力的重要途径。

3.3 改进实验过程，彰显绿色化学

新课程在化学实验设计中充分体现了绿色化学新理念，实验中所选用试剂、条件改进、实验产物对环境的负面影响等都作了规定，要求在高中开设化学实验设计时，首先要考虑到环境保护因素，做到既能减少化学实验室对人与环境的污染，又能降低危险事故的发生几率，减轻学生对操作化学实验的恐惧感，还要有利于改变社会对化学科学的错误认识。

例如，学生对废弃电池的综合利用做了一个比较全面的调查和分析，并且通过实验证明了他们的一些想法。通过日常生活中的一些小实验和对实验的改进，使学生更清楚地认识到环境保护需要从小事做起。

总之，化学实验教学中，通过定性分析认识化学的奇（性质），由定量分析得出化学的真（结构），让制备实验完成化学的美（应用），在实验中既可以让学生看到科学与生活的密切关系，也使学生学会科学研究物质的一般规律，认识到科学不断发展的基本规律。通过各类化学实验，设置一系列的探究活动，既可以有效激发学生的探知兴趣，又可以使学生重视探究过程，培养科学实验能力，提高科学素养。

[1]吴俊明.刍议化学学科教育的研究与转型[J].化学教学,2008(8):1-4.

[2]张益胜.中考化学探究性试题赏析[J].化学教学,2008(7):55-58.

[3]智叟.《DNA的粗提取和鉴定》实验要点解释[J].实验教学与仪器,2005(2):19-20.

[4]殷玉霞 陈建明.实验教学与学生创造性能力的培养[J].化学教学,2008(6):15-16.

[5]教育部.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京:人民教育出版社,2003.