由化学教师实验能力大赛得到的启示

摘要：从参赛者的角度，以案例的形式介绍了2013年广东省中学化学教师实验能力大赛的亮点，在此基础上对教师探索实验教学创新的可循之路进行了总结和反思，以期拓宽实验教学设计的思路。案例含仪器新用、开发师生协作实验模式等。

关键词：化学教师实验比赛；师生协作实验模式；化学实验教学

文章编号：1005–6629（2013）12–0026–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

广东省2013年中学化学教师实验能力大赛于5月在肇庆市举行。本次大赛的目的是，提高实验教学质量，促进教师专业发展，推荐成果参加全国评选展示。大赛第一阶段，各市中学化学教学一线推荐、自荐的教师选手，提前递交基础实验和创新实验的录像、设计的问题和解答的电子稿等材料参加初评；第二阶段，初评入围的34位选手依次现场展示，由其他参赛选手进行提问和评价，最后根据选手们的整体表现决定获奖等次。笔者有幸入围第二阶段的比赛，感受到了紧张而愉悦的现场气氛。比赛的规则很成功，思维的碰撞频频闪耀火花。规范的操作、巧妙的实验用品、富有特色因地制宜的实验方案，令现场掌声、笑声、赞叹声不断，也让笔者在化学实验教学创新方面得到一些启示。

1 从实验改进、创新的案例挖掘灵感来源

1.1 在演示实验的现象的可观性上下功夫

1.1.1 挖掘仪器的隐性功能

东莞市的魏少兴老师的“点燃蜡烛刚熄灭时的白烟实验”改进如下：弃用嘴吹，改用酒精灯帽熄灭蜡烛（见图l）；不直接点燃白烟，使用倒扣的普通漏斗来引导并点燃白烟（见图2）。魏老师的改进在现象的可观性上有所突破，操作可行性强。

1.2 对复杂的、有缺陷的装置进行优化

“烧杯口有个嘴会散发热量”，汕头王洁老师对中和反应反应热的测定实验的改进正基于此。教材的演示实验中的环形玻璃搅拌棒要自制，碎纸条或泡沫较难掰且在第2～3次实验中不易定型。笔者曾听过该节公开课，两组学生在讲台上分别都用了30多分钟才完成此实验。王老师用两个密闭的小塑料瓶，用量从50 mL减为10 mL，免去搅拌，测量效果更接近中和热的理论值（见图3右）。

同样对装置进行简化，利用常见的塑料瓶代替原来的实验仪器的，有粉尘爆炸实验。塑料瓶以其可塑性、透明可视和廉价易得，可以在很多情况下充当实验仪器。

1.3 在缩短反应时间上的改进

人教版教材在进行化学反应速率的测定实验中，使用注射器收集氢气。玻璃注射器的刻度线不易分辨，塑料注射器的摩擦大。某教师提出，在活塞上滴几滴水，塑料注射器活塞易被推动，实验时间缩短。评委指出某教师在塑料盖小孔上安装温度计遇到摩擦力比较大的问题，可以仿照此法，涂上凡士林来加速。在交流中，笔者还了解到佛山市戴强老师改用电热装置，实现了2分钟制备氢氧化铁胶体。

1.4 从环保的角度改进

1.4.1 萃取实验的改进

某教师在碘的萃取改进实验中，为绕开四氯化碳的毒性，把萃取剂换成煤油，现象明显。值得商榷的是，煤油中含有不饱和的物质，是否会跟碘单质反应呢？若只为演示“萃取”，无疑这很成功。笔者尝试用汽油来充当萃取剂，用注射器替代分液漏斗，效果甚佳。

1.4.2 注射器的妙用

注射器以其密封性、透明性、容积可调节性、刻度清晰性、零部件可拆卸等优越的特性，在现代化学实验改进中的使用非常普遍。深圳市的王娓老师对铜与稀硝酸的实验改进，竖式的装置很巧妙，注射器既是气体发生器，又是集气装置（见图4末）。

该装置可谓零污染。吸入一定量空气，气体变为红棕色的二氧化氮。此装置同样适用于其他毒气的制备和性质实验。笔者发现稀硝酸浓度适中，不需要预热，如使用浓硝酸和水以1.5：1的体积比配成的稀硝酸，2～3分钟即有明显现象。另外，烧杯中的水改成氢氧化钠溶液，产生蓝色沉淀，备用于尾气处理效果更佳。

图5为早前某教师开发的注射器联用装置，可用于气气反应、固气反应等。吴炳钊老师开发了一套由两个注射器联合的制备气体和气体性质检验装置（见图6）。它的特色是整合了两个注射器的零部件以达成实验目的，它被指出简便性有待改进。笔者把少量高锰酸钾预先放入图5装置，吸入少量浓盐酸，连接塞有湿润的蓝色纸条的玻璃管，2分钟左右可见蓝色褪去。把尾气导入氢氧化钠溶液，可进行尾气处理，但操作过程的密闭性不如图6的装置好。

1.4.3 反应产物清理的改进

粉尘爆炸实验在爆炸成功率、产物清理等方面已有深入探讨。笔者观看“白花变蓝又变红”的溶液酸碱性的实验视频，发现实验后满桌狼藉。碘的萃取用煤油替换四氯化碳的思路，也可谓此方向的改进，注射器远比分液漏斗容易清洗。某习题说Fe3+可以刻蚀银镜，据此某教师把用稀硝酸洗涤银镜的传统方法改为用Fe3+，环保又高效[1]。笔者认为实验产物的清理和回收，是一线教师应该多关注的改进角度。如完成碘的升华实验后，可以把清洗液配制成碘水，用于萃取等实验，实现集约化。

1.5 师生协作实验模式

笔者呈现的是对“化学反应速率的测定实验”的改进，旨在探索师生协作实验模式。三套教材（人教、鲁科、苏教）的实验方案均为“测定不同浓度的酸与金属反应的速率”，多年教学实践发现，学生并不能把握实验目的，该方案达成“学会化学反应速率的表示方法”的教学目标效率较低。笔者把实验方案改为：课堂现场绘制单位时间内一定浓度的酸与金属反应产生氢气的体积曲线，用斜率呈现化学反应速率图像。综合考虑可行性后，选用了大约1/16克镁条（称量1克镁条，分成16段）与约1.4 mol/L的适量盐酸进行反应（见图7），每隔5s读取一次氢气体积，大约50s即可收集到约50 mL的氢气（见图8）。

本改进实验在呈现方式上，有别于传统的教师的演示实验或者学生分组、探究实验，暂且命名为“师生协作实验”。基于教师主导性、学生主体性的理念，教师读取体积，学生A辅助记录数据，B扮演铁架台，C担任监督员（见证实验的真实性），其余同学看钟报时。此举调动了全体学生的积极性，即时生成的数据更有说服力，从斜率导出反应速率的概念符合知识生成的规律。

1.6 自制教具、开发家庭实验

化学概念、理论具有一定的抽象性，因地制宜自制教具、开发实验必不可少。它有意想不到的亲和力等效果。某求算“金刚烷”的一氯代物的有机习题，笔者用圆纸折叠出六层的扇形，剪成苯环，四个苯环拼接出模型供学生传“摸”，化学的结构美感在不经意间流传。家庭实验对化学知识的普及功能强大却长期被多数人忽略。笔者用一个一次性塑料杯、一勺小苏打、两根镀铜电线和两节电池（共3伏）进行电解实验，2～3分钟现象已经很明显，制成小视频，学生从中获得了感性认识。依据化学科目的实用性和创造性两大特征，自制教具、开发家庭实验，笔者认为是实验创新教学的重要的探索方向。

2 化学实验改进、创新教学的可循之路

这次实验大赛带给笔者很多启示，坚持严谨求实的作风，常怀辩证的精神备课和教学，不难发现化学实验教学的改进和创新有路可循，从发现问题到达成目标可尝试按照如下顺序进行：

（1）教材实验的可观性？（颜色、刻度、状态、大小、可比性、声音等）→试剂最佳化，操作易，直观强，可重现性好。

（2）装置复杂、缺陷？→装置简单化，仪器恰当化。

（3）操作步骤多、时间长？→操作一气呵成，时间短，成功率高。

（4）环保？（无毒、节省、易清理）→过程安全，卫生，节省，装置、设备可推广，多个实验集约化。

（5）方案达到实验目的？呈现方式最好？→方案达成三维目标，教学效果好。

（6）要自制教具、开发家庭实验？→教育价值高，实现育人目标。

（7）如何从改进到创新？了解同行进展？（文献、会议）→教师自身的专业素质提升、学科的进步。

没有创新型的教师，就难以培育出创新型的人才。化学实验教学改进和创新最重要的来源是实验教学实践，外加个人的反思和业务钻研、通达的资讯。显然，同行之间的团结合作、分享交流，可使团队的整体创新水平跃升。

参考文献：

[1]杨树芹，程真.清洗银镜新方法的实验探究[J].化学教学，2012，（4）：47～48.