化学实验内容的新变化：新课程高中化学教学实施导航

1.化学实验的生活化

化学实验生活化可以提高学生的学习兴趣，使学生感到化学就在自己的身边，身边无处不化学；也可使学生在知道（What）和理解（Why）化学知识的基础上，能够清楚所学的知识能用于做什么和怎么做（How to do）；同时，对化学的本质和价值，尤其是化学科学的“两重性”，有一个正确的认识。因此，通过化学实验来解释和解决日常生活和社会实际问题，对于拓展化学实验的功能，提高学生的科学素养，具有十分重要的意义和价值。

以学生身边常见的化学物质作为实验药品，可以使学生有一种亲切感，感到化学并不神秘，就在我们身边，这有利于调动学生的学习积极性和激发他们进行实验探究的兴趣。例如“用生活中的材料制作简易电池”实验，“温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响”实验等。

日常生活和社会生活中的很多化学现象都可以作为化学实验内容选取的素材，这些素材学生熟悉，内容丰富，易于选取。以这些素材为实验内容，对于学生注意身边的化学现象、解释身边的化学现象，利用身边的化学现象，更好地学以致用，具有重要作用。例如“鲜果中维生素C的还原性”实验，“自制肥皂与肥皂的洗涤作用”实验等。

选取与化学有关的社会问题为实验内容，对于学生形成从化学的视角来解释和解决现实问题具有重要作用。例如“用氧化还原滴定法或电化学分析法测定污水中的化学耗氧量”实验，“用淀粉自制吸水材料，并进行模拟保水试验”等。

2.化学实验的探究化

改变化学实验“照方抓药”式现状的关键，是加强化学实验的探究化设计。这对于更好地发挥化学实验的功能，发展学生的科学探究能力，促进学生科学素养主动、全面的发展，具有重要意义。

“电解质溶液是形成原电池的必要条件之一”的结论的得出，可以设计出以下3种方案。

方案1　教师演示实验：将Zn片和Cu片（注意二者不要接触）平行插入盛有稀H2SO4的烧杯中，用导线将Zn片和Cu片连接起来，导线中间接入一只电流表，观察实验现象。

方案2　学生实验：由学生完成上述实验。

方案3　学生探究实验：将上述实验进行如下的探究化设计。

表10－4　实验记录表

对比3种方案可以看出，学生探究实验对于发展学生的科学探究能力，促进学生科学素养的发展，意义和作用更大。

化学实验探究化，还意味着教师在教学时要尽可能设计探究实验来开展教学。

例如，关于S的密度的教学，可以采取定量的实验探究方法。⑬

提出问题怎样确定S的密度？

（1）测定原理：

（2）测量

（1）测量S的质量。用天平分别称量三小块S的质量，并将m1、m2、m3分别记录在表格中。

（2）测量S的体积。将三小块S分别放入盛有20mL水的50mL量筒中，记录量筒所示的S和H2O体积V1、V2、V3。

（3）数据的表格处理。

表10－5　S的密度测定记录表

（4）计算

（5）得出结论

教师对于此知识的教学一般采取讲授的方式，学生只要能记住就可以了。如果将该知识的教学，按照实验探究的过程来设计，对发展学生的科学探究能力价值更大。

3.化学实验的绿色化

化学为人类作出了巨大贡献。从人类生活到社会发展，无不与化学有关。据统计，世界上化工产品的种类已达7万种之多，化工总产值约为1万亿美元（中国约5000亿人民币）。可以说，化学极大地丰富了人类的物质生活，提高了人类的生活质量，改变了人类的生活方式。化学还在控制疾病、延长寿命、增加农作物品种和产量、食物的储存和防腐以及其他科学技术的发展和国防建设等方面起着不可替代的作用。

然而，化学品的生产、使用与处理，也给环境造成了较大的污染。起初人们试图通过减少废气、废水和固体废弃物的排放量来解决污染问题，而后又通过法规来对废物的处理进行管理。现在，人们已充分认识到：最佳的环境保护方法是在源头上防止污染的产生，而不是污染产生后再去治理。绿色化学作为从源头上防止环境污染的一种重要思想、策略和手段，越来越受到人们的关注。1990年，美国通过了“防止污染行动”的法律。1991年，美国化学会提出了“绿色化学”的概念。(www.xing528.com)

所谓绿色化学（Green Chemistry）也称环境无害化学（Environmentally Benign Chemistry）、“环境友好化学”（Environmentally Friendly Chemistry）、“清洁化学”（Clean Chemistry），它是指设计对环境没有或只有尽可能小的负面作用，并且在技术上和经济上又可行的化学品过程。

绿色化学体现了化学科学、技术与社会的相互联系和相互作用，是社会对化学科学发展的新要求。它对于保护人类赖以生存的环境、实现人类社会的可持续发展具有重要意义。因此，“绿色化学”理应成为化学新课程的重要指导思想。

高中化学新课程在设计上十分注重“体现绿色化学思想”。在“实验化学”课程模块中，将“形成绿色化学的观念”作为一项重要目标；将“树立绿色化学思想，形成环境保护的意识”单独作为一条“内容标准”；将“查阅资料：符合‘绿色化学’思想的化工产品的生产”作为“活动与探究建议”中的一项学习活动⑭。

作为高中化学新课程重要组成部分的化学实验，理应体现绿色化学思想，遵循实验的绿色化设计原则，即原料的绿色化、化学反应的绿色化、产品的绿色化见图10－2⑮。

在原料、反应（包括催化剂、溶剂）和产品的绿色化中，化学反应的“原子经济性”至关重要，化学反应应最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使它们都结合到目标分子（产物）中去，从而达到零排放（即没有副反应、不生成副产物、不产生废气物）。

图10－2　实验的绿色化设计的五原则

4.化学实验的现代化

化学实验的现代化，是化学课程现代化的必然结果。同国外的化学课程相比，我国化学课程中的化学实验无论从实验方法，还是从实验手段来看，都远远落后于化学科学的发展，其水平大体上相当于19世纪中、后期的化学实验。导致这一状况的原因是多方面的，其中，实验经费缺乏是主要原因之一。实验经费缺乏，也就顺理成章地成为排斥中学化学实验现代化的“挡箭牌”。

化学实验的现代化，在当前有两个问题非常重要。一是在中学，化学实验需不需要现代化？这是一个思想认识上的问题。这个问题不解决，化学实验的现代化就会遇到各种各样的人为阻力。二是化学实验现代化的进程问题，是渐进的，还是一步到位的？不能因为赞成现代化，就幻想现代化一夜之间就能实现。中学化学课程中应先使学生认识到现代化学的发展离不开先进的实验手段，知道一些常用的现代化学实验方法和仪器，然后才是在有条件的情况下，逐步将这些现代实验手段引入中学实验室，使学生能够运用这些现代实验手段进行化学实验。随着我国社会主义现代化的不断推进，经济、科技的飞速发展，在中学逐步引入现代化学实验手段还是有可能的。

根据化学实验的目的和对实验的不同要求，“可以把化学实验手段划分为化学实验的基本科学手段和化学实验的现代化科学手段两大类型。前者通常是在化学实验室中，进行物质组成、性质、变化规律、物质的制备与合成的实验研究时所必不可少的最常用的实验仪器、工具和设备。其中的化学实验仪器主要指玻璃仪器（如试管、烧杯、烧瓶、量筒、试剂瓶、漏斗、干燥器、冷凝器、温度计、酒精灯等）、陶瓷器皿（如坩埚、蒸发皿、研钵等）；常用的工具有：锉刀、剪刀、螺丝刀、手钳、小锤、镊子、电烙铁和验电笔等；实验设备主要指电动离心机、电炉、烘箱、电热吹风机、电源等基本电器设备。这些都是化学教学实验和化学科学研究实验中最常用的化学实验手段。”⑯

化学实验的现代化科学手段的发明和使用，是和人类对物质的组成和结构的探索分不开的。鉴定物质的化学成分（包括元素、离子、基团、化合物等），需要定性分析的手段；测定物质各组分的含量，需要定量分析的手段；确定物质的结构，需要结构分析的手段。

根据最后测量时所使用方法的原理来划分，可以将分析方法分为化学分析法和仪器分析法两大类。化学分析法是以化学反应为基础的一类分析方法，其中，如果通过称量产物的质量来计算被测组分的含量的方法称为“重量分析法”；如果是通过滴定的方式将已知准确浓度的试剂定量地加到被测试液中与被测组分按化学计量关系刚好反应完全，从而计算出其含量的方法称为“滴定分析法”（包括酸碱中和滴定、配合滴定、氧化还原滴定和沉淀滴定等）。

仪器分析法是以物质的物理或物理化学性质（光、电、热、磁）为基础的一类分析方法，这类方法一般需要使用一些实验仪器。根据测量原理和信号特点，还可以将仪器分析法大致分成四大类：光学分析法、电化学分析法、色谱法和其他仪器分析方法，如质谱法、热分析法等。

高中化学新课程在化学分析方法的定量化和实验手段的现代化方面，同以往的化学课程相比，大大地向前迈进了一步，见图10－3，图10－4。

图10－3　高中化学新课程中涉及的化学定量分析方法

图10－4　高中化学新课程中涉及的现代化学分析方法和仪器

尽管高中化学新课程中涉及了现代仪器分析的四大类仪器或方法，但并不是要求学生都掌握，要求的程度是有区别的。对于红外光谱仪、原子吸收光谱仪、核磁共振仪、质谱仪等，只要求学生知道它们是现代分析仪器，在物质的组成和结构的测定中具有重要作用即可；而对于比色法、气相色谱法、电化学分析法，则要求能在具体的化学实验中加以运用。

5.化学实验的人性化

高中化学新课程倡导以学生的发展为本，面向全体学生，使每一名学生的科学素养都能得到主动、全面的发展。在化学实验内容的呈现形式上贯彻和体现这一课程理念，就是要改变化学实验内容的学术化陈述方式，体现“人性化”。化学实验内容的陈述应该准确无误，具有科学性。但是，保证科学性并不等于实验内容的陈述就一定要“学术化”，全部采用学术语言，用学术研究的口气来陈述中学化学实验内容。采用什么样的语言来陈述实验内容，实际上反映了不同的化学课程观。以学科为中心的化学课程观，必然要求“学术化”陈述；以学生发展为中心的化学课程观，必然要求“人性化”陈述。

（1）以人性化的实验探究情景导入实验

人性化的实验内容陈述，倡导在叙述实验步骤和实验方法之前，应创设人性化的实验探究情景，以学生熟悉的生活经验、已有的化学知识、日常生活中的真实现象、社会发展中的与化学有关的问题、重要的化学实验史实、科学技术发展的重大事件等，作为实验探究情景，来导入实验探究活动。

例如，“我们知道，CuSO4溶液能够跟碱反应生成沉淀；当向CuSO4溶液中加入NH3·H2O时，是否也生成沉淀呢？完成下列实验，你也许会得到意想不到的实验结果。”

（2）以人性化的称谓陈述实验内容

在化学实验内容的叙述中，加进“第一人称”或“第二人称”，使用“请”字，可以使学生有一种亲切感，使他们感到化学实验内容不是“计算机程序”，只呈现操作的步骤；而是“拟人化”的一种交流，是实验内容与学生的一种互动。这样的呈现，显然在调动学生学习的主动性和积极性，尊重学生的人性，体现教师与学生、教科书与学生、实验内容与学生的相互平等上，比那种“板着面孔”、“命令式”的学术化陈述，效果要好得多。

例如：“请预测图中两个实验的结果；自己动手进行实验，或观察老师的演示实验，描述你所观察到的现象；根据实验现象，你能得出什么结论？由此你能否试着说明其原因。”

这个实验在体现化学实验内容的人性化陈述方面的特点较为突出：在陈述之初，就“请”字当头，使学生有一种亲切感和相互尊重感；在陈述的过程中，两次用到第二人称“你”，使学生有一种平等交流的感觉；在第2条陈述中，用的是“自己”而不是“学生”，用的是“老师”而不是“教师”。这样的称谓是将学生作为陈述主体的口气。因而，很容易拉近教师与学生、教科书与学生、实验内容与学生的距离，使学生在一种轻松、愉悦的心境下进行学习。