廈門實驗創(chuàng)新會議

對化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新與課堂實驗的觀察與思考教育學(xué)博士特級教師國務(wù)院特貼專家河北師范大學(xué)碩士生導(dǎo)師人民教育出版社教材培訓(xùn)專家團成員教育部“國培計劃”專家團首批成員石家莊一中校長

婁延果一、對實驗教學(xué)創(chuàng)新的觀察化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新的外顯成果主要集中在：（1）專著：《化學(xué)實驗教學(xué)新視野》（2003）《化學(xué)實驗教學(xué)論》（2001）《新課程高中化學(xué)實驗全解》《中學(xué)化學(xué)實驗改革與創(chuàng)新——江蘇省中學(xué)化學(xué)實驗調(diào)演獲獎項目集粹》《化學(xué)實驗教學(xué)探索》《中學(xué)化學(xué)實驗研究與創(chuàng)新》等十幾本。（2）碩士論文：中國知網(wǎng)1390篇（3）雜志：《化學(xué)教育》《化學(xué)教學(xué)》《中化參》等（4）課堂教學(xué)評優(yōu)：全國賽、片區(qū)賽、地方賽（5）實驗教學(xué)創(chuàng)新大賽：（6）全國中小學(xué)實驗教學(xué)展評：選擇三類素材作為樣本：2014武漢全國優(yōu)質(zhì)課觀摩會31節(jié)課；1994—2008年間《化學(xué)教育》245篇文章；——東北師大歷晶博士《化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新研究綜述》2012宣化“實驗教學(xué)創(chuàng)新會”60件一等獎作品。（核心樣本）通過對三類樣本的研究，對核心樣本的分類統(tǒng)計，我們看出：1.樣本的創(chuàng)新主要是對化學(xué)實驗本身的儀器、藥品、操作的研究。

而少有對實驗教學(xué)中教與學(xué)要素，實驗的環(huán)節(jié)、操作次序與學(xué)生學(xué)習(xí)的進程、思維發(fā)展關(guān)系的研究和創(chuàng)新。2.實驗教學(xué)創(chuàng)新的途徑改進型創(chuàng)新：對教科書中那些條件不易掌握、反應(yīng)時間較長、效果不明顯的實驗進行改進，使之更適合教學(xué)需要。創(chuàng)意型創(chuàng)新：指教科書中未出現(xiàn)，教師按照新的構(gòu)思設(shè)計并開發(fā)的創(chuàng)意實驗。類別作品名稱頻次增補教材實驗電離平衡動態(tài)演示儀1應(yīng)用傳感器進行氣態(tài)化學(xué)平衡移動的實驗設(shè)計（壓強）1開發(fā)探究性實驗電解反應(yīng)中離子在磁場中的定向運動1改進氯化鐵水解實驗及由該實驗引發(fā)的實驗探究1開發(fā)化學(xué)實驗儀器低碳簡易抽濾器1多功能化學(xué)實驗瓶1“多功能”化學(xué)實驗裝置設(shè)計及演示1利用滅火原理探究可燃?xì)怏w點燃防爆裝置1碘的四氯化碳溶液的分離回收裝置1簡易雙控氣體發(fā)生及儲存器1便攜式試管架1自制簡易水解裝置及運用——高濃度氯水的“零污染”快速制取1自制多功能測電裝置1創(chuàng)意型創(chuàng)新的分布（13個）類別作品名稱頻次元素化合物（共23個49%）氧氣性質(zhì)及含量測定木炭具有吸附性實驗的改進電解水創(chuàng)新實驗設(shè)計NH3制備及性質(zhì)實驗NO與NO2轉(zhuǎn)化濃稀HNO3與Cu反應(yīng)311422氯氣制備及性質(zhì)實驗HClO見光分解實驗21鋁熱反應(yīng)制取白色Fe(OH)2的簡便方法21Na2O2與CO2定量實驗1火柴頭中S元素檢驗1焰色反應(yīng)2概念、原理（共20個43%）爆炸及燃燒實驗分子的運動“外因與溶解速率的關(guān)系”試驗器檢驗裝置的氣密性化學(xué)反應(yīng)速率的測定中和熱測定化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)燃料電池多功能鹽橋沉淀溶解平衡7411211111有機化學(xué)（共4個9%）鹵代反應(yīng)趣味化改進實驗銀鏡反應(yīng)銅鏡反應(yīng)——乙醇催化氧化燃燒法快速制肥皂1111改進型創(chuàng)新的分布（47個）15年間，《化學(xué)教育》刊載實驗創(chuàng)新案例的分布3.實驗創(chuàng)新的動機主要是為了解決實驗操作中的問題這些問題主要是：污染、易爆、現(xiàn)象不明顯、操作復(fù)雜、不適于學(xué)生實驗等。選題原由頻次

創(chuàng)新優(yōu)點頻次易產(chǎn)生污染17

裝置簡單，便攜26裝置繁瑣，攜帶及組裝不便14

密閉體系，綠色環(huán)保20實驗現(xiàn)象未達(dá)預(yù)期效果14

實驗現(xiàn)象明顯20試劑用量大9

操作簡便17操作繁瑣7

趣味化實驗，有觀賞性16成功率低7

成本低，材料易得，制作簡單13反應(yīng)耗時長7

節(jié)約藥品11原實驗無法準(zhǔn)確說明結(jié)論6

開發(fā)學(xué)生分組實驗11干擾因素未排除5

安全性10定量實驗誤差大5

可推廣，適用性強9重要實驗無實驗驗證3

用時短8不適合分組實驗3

成功率高8實驗開展受場所限制3

可多次連續(xù)實驗8農(nóng)村設(shè)備短缺2

定量研究誤差小，準(zhǔn)確性高7定性實驗定量探究2

深化概念理解6開發(fā)探究性實驗資源2

微型化5危險性（易炸）2

驗證原實驗未能說明的問題5不能多次演示實驗2

增強實驗探究性4儀器易損壞1

與其它學(xué)科相結(jié)合4反應(yīng)物制取不便（CH4）1

對比實驗，排除干擾因素4學(xué)生實驗廢液難處理1

不受實驗地點限制2習(xí)題中的問題需驗證1

體現(xiàn)用途（鋁熱）14.實驗創(chuàng)新的方法（1）調(diào)整實驗試劑：調(diào)換試劑種類、減少試劑用量調(diào)換試劑種類（7/60）:創(chuàng)新作品名稱原實驗試劑現(xiàn)實驗試劑調(diào)換原因鹵代反應(yīng)的趣味化改進實驗CH4和Cl2甲苯和Br2的CCl4溶液甲烷、氯氣制取不便氧氣的化學(xué)性質(zhì)的實驗改進KClO3與MnO2H2O2與MnO2快速安全補充氧氣，且方便控制，隨用現(xiàn)制“焰色反應(yīng)”改進實驗鹽的水溶液鹽的甲醇溶液可直接點燃，避免火焰顏色干擾用常規(guī)儀器準(zhǔn)確連續(xù)測定化學(xué)反應(yīng)速率Zn與鹽酸CaCO3與鹽酸用體系減重法代替氣體體積測定，CO2減重質(zhì)量大，誤差小難溶物沉淀溶解平衡的存在實驗設(shè)計碘化鉛的過飽和溶液KSCN、AgNO3、KI、Fe(NO3)3原實驗無法證明存在平衡體系氫氯混合氣見光爆炸實驗的微型設(shè)計Zn粒、KClO3和濃鹽酸飽和食鹽水電解法代替?zhèn)鹘y(tǒng)化學(xué)法，試劑用量小，無污染，可隨時控制開始和停止自制簡易水解裝置及運用——高濃度氯水的“零污染”快速制取MnO2與濃鹽酸飽和食鹽水MnO2與濃鹽酸反應(yīng)收集氯氣有泄漏，對實驗老師身體有危害減少試劑用量，使實驗微型化（16/60）（2）優(yōu)化實驗條件敞開體系密閉化；優(yōu)化引發(fā)反應(yīng)的方式；創(chuàng)新作品名稱原引發(fā)反應(yīng)方式現(xiàn)引發(fā)反應(yīng)方式測定空氣中氧氣的含量空氣中酒精燈加熱點燃電加熱棒密閉環(huán)境引燃空氣組成的測定化學(xué)實驗設(shè)計空氣中酒精燈加熱點燃電烙鐵密閉環(huán)境引燃鋁熱反應(yīng)實驗改進初探點燃鎂條電爐絲或丁烷搶引燃鋁熱反應(yīng)實驗創(chuàng)新點燃鎂條坩堝鉗夾持鎂條點燃，接觸引燃劑，引發(fā)反應(yīng)粉塵爆炸的化學(xué)實驗設(shè)計內(nèi)置燃燒的蠟燭引火槍引爆氫氯混合氣見光爆炸實驗外置燃燒的鎂條閃光燈的強光控制反應(yīng)過程的外部條件。創(chuàng)新作品名稱反應(yīng)條件改進措施改進后的優(yōu)點優(yōu)化反應(yīng)條件次氯酸見光分解實驗新設(shè)計紫外線光照，反光桶內(nèi)壁涂紫外線反光材料加速次氯酸分解光照波長和強度白磷自燃宣紙用火棉膠處理燃燒后無灰燼助燃白色氫氧化亞鐵的制備水浴微熱白色氫氧化亞鐵溫度銀鏡反應(yīng)實驗改進銀氨溶液中多加2滴NaOH常溫振蕩制鏡堿性環(huán)境乙醇催化氧化及產(chǎn)物的檢驗用NaOH潤洗試管后配制銀氨溶液，再滴4-5滴AgNO3通入乙醛常溫下反應(yīng)制得銀鏡試劑的比例堿性環(huán)境氨氣性質(zhì)實驗的改進與整合噴泉實驗加水后取下燒瓶充分振蕩提高噴泉實驗的成功率振蕩氯氣的制備與性質(zhì)實驗設(shè)計12mol/L鹽酸與MnO2常溫反應(yīng)10mol/L鹽酸與MnO2水浴加熱35-40℃反應(yīng)無需明火加熱制備氯氣濃度對焰色反應(yīng)實驗的再改進鋁箔或銅片消除玻璃導(dǎo)管對火焰顏色的干擾得到無色火焰火焰顏色化學(xué)反應(yīng)速率影響因素探究校準(zhǔn)管使氣體溫度接近室溫，減少溫度對氣體體積的影響排除溫度對氣體體積的影響氣體溫度（3）改進、創(chuàng)新實驗裝置（55/60）類別創(chuàng)新方法頻次傳統(tǒng)化學(xué)儀器的改裝與巧用更改儀器規(guī)格2更換原有儀器3設(shè)計對比實驗2多件儀器巧妙組合3借鑒生活中常用物品傳統(tǒng)化學(xué)儀器與生活物品相結(jié)合20巧用生活物品自制實驗儀器17以生活物品為原形設(shè)計實驗裝置1手持技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)實驗色度傳感系統(tǒng)1溫度傳感系統(tǒng)1與物理相結(jié)合光電效應(yīng)1磁場中帶電微粒定向移動1熱敏電阻1浮力原理1開發(fā)自動化實驗裝置電子攪拌器1可待機自動電源1傳統(tǒng)化學(xué)儀器的改裝與巧用借鑒生活中常用物品樣本中，共使用到了25種生活用品，出現(xiàn)了63次：注射器、輸液器、輸液袋、筆桿、塑料瓶、塑料盒、廢棄的太空杯、電烙鐵、電加熱棒、粉筆、亞克力板、音樂賀卡、橡皮泥、氣球、節(jié)能燈管、水泥、泥土、木料、電子稱、噴壺、氣泵、電打火槍、丁烷槍、小風(fēng)扇、計數(shù)器?！痘瘜W(xué)教育》刊載的實驗創(chuàng)新的方法角度關(guān)于這項研究的其他內(nèi)容

請參閱河北師范大學(xué)碩士論文（2015）《中學(xué)化學(xué)教師實驗教學(xué)創(chuàng)新策略的研究》——李鑫4.思考：（1）實驗教學(xué)創(chuàng)新的價值極高；（2）化學(xué)實驗的數(shù)字化是很好的創(chuàng)新方向，但要注意不能過分淡化實驗的過程，基礎(chǔ)知識教學(xué)中的實驗更重過程價值；（3）大量使用替代品的優(yōu)與劣：◎替代應(yīng)是缺少標(biāo)準(zhǔn)儀器的無奈之舉，化學(xué)儀器的學(xué)科方法、學(xué)科思想價值難以被替代；◎醫(yī)療垃圾的過度使用令人擔(dān)心；（4）改進與創(chuàng)新不能越改越復(fù)雜，不便于推廣應(yīng)用；（5）化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新，還應(yīng)重視化學(xué)實驗的情境和實驗操作方式、次序的不同與實驗功能的關(guān)系。將實驗置于課堂情境中考察，可以發(fā)現(xiàn)：同一化學(xué)實驗，在不同的課堂情境中進行，教學(xué)價值不同；在同一課堂情境中的同一化學(xué)實驗，其操作次序不同，教學(xué)價值不同。鹽酸性質(zhì)的教學(xué)教學(xué)行為鏈1：陳述知識——實驗驗證——原理解釋——實踐應(yīng)用動手實驗提出問題歸納結(jié)論原理解釋描述匯總現(xiàn)象同一個化學(xué)實驗，在不同的教學(xué)行為次序中，教學(xué)價值不同。教學(xué)行為鏈2：二、對課堂情境中的實驗的思考1.分析一個課例：《物質(zhì)的溶解》錄像

《物質(zhì)的溶解》課堂脈絡(luò)：學(xué)校門口的洗衣店接到任務(wù)《物質(zhì)的溶解》課例三次學(xué)生實驗是為了完成三個有相互邏輯關(guān)系的任務(wù)，解決“能不能洗”的三個問題。問題探究、任務(wù)驅(qū)使下的動手實驗，既提升了學(xué)生的實驗動機水平，又凸顯了實驗的教學(xué)價值。2.化學(xué)課堂中“境脈”的存在化學(xué)課堂結(jié)構(gòu)的CPCP模型化學(xué)課堂板塊一板塊n……板塊二……教學(xué)行為鏈一教學(xué)行為鏈n教學(xué)行為鏈二……教學(xué)行為一教學(xué)行為n教學(xué)行為二C——class；P——plate；C——Chain；P——pair2.化學(xué)課堂中“境脈”的存在板塊間是靠課堂情境的脈絡(luò)發(fā)展關(guān)系聯(lián)結(jié)在一起的。借用美國卡羅拉多大學(xué)“學(xué)習(xí)環(huán)境”研究專家威爾遜（BrentG.Wilson）的“境脈”（AuthenticContext）概念來表達(dá)這一關(guān)系。

境脈

3.化學(xué)課堂境脈的特征（1）境脈是活動脈絡(luò)；（2）境脈是科學(xué)探究的邏輯需要；（3）境脈是專注于某一個核心問題的；（4）境脈是能容學(xué)生于其中的；（5）境脈是能容化學(xué)核心知識于其脈絡(luò)之上的；（6）境脈貫穿于整節(jié)課的始終；（7）境脈應(yīng)是發(fā)生在學(xué)生身邊的。4.化學(xué)課堂中境脈關(guān)系的存在形態(tài)（1）一是單線直通型（2）二是多線并列型（3）三是多線交叉型5.“境脈課堂”的結(jié)構(gòu)……境脈活動單元一活動基元一活動基元二……活動基元n活動單元二活動基元一活動基元二……活動基元n……活動單元n活動基元一活動基元二……活動基元n維度一：化學(xué)課堂的活動結(jié)構(gòu)維度二：化學(xué)課堂的境脈結(jié)構(gòu)情境問題一活動一問題二問題三活動二結(jié)論二總結(jié)論活動三結(jié)論三問題n活動n結(jié)論n情境回扣情境情境維度三：化學(xué)課堂的知識結(jié)構(gòu)標(biāo)題一、××××標(biāo)題二、××××標(biāo)題三、×××點1：######點4：#####點7：######點2：######點5：#####點8：######點3：######點6：#####點9：######境脈板塊一：點5：#####點2：#####