浅谈化学实验改革的新特点
随着化学课程与教学目的观由面向少数尖子学生向面向全体学生的转变,化
学实验从内容到形式都发生了较大的变化,呈现出以下一些新的特点。
1. 化学实验的趣味化
化学实验具有动机功能,可以激发学生的化学学习兴趣,这是人们的共识。但是过分强调“学科中心”的化学课程与教学,使化学实验的“学术化”倾向十分明显。国内外的各种调查显示,很多中学生对化学学习的兴趣正在明显降低,甚至一些学生放弃了化学学习。导致这一状况的原因是多方面的,但做了化学实验,是否就一定能够激发和保持学生的化学学习兴趣问题引起了人们的思考。因此,如何增加化学实验的趣味性,成了人们开始关注和研究的一个问题。
为此,人们创设了“趣味实验”这一新的化学实验形式,并注意总结、梳理已有的一些做法,使趣味实验系列化。如“火系列实验”,包括:“火山爆发”、“魔棒点火”、“神蜡自燃”、“纸炮”、“烧不坏的手帕”、“水面鞭炮”、“冰川上的火焰”、“燃烧出的文字或图案”、“滴水着火”、“火炭跳跃”、“火龙写字”、“神奇的烟灰”等;“水系列实验”,包括:“神壶”、“宝瓶”、“化学酒店”、“一杯几色”、“密写墨水”、“净水变色”、“寒来暑往”、“动物旅行”、“发射火箭”、“白花变成彩色花”、“水中火花”等。
2.化学实验的生活化
化学是一门实践性和应用性很强的科学,化学知识广泛深刻地渗透进个人和社会生活的各个方面,化学物质、化学现象、化学变化无时不在、无处不在。因此,贴近生活、贴近社会,成为化学实验改革的重要指导思想。
为此,人们创设了一些新的化学实验形式,如“生活化学实验”(香烟烟雾中的毒物的测定、温室效应模拟实验、白酒中甲醇的鉴定、印像实验、酒精燃料块制作实验)、“家庭小实验”等,以此使学生认识和理解化学科学对个人和社会的贡献和价值,对学生进行“科学的生活”和“生活中的科学”教育。
3.化学实验的微型化
微型化学实验是国内外近20年进展较快的一种新的化学实验形式,体现了化学实验微型化的趋势。
同常规化学实验相比,微型化学实验具有以下一些特点:
①节省实验经费
实验表明,微型实验的试剂用量比常规实验节省90%,且采用代用品作实验,在仪器上花费也很少,故微型实验大大节省了实验经费。
②操作安全、污染小
微型实验药品用量少,反应产物少,实验中不会造成危险;同时,生成的污染性物质的量少,对环境的污染就小。
③节省实验时间
微型实验同常规实验相比,具有仪器简单、用剂量少、反应速率快、现象明显的特点。所以,演示实验微型化能节省实验时间,提高课堂教学的质量。
④激发学生化学学习的兴趣
微型仪器来源广泛,可以做到人手一套。教学中,教师只要积极引导,就能实现人人动手的目标。学生通过自制仪器和动手做实验,既训练了动手能力,培养了创新思维,同时较强的参与意识及微型实验内在的魅力,又大大地激发了学生进行化学实验的兴趣。
虽然微型实验同常规教学实验相比,具有许多优越性,但在教学实践中也显示出一些不足,如某些常规实验操作(如加热、搅拌、过滤、萃取等)不太方便、难度较大;实验条件控制的精确程度较低;定量实验的难度和误差都较大;实验现象的可见范围小,不适宜于作为演示实验等。
4.化学实验的清洁化
化学给人类的衣食住行带来福祉的同时,也对人类赖以生存的环境带来了诸多负面影响。解决这些负面影响的最好办法是从一开始就不生产有毒物质和形成废弃物。为此,人们提出了“清洁化学”、“绿色化学”等新的理念。
所谓“绿色化学”是指设计对环境没有或者只有尽可能小的负面作用,并且在技术和经济上又可行的化学品过程。它是在合成、催化、工艺、分离等领域实现污染预防的基本的和重要的科学手段。其研究重点是:设计或重新设计对人类健康和环境更安全的化合物;从研究、变换基本原料和起始化合物以及引入新试剂入手,探求新的、更安全的、对环境更友好的化学合成路线和生产工艺;改善化学反应的条件,降低其对人类健康和环境的危害,减少废弃物的生产和排放。
绿色化学体现了化学科学、技术和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,绿色化学的理念,理应成为化学课程与教学改革的重要指导思想。
所谓化学实验的清洁化,是指通过一些有效措施使化学实验对实验场所和环境的污染降低到最低限度。这些有效措施主要有:
①进行密闭实验,对反应产生的气体、液体和固体设法予以收集和处理,避免敞口操作,防止反应物质散逸到周围环境中。
②在无法密闭操作时,加强回收、通风或其他防护措施。
③加强反应物质的回收利用和消除处理,建立责任制度。
④在设计实验方案时,要尽量避免使用和生成毒性较大容易形成污染的物质,尽量选择污染少的实验方法和实验装置;在无法避免使用或者产生有害物质和污染的情况下,实验方案必须包括有效的保护和消害处理措施。