一、中學(xué)化學(xué)實驗改進(jìn)的原則
化學(xué)實驗的改進(jìn)必須從實際出發(fā)，符合中學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，以生為本，結(jié)合校情、學(xué)情，積極探索研究，大膽開拓創(chuàng)新，力求裝置簡單、操作方便、現(xiàn)象明顯、節(jié)約試劑、低碳環(huán)保、安全高效，體現(xiàn)“自主、合作、探究”特色。
1.“依標(biāo)務(wù)本”原則。實驗的改進(jìn)要緊扣化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，領(lǐng)悟教材編寫者的設(shè)計意圖。課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的范圍和深度，化學(xué)實驗的改進(jìn)應(yīng)遵循課程標(biāo)準(zhǔn)要求，成為實現(xiàn)化學(xué)課程目標(biāo)的有效手段?；瘜W(xué)教材是教和學(xué)的主要載體，是化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的具體化?，F(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教材歷經(jīng)多次改版、修訂，形成了系統(tǒng)化的化學(xué)學(xué)科知識體系，實驗內(nèi)容是其知識體系的重要組成部分，凝聚了高校專家、一線教師、實驗人員的心血和汗水，是集體智慧的結(jié)晶。絕大部分的內(nèi)容都經(jīng)過了反復(fù)的論證和實踐經(jīng)驗，具有較強(qiáng)的可行性、權(quán)威性、科學(xué)性。因此，對實驗的改進(jìn)必須明確課標(biāo)要求及教材編寫者的實驗設(shè)計意圖，弄清實驗在教學(xué)中的作用以及存在的問題，遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和實驗教學(xué)規(guī)律，不違背教材編排的科學(xué)性，思索實驗改進(jìn)的可能性及內(nèi)在價值，使改進(jìn)有利于闡釋化學(xué)原理，有助于形成化學(xué)概念。
2.“開放性探究”原則。新課改背景下，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生探索新知，親自體驗，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識化學(xué)概念和規(guī)律。將實驗變成學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的重要手段。利用開放性、探究性的試驗訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)合作方法培養(yǎng)學(xué)生的求異思維能力顯得尤為重要。應(yīng)該說現(xiàn)行教材實驗設(shè)計探究性、開放性得到了一定體現(xiàn)，但在具體形式和程度上，還需作深入的思考和斟酌，精心設(shè)計，設(shè)法提升實驗的智力價值，使教學(xué)過程的啟發(fā)性與思考性更強(qiáng)。如近年來對于噴泉實驗的各種改進(jìn)及簡易普發(fā)工容的改進(jìn)裝置，還有各類尾氣吸收裝置的設(shè)計就充分體現(xiàn)了探究和開放，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維大有裨益。
3.“聯(lián)系實際”原則。實驗的改進(jìn)應(yīng)考慮課堂教學(xué)的實際需要，切不可為改進(jìn)而改進(jìn)，應(yīng)有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，有利于完成課堂教學(xué)的三維目標(biāo)。新授的實驗常以單獨(dú)實驗為主，亦可以將設(shè)計相關(guān)知識的實驗進(jìn)行整合。例如，可將SO2的制備、漂白性、氧化性、還原性、尾氣的吸收等設(shè)計成系列實驗，一氣呵成，效果良好，而復(fù)習(xí)課則可增補(bǔ)成設(shè)計綜合性系列實驗，若能以實驗為線索引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)，復(fù)習(xí)課的效率將會大大提高。
4.“簡約易成”原則。改進(jìn)實驗要力求實驗裝置簡化，實驗儀器簡單易練，實驗藥品節(jié)約，可見度高，實驗結(jié)論易得。同時教師應(yīng)探究實驗原理，尋找最優(yōu)化的反應(yīng)條件，研究反應(yīng)物的數(shù)量關(guān)系和形態(tài)，考慮影響實驗的各種因素，提高實驗成功率，使實驗準(zhǔn)確及時完成。例如，鋁的燃燒實驗直接加熱鋁箔效果不甚明顯，改用浸濕的濾紙沾上鋁粉后晾干再行燃燒，現(xiàn)象就非常明顯。又如乙酸乙酯的制取實驗，改用W形管，然后水溶加熱，藥品用量少，反應(yīng)迅捷，現(xiàn)象非常明顯；再如，現(xiàn)行中學(xué)教材中氫氣還原氧化剛的實驗室用氧化銅粉末在加熱條件下被氫氣還原的，現(xiàn)象多數(shù)較明顯，也易成功，但耗時過長，若用經(jīng)灼燒完的銅絲來代替氧化銅粉末，操作更簡便，現(xiàn)象更明顯，大大縮短了實驗時間。
5.“安全環(huán)保”原則。中學(xué)化學(xué)教學(xué)中涉及一些易燃、易爆，有毒及腐蝕氣物質(zhì)的實驗。實驗改進(jìn)中要確保師生安全，防中毒、防污染。這可從改進(jìn)儀器裝置、增加防護(hù)措施提高實驗技巧方面加以研究。把有毒有害物質(zhì)參與或生成的敞開式、暴露式、半封閉式的化學(xué)實驗裝置進(jìn)行改造，將物質(zhì)的制備、多種性質(zhì)實驗的反應(yīng)裝置、尾氣的吸收轉(zhuǎn)化裝置進(jìn)行綜合考慮，適當(dāng)組合，讓整個實驗裝置處于封閉、可控的安全狀態(tài)，防止有毒有害物質(zhì)的泄漏，消除易燃易爆隱患，杜絕有毒有害物質(zhì)的任意排放。近年來有關(guān)溴苯的制備、SO2系列實驗的改進(jìn)等在安全、環(huán)保方面均作了有益的嘗試。
二、中學(xué)化學(xué)實驗改進(jìn)的途徑
中學(xué)化學(xué)實驗的改進(jìn)旨在提高現(xiàn)行教材中規(guī)定的演示實驗、學(xué)生實驗、家庭小實驗的可操作性，可觀察性，使其在化學(xué)教育教學(xué)中的輔助服務(wù)效能更優(yōu)化，其在提高課堂教學(xué)效率、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、引導(dǎo)學(xué)生思維、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力等方面的功能是眾所周知的。這就要求我們在明確化學(xué)反應(yīng)原理和原有實驗設(shè)計意圖的基礎(chǔ)上創(chuàng)新主意，巧妙構(gòu)思，廣辟途徑。
1.從“反應(yīng)條件”上著手改進(jìn)實驗?；瘜W(xué)反應(yīng)的發(fā)生與進(jìn)行受到諸多因素的影響與制約，反應(yīng)條件的研究與控制是實驗成敗的關(guān)鍵因素之一。影響化學(xué)反應(yīng)的速率與程度實驗中，常見的客觀條件有：反應(yīng)物的濃度，用量的配取、溫度、純度、反應(yīng)物間的接觸面積，反應(yīng)體系及外界的壓強(qiáng)、溫度、光照，反應(yīng)介質(zhì)的pH，實驗的順序，溶劑的種、電流強(qiáng)度、電壓等。從這些方面進(jìn)行研究與探索對提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量具有十分重要的現(xiàn)實意義。例如，銅氨纖維制備的實驗改進(jìn)可從不同濃度的氨水溶解脫脂棉的影響、不同溫度的硫酸對銅氨纖維制備的影響、不同濃度的硫酸對銅氨纖維制備的影響等方面進(jìn)行探究，從而選擇了最簡單的實驗方案服務(wù)于教師課堂教學(xué)和學(xué)生實驗。
2.從反應(yīng)原理上著意改進(jìn)實驗。受制于中學(xué)化學(xué)實驗的條件，中學(xué)化學(xué)很多實驗成功率不高，是因為反應(yīng)原理欠妥。如用亞鐵鹽溶液與燒堿溶液反應(yīng)制備氫氧化亞鐵，雖然采取多種措施，諸如：溶液表面覆蓋植物油、加熱溶液除去氧氣、長滴管伸到溶液中滴加等，但還是很難得到白色沉淀，若采用電解實驗即可解決此問題。
3.從實驗裝置上著眼改進(jìn)實驗。改進(jìn)實驗裝置是為了更好地發(fā)揮其在“教”與“學(xué)”中的作用，而不是為改而改，標(biāo)新立異，只新不優(yōu)。改進(jìn)實驗裝置應(yīng)從以下幾個方面重點(diǎn)考慮：在不影響實驗效果的前提下，簡化實驗裝置；根據(jù)日常用品、本校儀器配備、本地常用器具特點(diǎn)，更換實驗器材；針對現(xiàn)象不明顯、可見度不高的實驗，改進(jìn)實驗裝置；增加必要的裝置，減少對環(huán)境的污染。近年來的實驗技能大賽中很多優(yōu)秀參賽作品在這方面都作出了有益的探索：在進(jìn)行過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的實驗時，用“百事可樂”碳酸飲料或泡沫滅火器制取二氧化碳；在進(jìn)行燃料電池的實驗時，把兩根碳棒平行插入硫酸鉀的溶液中，用導(dǎo)線將碳棒和干電池連成閉合電路，進(jìn)行充電，充電時產(chǎn)生氧氣和氫氣，再把碳棒連接在音樂卡片上，音樂響了；又如模擬酸雨使植物變得枯萎的實驗，用植物的汁液作出的不同酸堿度下的顏色的溶液，用做標(biāo)準(zhǔn)比色卡等。改進(jìn)后的裝置簡易性、材料的廉價性、性能的可靠性方面收到了普遍好評。尤其是部分一線教師在注重改進(jìn)科學(xué)性的同時，因地制宜采用代用品，自己動手設(shè)計制作簡單、方便、實用、美觀、廉價的化學(xué)實驗儀器，既節(jié)約了經(jīng)費(fèi)，又提高了學(xué)生的實驗興趣，廢舊利用、變廢為寶，還培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)保意識，符合建設(shè)“兩型”（資源節(jié)約型和環(huán)境友好型）社會的理念。如注射器、青霉素瓶、礦泉水瓶等經(jīng)過改造或直接運(yùn)用到化學(xué)實驗中，安全可靠、操作簡便、污染小、取材廣，深受追捧。
4.從實驗方法上著力改進(jìn)實驗。從實驗方法上對化學(xué)實驗加以改進(jìn)，從而達(dá)到相同的實驗或更好的實驗效果，充分體現(xiàn)新課程所倡導(dǎo)“自主、合作、探究”的學(xué)習(xí)方式及開放的思維方式。例如，中學(xué)化學(xué)中的氨的噴泉實驗可利用減小壓強(qiáng)的方法，也可以改用增大壓強(qiáng)的方法形成噴泉；還可用物質(zhì)反應(yīng)減小壓強(qiáng)；亦可采用熱敷法排出氣體減小壓強(qiáng)從而形成噴泉。
5.從其他學(xué)科上著想改進(jìn)實驗。當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得新知識、新技術(shù)、新理念層出不窮，學(xué)科之間相互滲透、相互借鑒、相互促進(jìn)已成為科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的明顯特征。化學(xué)實驗教學(xué)也應(yīng)該走出傳統(tǒng)的自我封閉體系，借鑒相關(guān)學(xué)科的實驗方法和儀器，根據(jù)化學(xué)實驗設(shè)計與改進(jìn)的原則和方向，引入一些新的儀器或電子元件，使實驗操作更直觀、更形象、更便捷，從而收到事半功倍的效果。近年來華南師大附中將手持技術(shù)、數(shù)據(jù)采集器、pH傳感器引入中和滴定實驗和溶液中離子濃度的比較實驗等教學(xué)中，實驗現(xiàn)象明顯，說服力強(qiáng)，開拓了學(xué)生視野，提升了學(xué)生能力。
三、中學(xué)化學(xué)實驗改進(jìn)的發(fā)展趨勢
現(xiàn)今中學(xué)化學(xué)實驗的改進(jìn)研究應(yīng)該說是異彩紛呈、亮點(diǎn)迭出，但更多的是使學(xué)生獲得更直觀的感性認(rèn)識，其科學(xué)教育的功能發(fā)揮上有較大欠缺。伴隨著科學(xué)實驗的科學(xué)思維過程是更有教育價值的教學(xué)內(nèi)容，而化學(xué)實驗教學(xué)要力爭能幫助學(xué)生形成理性思維，讓學(xué)生通過實驗教學(xué)明確思維方向、形成思維依據(jù)、體驗思維過程，能對事物或問題進(jìn)行觀察、比較、分析、判斷、內(nèi)化、綜合與概括。筆者認(rèn)為今后一段時期內(nèi)，中學(xué)化學(xué)實驗改進(jìn)的發(fā)展趨勢將主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1.更加符合“綠色化學(xué)”理念，更能體現(xiàn)以人為本思想；
2.將簡單試管實驗進(jìn)行整合，更能體現(xiàn)科學(xué)思維；
3.引入正交試驗，更重視對數(shù)據(jù)、圖表、圖像等信息的采集、復(fù)合、整理、收集、利用，更注重科學(xué)方法的培養(yǎng)；
4.增加探究性、開放性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的求異思維能力和創(chuàng)新意識；
5.增加合作要素，強(qiáng)調(diào)就地取材，培養(yǎng)學(xué)生交流、合作、表達(dá)能力，適應(yīng)環(huán)境、因時因地制宜開展研究的能力。
作者：梁六珍 彭傳寬 黃長亮單位：湖北省孝感市教科院 湖北省安陸一中