1、.例談中學化學實驗研究課題的開掘 介紹了開掘實驗研究課題的根本途徑和方法,說明了實驗研究對于提升中學化學老師素質的重要性。 實驗 課題 開掘在教學過程中進展教學研究是中學化學老師的職責之一,也是許多中學化學老師深感頭痛的任務之一。中學化學教學研究的內容非常廣泛,其中,中學化學實驗的研究是中學化學教學研究的根本而重要的內容之一。筆者在以往的教學中曾經研究撰寫了一些論文發表在?化學教育?、?化學教學?、?中學化學?等專業雜志上,在我所發表的39篇論文中, 有21篇是專門研究化學實驗或其主要內容是研究化學實驗的論文。在此,筆者聯絡個人的研究實際及閱讀有關專業雜志的體會談談中學化學實驗研究課題的開掘問

2、題,希望能給那些對教學研究深感頭痛的老師帶來一點有益的啟示。1 關注實驗中出現的異常現象有誰見過銅與濃硝酸在室溫下難以發生反響的現象嗎?估計見過此現象的老師不多,筆者在冬天做此實驗時見到過此現象。筆者初見銅與濃硝酸在室溫下難以發生反響的現象時,感到非常意外,筆者以為是濃硝酸有問題,于是就連續用兩瓶未啟封的濃硝酸重做此實驗,連續兩次的實驗結果均是銅與新啟封的濃硝酸在室溫下難以發生反響。筆者于是對此異常現象進展了專門研究,發現銅與濃硝酸在室溫下難以發生反響的原因是當時的室溫太低低于9,并通過研究提出了低溫時銅與濃硝酸反響的實驗的改進意見。筆者據此研究撰寫的論文?低溫時銅與濃硝酸的反響?發表在201

3、9年第7期?化學教學?上,這是筆者首次在化學教學的專業雜志上發表論文,這對筆者個人開展后續的教學研究具有很大的鼓舞作用。萬事開頭難,開展教學研究也需要一個好的開頭。現行化學教材中的實驗都是在一定條件濃度、溫度、體積等下進展的,而在我們做教材上的實驗時,往往會或多或少地偏離原實驗的反響條件,也可能出現實驗操作失誤的現象,反響條件的偏離或實驗操作失誤往往會導致實驗過程中異常現象的出現,這是非常正常的事。只要我們認真做實驗、認真觀察實驗現象,就能發現實驗中的異常現象。假如發現了異常的實驗現象就認真研究、討論出現異常實驗現象的原因的話,那就比較容易出教研成果。假如發現了異常的實驗現象,卻把它不當一回事

4、,甚至采取唬弄的方法把它唬弄過去的話,那就不可能出教研成果。2 重視現有實驗的改進研究在現有的實驗中,有許多實驗都存在著這樣或那樣的缺陷,有的實驗現象不夠明顯、有的實驗裝置過于復雜、有的實驗試劑用量太大、有的實驗污染嚴重,對于這樣的實驗就要進展研究改進,改進的目的就是要努力實現實驗現象的顯著化、實驗裝置的簡潔化、實驗試劑的微量化、環境保護的綠色化。現行高中化學教材中乙酸乙酯在純水、酸溶液、堿溶液中的水解速率的比較實驗是通過聞氣味的方法進展的,筆者以往在化學教學雜志上曾看到過有關此實驗的改進方法,可改進后的實驗仍然是通過聞氣味的方法來比較反響速率的。筆者一直對這種聞氣味的方法不夠滿意,但也沒有想

5、到更好的改進方法。最近,筆者在?化學教育?1雜志看到的乙酸乙酯的水解實驗方法如下:用三支型號一樣的小試管各取等體積的純水、酸溶液、堿溶液,并各加兩滴紅墨水,再向三支試管里參加等體積的乙酸乙酯,然后將三支試管同時放入水浴中加熱,加熱一段時間后比較三支試管里上下兩段液柱高度的變化。與聞氣味的方法相比,在實驗操作方法根本一樣的前提下,此方法具有現象明顯、便于全班同學觀察的優點。由此改進實驗可見,只要我們擴展思路,積極開動腦筋想方法,有些實驗還是有很大的改進空間的。筆者雖然也曾有幾個改進實驗論文發表在有關的化學教學雜志上,但和上述乙酸乙酯水解實驗的改進相比,筆者改進實驗的思路還是比較狹窄的。在今后的實

6、驗改進研究中,筆者還要進一步擴展思路。3 盡量用實驗解答學生提出的疑難問題有一次上化學課時,在討論混合物的別離時,筆者的一個學生堅持認為可以用分液的方法別離苯和溴苯。他說的方法是向苯和溴苯的混合物中加水,苯浮到水上,溴苯沉到水下,通過分液就可以將苯和溴苯別離。該學生的理由是苯的密度小于水的密度,溴苯的密度大于水的密度,且二者都不溶于水。學生的觀點是錯誤的,但也有其合理性,所以學生對我的說理總是將信將疑,我于是就設計了如下一個實驗做給學生看。用一支小試管取2mL水,再向試管里參加0.5mL苯,然后逐滴參加CCl4我校實驗室當時無溴苯,加到一定程度后,苯和CCl4的混合物就一起下沉到水下了,沒有分

7、三層的現象。該實驗勝過所有的說理,學生承受了我的觀點。筆者據此實驗撰寫的論文?液體的下沉實驗?發表在2019年第10期?中學化學?上。化學是一門實驗科學,現有的化學理論都是有關實驗現象的概括和總結。到目前為止,還有許多實驗現象只能用實驗來證明,難以用有關的理論來透徹地分析說明。當遇到難以用化學理論分析說明的化學問題時,我們就要盡量研究開發出相應的實驗來向學生進展實驗證明。4 要關注實驗過程中的所有現象筆者在用Na3SO3和濃H2SO4制取SO2后,出現了這么一個疑難問題,制取SO2后的試管里形成了一種難溶于水的蠟狀固體,這使得制取SO2后的試管很難洗滌。通過查閱有關資料知該固體的主要成分是Na

8、3HSO42,經研究知Na3HSO42易溶于熱水、難溶于冷水。筆者的解決方法是向沾有大量蠟狀固體Na3HSO42的試管中加適量冷水后加熱,將溶解后的液體趁熱倒出。筆者據此研究撰寫的論文?制取SO2后的蠟狀固體及其洗滌?發表在2019年第9期?化學教學?上。此研究是一個很容易被無視的問題,因為許多老師做完實驗后是不洗滌儀器的交給實驗員處理,不洗滌儀器就不可能發現該問題。因此,我們要注意實驗過程的完好性,要關注整個實驗過程中的所有實驗現象,特別是要關注容易被無視的廢物處理問題,這樣也可以出實驗研究成果。2019年諾貝爾化學獎獲得者下村修就是從維多利亞多管水母中別離生物發光蛋白質水母素后,將產物實際

9、上就是當時的實驗廢棄物倒入水池后,在分開實驗室時,在回頭觀望的那一眼里發現綠色熒光蛋白質的。5 研究中學化學中出現的假想實驗陳元慶老師在?認識化學假象實驗及其危害?2一文中指出:假象實驗“應是來源于根本化學原理的、但是未經實驗驗證的化學實驗。這些實驗有些可以得到驗證,有些那么與事實相矛盾。陳元慶老師?認識化學假象實驗及其危害?一文中對假象實驗的出現、危害及其研究進展了比較詳盡的表達,筆者在此結合自己的研究實際對假想實驗談一點體會。在全日制普通高級中學教科書必修加選修化學教材人教社中有如下一道練習題:二氧化硫和氯氣都有漂白作用,現把二者以等物質的量混合,讓混合物通過濕的有色布條時,其漂白效果是

10、。A.和氯氣單獨通過時一樣 B.和二氧化硫單獨通過時一樣C.是二者作用效果之和 D.可能失去漂白作用該題的參考答案是D。該題中所說的實驗可以說是一個典型的假想實驗,其假想的內容是SO2和Cl2的混合氣體通過濕的有色布條時,只發生SO2和Cl2之間的氧化復原反響,SO2和Cl2均不和有色布條上的色素發生反響。筆者經認真分析后認為:SO2、Cl2和色素三者之間可能存在競爭反響。筆者通過實驗研究得出的結論是:等物資的量的SO2和Cl2的混合物有漂白作用,其漂白作用比純Cl2的漂白作用弱,其原因是SO2對Cl2的漂白作用有一定的抵消作用。筆者據此研究撰寫的論文?等量的SO2和Cl2的混合物沒有漂白作用

11、嗎?發表在2019年第12期?化學教學?上。發現假想實驗要求老師要有批判、疑心的精神,一個缺乏批判精神的人、一個奉教材和資料為經典的人是不可能發現假想實驗的。要證明假想實驗之假,就要認真分析假想實驗存在的問題、設計科學合理的實驗方案、認真進展實驗研究,這樣就可以得出科學正確的結論。這就是說,只要化學老師有科學的態度、務實的精神、踏實的作風,就一定能判斷出現行化學教材和化學資料中的化學實驗的真偽,并獲得相應的科研成果。6 注意發現并研究中學化學中出現的假想方程“假想方程是本人提出的一個概念,假想方程就是從理論上分析好似科學合理、實際上經不起實驗驗證的錯誤的化學方程式。有誰疑心過如下化學方程式的正

12、確性嗎?CH3CHO+2CuOH2 CH3COOH+Cu2O+2H2O這是幾十年來存在于我國各種版本的高中化學教材中的一個化學方程式,可該化學方程式是錯誤的,錯誤的原因是CH3COOH和Cu2O不能共存,筆者通過實驗研究撰寫的論文?CH3COOH和Cu2O不能共存?發表在2020年第4期?化學教育?雜志上。有關此類問題,筆者還發現了2019年春季高考題中被定為正確答案、而實際錯誤的如下離子方程式原題中的D項。D.明礬溶液加熱水解生成沉淀Al3+3H2O AlOH3+3H+筆者由此開展研究撰寫的論文?明礬水解及其應用原理的深化討論?發表在2019年第3期?化學教學?上。假想方程是理論推導的結果,

13、只要我們在教學中認真做化學實驗,并將實驗現象與化學方程式聯絡起來認真分析,還是比較容易發現假想方程的。筆者之所以疑心離子方程式Al3+3H2O AlOH3+3H+的正確性,就是在實驗中從未發現AlCl3和Al2SO43等物質在蒸餾水配制的溶液中水解出AlOH3沉淀。7 實驗研究開發新實驗研究開發新實驗是一項難度較大的工作,筆者近幾年比較成功地開發出了氮化鎂的制取及其性質實驗。起初,筆者在一個偶爾的時機里發現鎂粉哈爾濱試劑廠消費的較大顆粒的鎂粉燃燒的產物與鎂條的燃燒產物有點不同,筆者就對該現象進展了專門研究,并根據此研究撰寫了一篇題為?鎂條與鎂粉燃燒實驗的比較及有關應用?發表在2019年第2期?

14、中學化學?上。在后來的實驗中,筆者發現?鎂條與鎂粉燃燒實驗的比較及有關應用?一文中的實驗還存在著一些缺陷,筆者又對該實驗進展了反復的研究和改進,最終完成了題為?氮化鎂的制取及其性質實驗?的實驗研究論文,該論文已被?化學教育?雜志錄用、即將發表。?氮化鎂的制取及其性質實驗?中所述的實驗與?鎂條與鎂粉燃燒實驗的比較及有關應用?中所述的實驗相比,前者所述的實驗在操作上絕對平安、在現象上更加明顯、在效果上富有欣賞性和興趣性。通過該實驗的研究,筆者認為:要開發新實驗,就要處處留心、并擅長觀察、擅長發現,只有發現了可供開發的課題,才能開發出新實驗。開發了新實驗,還要不斷完善新實驗,使新實驗成為操作簡單、現象明顯、平安可靠的實驗,這樣的新實驗才可能讓大家樂于承受、才具有較大的推廣價值。總的來說,開發新實驗是一個長期而又艱辛的過程,只要化學老師具有吃苦練耐勞和持之以恒的精神,就能開發出比較完美的新實驗。在中學化