《新课程高中化学实验改进的实践研究》结题报告

《新课程高中化学实验改进的实践研究》结题报告

课题负责人：赵峰

课题组成员：苏恒 付金三 谢少凡 陈翔 童金华

一、研究的背景

化学是一门以实验为基础的学科，化学实验在化学学科教学中有着非常重要的地位，也是化学教学的基本特征，化学实验教学是对学生科学知识、科学思维、科学品质、科学能力等多方面的素质的最生动、最活跃的教学形式。纵观国内外对化学实验教学的改进和研究，不难发现，实验教学的改进趋向于两个基本方向：一是实验教学向微型化方向转变；二是实验教学向探究化方向转变；实验教学微型化是绿色化学的主要形式，其集中表现在化学实验所用的仪器微型化改进、所有药品用量少，这样可以实现减少药品使用，防止环境污染的绿色化学初衷。实验教学探究化是现代学科教学的改变方向，其集中表现在教材中给出的实验不再是教师演示实验，而是给出实验所需的药品，以及探究过程，让学生根据实验目的进行实验探究，最终讨论得出结论。

国内研究现状：《高中化学演示实验改进与创新的研究》课题研究中，对《喷泉实验的改进》、《氨气与氯化氢反应的改进》做了微型化实验改进，收到良好效果，但整个课题的研究是将微型实验和趣味实验相结合，着眼于实验仪器的微型化改进上，体现探究的方式不多；在《高中化学演示实验改进与创新的研究》课题研究中，《多用途微型气体实验装置》也着眼于对实验仪器的微型化做了改进，同时，在实验探究领域也有所涉及，在“开放式引导探究”实验课的实施与思考一文中，我们可以看到国内已经对实验探究过程做了一定的研究，但所谓的开放性设计还是在教师的引导下，有限定的引导开放，是一种没有放开的开放探究，因此，对于实验探究方法的改进探究还有很长的路要走。

国外研究现状：在《美国国家课程标准》中对科学探究就给出了明确的阐释：科学探究是科学家们用来研究自然界并根据所获事实证据做出解释的各种不同途径。同时，科学探究也指学生构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的各种活动。因此，在美国的大量课题研究中表明，实验探究应该放在实验课程的首位，在美国地方教材中，往往只给出实验目的和所涉及到的物质的相关性质，而学生的探究步骤完全由学生自己设计，学生提交研究报告，并对实验的可行性做分析，之后再开始化学实验。因此，美国的实验探究是完全开放式的，然而耗时很久，很难在国内课堂中得以实施。

存在的问题与困惑

本课题在研究过程中，逐步的暴露问题如下;

(1)诸如美国的这样的实验探究，需要耗费很长的时间，难以照搬到我们国内的化学实验课堂，因此，找到合适的化学探究课题，是解决问题的关键。(2)我国现阶段对实验教学的研究缺乏系统的研究与整理。（3）对部分实验的改进往往停留在为了改进而改进的阶段，非常被动。(4)最终实验改进的效果是否完美高中化学喷泉实验，没有完整的评价体系。

二、课题研究的目的及意义

本课题研究的目的：

（1）在实验改进的研究过程中，将研究与实践相结合，有效提升学生对实验部分内容的学习，提高课堂效率。

（2）在实验改进的研究的过程中，将零散的实验改进片段整理成一系列的实验改进成果，为将来的实验教学提供系统化的参考。

（3）通过本课题的研究，促进学生同伴互助，促进教师同行提升，有效的提高教学效果。

本课题研究的意义：

（1） 从科学哲学的角度讲，本课题研究的意义在于反思实验改进在高中教育教学过程中的内涵；

（2） 从社会学的角度讲，本课题研究的意义在于反思实验改进在高中教育教学过程中对学生创新精神和民族自豪感的培养；

（3） 从经济学的角度讲，本课题的研究意义在于降低实验过程中所产生的药品的消耗和仪器的损耗，降低实验成本，提高效率。

三、课题研究的理论基础

《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中指出：“把育人为本作为教育工作的根本要求。”着力培养学生的创新精神和实践能力。

《新课程理念》中指出：核心理念是以学生发展为本，让学生参与是新课程实施的核心。

《化学新课程标准》中对课程总目标的描述为：学习科学探究方法，发展学生自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用化学知识和科学方法解决一些问题。化学演示实验改进与创新更激发学生学习化学的兴趣，创设生动活泼的教学情景，培养学生的科学态度和价值观。

四、课题研究的主要内容（本课题核心界定、研究的主要内容、研究创新点）

本课题的核心界定：本课题针对高中化学新教材中所出现的演示实验、实验探究、实践活动进行相关的实验改进；

本课题主要研究内容：本课题中对实验的改进主要有以下方向：（1）对实验装置进行改进，达到现象明显，便于操作、便于观察的要求。（2）减少实验过程的药品用量，减少污染，保护环境。（3）针对实验探究进行实验步骤的改进，培养学生独立思考，团队合作能力。

本课题研究创新点：仪器设备的创新、实验探究的创新。

五、研究的过程及主要成果

本课题自从立项以来，就积极的开展各项研究，其研究过程如下：

2010年9月——2011年9月，准备工作：

（1）制定课题研究计划和实施计划。

本研究小组对课题进行了细致的的前期准备工作，根据高中新教材的特点，课题组成员进行了合理的分工，定期集中讨论、交流，研讨并发现问题，有条不紊的开展研究。

（2） 查阅文献资料，根据国内外各课题的研究结果，收集、归纳整理，对各种实验的创新、实验仪器的改进、实验探究步骤的优化做了细致的归纳和整理。

2011.9-2012．9，课题研究工作：课题小组与实际结合，与时代同步，研究扎实而有成效。各小组课题研究结合教学实际开展实验教学研究活动，活动的形式有教学实验的改进创新比赛，上有关实验探究的研究课、示范课，撰写实验研究的教学案例与论文等，并获得多种荣誉称号。成果显著。

2012.9-2014.6 ，课题归纳整理工作：本课题小组根据实际研究，归纳整理了研究成果，对实验改进的教学活动做了分类：一类为实验仪器改进；另一类为实验探究步骤改进。两种类型的改进对实验教学起了积极的推进作用，同时对同行业务的提升也起到了良好的作用。

六、课题研究的效果

综合荣誉称号：

（1）2011年11月 ，赵峰获得武昌区教学能手称号。

（2）2010年4月，赵峰获得武昌区“教育创新能手”称号。

（3）2010年9月，赵峰获得武昌区青年教师协作组优秀队员称号。

（4）2009年7月，赵峰获得武昌区优秀青年教师称号。

展示课、研究课、优质课、实验改进创新比赛：

（1）2010年10月，赵峰完成武汉市展示课《金属的化学性质》，收到良好效果（本展示课包含对“铁与水蒸气反应”的实验改进）。

（2）2009年11月赵峰《化学能与电能》获得湖北省说课比赛一等奖 。

（3）2009年11月赵峰《化学能与电能》获得武汉市说课比赛一等奖。

（4）2009年10月赵峰获得湖北省高中化学实验技能大赛三等奖。

（5）2009年1月赵峰主讲武昌区研究课《卤族元素》，收到良好效果。（本研究课包含卤族元素置换反应实验改进）。

（6）2009年9月赵峰获得武汉市实验技能大赛一等奖。

（7）2008年10月赵峰参加武汉市实验改进大赛《新教材关于乙炔的制取和性质实验》获得武汉市一等奖 。

（8）2008年10月赵峰参加湖北省实验改进大赛《新教材关于乙炔的制取和性质实验改进》湖北省二等奖。

（9）2008年3月赵峰主讲《化学计算在实验题中的体现》武昌区研究课，收到好评。

论文获奖及发表：

（1）2012年12月赵峰《新教材选修五实验改进》获得湖北省实验改进大赛省二等奖。

(2) 2012年1月《以研究带动课堂学习 以课题促进素质提升》获得武汉市论文评比二等奖

其主要成员的获奖及发表详细见附件一：中学化学实验课题主要成果统计表。

七、本课题成果反思

赵峰老师主要成果及反思

1、2009年湖北省说课比赛一等奖，武汉市说课比赛一等奖。主要涉及到的实验改进有：（1）《化学能与电能》教材中将演示实验2-3拆分，设计探究步骤和实验量表，让学生根据3个小实验的分组探究，根据现象，分析归纳，最终得出原电池的形成条件。（2）将《化学能与电能》教材中的实践探究部分，设计为探究实验，让学生根据生活经验设计水果电池，帮助学生深化理解教材内容。

2、2009年《卤族元素》研究课中，涉及的实验改进有：将卤素单质间的置换反应微型化，用表面皿反扣在点滴板上，点滴板上滴加溴水和微量碘单质，在点滴板的中央盛放微量KClO3固体，当滴加稀盐酸后，迅速扣上表面皿，待反应完全高中化学喷泉实验，打开表面皿观察现象，得出结论。

3、2010年主讲《金属的化学性质》优质课展示课，其中涉及到的实验改进有：铁与水蒸气的反应，将实验装置微型化，用棉花保持湿润状态，放在大试管底部，前面铺上铁粉，先均匀加热后再集中加热铁粉处，最后将生成的气体通入肥皂水，观察实验现象，得出结论。

实验室制备二茂铁反应原理及装置示意图如下：Ⅰ.反应原理2koh＋fecl2＋2c5h6―→(c5h5)2fe＋2kcl＋2h2o(环戊二烯) (二茂铁)Ⅱ.实验装置Ⅲ.实验步骤步骤1.在三颈烧瓶中加入25 g粉末状的koh，并从仪器a中加入60 ml无水乙醚到烧瓶中，充分搅拌，同时通氮气约10 min(如图1)。胡小军等 [63] 开发气液逆流鼓泡固定床用于 byd 加氢制备 bdo 过程，进料液经液体分布器从上部进入反应器，氢气从反应器下部经气体分布器逆流与 byd 原料反应，后经液体分布器上氢气出口排出，部分反应液经循环泵在外循环管路经冷却器降温后回到反应器。图是实验室用乙醇与浓硫酸和溴化钠反应来制备溴乙烷的装置,反应需要加热,图中省去了加热装置.有关数据见表:。

付金三老师主要成果及反思

1、2009年11月《萃取》武汉市说课比赛一等奖、湖北省说课比赛二等奖。

其中涉及到实验改进有：

（1）做番茄汁和食用油的溶解性实验。

这是一个课外拓展实验，与生活联系紧密，调动学生对化学学习的兴趣和对学习的积极性。

(2) 溶剂的溶解性实验：酒精和水、四氯化碳和水、苯和水的互溶性实验；

(3)溶质在溶剂中的溶解性差别实验：四氯化碳和碘水、苯和碘水。

以上是两个对比性实验，通过实验更能加深学生对萃取概念的理解。

2、2012年12月《难溶电解质溶解平衡》课堂实录及评析获湖北省教育科学论文评选一等奖

其中涉及到实验改进有：

课本上是通过氯化银的溶解平衡引入难溶电解质的溶解平衡概念，当时由于该实验的试样效果很差，很难达到理想的沉淀转化的效果，所以就借用了苏教版教材中的实验碘化铅的溶解平衡实验，效果很好。在装备实验的过程中，不断的调试溶液的温度以期达到最好的效果，最后实验的温度是40度左右为最佳。

童金华老师实验改进成果

碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应实验的改进

一．改进实验目的

现在的新课改教材非常注重实验对学生的引导，人教版普通高中课程标准实验教科书化学必修〖1〗第56页科学探究Na2CO3和NaHCO3的性质（3）提到与盐酸反应，但没有相应实验说明，而人教版高中化学必修教材〖1〗第一册30页有这样一个实验：在两只试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各装有0.3gNa2CO3和NaHCO3粉末的小气球分别套在两只试管口。将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中，比较它们放出CO2的快慢。由此实验得出的结论是：Na2CO3和NaHCO3都能与稀盐酸反应，但NaHCO3与稀盐酸的反应要比Na2CO3与稀盐酸的反应剧烈的多。我认为该实验存在如下问题：

1.教材中没指明稀盐酸的具体浓度

2.实验区分了Na2CO3和NaHCO3与稀盐酸反应的速率，但不能反映出速率快慢的原因；

3.用等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应比较速率不科学

4.通过产生的气体的量比较反应速率不科学

教学不仅要让学生知其然，更重要的是让学生知其所以然。课本实验仅仅区分了Na2CO3和NaHCO3与稀盐酸反应的速率我认为是不够的，还应该探究出它们反应速率快慢的原因。所以，我认为在原实验方案的基础上做改进是必须的，所以我们对该实验做了以下改进。

二．实验仪器及用品：

（三）、试剂下列试剂均应以新煮沸并放冷的纯水配制,配成的溶液应贮存在聚乙烯瓶或硬质玻璃瓶内。（三）器械准备应依据接种的生物制剂的品种、猪只数量来准备，如为冻干疫（菌）苗需稀释的应预备一至数个医用玻璃瓶（如100ml或250ml玻瓶及橡皮翻口瓶塞数只），50ml玻璃或金属注射器1－2支，用于注射疫（菌）苗的金属注射器（10ml或20ml）或连续注射器数只，12号或16号注射用针头若干，其数量应为拟注射猪只数量的110－120％，镊子或止血钳数支。hclo是一种酸性比盐酸弱的酸，不稳定，具有漂白性，能使品红等有色物质褪色．（1）漂白粉是一种____（填“纯净物”或“混合物”）．（2）hclo在常温下分解，反应为2hclo=2hcl+o2↑．某瓶hclo溶液放置一段时间后，溶液的ph____（填“增大”或“减小”或“不变”）．（3）在漂白粉中滴加盐酸，能加快漂白的速率，并且强酸能够制取弱酸．写出漂白粉中加入盐酸反应的化学方程式____．（4）有一包长时间放置的漂白粉，想知道该漂白粉是否变质，某同学设计了下列探究实验．[提出问题]长时间放置的漂白粉是否变质。