化学实验研究

1、化学实验研究化学实验研究鲍正荣2013年2022-3-152一、化学实验研究的步骤 化学实验问题的确定 化学实验设计 实验实施和条件控制 化学实验观察与记录 化学实验结果的处理 2022-3-1531、化学实验问题的形成和确定课题、化学实验问题的形成和确定课题 形成和确定课题是中学化学实验研究的首要环形成和确定课题是中学化学实验研究的首要环节。能不能找到适当的好课题，是研究工作取节。能不能找到适当的好课题，是研究工作取得成效的先决条件之一。得成效的先决条件之一。2、制订研究计划、制订研究计划 好的研究计划可以合理地分配可利用的时间、好的研究计划可以合理地分配可利用的时间、设备和人力，使得对课题

2、的研究有序地展开和设备和人力，使得对课题的研究有序地展开和实现，避免盲目性和减少忙乱现象，是研究过实现，避免盲目性和减少忙乱现象，是研究过程中的重要环节之一。程中的重要环节之一。3、开展研究工作、开展研究工作 在研究过程中，通过不断对实验事实资料的在研究过程中，通过不断对实验事实资料的整理与分析，查阅、研究相关文献资料，不断整理与分析，查阅、研究相关文献资料，不断完善研究方案。完善研究方案。2022-3-1544、复核、验证初步结果、复核、验证初步结果 通过进一步的实践检验、证明、通过进一步的实践检验、证明、发展和完善假说。发展和完善假说。5、整合、表述研究结果、整合、表述研究结果大体上分为以

3、下三个阶段：大体上分为以下三个阶段：2022-3-155（一）怎样选择与确定实验课题（一）怎样选择与确定实验课题1、实验课题的来源、实验课题的来源 课题来源于问题，问题是科学探索的出发点，是课题来源于问题，问题是科学探索的出发点，是形成中学化学实验研究课题的素材。结合当前课形成中学化学实验研究课题的素材。结合当前课程改革背景，具体表述为以下几方面：程改革背景，具体表述为以下几方面：（1）课程改革中需要解决的问题）课程改革中需要解决的问题 如：在中学化学实验中如何渗透科学方法的问题，如：在中学化学实验中如何渗透科学方法的问题，如何在中学化学实验中包含现代化学的实验方法；如何在中学化学实验中包含现

4、代化学的实验方法；如何使化学实验更具有探究性，使学生在化学实如何使化学实验更具有探究性，使学生在化学实验探究中获得化学知识与技能。例：如何通过实验探究中获得化学知识与技能。例：如何通过实验使学生建立验使学生建立“平衡平衡”、“可逆反应可逆反应”的概念。的概念。2022-3-156（2）与日常生产、生活紧密联系的化学问题）与日常生产、生活紧密联系的化学问题与现象与现象 如非金属材料的电镀问题、叶脉书签等如非金属材料的电镀问题、叶脉书签等（3）教学实践是实验课题的一大来源）教学实践是实验课题的一大来源 教学需要与实验现状的矛盾、实验结果与教学需要与实验现状的矛盾、实验结果与理论预期的矛盾、不同实验

5、方案之间的差异理论预期的矛盾、不同实验方案之间的差异等，都可以形成问题。等，都可以形成问题。（4）资料、文献的分析与研究）资料、文献的分析与研究 经常广泛地收集、阅读有关文献资料，经常广泛地收集、阅读有关文献资料，也常会从中发现问题、受到启发。也常会从中发现问题、受到启发。2022-3-1572、问题成为课题要求、问题成为课题要求（1）新颖）新颖 是前人没有解决或者没有很好地解决的问题，是前人没有解决或者没有很好地解决的问题，或是研究者对问题解决的新设想等。或是研究者对问题解决的新设想等。（2）有价值）有价值 能够满足中学化学实验教学的需要，对改进能够满足中学化学实验教学的需要，对改进和推动中

6、学化实验教学具有积极意义。和推动中学化实验教学具有积极意义。（3）可靠）可靠 要有可靠的科学理论依据或者事实根据，且在要有可靠的科学理论依据或者事实根据，且在研究的设备、材料、经费、时间以及研究者的水研究的设备、材料、经费、时间以及研究者的水平、能力、经验等方面具备必要的条件。平、能力、经验等方面具备必要的条件。（4）可推广性）可推广性2022-3-1583、实验课题的确定、实验课题的确定 一般过程为：一般过程为： 问题筛选问题筛选历史和现实背景考察历史和现实背景考察提出课题提出课题意义和可行性论证意义和可行性论证确定课题。确定课题。注意：研究课题不宜过大，题目越具体、明注意：研究课题不宜过大

7、，题目越具体、明确，越易出成果；确，越易出成果； 课题要准确、完整、清晰、具体，紧紧围课题要准确、完整、清晰、具体，紧紧围绕主要问题。绕主要问题。 2022-3-159（二）制定实验研究方案的环节（二）制定实验研究方案的环节1、搜集信息、搜集信息 包含前人已有的相关课题方案，新方案的特征，以包含前人已有的相关课题方案，新方案的特征，以及期望达到的目标等。及期望达到的目标等。2、方案的初步制定、方案的初步制定3、方案的实施、方案的实施4、方案的不断修改与完善、方案的不断修改与完善5、成果的展现、成果的展现 确定成果表现形式，如：研究报告、论文、专利、确定成果表现形式，如：研究报告、论文、专利、评

8、论、问题讨论等。评论、问题讨论等。2022-3-1510化学实验问题的确定 2022-3-1511 化学实验研究的过程阶段：实验的准备阶段阶段：实验的实施阶段阶段：实验结果的处理阶段化学实验过程结构关系图2022-3-1512 阶段：实验准备阶段1 化学实验课题：是为了实现某个特定的化学实验目的所需要研究和解决的一个或一组化学实验问题。化学实验问题，是指化学实验主体在某个给定的化学实验中的当前状态与所要达到的目标状态之间存在的差距。化学实验问题应具“有探究价值（重点讨论）”。2 化学实验设计2022-3-1513 化学实验设计的类型化学实验设计是指在实施化学实验之前，依据一定的实验目的和要求，

9、运用有关的化学知识和技能，对实验的仪器、装置、步骤和方法等在头脑中所进行的一种规划根据实验在化学教学认识过程中的作用根据化学实验的工具根据化学实验的内容启发性（或探索性）实验设计验证性实验设计运用性实验设计化学实验仪器、装置和药品的改进或代替化学实验方法的改进物质的制备（或合成）实验设计物质的分离与提纯实验设计物质的表征实验设计2022-3-1514目的性原则科学性原则可行性原则安全性原则绿色性原则简约性原则生活化、家庭化、趣味性原则化学实验研究的原则2022-3-1515目的性原则目的性原则学习目标规定了科学实验学习的范围、深学习目标规定了科学实验学习的范围、深度和作用，也规定了学习的内容，

10、实验教度和作用，也规定了学习的内容，实验教学设计必须依据学习目标，为目标服务，学设计必须依据学习目标，为目标服务，不能一味的拔高和降低实验要求不能一味的拔高和降低实验要求。2022-3-1516科学性原则科学性原则 1.知识上不能出现科学性错误知识上不能出现科学性错误 例如：铝箔隔离试管制备甲烷（铝跟氢氧例如：铝箔隔离试管制备甲烷（铝跟氢氧化钠反应有氢气放出）。化钠反应有氢气放出）。2022-3-15172.过程方法原理更加科学合理过程方法原理更加科学合理 例如：白磷在谁中燃烧实验例如：白磷在谁中燃烧实验2022-3-1518可行性原则可行性原则学生的知识基础、智力发展程度，实验技能、学生的知

11、识基础、智力发展程度，实验技能、思维方式方法，学校的实验条件，教师的素质思维方式方法，学校的实验条件，教师的素质等等，都是实验成功的保证，只有这些条件都等等，都是实验成功的保证，只有这些条件都具备或基本具备之后，实验才能达到预期的目具备或基本具备之后，实验才能达到预期的目的。如果实验不切实际，要求过高，其中部分的。如果实验不切实际，要求过高，其中部分条件难以满足，这样的实验设计应视为不可行，条件难以满足，这样的实验设计应视为不可行，得重新修改设计，使其符合实际情况；得重新修改设计，使其符合实际情况；2022-3-1519安全性原则安全性原则科学实验所用到的条件及用品中不可避免地存科学实验所用到

12、的条件及用品中不可避免地存在着许多不安全因素，如用电、用火，易燃、在着许多不安全因素，如用电、用火，易燃、易爆、有毒、有害、强腐蚀性的试剂或实验产易爆、有毒、有害、强腐蚀性的试剂或实验产物，细菌，病毒等，但是参与实验的是青少年物，细菌，病毒等，但是参与实验的是青少年学生，老师必须无条件地保护学生的人生安全。学生，老师必须无条件地保护学生的人生安全。所以在实验设计时，绝不能掉以轻心，必须把所以在实验设计时，绝不能掉以轻心，必须把安全作为第一要素加以重点防范；安全作为第一要素加以重点防范；2022-3-1520绿色化清洁化原则绿色化清洁化原则现在国际上普遍推行实验绿色化，尽量避免使现在国际上普遍推

13、行实验绿色化，尽量避免使用有毒有害的风险试剂，化学反应要求尽可能用有毒有害的风险试剂，化学反应要求尽可能少的中间环节和副产品。也应大量使用微型实少的中间环节和副产品。也应大量使用微型实验，即在微型仪器或装置里进行科学实验，这验，即在微型仪器或装置里进行科学实验，这不仅会节约实验用品，降低成本，更重要的是不仅会节约实验用品，降低成本，更重要的是可以大大的降低污染和实验废弃物的处理费用，可以大大的降低污染和实验废弃物的处理费用，它是实验清洁化绿色化的辅助手段之一它是实验清洁化绿色化的辅助手段之一。2022-3-1521简（约）便性直观性原则简（约）便性直观性原则 仪器简单、操作方便，在不违背科学性

14、和仪器简单、操作方便，在不违背科学性和保证实验顺利进行的前提下，尽量使仪器保证实验顺利进行的前提下，尽量使仪器和装置简单化；演示实验还要求现象明显，和装置简单化；演示实验还要求现象明显，直观，可见度适中，不能使试验现象过分直观，可见度适中，不能使试验现象过分强烈，如光线太耀眼声音太大而造成学生强烈，如光线太耀眼声音太大而造成学生的恐惧等等的恐惧等等 2022-3-1522生活化、家庭化、趣味性原则生活化、家庭化、趣味性原则 科学教学实验教学是为培养学生科学素养科学教学实验教学是为培养学生科学素养服务的，它也应该取材与生活、生产，使服务的，它也应该取材与生活、生产，使实验尽量作到生活化，家庭化，

15、以便学生实验尽量作到生活化，家庭化，以便学生在课堂之外或回到家里也能进行实验。实在课堂之外或回到家里也能进行实验。实验设计还应尽量注意其趣味性，以激发学验设计还应尽量注意其趣味性，以激发学生的学习兴趣。生的学习兴趣。2022-3-1523（三）化学实验研究的方法（三）化学实验研究的方法 1. 条件（控制）摸索法条件（控制）摸索法 化学反应的进行是有条件的，化学实化学反应的进行是有条件的，化学实验研究也必须凸显某种实验条件，控验研究也必须凸显某种实验条件，控制其它实验条件，强化实验效果。制其它实验条件，强化实验效果。 例如：加热、降温、加压、减压、例如：加热、降温、加压、减压、 改变浓度、酸度以

16、及反应物用量，通改变浓度、酸度以及反应物用量，通电、光照、使用催化剂等。电、光照、使用催化剂等。2022-3-15242.嫁接法嫁接法 把别的实验中成功或优越的部分与所研究把别的实验中成功或优越的部分与所研究的实验对接。的实验对接。2022-3-15253.移植法移植法 把别的实验中成功或优越的方法整体借用把别的实验中成功或优越的方法整体借用或套用在另一实验中。如氨的喷泉整体移或套用在另一实验中。如氨的喷泉整体移植到氯化氢，也可以实现喷泉。植到氯化氢，也可以实现喷泉。2022-3-15264.组合法组合法2022-3-15275、替换法、替换法2022-3-15286.化学实验设计(1).实验

17、课题(2).实验目的(3).实验原理（4）.实验用品（药品、仪器、装置设备）及规格（5）.实验装置图、实验步骤和操作方法（6）.注意事项（7）.实验现象及结果处理（8）.实验讨论及交流2022-3-1529实验原理实验原理2022-3-1530实验课题实验课题2022-3-1531实验目的实验目的2022-3-1532实验用品实验用品 实验用品（药品、仪器、装置设备）及规实验用品（药品、仪器、装置设备）及规格格2022-3-1533实验装置图实验装置图 、2022-3-1534实验步骤和操作方法实验步骤和操作方法2022-3-1535.注意事项注意事项2022-3-1536.实验现象及结果处理

18、实验现象及结果处理2022-3-1537实验讨论及交流实验讨论及交流 总结性、概括性、结论性或展望性的讨论。总结性、概括性、结论性或展望性的讨论。肯定成功的方法过程和结果，提出还有待肯定成功的方法过程和结果，提出还有待研究的地方。研究的地方。2022-3-1538阶段：实验的实施阶段1 实验条件的控制2 实验观察3 实验记录 阶段：实验结果的处理阶段1 化学用语化2 表格化3 线图化 2022-3-1539化学实验教学的基本理论1 化学实验探究教学模式化学实验探究教学的指导思想化学实验探究教学的两种模式化学实验探究教学的教学策略2022-3-15402 化学实验探究教学模式化学实验探究教学的指

19、导思想 以实验为基础 强调学生的主动性 强调教学的探究性 强调知识与技能的掌握、过程与方法的学习、情感态度与价值观的形成在实验探究过程的统一2022-3-1541创设情境明确问题收集事实科学抽象得出结论交流与应用化学实验探究教学模式2022-3-1542科学抽象 科学抽象是指在人的思维中，排除认识对象的非本质属性，抽取其共同的本质属性的一种科学方法。科学抽象的进行，需要运用比较、分类、归纳和概括等逻辑方法。可分为表征性抽象和原理性抽象两种类型。 表征性抽象是在一定的实验事实的基础上，对物质及其变化的特征和规律性所进行的一种科学抽象。原理性抽象是根据一定的实验事实，在表征性抽象的基础上，对物质的

20、本质及其变化规律所进行的一种深层抽象。它同表征性抽象不同，是在原子结构、元素周期律和分子结构的水平上，对物质的本质及其变化规律的认识 表征性抽象例子：由盐酸、硫酸、磷酸等能使石蕊试纸变红，进行科学抽象，得出酸能使紫色石蕊试纸变红。 原理性抽象例子：盐酸能与金属、金属氧化物、碱等物质反应，得出氢离子是盐酸性质的根本结构原因。 2022-3-1543化学实验探究教学模式创设情境明确问题提出假说验证假说得出结论交流与应用2022-3-1544化学实验探究教学的教学策略 (1)通过具体事例,使学生认识实验探究对于化学科学研究和化学学习的重要性。(2)采用多种形式和手段,为学生创设生动活泼的实验探究教学情景。(3)紧密结合教学内容特点，引导学生在实验探究中学，学实验探究方法。2022-3-1545化学实验及其教学改革1 化学实验改革化学教学内容改革化学实验设