化学实验研究

化学实验研究鲍正荣2013年2023/1/152一、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2023/1/1531、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。2、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、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，是研究过程中的重要环节之一。3、开展研究工作在研究过程中，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，不断完善研究方案。2023/1/1544、复核、验证初步结果通过进一步的实践检验、证明、发展和完善假说。5、整合、表述研究结果大体上分为以下三个阶段：2023/1/155（一）怎样选择与确定实验课题1、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：（1）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，如何在中学化学实验中包含现代化学的实验方法；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“平衡”、“可逆反应”的概念。2023/1/156（2）与日常生产、生活紧密联系的化学问题与现象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、不同实验方案之间的差异等，都可以形成问题。（4）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，也常会从中发现问题、受到启发。2023/1/1572、问题成为课题要求（1）新颖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。（2）有价值能够满足中学化学实验教学的需要，对改进和推动中学化实验教学具有积极意义。（3）可靠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平、能力、经验等方面具备必要的条件。（4）可推广性2023/1/1583、实验课题的确定一般过程为：问题筛选→历史和现实背景考察→提出课题→意义和可行性论证→确定课题。注意：研究课题不宜过大，题目越具体、明确，越易出成果；课题要准确、完整、清晰、具体，紧紧围绕主要问题。

2023/1/159（二）制定实验研究方案的环节1、搜集信息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。2、方案的初步制定3、方案的实施4、方案的不断修改与完善5、成果的展现确定成果表现形式，如：研究报告、论文、专利、评论、问题讨论等。2023/1/1510

所谓化学实验问题是指作为化学实验主体的学生，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。

化学实验问题的确定

是否酸都能使紫色石蕊试液变红？

镁能与食盐水溶液反应吗？在煤炉上洒少量的水为什么煤炉的火焰会更旺？锌跟硝酸铜溶液反应与锌跟硫酸铜溶液反应的现象相同吗？制备氧气哪一种方法更清洁简便快捷？2023/1/1511

化学实验研究的过程阶段Ⅰ：实验的准备阶段阶段Ⅱ：实验的实施阶段阶段Ⅲ：实验结果的处理阶段化学实验过程结构关系图2023/1/1512

阶段Ⅰ：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2023/1/1513

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，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2023/1/1514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2023/1/1515目的性原则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，实验教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。2023/1/1516科学性原则1.知识上不能出现科学性错误例如：铝箔隔离试管制备甲烷（铝跟氢氧化钠反应有氢气放出）。2023/1/15172.过程方法原理更加科学合理例如：白磷在谁中燃烧实验2023/1/1518可行性原则学生的知识基础、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，得重新修改设计，使其符合实际情况；2023/1/1519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。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；2023/1/1520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。2023/1/1521简（约）便性直观性原则仪器简单、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强烈，如光线太耀眼声音太大而造成学生的恐惧等等

2023/1/1522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，以便学生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，以激发学生的学习兴趣。

2023/1/1523（三）化学实验研究的方法1.条件（控制）摸索法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，控制其它实验条件，强化实验效果。例如：加热、降温、加压、减压、改变浓度、酸度以及反应物用量，通电、光照、使用催化剂等。2023/1/15242.嫁接法把别的实验中成功或优越的部分与所研究的实验对接。2023/1/15253.移植法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。如氨的喷泉整体移植到氯化氢，也可以实现喷泉。2023/1/15264.组合法2023/1/15275、替换法2023/1/15286.化学实验设计(1).实验课题(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2023/1/1529实验原理2023/1/1530实验课题2023/1/1531实验目的2023/1/1532实验用品实验用品（药品、仪器、装置设备）及规格2023/1/1533实验装置图、2023/1/1534实验步骤和操作方法2023/1/1535.注意事项2023/1/1536.实验现象及结果处理2023/1/1537实验讨论及交流总结性、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，提出还有待研究的地方。2023/1/1538阶段Ⅱ：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Ⅲ：实验结果的处理阶段1化学用语化2表格化3线图化

2023/1/1539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2023/1/15402化学实验探究教学模式化学实验探究教学的指导思想⑴以实验为基础⑵强调学生的主动性⑶强调教学的探究性⑷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一2023/1/1541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Ι2023/1/1542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。

2023/1/1543化学实验探究教学模式Ⅱ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2023/1/1544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。2023/1/1545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计改革化学实验陈述方式改革2化学实验教学改革1、关于“以实验为基础”中“实验”的含义2、关于对化学实验技能训练的认识问题3、关于演示实验和学生实验的分类问题4、关于验证性实验问题5、关于实验的过程与结果的关系问题6、关于化学实验研究方法的问题2023/1/1546化学实验改革化学教学内容改革：化学实验的生活化化学实验的趣味化选取学生身边的化学物质作为实验药品选取生活和社会中的化学现象作为实验内容选取与化学有关的社会为题作为实验内容趣味实验家庭小实验结合相关案例讨论2023/1/1547化学实验设计改革原料的绿色化以可再生资源为原料选用无毒无害原料化学反应的绿色化“原子经济性”反应提高反应的选择性产物的绿色化催化剂的绿色化无毒无害催化剂溶剂的绿色化无毒无害溶剂化学实验的探究式（略）化学实验的绿色化：

A化学实验的绿色化设计

B微型化学实验

C化学实验的清洁化2023/1/1548B微型化学实验微型化学实验100%的原子利用率，是绿色化学设