化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究鮑正榮2013年2023/1/152一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的步驟

化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的確定

化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計實(shí)驗(yàn)實(shí)施和條件控制化學(xué)實(shí)驗(yàn)觀察與記錄化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理2023/1/1531、化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的形成和確定課題形成和確定課題是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的首要環(huán)節(jié)。能不能找到適當(dāng)?shù)暮谜n題，是研究工作取得成效的先決條件之一。2、制訂研究計劃好的研究計劃可以合理地分配可利用的時間、設(shè)備和人力，使得對課題的研究有序地展開和實(shí)現(xiàn)，避免盲目性和減少忙亂現(xiàn)象，是研究過程中的重要環(huán)節(jié)之一。3、開展研究工作在研究過程中，通過不斷對實(shí)驗(yàn)事實(shí)資料的整理與分析，查閱、研究相關(guān)文獻(xiàn)資料，不斷完善研究方案。2023/1/1544、復(fù)核、驗(yàn)證初步結(jié)果通過進(jìn)一步的實(shí)踐檢驗(yàn)、證明、發(fā)展和完善假說。5、整合、表述研究結(jié)果大體上分為以下三個階段：2023/1/155（一）怎樣選擇與確定實(shí)驗(yàn)課題1、實(shí)驗(yàn)課題的來源課題來源于問題，問題是科學(xué)探索的出發(fā)點(diǎn)，是形成中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究課題的素材。結(jié)合當(dāng)前課程改革背景，具體表述為以下幾方面：（1）課程改革中需要解決的問題如：在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中如何滲透科學(xué)方法的問題，如何在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中包含現(xiàn)代化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法；如何使化學(xué)實(shí)驗(yàn)更具有探究性，使學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究中獲得化學(xué)知識與技能。例：如何通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生建立“平衡”、“可逆反應(yīng)”的概念。2023/1/156（2）與日常生產(chǎn)、生活緊密聯(lián)系的化學(xué)問題與現(xiàn)象如非金屬材料的電鍍問題、葉脈書簽等（3）教學(xué)實(shí)踐是實(shí)驗(yàn)課題的一大來源教學(xué)需要與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀的矛盾、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期的矛盾、不同實(shí)驗(yàn)方案之間的差異等，都可以形成問題。（4）資料、文獻(xiàn)的分析與研究經(jīng)常廣泛地收集、閱讀有關(guān)文獻(xiàn)資料，也常會從中發(fā)現(xiàn)問題、受到啟發(fā)。2023/1/1572、問題成為課題要求（1）新穎是前人沒有解決或者沒有很好地解決的問題，或是研究者對問題解決的新設(shè)想等。（2）有價值能夠滿足中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，對改進(jìn)和推動中學(xué)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有積極意義。（3）可靠要有可靠的科學(xué)理論依據(jù)或者事實(shí)根據(jù)，且在研究的設(shè)備、材料、經(jīng)費(fèi)、時間以及研究者的水平、能力、經(jīng)驗(yàn)等方面具備必要的條件。（4）可推廣性2023/1/1583、實(shí)驗(yàn)課題的確定一般過程為：問題篩選→歷史和現(xiàn)實(shí)背景考察→提出課題→意義和可行性論證→確定課題。注意：研究課題不宜過大，題目越具體、明確，越易出成果；課題要準(zhǔn)確、完整、清晰、具體，緊緊圍繞主要問題。

2023/1/159（二）制定實(shí)驗(yàn)研究方案的環(huán)節(jié)1、搜集信息包含前人已有的相關(guān)課題方案，新方案的特征，以及期望達(dá)到的目標(biāo)等。2、方案的初步制定3、方案的實(shí)施4、方案的不斷修改與完善5、成果的展現(xiàn)確定成果表現(xiàn)形式，如：研究報告、論文、專利、評論、問題討論等。2023/1/1510

所謂化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題是指作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)主體的學(xué)生，在某個給定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的當(dāng)前狀態(tài)與所要達(dá)到的目標(biāo)狀態(tài)之間存在的差距。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的確定

是否酸都能使紫色石蕊試液變紅？

鎂能與食鹽水溶液反應(yīng)嗎？在煤爐上灑少量的水為什么煤爐的火焰會更旺？鋅跟硝酸銅溶液反應(yīng)與鋅跟硫酸銅溶液反應(yīng)的現(xiàn)象相同嗎？制備氧氣哪一種方法更清潔簡便快捷？2023/1/1511

化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的過程階段Ⅰ：實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段階段Ⅱ：實(shí)驗(yàn)的實(shí)施階段階段Ⅲ：實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理階段化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程結(jié)構(gòu)關(guān)系圖2023/1/1512

階段Ⅰ：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段1化學(xué)實(shí)驗(yàn)課題：是為了實(shí)現(xiàn)某個特定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃枰芯亢徒鉀Q的一個或一組化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)問題，是指化學(xué)實(shí)驗(yàn)主體在某個給定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的當(dāng)前狀態(tài)與所要達(dá)到的目標(biāo)狀態(tài)之間存在的差距?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)問題應(yīng)具“有探究價值（重點(diǎn)討論）”。2化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計2023/1/1513

化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計的類型化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計是指在實(shí)施化學(xué)實(shí)驗(yàn)之前，依據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅\(yùn)用有關(guān)的化學(xué)知識和技能，對實(shí)驗(yàn)的儀器、裝置、步驟和方法等在頭腦中所進(jìn)行的一種規(guī)劃根據(jù)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)認(rèn)識過程中的作用根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的工具根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容啟發(fā)性（或探索性）實(shí)驗(yàn)設(shè)計驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計運(yùn)用性實(shí)驗(yàn)設(shè)計化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器、裝置和藥品的改進(jìn)或代替化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)物質(zhì)的制備（或合成）實(shí)驗(yàn)設(shè)計物質(zhì)的分離與提純實(shí)驗(yàn)設(shè)計物質(zhì)的表征實(shí)驗(yàn)設(shè)計2023/1/1514目的性原則科學(xué)性原則可行性原則安全性原則綠色性原則簡約性原則生活化、家庭化、趣味性原則化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的原則2023/1/1515目的性原則學(xué)習(xí)目標(biāo)規(guī)定了科學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的范圍、深度和作用，也規(guī)定了學(xué)習(xí)的內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計必須依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)，為目標(biāo)服務(wù)，不能一味的拔高和降低實(shí)驗(yàn)要求。2023/1/1516科學(xué)性原則1.知識上不能出現(xiàn)科學(xué)性錯誤例如：鋁箔隔離試管制備甲烷（鋁跟氫氧化鈉反應(yīng)有氫氣放出）。2023/1/15172.過程方法原理更加科學(xué)合理例如：白磷在誰中燃燒實(shí)驗(yàn)2023/1/1518可行性原則學(xué)生的知識基礎(chǔ)、智力發(fā)展程度，實(shí)驗(yàn)技能、思維方式方法，學(xué)校的實(shí)驗(yàn)條件，教師的素質(zhì)等等，都是實(shí)驗(yàn)成功的保證，只有這些條件都具備或基本具備之后，實(shí)驗(yàn)才能達(dá)到預(yù)期的目的。如果實(shí)驗(yàn)不切實(shí)際，要求過高，其中部分條件難以滿足，這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計應(yīng)視為不可行，得重新修改設(shè)計，使其符合實(shí)際情況；2023/1/1519安全性原則科學(xué)實(shí)驗(yàn)所用到的條件及用品中不可避免地存在著許多不安全因素，如用電、用火，易燃、易爆、有毒、有害、強(qiáng)腐蝕性的試劑或?qū)嶒?yàn)產(chǎn)物，細(xì)菌，病毒等，但是參與實(shí)驗(yàn)的是青少年學(xué)生，老師必須無條件地保護(hù)學(xué)生的人生安全。所以在實(shí)驗(yàn)設(shè)計時，絕不能掉以輕心，必須把安全作為第一要素加以重點(diǎn)防范；2023/1/1520綠色化清潔化原則現(xiàn)在國際上普遍推行實(shí)驗(yàn)綠色化，盡量避免使用有毒有害的風(fēng)險試劑，化學(xué)反應(yīng)要求盡可能少的中間環(huán)節(jié)和副產(chǎn)品。也應(yīng)大量使用微型實(shí)驗(yàn)，即在微型儀器或裝置里進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，這不僅會節(jié)約實(shí)驗(yàn)用品，降低成本，更重要的是可以大大的降低污染和實(shí)驗(yàn)廢棄物的處理費(fèi)用，它是實(shí)驗(yàn)清潔化綠色化的輔助手段之一。2023/1/1521簡（約）便性直觀性原則儀器簡單、操作方便，在不違背科學(xué)性和保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的前提下，盡量使儀器和裝置簡單化；演示實(shí)驗(yàn)還要求現(xiàn)象明顯，直觀，可見度適中，不能使試驗(yàn)現(xiàn)象過分強(qiáng)烈，如光線太耀眼聲音太大而造成學(xué)生的恐懼等等

2023/1/1522生活化、家庭化、趣味性原則科學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)服務(wù)的，它也應(yīng)該取材與生活、生產(chǎn)，使實(shí)驗(yàn)盡量作到生活化，家庭化，以便學(xué)生在課堂之外或回到家里也能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計還應(yīng)盡量注意其趣味性，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2023/1/1523（三）化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的方法1.條件（控制）摸索法化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行是有條件的，化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究也必須凸顯某種實(shí)驗(yàn)條件，控制其它實(shí)驗(yàn)條件，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)效果。例如：加熱、降溫、加壓、減壓、改變濃度、酸度以及反應(yīng)物用量，通電、光照、使用催化劑等。2023/1/15242.嫁接法把別的實(shí)驗(yàn)中成功或優(yōu)越的部分與所研究的實(shí)驗(yàn)對接。2023/1/15253.移植法把別的實(shí)驗(yàn)中成功或優(yōu)越的方法整體借用或套用在另一實(shí)驗(yàn)中。如氨的噴泉整體移植到氯化氫，也可以實(shí)現(xiàn)噴泉。2023/1/15264.組合法2023/1/15275、替換法2023/1/15286.化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(1).實(shí)驗(yàn)課題(2).實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3).實(shí)驗(yàn)原理（4）.實(shí)驗(yàn)用品（藥品、儀器、裝置設(shè)備）及規(guī)格（5）.實(shí)驗(yàn)裝置圖、實(shí)驗(yàn)步驟和操作方法（6）.注意事項(xiàng)（7）.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果處理（8）.實(shí)驗(yàn)討論及交流2023/1/1529實(shí)驗(yàn)原理2023/1/1530實(shí)驗(yàn)課題2023/1/1531實(shí)驗(yàn)?zāi)康?023/1/1532實(shí)驗(yàn)用品實(shí)驗(yàn)用品（藥品、儀器、裝置設(shè)備）及規(guī)格2023/1/1533實(shí)驗(yàn)裝置圖、2023/1/1534實(shí)驗(yàn)步驟和操作方法2023/1/1535.注意事項(xiàng)2023/1/1536.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果處理2023/1/1537實(shí)驗(yàn)討論及交流總結(jié)性、概括性、結(jié)論性或展望性的討論?？隙ǔ晒Φ姆椒ㄟ^程和結(jié)果，提出還有待研究的地方。2023/1/1538階段Ⅱ：實(shí)驗(yàn)的實(shí)施階段1實(shí)驗(yàn)條件的控制2實(shí)驗(yàn)觀察3實(shí)驗(yàn)記錄

階段Ⅲ：實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理階段1化學(xué)用語化2表格化3線圖化

2023/1/1539化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本理論1化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模式化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的指導(dǎo)思想化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的兩種模式化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的教學(xué)策略2023/1/15402化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模式化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的指導(dǎo)思想⑴以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)⑵強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動性⑶強(qiáng)調(diào)教學(xué)的探究性⑷強(qiáng)調(diào)知識與技能的掌握、過程與方法的學(xué)習(xí)、情感態(tài)度與價值觀的形成在實(shí)驗(yàn)探究過程的統(tǒng)一2023/1/1541創(chuàng)設(shè)情境明確問題收集事實(shí)科學(xué)抽象得出結(jié)論交流與應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模式Ι2023/1/1542科學(xué)抽象

科學(xué)抽象是指在人的思維中，排除認(rèn)識對象的非本質(zhì)屬性，抽取其共同的本質(zhì)屬性的一種科學(xué)方法?？茖W(xué)抽象的進(jìn)行，需要運(yùn)用比較、分類、歸納和概括等邏輯方法?？煞譃楸碚餍猿橄蠛驮硇猿橄髢煞N類型。

表征性抽象是在一定的實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，對物質(zhì)及其變化的特征和規(guī)律性所進(jìn)行的一種科學(xué)抽象。原理性抽象是根據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，在表征性抽象的基礎(chǔ)上，對物質(zhì)的本質(zhì)及其變化規(guī)律所進(jìn)行的一種深層抽象。它同表征性抽象不同，是在原子結(jié)構(gòu)、元素周期律和分子結(jié)構(gòu)的水平上，對物質(zhì)的本質(zhì)及其變化規(guī)律的認(rèn)識表征性抽象例子：由鹽酸、硫酸、磷酸等能使石蕊試紙變紅，進(jìn)行科學(xué)抽象，得出酸能使紫色石蕊試紙變紅。原理性抽象例子：鹽酸能與金屬、金屬氧化物、堿等物質(zhì)反應(yīng)，得出氫離子是鹽酸性質(zhì)的根本結(jié)構(gòu)原因。

2023/1/1543化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模式Ⅱ創(chuàng)設(shè)情境明確問題提出假說驗(yàn)證假說得出結(jié)論交流與應(yīng)用2023/1/1544化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的教學(xué)策略

(1)通過具體事例,使學(xué)生認(rèn)識實(shí)驗(yàn)探究對于化學(xué)科學(xué)研究和化學(xué)學(xué)習(xí)的重要性。(2)采用多種形式和手段,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生動活潑的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)情景。(3)緊密結(jié)合教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中學(xué)，學(xué)實(shí)驗(yàn)探究方法。2023/1/1545化學(xué)實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)改革1化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革化學(xué)教學(xué)內(nèi)容改革化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計改革化學(xué)實(shí)驗(yàn)陳述方式改革2化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革1、關(guān)于“以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)”中“實(shí)驗(yàn)”的含義2、關(guān)于對化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的認(rèn)識問題3、關(guān)于演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的分類問題4、關(guān)于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)問題5、關(guān)于實(shí)驗(yàn)的過程與結(jié)果的關(guān)系問題6、關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究方法的問題2023/1/1546化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革化學(xué)教學(xué)內(nèi)容改革：化學(xué)實(shí)驗(yàn)的生活化化學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味化選取學(xué)生身邊的化學(xué)物質(zhì)作為實(shí)驗(yàn)藥品選取生活和社會中的化學(xué)現(xiàn)象作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選取與化學(xué)有關(guān)的社會為題作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容趣味實(shí)驗(yàn)家庭小實(shí)驗(yàn)結(jié)合相關(guān)案例討論2023/1/1547化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計改革原料的綠色化以可再生資源為原料選用無毒無害原料化學(xué)反應(yīng)的綠色化“原子經(jīng)濟(jì)性”反應(yīng)提高反應(yīng)的選擇性產(chǎn)物的綠色化催化劑的綠色化無毒無害催化劑溶劑的綠色化無毒無害溶劑化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究式（略）化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化：

A化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計

B微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)

C化學(xué)實(shí)驗(yàn)的清潔化2023/1/1548B微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)100%的原子利用率，是綠色化學(xué)設(shè)