时间：2022-02-07 22:34:43
导语：在实验论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
绿色化学是世界科学可持续发展的需要，自1995年，由中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题以来，我国的绿色化学也逐渐活跃起来。近几年，随着环境污染的日益加剧，生态环境的不断恶化，人们越来越关注污染问题，绿色化学观点的提出，让许多与化学息息相关的行业都积极响应。面对学术界绿色环保的方兴未艾，作为化学教育工作者，除了具有扎实的基础知识以外，还应将环境污染、保护、治理等作为自己的研究方向。将绿色化学的理念根植于心，牢固树立可持续发展的观念，“计利当计天下利，求名应求万世名”，正确处理可持续发展和绿色环保的关系，将绿色化学的十二条原则始终贯穿于化学教学实验全过程之中，从一点一滴入手，培养并传播绿色化学的理念，绿色化学强调的是原子经济性，即在获取新物质的化学原料中，充分利用每个原料原子，实现“零排放”，既充分利用资源，又从根本上解决污染物排放问题，让这种理念时刻伴随学生，随着知识的积累而得到传承和发展。在传授学生知识的同时，还要引导学生正确认识科技发展的负面性：若保护不好环境，发展也会受到严重制约。在课堂上，教师可以提出关注较为广泛的问题进行讨论，比如：40年代初期发生在美国洛杉矶市的“化学烟雾事件”。光化学烟雾是大量碳氢化合物和挥发性有机物在阳光作用下，与空气中其他成分起化学作用而产生的。这种烟雾中含有臭氧、氧化氮、乙醛和其他氧化剂。在1952年12月的一次光化学烟雾事件中，洛杉矶市65岁以上的老人死亡400多人。由此引出我国社会关注度较高的问题——雾霾的成因。光化学烟雾主要为气态污染物，而雾霾则是大气颗粒物，然而光化学烟雾最终生成大量的臭氧，增加大气的氧化性，这导致大气中的二氧化硫、二氧化氮被氧化并逐渐凝结成颗粒物，从而增加PM2.5的浓度。也就是说，光化学烟雾可能成为雾霾的来源之一。因为这种讨论与我们每个人生活都息息相关，积极指导学生开展与化学相关的绿色环保行动，这既有利于知识的巩固，又能增强学生的环保意识，使学生明白，我们生活的地球处处需要保护环境。
二、尝试探索创新，推广绿色实验
众所周知，很多化学知识都是以化学实验引入并且加以验证的，实验是化学教学中的重中之重，如果能在基层教学过程中，大力推广绿色实验，势必会将绿色化学贯穿整个教学。传统化学实验所使用的实验药品，以及伴随实验所产生的各种废弃物，不但对环境造成污染，对师生的健康或多或少都会有一些影响。因此，在教学实验中，教师应严格把关，Anastas和Warner提出了绿色化学的12条原则，这些原则可作为实验化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准。
1.防止废弃物的产生，比先产生后治理要重要；
2.合成方法应设计尽可能将所有起始物嵌入到最终产物中去；
3.只要可能，合成反应应设计成反应中使用和生产的物质对人体和环境无毒或毒性很小；
4.设计的化学产品应在保证其应有功能的同时尽量使其无毒或毒性很小；
5.尽量不用辅物质（如溶剂、分离试剂等），当不得已使用时，也应使用无毒物质；
6.能量消耗应是越少越好，应能为环境和经济方面所认可，合成方法应在常温、常压下实施；
7.只要技术上和经济上是可行的，尽量选择可再生的原料；
8.应尽量避免不必要的派生过程；
9.尽量使用具有催化选择性的试剂；
10.化学产品中的设计应保留其功能，减少其毒性，当完成自身功能后不再滞留于环境中，使之降解为无毒的物质；
11.需要开发实时、跟踪监控的分析方法，预先监控有毒物质的形成；
12.化学物质及其在化工过程使用中的物态，应选择潜在化学随机事故（包括气体泄露、爆炸和着火）最小的，等等。从以上论点可以总结出，化学实验绿色化的内容包括：化学试剂、溶剂和催化剂的绿色化，尽量选择低毒和可再生资源，溶剂尽量选择水溶剂，避免采用有毒有害和挥发性溶剂，催化剂应首选采用无毒害、无腐蚀的物质；实验剂量绿色化，在保证完成化学反应的情况下，尽量使用最小剂量的试剂、溶剂和催化剂；对实验产生的“三废”进行无毒无害化处理，确保污染程度降到最低。
三、激发探究精神，完善绿色化学
（一）开展微型化学实验
微型化学实验，就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一，但其效果却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。近年来，在我国化学实验教学改革领域中，微型化学实验蓬勃发展，引起国内化学教育界极大关注。目前微型化学实验开展到分析化学、物理化学、医用化学和高分子化学实验的微型化探索，并取得了骄人的成绩，逐渐形成了具有中国特色的微型化学实验特点：微型仪器价格低廉且配套比较完整，在国际上具有很强的竞争力。此外，微型化学实验与传统实验相比，具有明显的绿色环保、节约药品和节省时间的特点。微型化学实验的优势已经在教学中呈现出来，受到了广大师生的欢迎。目前，国内已有800余所大、中院校开始采用微型化学实验。
（二）探究精神在绿色化学实验中的应用
2008年上海高考第12题取材于笔者在《化学教学》发表的论文“试纸上的微型电解实验”[1], 该题依据实验中的现象,由于采用简单易行的微型化学实验操作,实验真实性得以显现,在知识与能力的考查基础上更加培养学生科学求实的态度。
自从29届国际奥林匹克化学竞赛实验试题采用微型化以来,国内各类化学试卷中都不同程度地出现以微型化学实验为背景的题目。试题中的信息在学生中快捷、广泛地传播;从以微型实验为情境的化学习题入手,另辟蹊径,可以展现微型化学实验仪器的应用,表达绿色化学的设计理念。
从期刊的影响力出发,笔者从目前化学教育研究领域比较权威的三刊(《化学教学》、《中学化学教学参考》、《化学教育》)以及以实验仪器研究为特色的期刊《教学仪器与实验》中的微型化学实验论文中取材,从不同角度出发编拟化学习题。
1以微型反应装置创设情境
如同常规实验装置的组装目的一样,微型实验仪器同样可以完成气体的制备、物质的合成、气体的干燥和净化、尾气的吸收等基本操作。以此创设化学试题情境,考查基础知识、基本技能。表面上看,只是提供给学生化学常规实验装置的缩微化,但仪器的微型化给解题带来了陌生感,尤其是仪器体积小带来的特殊操作细节,例如试剂的取量、反应程度的控制、尾气处理等――这些都是实验论文作者阐述的实验注意点,也恰是学生在实验操作中容易忽略的因素。
例1、硫化氢是一种有臭鸡蛋气味的有毒气体,采用常规仪器进行制备和性质检验,常因气密性不佳而对环境产生污染。周老师采用六孔井穴板和注射器组装出以下微型反应装置(如图1所示),向各井穴加入指定的试剂与物料,然后用生料带缠绕井穴塞1-2圈后插入6 孔井穴板的井穴中并旋紧塞子,使井穴塞紧密地盖住井穴,以细乳胶管把前一单元出气管与相邻单元的进气管逐一连接起来,保证没有硫化氢泄漏。该实验无需通风橱即可进行,对反应废物摸索了实验后处理方法,体现了绿色化学实验的要求[2]。
(1)1号井穴里装有少量FeS固体,实验装置按图搭建完毕后,把吸有稀硫酸的注射器缓缓下推,就可以有连续平缓的气流产生。请问1号井穴孔发生反应应为_______________________________。
(2)2号井穴内只放入一张湿润的白色醋酸铅试纸,且“短管进、长管出”。其作用是(填写两点):____________________________________。
(3)3号井穴孔盛放少量溴水,其主要作用是证明H2S的____________________(能呈现出该性质的),还可以用____________________溶液代替。
(4)4、5、6井穴孔分别盛放了0. 1 mol・L-1 ZnSO4、0.1 mol・L-1 CdSO4、0. 1 mol・L-1 CuSO4溶液,在实验中分别产生了白色、黄色和黑色沉淀,说明了这些金属硫化物的________(性质)。
(5)7号井穴孔盛有________(填写药品),其目的在于____________________。
评点:该题主要考查硫化氢气体的制备、气体检验、性质验证、尾气处理等。一切都基于基础知识、基本技能,只是通过微型化学实验装置呈现情境。
答案:(1)FeS+2HCl=FeCl2+H2S; (2)缓冲作用(安全瓶), 检验硫化氢气体; (3)还原性, 酸性高锰酸钾; (4)难溶性; (5)NaOH溶液,吸收尾气
例2、“电凝聚气浮法”是一种工业上处理废水的常用方法,我们用塑料多用滴管作为载体,以微型实验的形式呈现了该方法的原理。先在100 mL烧杯中加约50 mL蒸馏水,再添加3滴CrCl3溶液作为无机污染物,另加少许泥沙和硫酸钠,用玻璃棒搅拌使之浑浊,得模拟废水,标记为A。用塑料多用滴管吸取废水A,从液泡两侧分别插入两根大头针(两针不相互接触), 用鳄鱼夹、 导线将两根大头针与电池(9V)相连,即可对废水进行电解[3]。
(1)电解开始,阴极释放出大量气体,请写出电极反应式________________________________;
(2)阳极现象不明显;片刻后,溶液中生成大量绿色沉淀,随着阴极气泡大量逸出,绿色沉淀随之上浮至液面。已知大头针主要成分为铁,请推测阳极可能发生的两个反应式为:____________;
(3)绿色沉淀中不仅包括由阳极产生物与溶液酸碱性变化而生成的不溶物,还包括沉淀_______(填写化学式),这就表现出对污水中的金属离子进行清除。
(4)本实验中在电解液中添加硫酸钠的目的是____________________。
(5)另取一份相同废水,滴加3滴苯酚溶液作为有机污染物,再加3滴亚甲基蓝使其显示颜色,添加食盐至饱和,标记为B;用塑料多用滴管吸取废水B,采用如上图的装置,只不过将阳极大头针更换成全活动铅笔专用笔芯,在电解后的溶液中滴加FeCl3溶液不发生显色反应,说明____________。更换阳极材料原因是__________________________(用电极反应式说明);
评点:化工生产是化学教学的重要内容,但一直是实际教学中欠缺的,通过微型化学实验模拟实际问题可以帮助中学生了解化学与技术、体会时代性增强学生学习的使命感和责任感。该类试题适用于《化学反应原理》模块的“电解池”、《化学与技术》模块中的“水处理技术”、《化学与生活》模块中的“化学与环境保护”,以及《实验化学》模块中提出的“能发现学习和生产、生活中有意义的化学问题,并进行实验探究”。
答案:(1)2H++2e-H2; (2)Fe-2e-Fe2+,Fe2++2OH-Fe(OH)2; (3)Cr(OH)3;(4)增强导电性; (5)苯酚在阳极释放的强氧化性气体作用下已发生了转化,避免阳极材料本身被氧化。
2以微型实验引导实验改进思维
在各大期刊发表的微型化学实验论文多为一线化学教师或高校实验研究者发表,如果只是简单地在学生面前重现这些素材,对他们自身的实验素养提高有限;而通过试题的巧妙设置,将学生也引入到对实验的设计思路中去,有利于提高他们对微型化学实验的深刻认识,也有利于他们创新思维的发展。
微型化学实验不是常规实验的简单缩微或减量,而是要在微型化的条件下对实验进行重新设计和探索,达到以尽可能少的试剂获取尽可能多的化学信息的目标。
例3、用一个小注射器和小塑料反应管做反应仪器,两者中各有一种化学物质,反应后将注射器针头扎入一根带火星的香烟里推动活塞,发现窜起一大串火苗[4]。请问,塑料试管中盛放药品为________,注射器中盛放____________药品。该实验可以代替常规实验中的实验是_______________。
评点:注射器是化学实验改进中常用的替代品,在微型化学实验中常常需要挖掘其功能进行设计,在命题中应用中能帮助学生体会到。图3中的注射器代替分液漏斗,图4中的注射器起到氧气收集的作用。
答案:MnO2,双氧水,氧气的制备和氧气的助燃性质
3以微型实验题干提供探究和评价的平台
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近年来科学探究实验在化学新课程考试中广被重视,这些实验题不再象以往的实验题平铺直叙――单纯的“课本知识加实验加填空”,也不象大学知识“下放”的新信息实验题,而是促使考生多想实验的整个过程:“做什么”、“怎么做”、“为什么这样做”、“选取哪些因素作为实验变量”、“可能什么原因”、“还有没有更好的改进方法”、“这样的实验有什么实际用途”等等,更加促使考生像科学家一样进行探索,达到真正考查科学思维的目的。微型化学实验与常规化学实验相比,一样能提供符合教学需要的实验内容,更能提供多个相关实验的优化设计过程和满足使用者自主探究的基本条件[5]。以微型化学实验论文素材命题,为训练学生探究思维和评价能力提供了一个适宜的平台,也为一线化学教师提供了巧妙的探究思路,有助于教师拓宽视野。
例4、紫甘蓝,又名紫卷心菜,所含花色苷色素的颜色会随pH改变,一般遇酸变红,遇碱变绿。向点滴板上一凹槽滴加一滴紫甘蓝汁,再滴加一滴硫酸钠溶液,用连接导线的鳄鱼夹各夹住一根铅笔芯,将电极一端浸入紫甘蓝汁液面以下[7]。
(1)当导线分别与电池两极相连,发生现象是:
阳极_______________________________;
阴极_______________________________。
用铅笔芯将两极所在位置的溶液搅拌均匀,发现整个液滴呈现紫色,(用离子方程式)说明发生反应为_________________________________;
(2)若采用大头针作为______极电极,则对以上实验现象有极大干扰,这是因为_____________;
(3)以各类典型的酸碱盐溶液作为辅助试剂加入紫甘蓝汁中,以铅笔芯作为电极进行电解。请预测实验现象并完成下表1:
(4)将添加NaCl溶液的甘蓝汁电解后溶液搅匀,最终竟然消褪为无色。这是因为__________;
(5)以上实验是以_______、_______作为变量开展的探究活动,如果你是实验设计者,从该实验的特点出发,你还会挑选_______作为变量。(开放性问题,答案合理即可);
(6)如果你是实验竞赛的评委,你将该实验与你们常见的电解实验对比,请提出一些评价意见(至少写出两点,开放性问题,答案合理即可)。
评点:微型化学实验试题取材于实验探究论文,突出真实性;注重实验条件,突出思考性。本题不仅以紫甘蓝汁作为创新情境考查电解规律、中和反应等基本原理,还从异常现象原因探究、变量控制等角度促使学生对实验原理进行深层思考,并且通过开放性的问答培养学生评价和鉴别能力。
答案:(1)2H2O-4e-O2+4H+; 2H2O+2e- H2+2OH-; H++OH-=H2O; (2)阳极;作为阳极的金属电极比水更容易被氧化,产生有色离子如亚铁离子、铁离子对甘蓝汁颜色有干扰; (3)电极附近溶液变紫,有气泡产生;电极附近有大量气泡产生;紫色;迅速冒出刺激性气味的气泡,电极附近溶液变红;迅速冒出气泡,电极附近溶液变红; (4)电解NaCl溶液阳极产生的Cl2将电解对象漂白; (5)电极,电解质溶液;载体、电解体系等; (6)参考评价意见:评价之一:紫甘蓝汁不仅充当电解对象,还兼作实验中的酸碱指示剂,一举两得;评价之二:该微型实验只采用了一滴紫甘蓝汁液作为电解对象,降低成本,操作方便,大大减少了实验时间,适合学生自己动手操作观察探究;评价之三:紫甘蓝汁取材于纯天然,整个实验用量又是微量,所以充分体现绿色环保的理念;评价之四:实验现象明显,有利于学生加深对电解本质的理解。
4 反思
在科学教育中引入习题的初衷是巩固和加深对知识的理解,考查学生掌握知识的水平,培养学生应用知识解决问题的能力。每一道习题都是从原始问题抽象而来,然而有相当一部分已经把其中的一些次要细节、非本质的联系舍去,也没有将科学现象与事实作为背景,甚至完全脱离科学现象,学生思维的一部分已经被习题编制人员“越俎代疱”地完成了。同时,习题教学还存在着模式化倾向,缺乏科学思想的分析,太重视程序与计算、熟练与技巧。因此,在一定意义上说,我国学生创造能力的匾乏是习题教学的直接后果。事实上,科学最重要的基础是源自实验现象的,首都师范大学专家曾提出通过引进原始问题来逐步使习题教学与原始问题教学相结合,从而达到提高科学教育效能的目的。而发表在各种期刊上的实验论文能表现论文作者所作出的技术性和认知性研究的原始工作,是教学科研过程中的一种生成资源[8],也是原始问题的一种表现形式。笔者近年来以微型化学实验为主要研究方向,并尝试将所设计的原创实验素材融合入课堂教学、探究活动中,发现对提高学生解决问题能力、实验分析评价能力有较明显的促进作用;于是进而取材命题,抛砖引玉,目的之一是及时推广课程改革中来自教学一线和高校专家的实验研究经验,从而使研究成果迅速转化为“生产力”,不断推动实验教学研究工作向纵深发展;更希望这些原汁原味的实验素材呈现出反映科学概念、规律本质的原始问题和未被加工的典型实验现象和事实,使学生大脑充分开放、思维触角充分发展,体会到与原论文作者研究过程中类似的思路和体验,甚至在条件允许前提下,用微型化学实验这种耗材少成本小的实验手段完成符合绿色化学理念的验证、改进和探究,达到知识升华的目的。
建议化学命题者可以认真研究各种期刊登载的微型化学实验专题文章,将其素材开发为创新试题:具有提问多样化、知识探究化、信息情境化以及形式开放化等多方面特点,为促进化学习题教学提供优质的题材[9],同时也促进微型化学实验能在中学得到普遍重视和合理应用。
参考文献:
[1]陈凯,张丽娜,龙琪.试纸上的微型电解实验[J].化学教学,2008,(4):10.
[2]周宁怀,屠小燕.一类气体制备与系列反应的微型装置[J].化学教学.2000(12):8～10.
[3]陈凯,刘少贤,张丽娜.电化学法处理废水的微型模拟实验[J].教学仪器与实验,2008,(10):39～40.
[4]陈博,陈凯,胡益民.有关烟草的化学实验集锦[J].中学化学教学参考.2008.(7):46～47.
[5]宋心琦.关于发展和推广微型化学实验的一点看法[J].化学教学,2008,(2):1～2.
[6]陈凯,龙琪,张丽娜.一滴紫甘蓝汁的微型电解实验[J].化学教育,2008,(8):65～67.
[7]邢,陈清梅.从习题到原始问题:科学教育方式的重要变革 [J].课程.教材.教法.2006.(261):56～60.
[8]易章和.充分利用生成资源命题推进化学课改评价研究[J].化学教学,2005,(10):41～43.
一、激发学生内在的实验探究兴趣
如何使学生切身感受到科学实验活动的妙趣横生、乐趣无穷。这是科学老师的职责所在。科学实验就是建立在充分利用学生的好奇心、求知欲和与生俱来的实验探究天性的基础上进行的。当教师把学生感兴趣的问题提出来时，他们会产生强烈的好奇心，并且会产生一种搞清楚是怎么回事的科学探究的本能，这就激起了学生的探究欲望。如《玩转电磁铁》这一课，对学生而言，磁铁并不陌生，也知道磁铁的一些性质。我教学时，他们看到的只是电池、导线、铁芯，听到的却是“电磁铁，根磁铁一样能吸起铁钉、大头针、曲别针之类的东西”的话。他们短暂的疑惑，激起了实验探究的情趣。于是各个实验小组开始行动。绕线、接电路、吸曲别针、观察、填记录表，人人有事，人人有乐。然后老师趁机提问“：谁能告诉老师什么是电磁铁？举例说说电磁铁磁力大小与哪些因素有关？”学生们齐刷刷举起了手，答得很对。我用同样方法，演示了电磁铁磁极的实验。由于学生做到了仔细观察，很快就总结出“可以通过改变线圈的绕向和电流的方向来控制电磁铁的磁极”这一实验结论。
二、创造条件完成实验，让学生享用实验探究的成就感
学生在物理方面的认知虽然还处于基础水平，但是对于教师的实验演示他们很感兴趣，正因为一知半解才会更有好奇心继续研究物理知识。教师应适当地将一些演示性实验改为探索性实验，这样才能够达到培养学生不同能力的目标。探索性的实验更能够激发学生的创新能力，构建更广阔的活动空间和思维空间，激发不同层次学生的探索和创新的欲望。学生在探究实验的过程中，能够将动手和动脑很好地结合在一起。在实施过程中教师应当选取合适的问题作为实验内容，在教学过程中利用探究式实验的方法培养学生的能力。创新意识的培养渗透在物理实验中，教师应当让学生对各种实验的基本环节都进行观察和处理，并对实验过程进行相应的指导，鼓励学生积极对实验过程进行探究，并将探究的实验内容和创新能力很好地联系在一起。
二、教师首先要注重观念的转变，提高自己的创新能力
要让学生具备创新意识，教师本身必须转变观念，注重提高自己的创新能力。教师要从自身做起，对整个实验课堂教学起主导作用。教师不可能像百科全书一样储存各种各样的知识，但无论物理教师的资质如何，都必须对物理教学有自己的教学思想，必须在自己的教学领域有独特的见解和创新能力。培养学生的创新意识，教师要转变自己的教学观念和角色意识，不要照本宣科，单调地传授书本上的知识，而是创造更多的机会让学生积极思考，帮助学生不断发现问题，根据学生的整体情况进行判断。综上所述，教师应当有创新教学教育制度的意识，必须转变阻碍学生创新能力发展的教育观念和教学模式。如果教师只是单方面地进行物理实验，只是为了达到书本上的要求，以完成任务的思想完成实验教学，那么这种教学是没有任何效果的，特别要注意，有些教师会单方面地传授知识并不让学生自己动手完成，如果简单地将考试分数作为衡量教育成果的唯一标准，那么就无法在实验教学中真正提高学生的创新意识。
三、注重培养学生的实验数据整理分析能力
很多学生只是抱着“好玩”的思想学习的，很多时候做完了实验就懒得进行实验整理。创新意识的培养不仅仅在实验进行的过程中，还应该在实验后的整理过程中。很多学生认为，只要学会实验操作就可以，根本不会重视实验的结果，所以数据会有很大的误差。针对这些情况，教师应当硬性地要求学生进行数据规整，让学生学会处理不同的实验数据和误差的分析，并作出相关的实验效果图。通过整理和归纳的过程，最终可以让学生认识到实验操作的重要性，整理数据的过程也能让学生再一次对实验内容作出思考，创新意识不仅能在实验过程中初步形成，在整理数据之后还能进一步强化创新意识。
四、结语
经过省级实验教学示范中心建设，我校物理实验课程形成了以“三层四模”为核心、“两个平台”为载体的教学新体系［5］。建设的多重交互网络学习平台为实验预复习提供了重要支撑。为衔接专业课程学习，面向不同专业学生开设“力、热、电、光”四大模块实验，各模块按照仪器基本操作(做实)－应用仪器进行测量(学活)－设计方案进行创新实验(探究)三阶段、采用层层递进、螺旋上升实验小循环形式设置。按四大模块实验组建了教学团队，多位教师承担同一模块实验使细节的制定统一的教师对学生实验教学环节质量标准显得尤为重要。
2四大实验模块的情况介绍
力学模块实验有“气垫导轨研究物体的运动”、“多普勒效应综合实验”及“多普勒效应研究物体运动的设计与实现”3个实验，要求学生完成运用多种方法研究物体运动的设计。热学实验模块有“电桥法测电阻”、“非平衡电桥测铂电阻温度系数”及“电子温度计的设计与实现”3个实验，利用非平衡电桥特点将热学量温度的测量与电学量结合起来。电学实验模块有“RC电路相频特性研究”、“RLC串联谐振电路研究”及“示波器测电容”3个实验，应用示波器测交流信号的大小和相位关系。光学实验模块有“最小偏向角法测三棱镜折射率”、“掠入射法测三棱镜折射率”及“液体折射率测定的设计与实现”3个实验，应用分光计测物体折射率。各模块的前2个实验使学生熟悉实验设备，用不同设备不同实验方法完成相近实验任务进行比较、分析，总结出完成第3个实验任务的必备条件，自行设计实验原理、具体步骤，完成实验任务，从而提高学生自主创新和实际动手能力。
3物理实验课程教学环节质量标准的构建
3．1实验预备
3．1．1实验预习(基础性、综合性实验)
学生进入实验室前应预习实验，完成多重交互网络学习平台中相应实验的预习题，并书写预习报告。预习成绩由多重交互网络学习平台中实验的预习成绩(占70%)和实验预习报告(占30%)组成。预习报告应包括实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据记录表等五部分。以各项表述是否清楚、完整，版面是否整洁分为好、较好、合格、不合格四段给分。多重交互网络学习平台导出的预习成绩低于70分者或预习报告不合格者不能做实验。该实验应重新预约后进行实验(实验前应重新预习)。
3．1．2实验方案撰写(设计性、创新性实验)
实验方案对实验原理、实验内容设计、实验数据处理方法及原始数据记录表设计三部分评分，每部分满分30分。以各项设计是否合理、清楚，分为好、较好、合格、不合格四段给分，相应分值见表1。实验设计方案书写是否整洁、规范占10分。
3．2实验操作
我们对“力、热、电、光”四大实验模块制定了操作评判标准。以力学模块实验为例具体说明如下。
(1)实验一:气垫导轨研究物体的运动。第一步仪器调节，包括导轨水平状态调节;挡光片、光电门安装定位及仪器检测功能项选择;垫片厚度测量。第二步测量匀变速运动加速度和本地重力加速度，包括记录垫片厚度和滑块通过光电门速度;计算滑块加速度和重力加速度。第三步验证机械能守恒，包括选取垫片在不同高度测量数据并计算;求出相对误差。各步完成测量学生举手示意教师检查。
(2)实验二:多普勒效应综合实验。第一步实验仪预调节，包括仪器预热;熟悉仪器不同检测功能选项及仪器部件;调节发生器驱动频率。第二步验证多普勒效应并计算声速，包括选择检测功能选项;确定小车运动的牵引方式;完成不同速度的测量。第三步水平谐振，包括选择“变速运动测量实验”功能并正确安装仪器;让小车作阻尼振动，自动采样测量完成后，屏上显示和关系图;挑选合适数据画出关系曲线。各步完成调节学生举手示意教师检查。以上2个实验操作过程各三步，每步满分30分，实验仪器整理和实验纪律占10分。
(3)实验三:多普勒效应研究物体运动的设计与实现。操作考核目标:实验操作顺利进行，未出现重大失误。或实验操作不正确，但经重做实验掌握了操作方法与技巧，达到了预期目的。操作过程考虑三方面内容，每方面满分30分，实验仪器整理和实验纪律占10分。第一方面利用现有实验仪器设计的合理性，尤其是理论部分忽略摩擦阻力在具体实验中的体现;实验过程中对超声探头作为运动传感器的保护措施。第二方面按具体步骤测量数据及汇报减小实验误差的措施，例如减小摩擦阻力的措施，确保传感器直线运动的技巧等。完成数据测量学生示意教师检查。第三方面比较多普勒效应实验方法和气垫导轨实验方法的优缺点，总结应用不同实验方案验证某一理论的实验经验。各实验以各项是否按要求独立、正确完成，数据记录是否正确分为好、较好、合格、不合格四段，相应分值见表1。设计方案有创新意识并经实际实验操作检验可行，有自己独特见解者加一个分数档。每个实验的预习成绩加实验操作成绩不足42分者，表示实验过程没有完成，应重新预约该实验。实验完成后，学生完成一份完整的实验报告。
3．3实验报告
实验报告分三部分评分，每部分满分30分，三部分内容完成情况分为好、较好、合格、不合格四段给分，相应分值见表1。若实验数据结果不理想，但实验分析较全面，能对自己实验情况进行总结，分析和总结有独特见解者加一个分数段。实验报告书写是否整洁、规范占10分。具体如下:
3．3．1基础性、综合性实验
第一部分数据记录:是否与课堂实验记录一致，书写是否准确;第二部分数据处理:学生在数据处理过程中是否按要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度有效数字位数及相对误差位数;第三部分误差分析:能否根据实验具体情况分析系统和偶然误差产生来源并分类。
3．3．2设计性、创新性实验
第一部分实验原理与内容设计:结合设计方案和实际操作，书写是否准确;第二部分数据记录与处理:是否与课堂实验记录一致，书写是否准确，学生在数据处理过程中是否按要求正确书写中间计算及最终结果、不确定度有效数字及相对误差位数;第三部分实验分析:能否根据具体情况分析结果。
4结语
学生是教学的主体，我们的化学实验教学不仅仅是要让学生观察实验现象，也不仅仅是要培养学生运用理论知识和实验经验设计实验方案，实验是探索未知的过程，是学生进行科学研究的重要方式，借助于学生的自主探究可以培养学生的科学素养，体验探究的过程，在做中学，在对现象分析的过程中突破对难点的理解，从而实现释疑解惑提升的目的．初中化学实验教学应该注重学生的自主探究，唯有如此，学生的收获才会更多，新课程才能实现知识、技能、情感和科学素养的多维提升，这恰恰就是新课程的要求．
二、强化演示实验
演示实验是操作最简便，占用课堂时间最少，调节课堂情绪功能最强的一种实验教学方式．不过千万不能上成只有教师表演没有学生思维的费环节，我们的演示实验力求做到操作到位，可视度高，思维提炼度高．图1例如，在讲“对可燃物燃烧条件的探究”时，笔者如图1进行演示实验，按照图1标识进行了介绍，然后引导学生自主观察实验现象．演示完毕后，让学生提自己想知道的问题，结果发现学生是可以提出与核心规律相关的问题的．问题1:为什么都是放置在铜片上，白磷能燃烧，而红磷不能?问题2:为什么都是白磷，放在铜片上能燃烧，而放置于水中不能?问题3:是不是红磷不能燃烧?对于问题1和问题2引导学生讨论，对于问题3可以让学生猜测不能燃烧的原因，并思考怎样让其燃烧，接着在学生猜测的基础上再补做实验，观察到红磷在空气中燃烧的现象，最后再讨论总结燃烧的条件．
三、注重贴近学生的生活
对于学生而言，其最熟悉的情境莫过于生活，从学生的生活和社会生产实践出发也是新课程标准提出来的教学要求，化学学科与生活密切联系，教材中的实验设置也有很多与生活有关，实验教学生活化不仅仅能够减少学生化学学习的枯燥感和陌生感，还能让学生真切地体验到化学知识学习的实用性和价值性．例如，在学生学习化学前，都知道吸进去的是氧气，而呼出的是二氧化碳，那么是不是呢?可以让学生自己探究，通过探究深化理解“人体吸入空气和呼出的气体的不同”．化学实验生活化除了教授知识，还能给学生渗透一种观察生活、思考生活的意识，提升改善生活质量和保护生活环境的情感．
四、将实验由课堂延伸到课外
20世纪80年代中期美国化学家提出微型实验（Micro－scaleExperiment或Micro－scaleLaborato－ry）概念，并在大学和中小学推广微型实验，美国的化学教育杂志（JournalofChemicalEducation）为此还开设了微型实验专栏，报道微型化学实验的研究成果，促进了微型化学实验在世界范围的推广。与常规实验相比，微型化学实验的优点在于节省实验药品用量的数倍甚至数十倍，而随着药品用量的减少，实验产生的废液和废气也将降低80％以上［1］。作为一种新型实验手段，微型化学实验具有绿色环保、操作便捷等特点，并且它在开展实验探究活动，培养学生科学探究能力方面有着独特的作用，符合新课程倡导的绿色化学思想和科学探究理念。经过在国内20余年的研究和推广，微型化学实验已经有了大量成果，这些成果主要涉及微型实验教学功能的理论和实践分析，化学实验的微型化设计和创新，运用微型实验设计探究活动等方面。广西于20世纪90年代中后期引入微型化学实验，并在化学师范生培养和教师职后培训等方面做了相关的探索，在中学领域，微型实验作为化学实验改革的举措之一，在解决实验条件不足，提高实验开设率，推进实验教学等方面发挥了重要作用。2000年在昆明召开的第五届微型化学实验研讨会，激发了中学化学教师的研究兴趣，也加速推进了微型化学实验在广西、云南等西部省份的实施。总体上看，微型化学实验在我国已取得了可喜的发展，但是在中学的推广应用依然不够理想，仍然存在着“研制者热，使用者冷”的局面［2］。影响微型化学实验在中学教学中应用的原因是多方面的，其中教师对它的认识、理解和实践行为是重要因素之一。为了发现微型化学实验在教学实践中的困难和问题，以更好地应对、解决这些问题，我们从中学教师的角度开展调查研究。
2调查对象及方法
本次调查对象来自广西全区14个地市的化学教师，包括各地区参加骨干教师培训的初、高中教师，以及部分在职研修班的学员，调查对象的基本情况如表1所示。调查采用无记名问卷调查的方式，结合对部分教师的访谈，调查问卷共发放180份，回收有效问卷164份，有效率为91．1％。调查对象以中青年教师为主，年龄集中在30～45岁之间，该年龄段的教师也是化学教师队伍的生力军。从学历层次来看，大多数是大学本科学历，研究生（含研究生班和硕士）毕业的占9．2％。从教师的职称上看，中级和高级职称分别占64％和31．1％。此外，初、高中化学教师各占43．9％和56．1％。
3调查的内容
问卷的内容包括5个方面：（1）对微型化学实验的认识和理解；（2）微型化学实验在教学实践中的应用；（3）微型化学实验对学生能力发展的作用；（4）教学实践中微型化学实验的困境；（5）对微型化学实验发展的期望。另外，结合教师回答问题的情况设计并实施了非结构性访谈，以便全面深入地了解教师对微型化学实验的认识观念、应用现状和前景期待。
4调查结果分析
4．1对微型化学实验的认识和理解
从表2可以看出，化学教师对微型化学实验均有不同程度的了解，其中大多数教师对微型实验了解较多，说明微型实验通过多年宣传推广，已经被广大中学化学教师所熟悉。教师接触和学习微型实验的渠道比较广，其中最主要途径是参加相关培训和阅读期刊杂志，这说明在很多教师培训中，微型化学实验已成为培训内容的一部分，许多教师从期刊杂志上学习，与同行的相互交流中了解微型实验，特别是近年来化学教育教学领域的重要学术期刊，如《化学教育》、《化学教学》等在新课程实施以来每年都刊发了一定数量的关于微型化学实验的研究论文［3］，在宣传报道微型化学实验研究和教学实践成果推广方面发挥了重要的引领作用。
4．2微型化学实验在教学实践中的应用
微型化学实验在当前教学实践中的应用情况统计如表4、表5所示。调查中发现，在化学教学中经常或有时运用到微型实验的学校和教师个人约占40％，还有近60％的学校或个人在教学中较少运用，这说明微型实验在化学教学中的使用率总体偏少。笔者通过访谈进一步了解到，有些学校和教师个人还处在实验教学的尝试和探索中，考虑到其他外界因素影响，目前很少在日常教学中使用。然而，不少教师在教学研讨和教学比赛中使用微型化学实验，这说明在教学研讨课上，微型实验作为一种新的实验技术和手段受到普遍欢迎，并值得同行们交流和学习。我们通过分析当前的优质课、比赛课等一些高水平的教学活动，可以看到微型化学实验经常会成为实验活动设计的亮点得到专家和老师们的好评，说明微型实验作为一种创新型的实验手段已被大家认可，这也是对推广微型化学实验的一种积极引导。值得我们深思的是，既然微型化学实验已经得到化学教师的认同，为何日常教学中却并不多见？通过访谈发现，除了一些客观原因外，教师的教学观念和思维惰性仍然是主要制约因素，要让教师由观念上的理解认同转化为行为上自觉实施仍有很长路要走。微型实验不同于常规实验的特点实际已蕴含了创新元素，在教学实践中教师可以进行不同层次、不同角度的创造性运用。在调查中发现，能自行设计制作微型实验装置的教师非常少，只有3．7％，能对课本中常规实验进行微型化改进的也只有9．8％，大多数教师还处于对已有实验仪器装置上改进操作和借鉴他人经验进行实验的水平，这说明中学化学教师在微型化学实验的创新运用能力上还有待提高。
4．3微型化学实验对学生能力发展的作用
在调查中可看出，认为微型实验能提高学生的动手能力、实验探究能力、实验创新能力的教师占了90％左右。这也说明了微型实验由于器材微型化、生活化，便于操作和携带，药品耗费少，适合学生实验等特点，在提高学生实验能力方面具有一定优势，尤其是微型实验器材来源广泛、装置灵活多变的特点对培养学生的实验创新精神和创新实验设计能力上可以发挥重要作用。
4．4教学实践中微型化学实验的困境
微型实验在国内推广实施已20多年，但一直进展缓慢，从总体上说明了微型实验在教学实践中遇到了一些困难，这从调查中也得到了印证。这些困难主要为：实验器材、参考资料、实验技术的缺乏；相关培训不够；教学时间有限；考试评价不够重视等，特别是多数教师反映了教学时间有限和考试评价不重视是当前推广微型实验最主要的困难。这说明目前中学化学教学任务太重而将教师的教学时间限制在教材中已有的实验上。另一方面现行的化学考试评价对微型化学实验不够关注也在很大程度上影响了教师的积极性，从而影响了微型实验的推广应用。
4．5微型化学实验应用前景及个人期望
尽管当前存在一些困难，但大多数化学教师对微型实验的前景依然看好，并充满着个人期待。调查中有38．4％的教师对微型实验的前景非常看好，48．2％的教师比较看好它的前景，众多化学教师已意识到微型实验必将成为化学实验发展方向之一，对微型实验的发展持乐观态度。在调查教师个人期望时有37．2％的人表示会多学习微型实验技术，并在教学中尽可能多运用，45．7％的人表示会关注微型实验的发展，较多地应用于教学。这说明大多数教师愿意参与微型实验的推广和应用，以此推动微型实验的发展。
4．6教师的建议
调查中我们设置了“教师对微型实验推广应用的个人建议”开放性问题，许多教师提出了自己的建议，主要概括为：课程中增加微型化学实验内容；增加微型化学实验软硬件设施的配备；增加实验教学的时间；加强对教师应用微型实验教学的指导和培训；改变现行的纸笔测验考查实验能力的方式等。
5结论
通过调查与分析可知，微型化学实验通过在国内20余年的发展，中学教师通过不同渠道熟悉或了解了微型化学实验，其功能与作用已被大多数化学教师认同；在实践层面，教师在日常教学中运用微型化学实验偏少，多数人只是在教学比赛和教研活动中运用，教师应用微型化学实验还未上升为自觉；教师在教学中对微型化学实验的创新运用意识和能力还有待提高；微型化学实验在教学推广实施中的困难较多，主要在于教师得到的指导和培训不足，教学时间限制和考试评价导向等因素影响；尽管当前存在着一些困难，但是中学教师对微型化学实验的前景普遍看好，大多数教师表示将会更多地关注并学习微型实验并将其应用于教学中。6讨论及建议近20年来，我国微型化学实验虽然获得了较大的发展，但是在教学实践中的推广运用比较缓慢，遇到的困难和问题不容忽视，为推动它在中学化学教学领域的发展，笔者在调查研究的基础上提出以下建议。
（1）开展中学微型化学实验教学实践研究
微型化学实验在学生的科学探究活动中具有独特的优势，但在教学实施的操作层面还存在一些问题，如怎样将微型实验用于演示实验、学生探究实验中，如何设计适合课程内容的微型实验等，这些问题需要开展相关的教学研究去解决。各级教研部门都应鼓励化学教师作为主要参与者进行研究，这些研究可以包括实验设计创新，如实验过程的改进、实验装置的微型化、生活化创新等；也包括教学应用研究，如运用微型化学实验开展实验的认知性研究［4］，以及对培养学生探究能力、创新思维的功能与作用研究。
（2）加强对中学教师的培训和指导
目前中学教师缺乏微型化学实验的相关技术及应用经验，特别新技术赋予微型化学实验新的内涵。如现代传感技术、显微技术与传统微型实验的结合，已经与传统微型实验理念中的“简、易”有所不同［5］。因而，组织相关的培训和指导十分必要。现在国内一些高校如杭州师大、南京师大、广西师大等师范院校多年来在微型化学实验领域进行了一系列研究，并取得了不少的成果，师范院校可利用自身的研究优势与教师职前教育和职后培训结合起来，将微型化学实验成果融入教师职前教育和职后培训中，提高中学教师对微型化学实验的研究和教学应用能力。
（3）开发与利用微型化学实验资源
实验教学资源是实施微型化学实验的重要载体，开发适当的教学资源可以解决中学教师困惑于对实验内容选择的难题。新课程3个版本的化学教材都已开设了实验探究活动栏目，增加了开放性的实验内容，化学教师可以围绕“提高学生科学探究能力”这一主旨，在教学中开发一些具有地域特色的实验课程资源，设计实验探究的主题、内容、活动方式，这些微型实验资源的开发将促进中学微型化学实验的实施。
（4）发挥教学评价的引导和促进功能
1.探究液体内部压强与深度的关系。
实验1：在废弃的空饮料瓶侧壁不同高度的地方用钉子钻出上、中、下3个小孔，先用手指堵住小孔，往里面倒满水，然后松开手指，可以观察到水从3个小孔中分别流了出来，其中最下面的小孔流出的水喷得最急、最远，上面小孔流出的水喷得最慢、最近。实验证明，液体的压强随深度的增加而增大。
2.探究液体压强规律。
实验2：把废弃的空饮料瓶（较柔软的）盖子打开，正立着逐步伸入水中，观察到空饮料瓶向内凹陷，饮料瓶发生了形变，伸入水中越深，饮料瓶凹陷越大。实验证明，液体内部在各个方向上都有压强，压强随深度的增加而增大。实验3：把废弃的空饮料瓶侧壁同一深度不同的方向刺好几个小孔，把空瓶插入水中，发现外面的水从各个不同方向的小孔向瓶入。实验证明，液体内部向各个方向都存在压强。把废弃的空饮料瓶侧壁不同深度同一方向扎好几个小孔，发现外面的水从各个小孔向瓶入，上孔射入又近又慢，下孔射入又远又急。实验证明，液体内部存在压强，液体的压强随深度的增加而增大。实验4：在废弃的空饮料瓶不同侧壁上的同一高度扎好几个小孔，先用手指堵住小孔，最后给瓶里充满水，再松开手指，瓶中的水会向外喷向不同的方向，但喷射的距离是相同的。实验证明，同种液体在液体内部的同一深度处液体内部向各个方向的压强是相等的。实验5：用橡皮泥将饮料瓶侧壁扎有的几个小孔堵住，将空饮料瓶装满红色的浓盐水（目的是使效果明显），再把装满红色浓盐水的塑料瓶插入盛水的水槽中，使瓶内外的液面相平，再把橡皮泥同时拔出。结果显示，饮料瓶里红色的浓盐水从各个小孔向瓶外射向水槽中的水里。实验证明，液体内部的压强和液体的密度有关系。
3.探究液体压强特点。
实验6：将一饮料瓶去底，在底部包上橡皮膜并用橡皮筋系紧，向内部灌水，可以看到橡皮膜向外凸起，说明液体对容器底部有压强；不装水，将橡皮膜的一端压入水中，橡皮膜向内凹陷，实验证明，液体内部存在压强，当向饮料瓶内加水到与外面水位等高时，橡皮膜又会变平，这说明液体内部同一深度处的压强相等。
4．演示帕斯卡定律。
实验7：在废弃的空饮料瓶侧壁不同地方用钉子扎4个小孔，打开瓶盖，用手按入水中使其充满水，再拧紧瓶盖，用手挤压饮料瓶，会观察到从4个孔中射出来的水的射程是相等的。实验证明，加在密闭液体上的压强能够按照原来的大小使液体向各个方向进行传递。
二、设计与液体压强有关的实验，进行小制作、小发明实验
8：自动浇花。将盛满水的饮料瓶连接一个打点滴的带开关的细管，悬挂在花盆上面，通过开关控制滴水的大小，在重力及液体压强的作用下，水滴长流，保证主人不在家的几天里水能自动浇花。通过这个小实验能解决生活中的一些小问题，启发学生进行小制作、小发明。实验9：水帘实验。在废弃的空饮料瓶中装满水，并在侧壁扎上几个小洞，打开瓶盖，可观察到有水射出，这说明液体内部在各个方向上都有压强。当饮料瓶盛满水拧紧瓶盖后，在侧壁不同的方向扎几个小洞（直径小于2mm），水并不流出来。当用手拧松瓶盖时，水就从所扎的小孔向外射出来，形成美丽的水帘。
三、结语
根据传统考试的不足，结合社会网络科学技术，我们可以构想分析化学实验网络考试。在网络平台上创建分析化学实验考试系统，其中包括虚拟的分析实验室(通过配备一定数量的计算机及虚拟实验软件，从而可以在计算机上进行各种相关实验设计与测试)、虚拟实验仪器(利用现有的计算机相应的硬件和专用软件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器)、虚拟实验(利用鼠标的点击、拖动、将微机上虚拟的各种仪器，按实验要求、过程组装成一个完整的实验系统，同时在这个系统上完成整个实验)、分析化学实验考试题库(其中包括学生所学实验而提炼出来自动组成的考试试题)、评分系统。当学生通过相应的Web页面登录进入管理系统或分析化学实验考试系统时，打开界面考试题库选择题目后通过虚拟实验及虚拟仪器进行考试。考试完成后学生即可看到成绩和在操作过程中的问题，从而帮助学生及时地改正和提高。
二、分析化学实验网络考试系统的构建
1.实验考试系统组织形式考试系统采用WWW网站形式，进入分析化学实验考试系统。教师和学生可分别通过相应的Web页面登录进入管理系统或实验考试系统。2.试题库建立考试系统建立在试题库之上，试题库涵盖分析化学的操作和理论。操作包括实验基本原理、实验操作要领、实验设备仪器性能及使用方法、数据处理方法、实验技能技巧等相关的题目。理论包括基本概念、操作过程中注意事项、仪器使用方法等。题目内容注重实际操作和使用技巧，内容来源于分析化学实验课本或者是实验的引申，这就要求学生有一定的实验经验积累，学生使用的成套考试试题随机产生，加入智能化的干预条件，使每套试题难度相当，内容各异。
三、化学实验网络考试系统的功能特点
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