中学化学实验研究现状探析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇中学化学实验研究现状探析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：通过对文献的整理和分析，考察中学化学实验研究的现状，分析中学化学实验研究的发展特点，探讨和总结存在的问题。

关键词：中学化学; 实验研究

文章编号：1005－6629(2009)03－0010－04中图分类号：G633.8文献标识码：C

实验作为化学教学的重要内容，历来受到化学教师的关注，他们从教学实际出发，结合自身的理论和实践知识，对化学实验进行了大量多角度，多层次的研究。本文拟借助对文献的整理和分析，考察中学化学实验研究的现状，分析中学化学实验研究的发展特点，探讨和总结存在的问题，为教师实验研究和实验教学提供借鉴。

1 研究对象

本文选取的研究对象为2005-2007年分别在中等教育类期刊《化学教学》和《化学教育》上发表的有关实验研究的文章，它们主要是对个别实验要素或多个实验要素的研究。经统计得出，2005―2007年在两种期刊上发表的中学化学实验研究文章共计225篇，其中《化学教学》126篇，《化学教育》99篇。

2 研究内容

根据这些文章的研究内容进行分类，主要可分为七大类，它们分别是实验装置改进、实验装置新设计、反应原理或反应机理探究、反应条件探究、实验方法改进或创新、理论质疑和验证以及实验新设计。本文将以上分类进一步整合可分为两大类型，一为实验的显性因素研究，另一类为实验的隐性因素研究。显性因素与化学实验的实物对象相关联，实验装置改进、实验装置新设计以及反应条件的探究均属显性因素的研究。隐性因素则指与化学实验相关的抽象条件，反应原理或反应机理、方法改进或创新、理论质疑或验证、实验新设计等均属隐性因素的研究。经统计可得，两类研究的文章数量及比例如表1所示：

由数据可知，显性因素的研究占43.55%，隐性因素的研究占56.45%，其中关于实验装置改进研究的比例最高，达到了23.11%，实验装置新设计的研究比例最低为5.3%。显性因素的三项研究比例不均，其中实验装置改进的比例最高。隐性因素的前三项研究比例差异较小，其中实验新设计比例相对较小。

2.1实验装置改进和实验装置新设计及其特点

2.1.1实验装置改进

实验装置的改进是指在原有实验装置的基础上进行部分或整体的改造以达到理想的实验效果，它是中学化学实验研究的传统内容，很多教师将其作为实验改进的突破口。如氯水分解演示实验的改进[化学教学，2005（5）]、铁与水反应的实验设计研究[化学教学，2007（11）]、苯与溴反应的实验装置改进[化学教育，2005（8）]等。表1数据显示，实验装置改进文章的比例居各研究内容之首，可见该内容的研究在教师实验研究中的地位。

2.1.2实验装置新设计

实验装置新设计是指对实验装置实现从无到有的设计。与实验装置改进相比，实验装置新设计对实验研究水平具有更高的要求，需要从设计上寻求更具创新意义的方法。如CO2密度比空气大演示仪[化学教学，2005（10）]、一套值得推广的多功能微型化学实验仪器[化学教学，2005（6）]、从溶剂中快速回收样品的简易多用装置[化学教育，2005（3）]、火焰位置可转换的气体燃烧演示器的制作和使用[化学教育，2006（7）]等，这些文章所介绍的实验装置，均为创新实验仪器或装置。由于受教师自身实验水平和创新能力等的限制，该项内容的研究比例仅为5.3%，远低于实验装置的改进研究文章的比例，受关注程度也大大低于实验装置的改进。

2.2.3实验装置改进和实验装置新设计的特点分析

在实验装置的改进与新设计中运用了众多的理论设计方法和经验策略，常用的设计方法有：强化（或弱化）法、缩放法、组合法、变换输出法、置换法、移植法、模拟法、简化法、一物多用法、综合法等。我们对装置研究中的设计方法的使用情况进行了统计，结果如表2所示：

由表2可知，一物多用法在各种方法中的使用比例最高，其次是缩放法、移植法以及组合法，变换输出法的使用比例最低。从方法的使用频率可见一物多用法在中学化学实验装置设计中的应用价值。由于微型实验装置在中学化学实验教学中备受青睐，微型实验装置设计中常用的缩放、组合、简化等方法的使用比例就相应提高。另外，受已有成熟实验装置设计的固定思维影响，应用于同一类型实验装置设计的移植法的使用频率也较高。

2.3 反应原理探究及其特点

2.3.1反应原理或机理探究

反应原理的探究是指针对化学实验的“异常”现象或疑难问题，通过探究实验相关的化学反应原理，使得实验“异常”现象或疑难问题得到合理解释的研究过程。这是化学实验研究中常用于解决化学疑难问题的途径之一，反应原理的研究能够为化学问题的解决提供更高层次的理论指导，有助于提高实验研究的整体水平。如对KIO3热分解实验的研究[化学教育，2006（4）]、对Na2CO3、NaHCO3与稀盐酸反应实验的认识[化学教学，2005（1-2）]、品红溶液异常褪色现象引发的探究[化学教学，2006（5）]等文章，均通过不同的方法对实验现象背后隐含的原理进行了挖掘和论证。该研究内容的比例为15.56%，仅次于实验装置的改进，足见教师对化学反应原理探究的重视。

2.3.2 反应原理探究的特点分析

文献分析发现，反应原理探究的实验对象主要是无机反应。据统计，35篇文章中，关于反应原理探究的数量达到了27篇，均为无机反应；关于反应机理探究的文章数为8篇，均为有机反应。

在研究设计上，主要可以分为3种：一种为理论验证型，一种为理论加实验验证型，还有一种则为实验验证型。其中理论验证型共11篇，占31.43%，理论加实验验证型共19篇，占54.29%，实验验证型共5篇，占14.28%。就研究结论的科学性来讲，理论加实验验证型的研究设计比纯粹理论验证及实验验证更为精确。因此，在此项研究中，大多数研究者倾向于实验验证的同时辅以理论解释进一步说明，以完善实验结论，使实验结论更具说服力。

2.4反应条件探究及其特点

2.4.1反应条件探究

化学实验作为一个复杂的系统，一个反应往往受多种反应条件的影响，如反应物的性状（干燥程度、颗粒大小、气固液状态等）、温度、浓度、酸碱度等。在化学实验研究中，反应条件的探究也一直是实验研究的重点内容。教材实验、课外实验等的实验方案在某些情况下会存在这样或那样的缺陷，这就需要教师根据实际情况对实验的反应条件作出改进或重新设计。该内容的研究数量位于反应原理或机理的探究之后，为15.11%。如 “铜片镀锌”最佳实验条件的分析和研究 [化学教学，2007（2）]、苯酚与溴水和氯化铁反应溶液最佳浓度的选择 [化学教育，2005（8）]、乙醛与新制氢氧化铜反应的实验操作分析等均对反应的一种或多种条件进行了探究。

2.4.2反应条件探究的特点分析

在34篇有关反应条件探究的文章中，研究对象包括催化剂种类、光源种类、反应物种类、温度、浓度及此类反应条件的综合研究等。统计表明，选取一种反应条件作为研究对象的单因素研究和选取一种以上反应条件作为研究对象的多因素研究文章篇数分别均为17篇，各占50%。单因素研究侧重使用传统的比较法，在控制其他反应条件的情况下，改变需探究的反应条件，最后通过实验结果的比较来得出所需探究的最佳反应条件；多因素研究中既有比较法又有试验法，其中以正交试验法最为常见，占18%。

2.5方法改进或创新及其特点

2.5.1方法改进或创新

方法改进或创新的对象有两种，一是实验研究方法，另一种是实验研究角度。实验研究方法的改进包括对实验原理研究方法、实验装置设计方法、实验反应条件的控制方法以及实验数据的处理方法等，如硫的溶解性实验的改进[化学教学，2005（6）]、氨气的制取和性质实验的绿色化研究[化学教育，2007（5）]等；实验研究角度的转变指的是突破定势思维改变研究对象的传统使用方法，如焦性没食子酸在中学化学实验中的应用》[化学教学，2006（9）]、利用滤纸做系列创新实验》[化学教学，2006（9）]等，这些研究角度的转变与实验装置研究中“一物多用”思想类似。数据显示，方法改进或创新的实验研究内容占15.11%，与反应条件研究的比例相同。

2.5.2方法改进或创新的特点分析

据统计，方法改进或创新的研究中，实验研究角度的转变研究为8篇，占23.53%，实验对象集中在滤纸、注射器、微波炉等，实验研究角度的转变为特殊实验用品的引入开辟了思路，为突破传统实验的定势思维创造了条件。其余均为实验研究方法的改进或创新，研究对象较为广泛，涉及实验装置、反应条件以及数据处理等，综合性较强。

2.6理论质疑和验证及其特点

2.6.1理论质疑和验证

实验作为一个研究实体，其隐含的化学实验原理或反应机理却是实验系统的抽象个体。实验原理或反应机理的抽象性造成了当前某些实验现象难以用统一理论进行解释的问题。因此，在实验研究中，化学教师及化学教学的专家们为致力于统一某些实验的相关理论和说法作了很多努力。理论质疑和验证为化学实验研究的一个重要内容，为相关研究提供了一个开放的平台，在这个平台中，研究者们可以根据自身的研究理论和经验来解释某些实验疑难或异常现象以不断的修正先前的理论解释，最终达到统一。

科研成果如评析“Na2CO3和NaHCO3固体鉴别新方法”[化学教学，2005（6）]、对重铬酸铵热分解产物的质疑[化学教育，2005（2）]、酚酞遇碱褪色又一说[化学教育，2005（12）]等。此类研究与反应机理或原理的研究达到了相同的比例15.55%，超过了反应条件和方法改进方面的研究。说明化学实验的原理的相关研究在实验研究中不可或缺，尤其是高校化学教师在这方面所做的努力，为相关研究提供了重要的依据。

2.6.2理论质疑和验证的特点分析

理论质疑和验证的内容包括实验现象的理论解释、实验结论、实验设计等三个方面，对于这些内容的研究最终均归结为对其中反应原理的研究，重点体现为某些既成实验结论的质疑和验证。该内容的研究不但要求研究者具有较高的化学专业知识，而且也要求其具有较强的实验研究能力，具有不断探索和不断钻研的科学精神。我们对该内容的研究群体进行了统计，主要分为高校化学教师和高中化学教师，其中高中化学教师有23篇，占65.72%，高校化学教师有12篇，占34.28%。可以说，该类实验研究的群体大多集中在高中化学教师，但就其他研究内容而言，高校化学教师在此项内容的研究中的人数较多，这与高校教师具有深厚的化学专业理论知识背景有关。

2.7实验新设计及其特点

2.7.1实验新设计

化学实验的新设计是指从实验课题开发的角度，实现某些化学理论的实验设计或是对某些理论进行验证的实验设计，从而形成研究性课题的研究过程。如水蒸气蒸馏法提取橙子皮中的香精油[化学教育，2007（9）]、趣味横生的酸碱反应实验[化学教学，2007（6）]、硫蒸气颜色的实验探究与思考[化学教学，2007（1）]等。此类研究要求教师有较高的实验研究和实验创新能力，因此，研究的比例相对其他研究内容要低，为10.22%。

2.7.2 实验新设计特点分析

实验新设计大多涉及探究性实验和课外活动性实验，实验课题的来源依据对化学理论的“物化”策略以及化学实验新课题开发的要求。据统计，在23篇实验新设计文章中，实现教材理论“物化”的实验新课题共14篇，占61%，课外活动实验开发的课题共9篇，占39%。可见，在实验新设计中，教师重点关注如何将教材中的抽象理论以实验的方式进行“物化”，旨在能将抽象理论转化为直观现象呈现给学生，促进学生的概念学习。另外，随着新课程对教师实验探究能力和实验开发能力的要求的提高，教师在实验课题开发方面有所加强。

3问题与讨论

基于以上的界定和分析，我们认为化学实验研究主要存在以下几个方面的问题：

3.1实验装置改进和实验装置新设计两者比例失调

我们曾撰文《中学化学教师实验装置研究现状分析与启示》对中学化学实验装置改进和实验装置新设计进行了数量、内容以及方法上的分析。实验装置改进的研究在数量上明显高于实验装置新设计的研究，而能够体现教师创新能力的实验装置新设计的研究过少；在研究内容方面存在重复研究过多、效率低下的问题；在方法上，则存在模拟类方法泛化，创新类方法过少的问题。

3.2研究群体的分布不均衡

中学化学实验的研究群体主要来自中学和高等院校，尤其是高师院校。研究表明，中学化学教师的实验研究主要集中于化学实验装置改进、反应条件的探究、实验装置新设计、方法改进或创新、实验新设计等；高校教师则侧重于理论水平要求较高的反应原理或机理探究、理论质疑和验证。总体来看，中学化学教师是化学实验研究的主要力量，基于丰富的教学经验、敏锐的观察力和较高水平的实验研究能力，化学教师在实验研究方面取得了丰硕的成果，但是在实验研究理论的总结和提炼以及运用化学专业理论知识进行问题解决方面的能力还有待提高。

3.3反应条件研究中科学试验方法的重视程度不够

科学试验方法作为化学实验研究中因素控制和研究的重要方法，在化学反应条件的研究中能够起到重要的作用。根据我们对化学反应条件研究方法的统计，单因素研究中科学试验方法的运用比例为0，在多因素研究中科学试验方法的运用比例为18%，使用的试验方法均为正交试验法，在化学反应条件研究总数中仅占8.82%。因此，在反应条件研究中教师对科学试验方法的关注是远远不够的，化学教师应主动去认识并学习科学试验方法，尝试在实验研究中使用以提高实验研究的效率和加强实验设计的科学性。

3.4化学实验新设计的比例较低

化学实验新设计内容的研究对于拓展中学化学实验的内容、拓宽化学实验的思路具有明显的促进作用。化学教师在关注教材实验的同时，也应该将思路打开，从实验课题开发的角度，借助实验实现教材中抽象概念的“物化”和开发出更多的有助于提高学生科学探究能力的新实验课题。研究显示，教师过多的关注教材已有实验的研究，而缺乏对实验新课题开发的思考，所以出于为学生化学实验活动提供更多适合的实验资源和素材，出于进一步促进学生的概念学习的考虑，教师应逐步重视对化学实验新设计的研究，通过教学实践，结合自身实验经验和知识，开发更多适合学生学习和探究的实验课题。

参考文献：

[1]《化学教学》编辑部[J].化学教学.上海：华东师范大学，2005-2007.

[2]《化学教育》编辑部[J].化学教育.北京:北京师范大学，2005-2007.