高中化学竞赛(决赛)实验试题的特点与对策 6页

高中化学竞赛（决赛）实验试题的特点与对策西北师范大学学报编辑部陆泉芳西北师范大学化学化工学院高锦章化学是一门以实验为基础的学科，许多理论和定律是从实验中发现并归纳出來的。化学实验是人们认识物质化学性质，揭示化学变化规律和检验化学理论的基木手段［1］。化学家在实验室模拟各种条件，细致地对实验现象进行观察比较，并从中得出冇用的结论。新元索利新化合物都是在化学实验室里发现的，且化学理论都建立在大量的实验基础上。化学实验课是实施全而化学教疗最有效的教学形式［2］。化学实验教学由于自少的优势，在培养学生动手操作能力、激发学生的学习兴趣、促进创造性思维的发展、树立科学的思维方式等方面具有独特的作用。实验教学不同于课堂教学，它是综合培养学生知识、能力和素质的最好场所［3］。化学竞赛中实验计分占总分的40%,实验考査已成为化学教学过程中培养能力、发展智力的一种重要于段。人量的调查表明，目前我国中学牛■的实验能力较差。前几年，段连运、吴国庆教授在化学奥林匹克年度总结报告中对我国选手参加国际化学奥林匹克竟赛实验发挥失常、其至出现常识性错谋等问题，人声疾呼耍选拔动手能力强、“会十活”的学牛。他们的呼吁虽然引起了各省市教练员及广大中学化学教师的重视，但笔者以为到目前为止还没有拿出一个切实对行的实验培训方案。本文分析了近十年来我国髙中学生化学竞赛（决赛）实验试题，总结出了其特点，并就目前实验培训存在的问题，提出了相应的对策。1化学竞赛实验试题的特点笔者认真分析了1994—2003年决赛实验试题，结果如表1所示。表11994—2003年决赛实验分析结果表年度题日考杳要点重要仪器1994甲基橙的制备及产率测定重氮化反应、偶联反应、抽滤、冷却、搅拌、重结晶、干燥、产率计算天平、量筒、布氏漏斗、滴管1995磷酸二氢钙为原料制备磷酸三钠以及产品检验及纯度分析磷酸二氢钙与碳酸钠反应、盐酸滴定磷酸三钠、C芒的定性检验、称量、溶解、搅拌、抽滤、结晶、洗涤、重结晶、滴定、终点误差分析天平、酸式滴定管、容量瓶、移液管、布氏漏斗、锥型瓶、滴管、称量瓶1996①乙酸女息香酯的制备②简接碘量法测定葡萄糖含量酯化反应、醛棊被NalO氧化为竣基、Na2S2O3标准溶液标定12、衞萄糖结构、溶液的配制和标定、搅拌、抽滤、洗涤、溶解、重结晶、称量、产率计算、含量测定酸式和碱式滴定管、容量瓶、移液管、布氏漏斗、锥型瓶、滴管、量筒、称量瓶19972,4—二氯苯氧乙酸的制备及含量测定NaOH滴定2,4一二氯苯氧乙酸、NaOH标液用HC1标定、瞇化、酸碱中和滴定、搅拌、抽滤、溶解、垂结晶、洗涤、干燥、称量、熔点测定、含量测定、冇效数字冋惚装置、酸式和碱式滴定管、分析天平、容量瓶、滴管、移液管、布氏漏斗、称量瓶、量筒\n1998由立徳粉EDTA法测圧PbO、一甲酚橙指示剂、抽酸式滴定管、滴管、\n（ZnS•BaSCU）废渣湿法制备氧化铅滤、搅拌、重结晶、干燥、称量、溶解、EDTA标准溶液络合滴处、测定含量、有效数字分析天平、容量瓶、移液管、布氏漏斗、锥型瓶、称量瓶、抽滤瓶19993-«—咲喃基丙烯酸的制备及含童测定Perkin反应、中和滴定、回憾装置、搅拌、过滤、抽滤、洗涤、重结晶、称量、产率计算、误差计算回憾装置、碱式滴定管、容量瓶、滴管、移液管、布氏漏斗、锥型瓶、电了天平、称量瓶2000碘酸钙的制备及含量测定【2在『条件下被KCIO3氧化，再与OFF作用，最后进行复分解反应、标准溶液滴定【2、碘与淀粉变蓝色、空片实验、冋佛装置、搅扌半、抽滤、洗涤、称量、含量测定、相对偏差计算碱式滴定管、冋徭装置、容量瓶、滴管、移液管、布氏漏斗、锥型瓶、电了天平、称量瓶2001富血铁的制备及含量测定顺反异构、SO广离子的检验、硫酸钟（IV）钱标准溶液的标定、减量法、回馆装置、搅拌、冷却、抽滤、洗涤、干燥、称量、含量测定酸式滴定管、回懈装置、量筒、滴管、移液管、布氏漏斗、锥型瓶、电子天平、称量瓶2002蛋氨酸铜的制备与组成的测定溶液的配制和标定、NazSzOs标准溶液滴定【2、EDTA标准溶液的标定、螯合物、含量测定、溶解、搅拌、抽滤、洗涤、称量、含量测定酸式和碱式滴定管、量筒、容量瓶、滴管、移液管、布氏漏斗、锥型瓶、称量瓶、电子天平2003乙酰水杨酸的合成、检验及纯度分析产品的合成、酚与Fe”的显色反应、酯化反应、乙酰水杨酸与NaOH的中和反应、天平的选用、移液、酯的水解、洗涤产品、抽滤、溶液标定、酸碱滴定、相对平均偏差的计算、产率计算电子天平、吸量管、碱式滴定管、抽滤装置、量筒、称量瓶从表1中可以看出有如下特点:I）“称量一合成一分析标定一物性测定一结果评价”是近10年化学竞赛实验试题最显著的特点。化学竟赛实验以培养学牛基木实验技能、科学思维方法和综合研究能力为目标，以适应现代化学学科向综介化方面的发展趋势为导向，充分体现“称量一介成一分析标定一物性测定一结果评价”的学科综合方向。我国从1984年开展化学竞赛以来，化学实验试题已经历了一个从较低要求（初、高中的课堂演示实验）到较高耍求（“称量一合成一分析标定一物性测定一结果评价”的合成、分析综合）的发展历程。实验内容从基本操作、仪器使用和连接、物质的精制与分离、实验现象与数据处理等方而，过渡到与生产、纶活密切相连的具有现代气息的合成、分析综合实验。从表中可以看出，几乎所有竞赛实\n验试题都是先称量，后完成化介物的制备，接着川滴定管进行滴定分析，再进行鉴定和含量的测定，最后对结果进行相对误差分析。从2002年起还注意了信息迁移的渗透，基本上体现了“没做过实验就不能答好实验题”的要求。通过综合实验，加深学生对基本化学原理的理解，从感性上认识到化学学科在相关学科中的重要性,初步掌握基本的化学实验技能；培养学生的科学素养（科学态度、协作精神和奉献精神）、科学思维方法和综合研究能力（观察、分析、推理、综合、表达和创新等）。2）注重移液管、滴定管和抽滤等的基本操作和基本技能的考查。从1994年到2003年，国内化学竞赛实验试题共考查抽滤10次，移液管、滴立分析操作9次，而口绝大多数是用NaOH做标准溶液，酚瞅做指示剂。另外，I'可接碘量法出现3次，用Na2S2O3做标准溶液，淀粉做指示剂；络介滴定法出现2次，川EDTA做标准溶液，二甲酸橙、紫豚酸钱等做指示剂。实验评定是监考老师当场对基本操作打分。试题中除1997、1998年国内化学竞赛使用了分析天平外，其余都没有使用分析天平。这是因为举办国和举办省一般采取冋避使用分析天平的做法（大规模的竞赛，分析天平的仪器误差很难避免），竞赛涉及的称量都已改为操作简单、结果又可靠的电子天平。另外，国际奥赛虽然明确提出对移液管利滴定管的要求，但重点应放在移液管利滴定管的使用，指示剂终点的观察［4］。3）理论结合实践，理论指导实验。国内外化学竞赛是一种高层次的学科竞赛，它不仅要求选手得出儿个漂亮的数据，更重要的是能综合评价实验结果，这就要求选手对实验原理要有一个深入透彻的了解，并具有较强的综合运用能力。化学实验中的原理都是竞赛人纲和高中化学课本中最基本的知识点。如酯化反应、氧化反应、酸碱中和、碘量法等都是竞赛选手必须掌握的理论知识。分析化学理论中很多深层次的知识，如混合碱的测定、误差的传递、终点误差等等也是考杳对象。因此，从某种角度来说，其知识跨度之大，智力、实验操作能力和理论要求之高，远远超过对一般学生的要求。从上述情况我们可看出，尽管化学竞赛实验题目千变万化，但其特点和规律性还是可循的。随时总结发现莫规律，无疑将对今后的培养选拔、组织竞赛等工作具有指导性意义。2化学竞赛实验培训屮存在的问题2.1选择培训实验内容不合理当前竞赛培训实验题人多是从《无机实验》、《有机实验》、《分析实验》中挑选出来的,这些实验各自比较独立，比如《分析化学实验》屮电子夭平的使用、四大滴定等不能和有机合成实验中回馆、抽滤结合，且选手对部分基本操作如移液管、滴定管等使用不够规范。2.2教学格式化竞赛培训教师为选手所选的化学实验非常详细地列出实验H的和原理、实验方法、基本操作、实验步骤，被培训的选手照方抓药似的把安排的各种药品加在一起，无盂思考便会完成实验，而且验证性实验多，综合设计实验少；专业独立的实验多，学科交叉的实验少。2.3缺乏时代气息竞赛教师为选手所选的实验仍然停留在20吐纪80年代的水平，过分侧重于学科训练的实验，不仅功能过于单一，而且不利于培养学牛的创新意识和激发学牛对科学实验的兴趣。3培养化学竞赛选手实验能力的对策我国选手在国际、国内竞赛中的总体表现可概括为“理论强，实验弱”，这与我们长\n期以来实验教学薄弱有关，因此必须采取强有力的措施提高学牛的实验能力。实验能力主要包括：按实验步骤进行实验的能力；止确的基本操作；实验设计能力（思维的科学性、方法的选择、组合、修改）；观察、测量、分析、判断能力；选择仪器、试剂、技术、条件的能力；处理数据、表达结果和对结果进行评价的能力［5］。笔者认为，提高选手实验能力的具体对策为：1.1加强实验基本操作、基本技能的训练止确和熟练地掌握基本操作技术是化学实验的基本要求。化学实验的基本操作有：称量、溶解、洗涤、移液、滴定、冋谓、抽滤、重结品、T燥等，竞赛选手应当根据各自的具体要求，在教师的指导下进行严格的规范化操作训练，熟练地掌握操作的技能。要正确使用仪器，准确观察现象，分析问题，综合衣达实验结果。而且，述耍养成良好的实验素质，包括严谨的科学方法，实事求是的科学态度，勒俭节约的优良作风，相直协作和创新开拓的精神以及环境保护的意识等。实验最能反映一个人的知识水平、能力强弱和素质高低。不能正确和熟练地掌握电子天平、移液管、布氏漏斗、锥型瓶、称最瓶、滴定管、容量瓶、滴管等的基木操作技术，就不会做出正确可靠的实验数据。如电了天平的称量、标准溶液的配制与标定、实验数据的记录与处理等每一步的操作错误都会给实验数据带来误差，导致分析结果错谋。因此，应在实验内容上作合理调整，安排足够时间进行实际操作练习，让学生不厌其烦地反复练习，直到熟练学握为止。1.2坚持以化合物的制备、检验及含量测定分析为主，鉴定反应为辅的辅导思路化学竞赛实验大多是分析与有机合成实验和互渗透、和互补充。分析化学实验是含量的测定，用到溶液的标定；化合物的制备用到回帽、抽滤等。由于化学实验冇其自身的特点，辅导教师在选择实验时应坚持以标定和合成为主，如酸标准溶液浓度标定及工业纯碱分析，EDTA标准溶液浓度标尬及口來水总硬度测尬，苯酚的制备、鉴立与含量的测立等。在精选实验时，教师一定要注意实验步骤的叙述宜粗不宜细，以便给学生留下思考的余地。例如，对实验仪器的装配，应让学牛口己想一想，用哪几种仪器组装装置？化学竞赛所有实验试题应对实验仪器、步骤简单叙述，要求学生独立思考，以培养学生用己学知识去分析和解决问题的能力。1.3加大综合性实验、应用性实验和设计性实验的力度学生综合能力的培养是通过实验來实现的。化学家戴安邦教授曾说过：“实验教学的主要任务是发展学生的智力，而智力因索应包括动手、观测、查阅、记忆、思维、想象和表达7种”。这就是说，实验课除了抓好实验基本技能训练外，更重要的是发展学生的押能，培养他们的创造能力和研究问题的能力。综合性实验、应用性实验和设计性实验是培养学生综合能力的一条很好的途径。综合性实验的开展能调动学生做实验的积极性，拓宽学生的知识面，加深对知识的理解。这类实验以分析、有机介成为主线，对产物的性质结构和成分进行表征和相关参数的测定，应在实验教学过程中将物质结构、性质、分析和应用Z间紧密联系，以深刻说明化学现象的木质。通过这一层次实验教学，巩固提高学牛所学的基木操作、实验方法和实验知识，培养学生从事化学实验的技能技巧、独立思维能力和分析解决问题的能力，扌石宽学生的知识面，培养和训练学生综合应用知识的能力。\n应用性实验的开设，既可说明化学与人们牛产和F1常牛活的关系密切，又能体现化学为经济服务的宗旨，还能进一步激发学生对化学实的兴趣。设计性实验是学牛按一定题目，口己查阅文献，制定实验方案，分析实验结果，从而得出结论的实验。这种实验具有一定的研究性，使学生及时了解学科发展前沿，培养学生的创新精神利独立进行化学实验的能力。设计性实验的开设，既町考查学牛运用已学知识和实验技能独立设计和完成实验的能力，又可提高学纶的主动性、积极性和科研能力。如肥皂的制备、阿司匹林的制备等。近年來，化学竞赛增添了一些设计性实验和综介性实验，这类实验内容比较复杂，涉及的知识面广，需耍考虑的问题也多。例如，蛋氨酸铜的制备与组成的测定。设计这个实验，需要考虑下而儿个方而的问题。①设计方法的原理是什么；②采用什么试剂及仪器，如何配制和标定；③在什么条件下进行测定，选用什么指示剂；④溶液的取样量是多少，各组分含量的计算公式等；⑤对实验结果的评价和相对平均偏差的计算等。解决这些问题需要学生进行有关的科学计算，并按照实验要求格式写出具体的实验设计内容，独立完成实验。这类实验不仅可培养学生分析问题和解决问题的能力，同时也冇利于学生加深对理论课程的理解，提高学生的综合素质，扩人知识而，学到书本上学不到的知识。参考文献：[1]华彤文，杨骏英，陈景祖等.普通化学原理[M].第二版.北京：北京大学出版社，2001.7—&[2]戴安邦.全面的化学教育与实验室教学[J].大学化学，1989,(1)：30—35.[3]宗汉兴.在基础化学实验中对学牛进行素质教育重要性的认识[J].大学化学，2000,(6)：15一16.[4]马美娟.从近年来国内外化学竞赛试题看分析化学的培训方向[J].化学教育，1999,(6)：41—45.[5]王夔，严宣中.从国际化学奥林匹克竞赛看化学人才的培养[J].化学教育，1988,(4)：41—44.701