劉炳森

一、想法的起源

在日常教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生非常希望能進實驗室做實驗，非常希望依靠自己的能力獨立完成實驗，這主要是因為：(1)學(xué)生在課后常常會遇到有爭議的化學(xué)試題，需要通過實驗來驗證答案的科學(xué)性；(2)學(xué)生希望自己完成教師在課堂上演示的實驗；(3)學(xué)生希望完成課外書上的某個趣味實驗。

如果有專門的化學(xué)實驗室開放給感興趣的學(xué)生進行實驗，這些學(xué)生一定喜歡來到化學(xué)實驗室，實驗技能也會在實驗過程中得到很好的鍛煉。當然，這些實驗也可以在普通實驗室完成，可是普通實驗室常常要用于分組實驗教學(xué)，桌面擺放著分組實驗的器材，顯然不合適；而且，學(xué)生在普通化學(xué)實驗室中做實驗，需要的實驗器材又得回到實驗準備室去準備，來回折騰，顯然會挫傷學(xué)生實驗的積極性，影響實驗的效率。

有人曾提出這樣的想法：以現(xiàn)有實驗室為平臺，給每位學(xué)生配備一個儀器箱，存放自己的基本實驗儀器?？墒菑娜W(xué)生來考慮的話，顯然還需要更周密的設(shè)計。也許，私人實驗室形式的開放式化學(xué)實驗室更切合我們的需要。

我校高中部從2005年開始啟用，是一所全新的學(xué)校。在實驗室建設(shè)過程中，我們一直遵循按需配備的原則，分期進行。隨著近年來數(shù)字實驗探究實驗室的日益普及，我們步入了化學(xué)探究性實驗室的設(shè)計、建設(shè)階段。于是，筆者就有了這種想法：能否把探究性化學(xué)實驗室與開放式化學(xué)實驗室進行整合？

二、設(shè)計理念

設(shè)計的理念可以用一句話來概括：具備整合開放性與探究性兩大功能。對學(xué)生開放實驗室的目的本身就是為了更好地讓學(xué)生進行實驗探究，所以兩者是統(tǒng)一的。

廣義的探究實驗室是指能夠充分支持學(xué)生進行多方面探究性學(xué)習(xí)的環(huán)境。探究實驗室是提供各種各樣的探究設(shè)備和工具，創(chuàng)設(shè)一個面對真實事物進行探究的環(huán)境。在探究實驗室中，由學(xué)生自己設(shè)計實驗步驟，開展實驗，得出結(jié)論。

中學(xué)所謂的探究實驗室一般是指引進現(xiàn)代先進測量技術(shù)，基于計算機平臺使用數(shù)字化技術(shù)，是一種融合傳感技術(shù)、光機電一體化技術(shù)及軟件技術(shù)，共同完成對物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的探究的實驗室。

中學(xué)按照學(xué)科建各自探究實驗室是否可行？實踐告訴我們，首先必須解決一個問題：探究實驗室均配備計算機—投入大，而各學(xué)科數(shù)字探究實驗數(shù)量有限，利用率低。

把開放性化學(xué)實驗室與探究實驗室整合在一起，建設(shè)開放式化學(xué)探究實驗室，可以解決高投入、低利用率的問題。而且，化學(xué)探究實驗室不應(yīng)該局限于數(shù)字化實驗設(shè)備，應(yīng)該配備更多的精密儀器，以滿足不同探究實驗的需要。

三、設(shè)計過程

1.遵循標準

依據(jù)標準：《教育部中小學(xué)理科實驗室裝備規(guī)范》《廣東省中小學(xué)理科實驗室裝備規(guī)范》《廣東省高級中學(xué)(完全中學(xué))教育裝備標準(試行)》《廣東省普通高中新課程樣本學(xué)校裝備標準(試行)》。

按規(guī)范要求進行實驗室的建設(shè)：實驗室功能、面積、建筑要求、環(huán)境要求、固定設(shè)施、布置、設(shè)備等都不能低于以上四個標準中相應(yīng)部分的要求。

《廣東省高級中學(xué)(完全中學(xué))教育裝備標準(試行)》中化學(xué)探究實驗室裝備要求：

(1)環(huán)境要求

①使用面積：96 m2/間。

②通風(fēng)：采用排氣扇強制排風(fēng)，其中一間實驗室安裝抽排氣系統(tǒng)。

③水源：設(shè)供排水裝置。

④實驗廢液應(yīng)收集，并采用三級沉淀池處理，污水排入污水管道。

⑤符合“實驗室建設(shè)環(huán)境要求”。

(2)設(shè)計要求

①實驗室宜設(shè)在一層。

②實驗室內(nèi)的排氣扇應(yīng)設(shè)在外墻靠地面處。排氣扇的中心距地面不宜小于300 mm。排氣扇洞口靠室外的一面應(yīng)設(shè)擋風(fēng)措施，室內(nèi)的一面應(yīng)設(shè)防護罩。

③實驗室一側(cè)應(yīng)設(shè)置一個事故急救沖洗水嘴(洗眼器)、急救箱，急救箱中的藥品應(yīng)注意及時更換。

(3)設(shè)備目錄(見表1)

表1

2.功能要求

(1)開放式化學(xué)探究實驗室，將各功能室高度集中，在其中能找到完成實驗的基本器材。

(2)在開放式化學(xué)探究實驗室能完成高中化學(xué)課本《化學(xué)1(必修)》《化學(xué)2(必修)》《化學(xué)與生活(選修1)》《化學(xué)反應(yīng)原理(選修4)》《有機化學(xué)基礎(chǔ)(選修5)》《實驗化學(xué)(選修6)》中的所有實驗。

(3)借助數(shù)字化實驗設(shè)備及其他精密儀器完成某些探究實驗和定量實驗，以及開展研究性課程學(xué)習(xí)和科技競賽活動。

3.整體布局

(1)由于探究實驗室中有精密的貴重儀器，在給學(xué)生開放實驗室的過程中，需要做好精密儀器的保護工作，所以，我們選用了兩間連通的室(一干一濕)。這樣就可以達到既能開放給學(xué)生進行實驗，又能對精密儀器進行封閉管理的目的。兩間室作為開放式化學(xué)探究實驗室的兩個功能區(qū)域：實驗區(qū)和設(shè)備區(qū)(如圖1所示)。

圖1

(2)實驗區(qū)基本組成：講臺、學(xué)生實驗桌、公共藥品柜、公共儀器柜、通風(fēng)櫥等。學(xué)生實驗桌采用四方桌的方式，學(xué)生可以圍坐在一起，方便小組討論，有利于課外活動的開展。桌面提供給每位學(xué)生進行實驗操作的空間為600 mm×600 mm。實驗室內(nèi)可存放常用的實驗儀器和少量常用試劑。少量常用的試劑存放于公共藥品柜內(nèi)，除少量常用液態(tài)試劑外，基本上都是固體試劑，絕對不存放危險性試劑。學(xué)生實驗中，如需要溶液，則根據(jù)實驗要求，自行配制所需濃度的溶液進行實驗，要求用多少，配多少，養(yǎng)成節(jié)約的習(xí)慣。這樣既可以讓學(xué)生體驗實驗的全過程，又有利于實驗室的日常管理。常用的儀器存放于學(xué)生實驗桌下方的小組儀器柜內(nèi)。其他儀器分類存放在公共儀器柜內(nèi)，并標簽清晰。實驗過程中如有儀器破損，需填寫相關(guān)記錄，并報告教師，及時補充。

(3)設(shè)備區(qū)基本組成：儀器操作臺、儀器存放柜、會議桌、實驗儀器。

4.設(shè)備配置

我們參觀了很多兄弟學(xué)校的化學(xué)探究實驗室，也聽取了一些專家關(guān)于實驗室建設(shè)的講座，總結(jié)出基本建設(shè)原則：從“用”入手，全面規(guī)劃實驗室的技術(shù)裝備。經(jīng)過學(xué)校和學(xué)科組的反復(fù)論證，最終確定了開放式化學(xué)探究實驗室的基本裝備，具體如下：

講臺(配備：教師實驗桌、學(xué)生電源總控、實驗室通風(fēng)總控、多媒體平臺)，學(xué)生實驗桌(配備：水、電、通風(fēng)口、小組儀器柜)，公共實驗臺(配備：公共儀器柜、計算機操作臺、電源、網(wǎng)絡(luò)接口)，通風(fēng)櫥，公共藥品柜(帶抽風(fēng))，會議桌，儀器設(shè)備專用柜，設(shè)備操作臺(配備：電源、網(wǎng)絡(luò)接口)，筆記本電腦，網(wǎng)絡(luò)(配備有線和無線兩套網(wǎng)絡(luò))，采集器，傳感器，磁力攪拌器，酸度計，分光光度計，電子分析天平，監(jiān)控攝像頭。

四、使用與管理

明確做好兩方面的管理：有效管理學(xué)生、管理實驗器材。

1.一般程序

學(xué)生預(yù)習(xí)—提出申請—教師審批—進入實驗室實驗—整理、記錄—提交實驗報告

學(xué)生想進入開放式實驗室進行實驗，必須先上交實驗預(yù)習(xí)報告，向任課教師提出申請。任課教師根據(jù)實驗的可操作性及是否存在危險性，嚴格把關(guān)，批準或阻止學(xué)生進行該實驗。

進入實驗室實驗，學(xué)生必須遵守開放式實驗室的各項規(guī)章制度及要求，做好實驗記錄。

實驗完畢，將所有儀器清洗干凈，將儀器、試劑放回原位。填好使用記錄，如有儀器破損，做好登記、賠償事項。實驗后要求學(xué)生將實驗報告(或復(fù)印件)交至實驗室保存。

2.嚴格要求，保證效果

保障開放式實驗室的有序開放，必須嚴格要求學(xué)生，需要做好三方面工作：準入管理、安全管理、效果管理。

(1)遵守開放式實驗室守則。實驗過程中要求學(xué)生必須遵守開放式化學(xué)探究實驗室守則，做好實驗室各項記錄，如發(fā)現(xiàn)有學(xué)生違反實驗室守則或不按要求填寫實驗室記錄，將點名批評，如再犯，將禁止該學(xué)生再進入開放式化學(xué)探究實驗室。

(2)防止實驗事故的發(fā)生。實驗開始前，任課教師及實驗教師要對初次進入開放式化學(xué)探究實驗室的學(xué)生進行安全教育及事故處理常識教育。學(xué)生每次進入開放式實驗室都要強調(diào)實驗安全，并在實驗室內(nèi)張貼關(guān)于常見實驗事故處理的掛圖。定期查看視頻監(jiān)控錄像，觀察學(xué)生實驗情況。

(3)關(guān)注學(xué)生探究過程和結(jié)果。學(xué)生在實驗室完成實驗后，必須填寫“開放式化學(xué)探究實驗室使用記錄”，并在課后完成實驗報告，在下次實驗時將上一實驗的實驗報告交回實驗室保存。

[1] 普通高中化學(xué)課程標準(實驗)[M].北京:人民教育出版社,2003.

[2] 教育部教學(xué)儀器研究所.JY/T 0385—2006中小學(xué)理科實驗室裝備規(guī)范[S].

[3] 劉炳森.中學(xué)開放式化學(xué)實驗室的建設(shè)[M].實驗教學(xué)與儀器,2012(2):60.