中學(xué)微型化學(xué)實驗的研究與教學(xué)實踐

劉峰

摘要實驗教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，而微型化學(xué)實驗是當(dāng)今化學(xué)實驗發(fā)展的主要趨勢。本文通過分析當(dāng)今常規(guī)化學(xué)實驗存在的諸多弊端和微型化學(xué)實驗在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的多方面的優(yōu)勢總結(jié)出在中學(xué)推行微型化學(xué)實驗的必要性，并從宣傳、提高、協(xié)作交流幾個方面給出了開展中學(xué)微型化學(xué)實驗的有效途徑，結(jié)合幾個化學(xué)實驗改進的案例及其在課堂上的教學(xué)效果，說明了微型化學(xué)實驗在中學(xué)開展的可行性。

關(guān)鍵詞中學(xué)化學(xué)實驗微型化教學(xué)實踐

中圖分類號：G633.8文獻標(biāo)識碼：A

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實驗促進了化學(xué)科學(xué)的形成和發(fā)展。中學(xué)化學(xué)教學(xué)中所包含的教學(xué)實驗雖然與科學(xué)研究所進行的實驗有所不同，但它們在實驗中的認(rèn)識過程本質(zhì)是相同的。

但是，由于各方面的原因，我國的基礎(chǔ)化學(xué)教育始終存在著重理論，輕實驗，重知識的積累，輕能力的培養(yǎng)等現(xiàn)象。受高考的影響，中學(xué)化學(xué)教育仍普遍以傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式為主，而傳統(tǒng)的常規(guī)實驗教學(xué)已經(jīng)不能適應(yīng)于新的課程理念的要求“通過以化學(xué)實驗為主的多種探究活動，使學(xué)生體驗科學(xué)研究的過程，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強化科學(xué)探究的意識，促進學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。”

微型化學(xué)實驗具有采用微型化的實驗儀器裝置和使用盡可能少的試劑這兩個主要特征，因此微型化學(xué)實驗具有節(jié)約藥品，節(jié)省時間，反應(yīng)時間短，現(xiàn)象明顯，便于攜帶等優(yōu)點，且兼具良好的教學(xué)效果和教育功能。

1 在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中研究和推廣微型化學(xué)實驗的意義

1.1 傳統(tǒng)的常規(guī)實驗教學(xué)存在的諸多弊端

（1）常規(guī)實驗以演示實驗為主，造成學(xué)生的動手能力差。我國傳統(tǒng)的化學(xué)實驗教學(xué)形式以演示實驗為主，約占實驗總數(shù)量的80%以上，一般都是老師演示實驗，學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，然后記結(jié)論。極少有同學(xué)會主動動手做實驗，出現(xiàn)的現(xiàn)象通常是一人做、大家看。長久下來，大多數(shù)學(xué)生都養(yǎng)成了懶動手，害怕動手的壞習(xí)慣，更遑論培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能，科學(xué)態(tài)度，科學(xué)方法了。

（2）常規(guī)實驗中驗證性實驗占的比例過大，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。不論是演示實驗還是學(xué)生分組進行實驗，基本上都是驗證性實驗。教師的演示實驗也大多是按照課本或?qū)嶒瀮陨系膶嶒灢襟E，按部就班地進行試驗，程序化過于嚴(yán)重，只是單純的驗證所學(xué)知識點，并不能引發(fā)學(xué)生去思考、創(chuàng)新。就算是學(xué)生進行分組實驗，也常常是教師做過演示實驗之后，學(xué)生進行模仿、重復(fù)，或是教師進行有關(guān)的知識點講解之后，學(xué)生拿著寫有詳細(xì)的實驗原理，操作步驟以及注意事項的實驗手冊進行實驗，做實驗也只是流于形式，完全體現(xiàn)不了實驗教學(xué)的功能。

（3）常規(guī)實驗的藥品用量大，不利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。化學(xué)實驗中，常常涉及到三廢的處理，而常規(guī)化學(xué)實驗由于儀器設(shè)備的體積較大，所需試劑量較大，因此產(chǎn)生的廢氣廢液的量較多。且三廢的處理一直是常規(guī)化學(xué)實驗的薄弱區(qū)。這樣就不僅造成了藥品的浪費，也造成了環(huán)境的污染。學(xué)生長時間接受著這樣的實驗課程教育，它本身就在進行著環(huán)境的破壞，根本就不存在對環(huán)保意識的培養(yǎng)。

1.2 微型化學(xué)實驗具有良好的教學(xué)功能和教學(xué)效果

（1）有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。微型化學(xué)實驗還能夠密切化學(xué)與生活之間的聯(lián)系，進行微型化學(xué)實驗所需要的儀器和藥品有很多都能夠從日常生活中找到代用品，如：酒精燈可用青霉素藥瓶做燈體，試管可用無色小藥瓶代替，導(dǎo)管可用廢圓珠筆芯、輸液管代替；碳酸鈣可用雞蛋殼代替，剪下石棉網(wǎng)的一段，刮去油漆即可用于鐵絲在氧氣中燃燒的實驗等。微型實驗儀器價廉，學(xué)生可人手一套，且安全性高。

（2）有利于學(xué)生創(chuàng)造思維的發(fā)展?；谖⑿突瘜W(xué)實驗?zāi)軌蛴行У丶ぐl(fā)學(xué)生的好奇心，使學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣，能夠一改往常老師在做常規(guī)實驗演示實驗時，學(xué)生無動于衷的現(xiàn)象。利用微型化學(xué)實驗，學(xué)生可以完全掌握實驗的主導(dǎo)性，通過手、眼、腦并用，牢固地掌握化學(xué)知識，重新認(rèn)識化學(xué)實驗內(nèi)容以及方法。

（3）有利于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。對于剛剛接觸化學(xué)的初學(xué)者來說，首先需要通過觀察來積累對物質(zhì)的感性認(rèn)識。微型化學(xué)實驗是在微型化的儀器中進行的，需要的藥品非常少，僅為常規(guī)化學(xué)實驗藥品用量的十分之一至千分之一，因此大大縮短了化學(xué)反應(yīng)進行的時間，這樣就需要學(xué)生有更高的觀察能力和高度集中的注意力。

（4）有利于人文教育。微型化學(xué)實驗因其儀器精巧美觀有利于促進學(xué)生審美觀念的形成。微型化學(xué)實驗是綠色化學(xué)實驗的一部分，它是嚴(yán)格按照綠色化學(xué)思想設(shè)計實施的，它并不是對常規(guī)化學(xué)實驗的簡單微縮，它在“三廢”的處理，藥品的回收利用方面做得很好，微型化學(xué)實驗是影響學(xué)生環(huán)保意識的重要手段。

2 開展中學(xué)微型化學(xué)實驗教學(xué)的有效途徑

2.1 做好對國內(nèi)外微型化學(xué)實驗進展的宣傳，加強認(rèn)識

自1990年以來，微型化學(xué)實驗一直是ICCE的熱點話題。我國微型化學(xué)實驗的研究開始于1988年，1989年我國高等學(xué)?；瘜W(xué)教育研究中心把微型化學(xué)實驗課題列入科研計劃，由華東師范大學(xué)和杭州師范學(xué)院首先成立微型化學(xué)實驗研究課題組。經(jīng)過努力，一些學(xué)校成功開發(fā)出了30多個部件的儀器實驗小箱以及40多種初中微型實驗箱，舉辦了多場研討會，出版了論文集《微型實驗》和《師范教育研究文集》等。也有許多論文在《化學(xué)教學(xué)》、《化學(xué)教育》、《化學(xué)通報》上發(fā)表。

2.2 加強對中學(xué)微型化學(xué)實驗的設(shè)計與研究

化學(xué)實驗的微型化，不單單是指儀器的微型化，試劑的微量化，它更注重的是利用微型化學(xué)實驗對化學(xué)實驗進行深入的認(rèn)識和研究，進而獲得更多的化學(xué)信息。用微型化學(xué)實驗替代常規(guī)化學(xué)實驗，由于儀器與試劑用量的變化通常會引起試劑濃度，反應(yīng)條件的變化，因此并不能完全按照常規(guī)實驗的條件和方法進行實驗，更要在設(shè)計實驗時考慮到實驗的可操作性。

2.3 加強對中學(xué)微型化學(xué)實驗儀器的研究與開發(fā)

微型儀器的生產(chǎn)應(yīng)有微型、新穎、美觀、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、配套、實用性強等特點，且應(yīng)同時具有組裝靈活，封閉性好等優(yōu)點，生產(chǎn)廠家應(yīng)及時與一線教育工作者聯(lián)系，了解實驗儀器的使用情況，及時進行相應(yīng)的改進。一線教育工作者更應(yīng)該在儀器的選用，組裝方面多做研究，尋求最佳效果，也可以從日常生活中選用合適物品代替某些儀器，密切化學(xué)與生活的聯(lián)系，這樣更能提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

2.4 促進化學(xué)教育工作者之間的合作交流，全面提高

可以通過創(chuàng)建中學(xué)微型化學(xué)實驗研究協(xié)作網(wǎng)，定期舉辦中學(xué)微型化學(xué)實驗研討會，創(chuàng)建中學(xué)微型化學(xué)實驗專欄主頁和網(wǎng)站等途徑，加強各地研究人員，教師，學(xué)生之間的交流、合作。特別是相關(guān)的網(wǎng)站的建立，能大大地幫助有志于中學(xué)微型化學(xué)實驗研究與應(yīng)用的中學(xué)化學(xué)教育工作者更方便，更有效地查找相關(guān)資料。

3 微型化學(xué)實驗的設(shè)計和改進

3.1 中學(xué)微型化學(xué)實驗設(shè)計的思維方法

在進行微型化學(xué)實驗設(shè)計前，首先要先掌握該項化學(xué)實驗所遵循的反應(yīng)原理，參加反應(yīng)的各種物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)，然后猜想，在什么樣的化學(xué)條件下，可能會產(chǎn)生什么樣的化學(xué)反應(yīng)與實驗現(xiàn)象。例如，設(shè)計一個簡易的實驗裝置來進行噴泉實驗，該實驗設(shè)計應(yīng)該明確以下幾個方面的問題：（1）噴泉實驗是利用某種氣體極易溶于某種溶劑，從而引起盛裝該種氣體的器皿內(nèi)的壓強驟減，外界大氣壓大于瓶內(nèi)大氣壓的原理制成的，水可作為溶劑物質(zhì)的首選，所以就可從極易溶于水的多種氣體中選擇一種相對容易制備且水溶性較大的氣體，一般選擇氨氣。（2）若選擇的氣體為氨氣時，可以利用氨氣溶于水后，溶液顯堿性，能夠使指示劑變色的特點做出彩色的噴泉。（3）設(shè)計時，可充分利用氣體的體積（壓強）因外界溫度的改變會產(chǎn)生很大的變化這一特點。

3.2 分子的性質(zhì)實驗的改進

人教版九年級化學(xué)上冊對探究分子總是在不斷運動著的這一性質(zhì)時，所設(shè)計的實驗是這樣的：向盛有約40mL蒸餾水的燒杯中加入5~6滴的酚酞溶液，攪拌均勻，觀察其溶液的顏色。然后將燒杯中的酚酞溶液分別倒入A、B兩個大小均勻的小燒杯中，另外取一個小燒杯C，加入約5mL的濃氨水。用一個大燒杯罩住A、C兩個小燒杯，B燒杯放在大燒杯外面，然后觀察現(xiàn)象。經(jīng)過幾分鐘后發(fā)現(xiàn)A燒杯中的溶液變紅，而B燒杯中的溶液不變色。

此探究實驗需要用到4個燒杯，不易開展學(xué)生實驗。改進后的實驗為將A、B、C三個小燒杯改為載玻片或是玻璃片，在載玻片上分別滴上一滴相應(yīng)的溶液，然后用小燒杯罩住A、B兩載玻片，可以很快地發(fā)現(xiàn)A載玻片上的酚酞液滴變成紅色，而B載玻片上的液滴不變色。這樣設(shè)計的實驗?zāi)軌虼蟠蟮毓?jié)省實驗試劑，并能縮短反應(yīng)時間。

3.3 氧氣的制取及其性質(zhì)實驗的改進

人教版九年級化學(xué)上冊中對用加熱氯酸鉀制取氧氣的實驗的設(shè)計為：把少量氯酸鉀和二氧化錳按照質(zhì)量比3:1混合，混合均勻后將其平鋪于試管底部，用帶有導(dǎo)管的塞子塞緊試管，然后對試管底部進行加熱，用向下排水法收集氧氣，后用帶火星的木條，鐵絲等進行氧氣的性質(zhì)驗證實驗。

改進后的試驗為：取一干燥潔凈短試管放入大約1.0g氯酸鉀和少量二氧化錳的混合物，用帶有尖嘴管的橡膠塞塞住試管口，放在酒精燈上加熱，然后將帶有火星的木條放在尖嘴口處，木條復(fù)燃；從廢舊的石棉網(wǎng)上剪下一條細(xì)長的鐵絲，刮去表面油漆涂層，在火柴棍上纏上4~5圈鐵絲，在酒精燈上點燃火柴棍，燒到近鐵絲時將其放在尖嘴管處，可觀察到鐵絲燃燒起來了，火星四射（做此實驗時應(yīng)盡量遠(yuǎn)離反應(yīng)裝置）。

4 結(jié)論

微型實驗作為一種實驗方法有很多的優(yōu)點，但它在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的推廣應(yīng)用仍存在困難之處。微型實驗儀器本身精致小巧，操作靈活自由，較忽略操作的規(guī)范性且在攪拌、抽濾、分液、萃取、控溫加熱等操作上難度較大，不適合低年級的學(xué)生；微型化學(xué)實驗大大節(jié)省了實驗時間，有些實驗現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝，不易觀察，不適于進行演示實驗；學(xué)生的實驗水平相差較大，進行實驗教學(xué)時不易組織管理。我們應(yīng)該采取常規(guī)實驗與微型化學(xué)實驗相結(jié)合的方法，在常規(guī)實驗中訓(xùn)練學(xué)生的實驗規(guī)范操作能力，利用微型化學(xué)實驗培養(yǎng)學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維能力。

參考文獻

1]王后雄.新理念化學(xué)教學(xué)論[M].北京:北京大學(xué)出版社,2011:266-269.

[2]王群立,崔景堯.推廣微型化學(xué)實驗，創(chuàng)新中學(xué)化學(xué)教育[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報,2009(7):155-156.

[3]潘麗霞.在中學(xué)推行微型化學(xué)實驗勢在必行[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報,2009(7):184-185.

[4]李風(fēng)海,苗深花.淺論中學(xué)微型化學(xué)實驗的功能及開展[J].菏澤學(xué)院學(xué)報,2006(4):117-119.

[5]姚如富,李艷婕,張驊騮,周澤尚,施巧月.綠色微型化學(xué)實驗在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的研究和應(yīng)用[J].合肥師范學(xué)院學(xué)報,2009(6):125-129.

[6]黎芳倫,蔡凌云.中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中的綠色化學(xué)與微型實驗[J].黔東南民族師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2005(12):111-112.

[7]董春來.科學(xué)新課程中微型化學(xué)實驗探究活動的設(shè)計[J].新課程·綜合刊,2006(10):35-36.

[8]張彩文,張建夫,劉玲.中學(xué)化學(xué)微型實驗研究[J].考試周刊,2008.17:207-209.

[9]黃亞麗.微型化學(xué)實驗及其推廣應(yīng)用[J].漳州師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),1999(3).

[10]趙若珍.開展無機化學(xué)微型實驗的嘗試[J].實驗室研究與探索,1992.2:17-19.

[11]張國.初中化學(xué)微型實驗的探索與實踐[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報,2009(7):163-165.