高中化學(xué)“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)模式的實(shí)施及案例分析

宋瓊

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)模式 案例分析

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)（Microscale Chemical Experiment簡(jiǎn)稱(chēng)M.L）是美籍華裔學(xué)者馬祖圣在其編著的《化學(xué)中的微型操作》首次提出的。中國(guó)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中心主任周寧懷教授認(rèn)為微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在微型化的儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其試劑用量近為常規(guī)用量的1/1000-1/10，用量比對(duì)應(yīng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)節(jié)省90%左右。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)時(shí)要依據(jù)綠色化學(xué)的教育理念，科學(xué)、規(guī)范的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理、試驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)方案盡可能簡(jiǎn)單，做的試劑省、時(shí)間短、效果好、無(wú)污染。“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”是對(duì)原有常規(guī)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，所以其設(shè)計(jì)過(guò)程更注重學(xué)生的創(chuàng)造性思維，其過(guò)程本身就是一個(gè)創(chuàng)造性地探究過(guò)程。所以，在新課程高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”，對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手、觀察、動(dòng)腦、創(chuàng)新、自學(xué)等能力有很好的促進(jìn)作用。

一、“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的特點(diǎn)及意義

近幾年，“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到了快速的發(fā)展，很多研究者將高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了微型化的改進(jìn)和設(shè)計(jì)，較多的有氯氣的制備及性質(zhì)微型實(shí)驗(yàn)探究，銅與稀硝酸的反應(yīng)微型實(shí)驗(yàn)探究，F(xiàn)e（OH）2制備微型實(shí)驗(yàn)探究，碘的升華及性質(zhì)檢驗(yàn)微型實(shí)驗(yàn)探究，濃硫酸吸水性和脫水性實(shí)驗(yàn)的微型化研究，碳還原氧化銅的微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，等等。從這些改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中可以看出，微型實(shí)驗(yàn)除具有安全性高、污染小等突出優(yōu)點(diǎn)外，還充分顯示出“少、快、靈”的特點(diǎn)。

“少”：試劑用量少，如在銅與稀硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中一個(gè)空注射器就可以代替原本試管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)藥品節(jié)約80%以上，成本降低，因而增加了學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)，同時(shí)，也對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)規(guī)范性提出較高的要求，要求學(xué)生操作更加認(rèn)真，態(tài)度更加嚴(yán)謹(jǐn)。

“ 快”：實(shí)驗(yàn)時(shí)間縮短，效率提高。如氯氣的制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，利用小型的青霉素瓶盛裝試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，氯氣無(wú)須提前收集，將氯氣的制備、性質(zhì)、氣體的回收處理融為一體，既節(jié)省時(shí)間，又保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境不受污染。

“靈”：微型實(shí)驗(yàn)儀器配合巧妙，使用靈活，如小漏斗加玻璃釘可組成減壓過(guò)濾裝置，小漏斗放在小燒瓶上加熱可起到回流作用，減少加熱過(guò)程中溶劑的揮發(fā)，點(diǎn)滴管可用于吸取液體，還可用于過(guò)濾，注射器可以代替試管做反應(yīng)容器，青霉素瓶子口插尖嘴玻璃管就是一個(gè)簡(jiǎn)單的制備氣體裝置…… 小巧玲瓏的儀器一方面可激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生注意力集中，另一方面，儀器的巧妙組合，不同功能的發(fā)揮對(duì)發(fā)展學(xué)生的發(fā)散思維，培養(yǎng)創(chuàng)造思維極為有利。

由于微型實(shí)驗(yàn)“小、快、靈”的特點(diǎn)，為實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的全面改革提供了時(shí)間和空間，同時(shí)，因其對(duì)學(xué)生觀察能力、動(dòng)手能力、思維能力培養(yǎng)所發(fā)揮的獨(dú)特功能，也為高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全面改革創(chuàng)造了積極條件。

二、“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)模式的實(shí)施

傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式重驗(yàn)證輕探究，將教材上出現(xiàn)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為“微型實(shí)驗(yàn)”可以在一定程度上改變這種傳統(tǒng)模式，“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的設(shè)計(jì)過(guò)程就是一種探究和創(chuàng)新的過(guò)程，它強(qiáng)調(diào)了學(xué)生能力的生成，學(xué)生通過(guò)參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、討論實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、交流實(shí)驗(yàn)成果這樣的方式，不僅發(fā)散思維和創(chuàng)造性思維得到提高，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究能力、操作能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰@得發(fā)展。為了使“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)模式更方便的應(yīng)用與高中化學(xué)教學(xué)，筆者根據(jù)文獻(xiàn)查找和自身實(shí)際課堂教學(xué)情況，將這種教學(xué)模式主要分為分為以下幾步：確定實(shí)驗(yàn)→篩選和優(yōu)化→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→操作實(shí)踐→展示交流成果。

第一，在確定一個(gè)實(shí)驗(yàn)是否進(jìn)行微型化改進(jìn)時(shí)，教師要給與學(xué)生指導(dǎo)，并不是所有的常規(guī)實(shí)驗(yàn)都可以進(jìn)行改進(jìn)，那些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象本來(lái)就非常明顯、使用試劑量又適中、符合綠色化學(xué)原理的反應(yīng)就可直接按照教材的要求去做，如乙醇的催化氧化、鈉與水的反應(yīng)等。

那么，到底哪些實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)行微型化設(shè)計(jì)呢？筆者認(rèn)為第二步篩選和優(yōu)化就可幫助我們解決這個(gè)問(wèn)題。篩選和優(yōu)化的主要任務(wù)有：缺點(diǎn)排除，即在改進(jìn)某實(shí)驗(yàn)前，先去努力尋找原方案的缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上設(shè)定微型實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)目標(biāo)，這需要先按照原本常規(guī)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察、尋找可能存在的缺點(diǎn);優(yōu)點(diǎn)綜合，即針對(duì)之前所找的缺點(diǎn)，進(jìn)行創(chuàng)造性想象，對(duì)要開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)提出各種希望。此時(shí)，便可將學(xué)生分為小組，以小組合作的方式，集思廣益，學(xué)生可以通過(guò)思考“如果這個(gè)實(shí)驗(yàn)如何，如何該多好！”來(lái)一一列出優(yōu)點(diǎn)，然后從化學(xué)原理和微型實(shí)驗(yàn)儀器方面判斷這些優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的可能性，把有可能實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)綜合起來(lái)，達(dá)到改進(jìn)的目標(biāo)。

第三，小組內(nèi)部根據(jù)找出的實(shí)驗(yàn)可改進(jìn)的地方及確定的優(yōu)化方案就可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容為實(shí)驗(yàn)儀器和藥品、實(shí)驗(yàn)裝置圖、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。小組內(nèi)部進(jìn)行合作、交流、設(shè)計(jì)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)方案的構(gòu)思、設(shè)計(jì)是一種開(kāi)放式、創(chuàng)造性的思維活動(dòng)，更是一種科學(xué)探究活動(dòng)的過(guò)程，小組中各成員獨(dú)立對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行思考，小組內(nèi)部集中討論和論證，討論設(shè)計(jì)結(jié)果提交教師審核，這樣就營(yíng)造出一種寬松、自由、和諧的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新環(huán)境。

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)上，任何理論上可行的方案都必須經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案也不例外。方案經(jīng)過(guò)教師審閱通過(guò)后，各小組開(kāi)始進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作實(shí)踐。高中化學(xué)課時(shí)較緊，而這樣的探究實(shí)驗(yàn)又比較花費(fèi)時(shí)間，所以建議各學(xué)?？梢岳谜n外活動(dòng)時(shí)間開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室。教師要加強(qiáng)對(duì)實(shí)踐過(guò)程的監(jiān)控工作，了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作中可能存在的問(wèn)題，及時(shí)提供方法指導(dǎo)，幫助解決超出學(xué)生能力范圍的困難。實(shí)踐證明，幾乎每個(gè)小組都會(huì)在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)方案的不足，根據(jù)這些不足之處進(jìn)行思考，再改進(jìn)，直到達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。這樣學(xué)生就會(huì)體驗(yàn)到理論與實(shí)踐的距離，經(jīng)歷和感受挫折與成功的歷程，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也突出了情感價(jià)值目標(biāo)。

最后，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐活動(dòng)結(jié)束后，教師要重點(diǎn)要求學(xué)生來(lái)總結(jié)研究過(guò)程對(duì)自身的啟發(fā)以及解決相關(guān)問(wèn)題的思路。各小組長(zhǎng)輪流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的匯報(bào)，這個(gè)匯報(bào)不僅是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的全面回顧，更是學(xué)生心得體會(huì)提煉、升華的過(guò)程。同時(shí)，各小組展示自己的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)裝置，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示實(shí)驗(yàn)，說(shuō)出實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新之處，交由全班交流評(píng)價(jià)，反思其是否確實(shí)達(dá)到了優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的目的。