利用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn) 提高課堂教學(xué)效率

李旭+　朱成兵

摘要：本文通過對(duì)具體案例的分析，提出可以通過某些微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)替代常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高課堂教學(xué)效率。這種提高不僅表現(xiàn)在課堂時(shí)間的節(jié)省、學(xué)科內(nèi)容的重整和教學(xué)資源的擴(kuò)大上，更重要的是通過這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法能夠更好地落實(shí)新課標(biāo)的教學(xué)理念。

關(guān)鍵詞：微型；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；學(xué)生分組

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）01-0086

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種新型的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，它是以儀器的微型化和試劑的微量化為主要特點(diǎn)，其目的是使化學(xué)實(shí)驗(yàn)變得簡(jiǎn)便、節(jié)約、環(huán)保。在人教版選修模塊《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》教材中，有一個(gè)專門的課題——“化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色追求”，其中明確提出了用微型實(shí)驗(yàn)儀器和代用品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這是我國首次把微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)引入到教科書中。

從課堂教學(xué)實(shí)效出發(fā)，利用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，可以緩解教學(xué)內(nèi)容與課時(shí)安排之間的矛盾，并將中學(xué)階段很多資源進(jìn)行重新整合，從而使課堂教學(xué)的深度與廣度都有所提高。以下列舉了幾個(gè)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)案例。

一、針對(duì)污染氣體實(shí)驗(yàn)，做微型裝置密閉化處理

現(xiàn)有教材所提供的某些常規(guī)實(shí)驗(yàn)方案，在對(duì)有毒氣體性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方面的處理略有不足，考慮到實(shí)驗(yàn)安全性和操作可行性，這一類實(shí)驗(yàn)很難真正走進(jìn)課堂教學(xué)中。

改進(jìn)案例1：二氧化硫的性質(zhì)檢驗(yàn)

如圖所示，將塑料瓶（剪了底）內(nèi)部貼上各種試紙，如PH試紙，蘸有品紅溶液的濾紙，蘸有高錳酸鉀溶液的濾紙，蘸了滴有酚酞的氫氧化鈉溶液的濾紙等。放入一個(gè)大燒杯中，外部注入一定量的氫氧化鈉溶液。用膠頭滴管向塑料瓶中小燒杯中滴加一定量濃硫酸，觀察現(xiàn)象。如果想做品紅溶液褪色后加熱恢復(fù)為紅色的實(shí)驗(yàn)，只需將褪色后的試紙放入小試管，浸入熱水中即可。

此實(shí)驗(yàn)方案對(duì)比常規(guī)實(shí)驗(yàn)方案存在儀器簡(jiǎn)單易得，便于攜帶，操作方便，藥品用量少等優(yōu)點(diǎn)，并且?guī)缀醪划a(chǎn)生污染。另外，該案例的裝置，適用于大部分固液不加熱型的氣體性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)用價(jià)值很高。

二、針對(duì)復(fù)雜裝置實(shí)驗(yàn)，做微型裝置簡(jiǎn)化處理

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，某些含有復(fù)雜裝置連接的常規(guī)實(shí)驗(yàn)，由于操作繁瑣、攜帶不便，給教師的教學(xué)帶來一定的影響。解決的方法一是尋找復(fù)雜實(shí)驗(yàn)儀器的替代品，二是將實(shí)驗(yàn)所需要用到的實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)量和規(guī)格盡量壓縮、簡(jiǎn)化。

改進(jìn)案例2：噴泉實(shí)驗(yàn)（氨氣）

步驟1：如圖，準(zhǔn)備一塑料瓶干燥的氨氣和一瓶盛有水塑料瓶。

步驟2：要實(shí)驗(yàn)時(shí)，將兩個(gè)塑料瓶連接起來，打開止水夾，將水?dāng)D壓進(jìn)去一小部分，立即關(guān)閉止水夾。此時(shí)盛有氨氣的塑料瓶將立即變形。

步驟3：如圖將盛水的塑料瓶塞子擰松，把盛有氨氣的塑料瓶提起倒立，打開止水夾，完成實(shí)驗(yàn)。

對(duì)比常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，該微型化實(shí)驗(yàn)案例優(yōu)點(diǎn)在于：操作方便、儀器簡(jiǎn)單，便于攜帶；利用塑料瓶體積上的變化，還可以加深學(xué)生對(duì)于噴泉實(shí)驗(yàn)原理的理解。并且既是對(duì)學(xué)生進(jìn)行一種資源回收利用的思想教育，也是啟發(fā)學(xué)生對(duì)于尋找復(fù)雜裝置連接替代品的可行性，是一個(gè)較好的啟示。

三、總結(jié)歸納，形成微型化實(shí)驗(yàn)系列

中學(xué)階段的大部分實(shí)驗(yàn)都與氣體制備有一定的聯(lián)系，由于安全與課時(shí)緊張等原因，在課堂上教師往往只能講實(shí)驗(yàn)，畫實(shí)驗(yàn)，不能做實(shí)驗(yàn)。如何在最簡(jiǎn)短的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置選擇的原理呢？我們可以不妨總結(jié)歸納，設(shè)計(jì)出微型化實(shí)驗(yàn)系列。

改進(jìn)案例3：快速制備氣體

該微型實(shí)驗(yàn)裝置較一般常規(guī)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：

首先，它可以通過針筒加入液體的量控制氣體產(chǎn)生量，且藥品用量很少。其次，它已經(jīng)是集制氣與儲(chǔ)氣為一體，還可以根據(jù)需要制備對(duì)應(yīng)的水溶液，如氯水等，既防止了有毒氣體的泄露，也使氣體的利用率達(dá)到最大化。最后，該裝置組裝簡(jiǎn)單，便于攜帶，適用于制備大部分實(shí)驗(yàn)室常見氣體。

該案例對(duì)于那些含有毒氣體的制備實(shí)驗(yàn)，是一個(gè)很好的參考模板。

改進(jìn)案例4：制備較純凈的氣體

以上方法處理會(huì)使所制得的氣體中混有一定量的空氣，如何利用微型實(shí)驗(yàn)制備較純凈的氣體，筆者以二氧化氮和一氧化氮?dú)怏w的制備為例。

實(shí)驗(yàn)（一）制備較純凈的二氧化氮?dú)怏w

步驟1：如圖，在空針筒中放入幾塊銅片，將針筒的活塞推制頂端。再吸入一定量的濃硝酸，用止水夾夾緊橡皮管，靜止。

步驟2：如圖，將制得的二氧化氮?dú)怏w推入另一個(gè)干燥的針筒中，斷開連接，把未反應(yīng)完的濃硝酸推入廢液缸中。

實(shí)驗(yàn)（二）制備較純凈的一氧化氮?dú)怏w

方法1：如上述步驟，將實(shí)驗(yàn)中濃硝酸換成稀硝酸。

方法2：在實(shí)驗(yàn)一制得裝有二氧化氮的針筒（上接第86頁）內(nèi)吸入一定量的水，關(guān)上止水夾，待針筒內(nèi)氣體變?yōu)闊o色后，將針筒內(nèi)的液體推出。

該方法對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備少量的純凈氣體極為方便、快捷，尤其是對(duì)只能用排空氣法收集的氣體，可使收集到氣體的純度達(dá)到最大。

四、通過微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)處理，將某些實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)行的人教版教材中已經(jīng)模糊了演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)的界限，是不是意味著不需要做學(xué)生實(shí)驗(yàn)了呢？答案很顯然是否定的。筆者認(rèn)為教材如此處理，正是希望廣大化學(xué)教師能夠在自己的實(shí)際教學(xué)過程中，開發(fā)現(xiàn)有資源，設(shè)計(jì)出新的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生探究問題的能力，充分發(fā)揮出化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性。

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)案例5：外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

教師可以根據(jù)學(xué)生情況，決定是讓學(xué)生做自己設(shè)計(jì)的探究性實(shí)驗(yàn)，還是做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。下面列出的是一種操作簡(jiǎn)單，較為可行的一種實(shí)驗(yàn)方案。如圖，連接裝置，記錄下每次收集到相同體積氣體時(shí)所需要的時(shí)間。

這一類實(shí)驗(yàn)利用了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器微型化和試劑微量化的優(yōu)點(diǎn)，充分體現(xiàn)出因材施教、注重探究的新課標(biāo)精神，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

隨著高中化學(xué)新課程逐步推廣和實(shí)施，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)課堂教學(xué)中的重要性更加凸顯。對(duì)比常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的儀器定型、裝置復(fù)雜、藥品用量多等弊端，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)則以資源豐富、組裝簡(jiǎn)單、便于攜帶、藥品節(jié)約等優(yōu)點(diǎn)，將成為學(xué)生開展探究性學(xué)習(xí)最有效的工具之一，成為落實(shí)新課標(biāo)教學(xué)理念的最有效教學(xué)方法之一。所以，將微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)更多地引入我們的化學(xué)教學(xué)中，將在某種程度上大大提高我們的課堂教學(xué)效率。

（作者單位：①安徽省馬鞍山二十二中 243000；②安徽省馬鞍山安工大附中 243000）