普通化學(xué)課程微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革探索

雷猛　王帥　王希科　喬建仙　劉妹靜

摘 要 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)的組成部分，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中優(yōu)勢明顯，經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會效益較高，有助于樹立學(xué)生綠色化學(xué)的意識和理念。通過對普通化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)優(yōu)化和實(shí)踐探索，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞 普通化學(xué) 微型化學(xué) 實(shí)驗(yàn)改革 綠色化學(xué)

0 引言

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法和新技術(shù)，[1-3]它具有減少污染、快速、節(jié)約、安全等優(yōu)點(diǎn)，微型實(shí)驗(yàn)的試劑用量少，但可以達(dá)到準(zhǔn)確、明顯、環(huán)保、安全、節(jié)能、節(jié)時(shí)和方便等效果，不僅教學(xué)效果顯著，而且有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會效益。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢明顯，深受廣大師生的歡迎。通過長期實(shí)踐證明，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)微型化改革主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）可以滿足一人一臺套的需求，增加學(xué)生親手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，學(xué)習(xí)方式由“被動旁觀”向“主動探索”轉(zhuǎn)變，真正發(fā)揮學(xué)生的主體作用，通過學(xué)生親自動手做實(shí)驗(yàn)，自己更能感受到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)換，在實(shí)踐中加深與理論的結(jié)合，在相對輕松的氛圍中獲取知識。（2）可以激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。微型實(shí)驗(yàn)由于劑量小既安全又節(jié)約，容易滿足學(xué)生一人一組做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生理解和形成化學(xué)概念，在做實(shí)驗(yàn)的過程中，得到有力加強(qiáng)，同時(shí)也培養(yǎng)了觀察能力，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。（3）實(shí)驗(yàn)室環(huán)境有效改善，實(shí)驗(yàn)室空氣和水體排放污染得到大幅度的減少，有利于教師和學(xué)生共同的身體健康。同時(shí)自然環(huán)境也可以得到改善，有利于社會的可持續(xù)發(fā)展和社會的進(jìn)步。

但是，在普通化學(xué)課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中還存在一定的問題和可以進(jìn)一步改進(jìn)的空間，主要表現(xiàn)在：（1）由于學(xué)生普遍化學(xué)基礎(chǔ)較弱，原微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)單次課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過多，學(xué)生無法在2個(gè)課時(shí)內(nèi)完成規(guī)定實(shí)驗(yàn)，需要進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；（2）傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)撰寫紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告制度已不能完全適應(yīng)信息化條件下學(xué)生的對知識的要求，需要進(jìn)一步加強(qiáng)化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)的開發(fā)或改進(jìn)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告制度；（3）根據(jù)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是在減少實(shí)驗(yàn)試劑用量的情況下也能達(dá)到實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的效果，部分微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的試劑用量還具有改進(jìn)的空間，可以進(jìn)一步優(yōu)化試劑用量，減少對環(huán)境的污染。

1 夯實(shí)基本知識，提高操作技能

著名學(xué)者吳晗指出“要讀好書，必須先打好基礎(chǔ)，打好了基礎(chǔ)，才能在這個(gè)基礎(chǔ)上作個(gè)別問題的研究”。在微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新中，基礎(chǔ)也是至關(guān)重要的。不管是老師還是學(xué)生必須要有較為全面的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識和扎實(shí)的基本操作技能才能在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題，分析問題、解決問題，才能對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。譬如實(shí)驗(yàn)室的規(guī)則及安全知識，實(shí)驗(yàn)室用水的規(guī)格，化學(xué)試劑及相關(guān)知識，氣壓表、水銀溫度計(jì)的校正等，只有對這些基本知識了如指掌，才能創(chuàng)造穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，才能為順利開展實(shí)驗(yàn)做好前期準(zhǔn)備；玻璃儀器的洗滌干燥，分析天平的操作，滴定、重結(jié)晶、過濾、提純、萃取等實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，只有熟練掌握了這些基本技能，實(shí)驗(yàn)操作起來才能游刃有余；鹽類水解，化學(xué)平衡，膠體及吸附，配合物、醇、酚、醛、酮、羧酸及其衍生物等物質(zhì)的性質(zhì)，只有對化學(xué)的這些基本原理和常見化合物及官能團(tuán)的性質(zhì)熟悉，在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候才能恰當(dāng)?shù)剡x擇試劑，合理地分析與解釋實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生的各種現(xiàn)象。因此，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革與創(chuàng)新的基礎(chǔ)是扎實(shí)的基本功。

2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改革實(shí)驗(yàn)方法

為培養(yǎng)學(xué)生深入理解化學(xué)基本原理，熟悉基本實(shí)驗(yàn)操作，增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)知識的興趣，樹立綠色化學(xué)理念。一是優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在合理的范圍內(nèi)精簡實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，刪除重復(fù)性實(shí)驗(yàn)和一些意義不大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。優(yōu)化普通化學(xué)的十個(gè)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，確保學(xué)生在2個(gè)課時(shí)內(nèi)均能完成實(shí)驗(yàn)，保證學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn)的工作量，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力和觀察能力，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣；二是改進(jìn)現(xiàn)有在空白預(yù)習(xí)報(bào)告紙上抄寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告的制度，編寫統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)報(bào)告講義，對于不需要手工重復(fù)抄寫的文字內(nèi)容予以打印，使學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)集中到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄和解釋上，集中到自己對化學(xué)知識的體會上，加深對化學(xué)背后本質(zhì)的理解，改善教學(xué)質(zhì)量。三是篩選部分現(xiàn)有的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有重點(diǎn)的優(yōu)化研究，以減少實(shí)驗(yàn)試劑用量但不影響實(shí)驗(yàn)效果為前提，通過課外創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和指導(dǎo)本科生畢業(yè)論文的形式保證優(yōu)化研究的質(zhì)量和效果，最后再形成固化成果應(yīng)用到課堂實(shí)驗(yàn)。

3 豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量

一是“講做”教學(xué)模式。這是是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中比較典型而又傳統(tǒng)的一種教學(xué)模式，即教師先講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、操作步驟、重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行分析，而后由學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，且教師適時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)完成實(shí)驗(yàn)。這種方法適用于在實(shí)驗(yàn)難度較大、實(shí)驗(yàn)原理和儀器比較陌生的情況下使用。

二是“做講”教學(xué)模式。這種模式適用于實(shí)驗(yàn)原理、儀器及操作過程比較簡單的實(shí)驗(yàn)，該模式是先在老師的指導(dǎo)下，學(xué)生預(yù)習(xí)好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，將操作步驟、程序、可能發(fā)生的問題等先進(jìn)行一些熟悉和了解，然后學(xué)生實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師適時(shí)進(jìn)行點(diǎn)撥、引導(dǎo)，同時(shí)收集實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，實(shí)驗(yàn)完畢，由教師進(jìn)行概括和講評。

三是“問題引導(dǎo)”教學(xué)模式。這種模式是教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的相對獨(dú)立性，將其分割成若干塊，先提出教材中隱含的一些關(guān)鍵問題，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中邊做邊思考，互相討論、分析，得出問題的答案，最后由教師做出正確的分析和結(jié)論。這種模式使學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)明確，也使學(xué)生對問題的推斷通過實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證，有利于提高學(xué)生的動手能力、分析解決問題能力和創(chuàng)新能力。

4 小結(jié)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是常規(guī)實(shí)驗(yàn)簡單的縮微或減量，[4-5]而是在微型化的條件下對化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新性的變革實(shí)踐，以達(dá)到用盡可能少的化學(xué)試劑來獲取盡可能多的化學(xué)信息的目的。學(xué)生通過親自動手做微型實(shí)驗(yàn)不僅學(xué)到了微型實(shí)驗(yàn)儀器的操作技能，更學(xué)到了設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新思維方法和綠色化學(xué)的理念，這對于培養(yǎng)他們的科學(xué)素質(zhì)是大有裨益的。

參考文獻(xiàn)

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