微型實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探究

楊超英

【摘 要】微型實驗：“實驗藥品微量化，實驗儀器微型化”。根據(jù)微型實驗的特點和要求，將課本中的一些常規(guī)實驗設(shè)計改進(jìn)成微型實驗，降低了實驗成本，減少了對環(huán)境的污染，體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想，也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和參與課堂的積極性。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué);化學(xué)教學(xué);微型實驗;實驗教學(xué);探究

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)學(xué)科，在化學(xué)教學(xué)中，許多概念、原理、規(guī)律的引入都是從實驗開始研究展開，并最終由實驗加以驗證結(jié)論的。所以，實驗是化學(xué)教學(xué)中必不可少的一個重要環(huán)節(jié)，同時，實驗也是吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)興趣的一個重要手段，并且在實驗過程中能激發(fā)學(xué)生的思維火花，提高動手能力，讓學(xué)生由傳統(tǒng)的填鴨式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化成主體式學(xué)習(xí)，這也正體現(xiàn)了新課程的學(xué)生為主體的地位。

一、微型實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的現(xiàn)狀和發(fā)展背景

傳統(tǒng)實驗以教師演示實驗為主，學(xué)生很難親身參與其中，很難培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，“高分低能”由此而生;傳統(tǒng)實驗另一顯著缺點就是化學(xué)試劑用量大、損耗多、污染嚴(yán)重、廢棄物處理麻煩等等缺點。因此，微型實驗應(yīng)運而生。

微型化學(xué)實驗是實驗改革的一個前沿方向和熱點，是在新課程背景下，以綠色化學(xué)思想為指導(dǎo)，逐漸發(fā)展起來的一種減少污染的新的化學(xué)實驗方法和技術(shù)。在化學(xué)教學(xué)過程中，應(yīng)用微型實驗的教學(xué)方式，既可以降低實驗成本，減少污染物的排放，符合綠色化學(xué)的思想，更能提升學(xué)生積極參與課堂，成為課堂的主體的新課改思想，也有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。興趣是最好的老師，感興趣了，才會想更好的學(xué)習(xí)化學(xué)，能逐步改善江蘇學(xué)生選修化學(xué)人數(shù)少的現(xiàn)狀。

二、在高中化學(xué)教學(xué)中微型實驗改進(jìn)的案例分析

微型實驗是以盡可能少的試劑，獲取所需化學(xué)信息的實驗原理和技術(shù)。少量試劑要能顯現(xiàn)出與常規(guī)相同甚至更明顯的現(xiàn)象，就必須選擇合適的微型儀器，才能真正實現(xiàn)實驗的“微型化”。常見的微型儀器有微型試管、微型燒杯、點滴板、井穴板等，當(dāng)然微型儀器全靠“定做”是不現(xiàn)實的，所以我們要善于發(fā)現(xiàn)生活中物品用作微型儀器，比如注射器就是一種應(yīng)用非常廣泛的“微型儀器”，在許多微型化學(xué)實驗中充當(dāng)著重要的角色，不光現(xiàn)象明顯而且還能避免很多常規(guī)實驗無法避免的干擾。比如，注射器可以代替分液漏斗進(jìn)行液體的取用;通過抽動針筒活塞檢查裝置的氣密性;代替量筒進(jìn)行液體體積的量取;獲得較為真空的反應(yīng)裝置等等。接下來，我們就以必修中幾個重要實驗來說明微型實驗的優(yōu)點以及注射器在其中的重要運用。

案例1：蘇教版專題二第二單元中鈉和水的反應(yīng)。課本中的實驗操作是：向一只盛有水的小燒杯中滴加幾滴酚酞溶液，然后投入一小塊金屬鈉。

利用注射器改進(jìn)裝置：將一小塊吸干煤油的金屬鈉放入50mL塑料注射器中，擠壓注射器活塞，將金屬鈉“壓扁”在注射器內(nèi)，盡量排除其中的空氣。然后抽取滴有酚酞的水溶液10mL于注射器中。可以觀察到注射器活塞被推動，筒內(nèi)溶液變成紅色。待反應(yīng)停止后，針頭對準(zhǔn)酒精燈火焰，慢慢推動注射器活塞，能聽到輕微的爆鳴聲。本實驗的關(guān)鍵是：取用的鈉塊要小，一方面避免鈉塊過大反應(yīng)過快產(chǎn)生氣體過多而使注射器活塞被沖出，二是體現(xiàn)微型實驗的劑量小的特點。這個利用注射器的微型實驗不光能觀察到明顯現(xiàn)象，而且能方便的驗證鈉和水反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣，同時避免常規(guī)實驗中帶來的因反應(yīng)劇烈導(dǎo)致堿液濺出的危險。

案例2：蘇教版專題二第一單元中氯氣的性質(zhì)實驗。課本中是通過多次分組實驗來分別驗證氯氣的性質(zhì)的。

利用注射器改進(jìn)實驗：在一玻璃棒上用雙面膠分別將濕潤的紅紙，淀粉碘化鉀試紙粘貼住，將之置于單孔橡膠塞內(nèi)，插入底部放有高錳酸鉀的試管中。橡膠塞上插入兩個針頭，其中一個放置抽取濃鹽酸的注射器，另一針頭放置抽取氫氧化鈉的注射器。先將濃鹽酸注入試管，待反應(yīng)完全后再將氫氧化鈉注入。通過一次實驗可以明顯觀察到濕潤的紅紙褪色，淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)等現(xiàn)象，同時簡化了尾氣處理裝置。

案例3：蘇教版專題四第二單元中銅和稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)物的驗證

課本中的實驗操作是：將銅片置于具支試管的底部，通過分液漏斗加入稀硝酸，將反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通入倒置于水槽中充滿水的集氣瓶中。

改進(jìn)實驗：在干燥管中放入兩小塊銅塊，粗口端用插有玻璃導(dǎo)管的單孔橡膠塞塞緊，導(dǎo)管另一端連接帶止水夾的橡膠管，細(xì)口插入盛有稀硝酸的燒杯中，橡膠管的另一端連接玻璃注射器，打開止水夾，緩慢抽動注射器，使稀硝酸充滿整個干燥管后關(guān)閉止水夾，拔出注射器。將干燥管置于熱水浴中，以加快反應(yīng)速率?？梢杂^察到產(chǎn)生的無色氣體將干燥管內(nèi)的液體排出。再將玻璃注射器連接橡膠管，打開止水夾，抽取干燥管內(nèi)氣體于注射器內(nèi)，關(guān)閉止水夾。輕輕抽動活塞，將空氣抽入注射器內(nèi)，可以觀察到無色氣體變成紅棕色。再將氣體注入裝有氫氧化鈉溶液的燒杯中，另取一塑料注射器抽取氫氧化鈉溶液，從橡膠管注入干燥管中。本實驗的關(guān)鍵是：利用注射器抽取稀硝酸以獲得真空狀態(tài)，避免裝置內(nèi)空氣干擾產(chǎn)物的驗證。這個實驗中注射器的使用不光較容易的獲得了真空狀態(tài)，而且能有效避免產(chǎn)生的NO泄露到空氣中造成環(huán)境污染，體現(xiàn)了微型實驗的綠色化。

三、微型實驗在高中化學(xué)教學(xué)中價值分析

由這些簡單例子可以看出，微型實驗采用的裝置和操作都相對而言更簡單，所需的試劑用量更少，配制起來相對更容易，同時也縮短了時間，使有限的課堂時間內(nèi)容納更多的知識含量，節(jié)省了時間，也使學(xué)生分組實驗更易開展。當(dāng)然還有很多課本實驗有待我們?nèi)パ芯刻剿魅绾纬浞掷蒙磉叺膬x器改裝成我們所需要的微型儀器，以實現(xiàn)化學(xué)實驗的微型化。在這個研究過程中，改變了傳統(tǒng)實驗教學(xué)中的照搬照套，人云亦云等現(xiàn)象，也改變了實驗試劑、器材不足，教師演示為主的現(xiàn)狀，使更多的學(xué)生親自動手參與課堂，真正體現(xiàn)了化學(xué)是一門實驗科學(xué)的特征。同時也有利于增強(qiáng)學(xué)生對新知識、新技能的領(lǐng)悟能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的動腦、動手能力，更突出了新課程標(biāo)準(zhǔn)下以學(xué)生為主體，教師為輔的新型教學(xué)模式。

四、微型實驗在高中化學(xué)教學(xué)中存在的劣勢分析

雖然微型實驗有它獨特優(yōu)點，推動著化學(xué)教學(xué)研究的發(fā)展，但目前還存在一些缺陷：不利于學(xué)生掌握化學(xué)實驗基本操作的規(guī)范性，對實驗操作的技巧和要求較高;實驗過程中生成物量少，相對誤差大;微型儀器的種類不完全，嚴(yán)密性不好，不容易得到預(yù)期的效果等等。所以微型實驗的發(fā)展仍然是個長期的過程，需要我們不斷的去探索創(chuàng)新，并和傳統(tǒng)實驗有效結(jié)合，以期達(dá)到最完善的教學(xué)效果。

總之，高中化學(xué)教師要根據(jù)教材本身的特點和學(xué)生的學(xué)情，充分利用好微型實驗，讓學(xué)生更快更好地掌握高中化學(xué)實驗知識和操作技能，以此達(dá)到融會貫通，學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生成為全面發(fā)展的人。

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（江蘇省溧陽中學(xué)，江蘇 常州 213300）