依托微型實驗 優(yōu)化化學課堂

陳雪琪 廣西壯族自治區(qū)南寧市邕寧高級中學

化學作為一門由理論教學與實驗教學相結(jié)合的自然科學類學科，實驗在整個課程體系中占據(jù)著重要地位，是對理論知識有效的驗證、說明或者補充。在高中化學教學中，教師需以微型實驗為依托，優(yōu)化課堂教學形式與流程，為枯燥乏味的化學課堂注入更多活力和生機，有效挖掘?qū)W生的化學學習潛能，助推他們在微型實驗輔助下更好地學習化學知識及技能。

一、依托微型實驗導課，引發(fā)學生學習熱情

微型化學實驗，通常是指使用盡可能少的化學試劑來獲取相關(guān)信息的實驗技術(shù)和方法，具有目標明確、主題突出、步驟較少、操作簡單、針對性強等特點。在高中化學教學中，要想通過依托微型實驗優(yōu)化化學課堂，教師首先可以從新課導入環(huán)節(jié)切入，結(jié)合具體化學知識精心設(shè)計微型實驗，據(jù)此順利導入新課主題，這同傳統(tǒng)的導入方式相比顯得與眾不同，利用直觀的實驗現(xiàn)象吸引學生的注意力，引發(fā)他們的學習熱情，使其自然而然地學習新知識。

例如，在進行“化學反應(yīng)與能量變化”教學時，教師先利用多媒體設(shè)備播放一些火箭發(fā)射的視頻，引領(lǐng)學生基于化學視角展開分析，火箭順利升空所需要的巨大推動力是怎么產(chǎn)生的？使其討論后知道燃料通過化學反應(yīng)放出巨大能量，初步引出課題，讓他們了解到本節(jié)課要研究化學反應(yīng)和能量變化之間的關(guān)系。接著，教師現(xiàn)場演示微型實驗：先取一支試管，用滴管往里面滴入2～3滴鹽酸，再插入一小段鎂條，要求學生描述看到的現(xiàn)象，隨機邀請學生走上講臺用手觸摸試管，說出自己的感覺，使其共同討論熱量的變化情況，分析能量的轉(zhuǎn)化方式，讓他們初步意識到這一化學反應(yīng)能夠產(chǎn)生熱量。之后，教師指導學生操作微型實驗：常溫下氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應(yīng)過程中能量的變化，把氣球中的氫氧化鋇晶體倒入裝有氯化銨晶體的錐形瓶中，振蕩錐形瓶讓兩種固體充分混合，并把充分振蕩后的錐形瓶放在滴有2滴水的玻璃片上面，靜置半分鐘。要求學生用手觸摸說出感覺，嘗試用手拿起錐形瓶，使其發(fā)現(xiàn)這是一個吸熱反應(yīng)，推動他們正式進入到新課學習中。

二、設(shè)計趣味微型實驗，活躍課堂氣氛

高中化學教學內(nèi)容同初中相比，無論是難度，還是深度與廣度，均有所提升，再加上化學知識具有一定的抽象性，對學生的各項能力與思維水平要求均較高，他們在課堂上往往表現(xiàn)得不夠積極和主動，導致課堂氣氛沉悶無趣，使其感到化學知識枯燥乏味。面對這一不利局面，高中化學教師可以微型實驗為依托，優(yōu)化課堂教學形式，根據(jù)教學內(nèi)容設(shè)計相應(yīng)的趣味性微型實驗活躍課堂氣氛，調(diào)動學生的積極性，助推他們在有趣的氛圍中探究化學奧秘。

比如，在“氮及其化合物”教學實踐中，當學習到“氨”時，為研究氨的水溶性以及氨水具有堿性的性質(zhì)，教師可以現(xiàn)場操作一個“氨溶于水”的微型實驗：先往一個干燥的圓底燒瓶中充滿氨，使用帶有膠頭滴管與玻璃管的塞子將瓶口塞緊，馬上將燒瓶倒置過來，讓玻璃管插入到盛有適量水的燒杯里面，燒杯中的水要事先加入少量的無色酚酞試液，再將橡皮管上面的夾子打開，用力按壓膠頭滴管，讓少量的水進入到燒瓶里面。這時將會出現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象，燒杯里面的溶液沿著玻璃管進入到燒瓶里面，形成“噴泉”，而且燒瓶中的液體由無色變成紅色。教師根據(jù)趣味性的微型實驗設(shè)置問題：為什么在燒瓶內(nèi)會出現(xiàn)“噴泉”現(xiàn)象？溶液由無色變成紅色的原因是什么？組織學生以小組為單位合作分析與探究這一微型實驗的原理，使其討論后得出以下結(jié)論：當大量的氨溶到少量的水里面時，使得燒瓶內(nèi)的氣壓明顯小于外界的氣壓，根據(jù)壓強原理，在大氣壓的作用下，水能夠快速進入到燒瓶里面，形成“噴泉”現(xiàn)象。從而讓他們在活躍的課堂氣氛中驗證氨的性質(zhì)。

三、應(yīng)用生活微型實驗，驅(qū)使學生主動思考

雖然化學知識具有一定的抽象性特征，但是同實際生活卻有著千絲萬縷的關(guān)系，高中化學課本中就涉及不少生活化信息，而且生活中也存在著大量的化學現(xiàn)象與問題。在高中化學課堂教學中，教師應(yīng)當把握好所授內(nèi)容與現(xiàn)實生活之間的結(jié)合點，應(yīng)用生活素材精心設(shè)計微型實驗，為學生帶來一定的親切感與熟悉感，驅(qū)使學生在生活化氛圍中主動思考、積極交流，使其結(jié)合生活化微型實驗學習化學知識，讓他們切實體會到化學與生活的緊密聯(lián)系。

例如，在開展“鈉及其化合物”教學時，當學習到“過氧化鈉”的特點時，教師先提出一個生活中關(guān)于燃燒的問題：二氧化碳能不能用來點火？提倡學生結(jié)合生活經(jīng)驗、知識儲備與個人認知展開自由交流與討論，鼓勵他們勇于提出各自的猜想、見解與看法，使其思維活躍起來，不知不覺地進入到新課學習中。接著，教師操作微型實驗：用玻璃管對著事先包裹有過氧化鈉粉末的棉球進行吹氣，當吹幾下以后，棉球突然燃燒起來，搭配教學語言：大家都知道用嘴吹氣吹出的氣體含有大量的二氧化碳，為什么二氧化碳能夠?qū)⒚耷螯c燃？學生觀看這一微型實驗過程中，當看到二氧化碳可以點火時將會感到異常震驚，他們會迫不及待地想要探尋其中的原理所在。之后，教師引導學生結(jié)合物質(zhì)燃燒的三個條件著重分析產(chǎn)生這一實驗現(xiàn)象的原因，首先確定棉球是可燃物，所以可從著火點與氧氣接觸這兩個條件考慮，使其在小組內(nèi)一起制定實驗方案，選擇相應(yīng)的儀器和試劑，讓他們在實驗中主動思考與互動，最終得出二氧化碳與過氧化鈉發(fā)生反應(yīng)生成氧氣和釋放熱量的結(jié)論。

四、積極依托微型實驗，鍛煉學生動手能力

近年來，隨著新一輪教育改革的持續(xù)推進，在高中化學教學中，以教師演示實驗為主的實驗教學已經(jīng)無法適應(yīng)新時代的要求，慢慢演變成以學生自擬實驗方案的探索性、啟發(fā)性為主的微型實驗。這就要求高中化學教師在平常教學中應(yīng)積極依托微型實驗優(yōu)化課堂教學，明確學生的主體地位，根據(jù)實際教學情況給他們提供更多猜想，以及親自動手設(shè)計、操作與完成微型實驗的機會，并做好輔助工作，使其創(chuàng)新意識與動手能力均得到很好的鍛煉。

在這里，以“電解池”教學為例，本節(jié)課中安排有一個電解氯化銅的實驗，教師可以鼓勵學生基于微型實驗視角切入對原實驗進行改進，提倡他們大膽動手，如對電源加以改進，常用的電解實驗電源是實驗室電源，體積較大，攜帶起來不方便，可以采用直流電和交流電的轉(zhuǎn)化，像手機充電器就可以；改進指示劑，課本上采用的是銅離子自身的顏色，不過只可以指示出一個方向，實驗室中通常提供的是無色酚酞試液，能夠指示出有無氫氧根離子生成，不過該試劑也只能夠指出一個方向，有的學生會想到使用紫甘藍試劑，這是一種酸堿指示劑，在中性條件下是藍色，在酸性條件下是紅色，且會隨著酸性的變化從藍色變成紫色，再由紫色變成紅色，在堿性條件下則是黃色，所以說在電解中使用紫甘藍試劑能夠同時檢測出溶液是酸性還是堿性。由此既可以很好地鍛煉學生的動手能力，還能夠培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識。

五、引入綠色微型實驗，優(yōu)化課堂教學效果

化學實驗往往會產(chǎn)生一定的廢氣、廢液與廢渣，為改善這一不利局面，綠色實驗得以廣泛推進，這類實驗沒有污染與浪費的反應(yīng)，基本上每種物質(zhì)都能夠派上用場，而且用到的化學試劑較少，同樣能夠達到明確、準確、方便、安全與防止環(huán)境污染等目的。對此，高中化學教學實踐中可以結(jié)合實際教學需求巧妙引入一些綠色微型實驗，帶領(lǐng)學生一邊探索化學的奧秘，一邊培養(yǎng)他們的資源意識、環(huán)保意識、安全意識，優(yōu)化整體課堂教學效果。

舉個例子，在“氯及其化合物”教學中，當學習氯氣的制作時，教師可以結(jié)合實驗室中制作氯氣的原理帶領(lǐng)學生進行微型實驗，而在常規(guī)的實驗室制取氯氣中，要用到大量的實驗器材，包括燒瓶、鐵架臺、酒精燈等，實驗過程還具有一定的危險性，像使用酒精燈加熱燒瓶時，氯氣有可能會發(fā)生泄漏現(xiàn)象，造成空氣污染。經(jīng)過改良后引入綠色微型實驗來制取氯氣，只需用點滴板、注射器等簡易又常見的器材就能夠完成，具體操作步驟如下：（1）把少量的氧化錳放置在點滴板的凹槽里面；（2）往氧化錳周邊的點滴板凹槽中分別放置硝酸鎂溶液、碳酸氫鈉溶液、加入無色酚酞試液的氫氧化鈉溶液，以及紫色石蕊試液；（3）使用注射器往點滴板中注入適量的濃鹽酸，且馬上將點滴板遮蓋住。讓學生認真觀察實驗現(xiàn)象，使其在微型實驗下同樣順利制取出氯氣，不僅能夠加深他們對相關(guān)理論知識的理解與記憶，而且這樣的實驗還顯得更加安全，不會造成太大的空氣污染，實現(xiàn)綠色化學實驗理念的滲透，使其學習效果變得更佳。

六、實時引用微型實驗，發(fā)散學生化學思維

化學本身就是一門由理論教學和實驗教學共同組成的科目，理論知識的學習離不開實驗的輔助與支持，要想通過依托微型實驗優(yōu)化高中化學課堂，教師就需充分考慮到理論教學與微型實驗之間的關(guān)系，實時引用微型實驗為學生的學習提供更多助力，進一步啟迪與發(fā)散他們的思維。因此，在高中化學課堂上，當講到疑難點與重點知識時依托微型實驗，促使學生全身心地參與到思考與探究中，并做好點撥與指導工作，培養(yǎng)他們的思維能力。

例如，在講授“乙醇的分子結(jié)構(gòu)式”時，教師可以借機引入微型實驗，指導學生利用微型實驗“金屬鈉和乙醇的反應(yīng)”完成探究，助推他們順利辨別出乙醇的分子結(jié)構(gòu)式。具體來說，教師演示這一微型實驗：（1）先往一個試管中加入適量的無水乙醇，再往試管里面加入一小塊剛剛切下、且用濾紙擦干表面煤油的鈉塊；（2）在試管口處快速塞上一個帶有醫(yī)用注射針頭的單孔塞，把一個小試管倒扣在針頭上面，收集和驗純氣體；（3）將收集到的氣體點燃，且把一個干燥的小燒杯罩在火焰上方，等出現(xiàn)水滴以后將小燒杯快速倒轉(zhuǎn)過來，往里面添加適量的澄清石灰水。在整個微型實驗過程中，教師要求學生認真觀看發(fā)生的現(xiàn)象，與之前已做過的“鈉與水的反應(yīng)”實驗進行比較，引領(lǐng)他們總結(jié)與歸納，使其發(fā)現(xiàn)乙醇同金屬鈉反應(yīng)也可生成氫氣，乙醇分子中含有同水分子類似的結(jié)構(gòu)，即為O—H鍵，分子結(jié)構(gòu)式是CH3CH2OH。這樣教師講解難點知識時應(yīng)用微型實驗，引導學生順利推導出乙醇的分子結(jié)構(gòu)式，幫助他們消除疑惑。

七、開發(fā)課外微型實驗，拓展課堂教學空間

從廣義視角來看，課堂并非純粹指在教室內(nèi)的授課時間與空間，還包括課前備課與課后鞏固、練習，以及課下觀察、調(diào)查與實踐等活動。針對高中化學教學來說，要想極力發(fā)揮出微型實驗的優(yōu)勢與功能，教師除做好課內(nèi)微型實驗教學工作外，還需依據(jù)教學主題積極開發(fā)一系列課外微型實驗，拓展課堂教學的空間，這樣既能夠彌補課內(nèi)教學的不足，還可以優(yōu)化學生的課外生活，把課余時間充分利用起來，進一步訓練他們的實驗操作技能。

比如，在實施“基本營養(yǎng)物質(zhì)”教學時，當學完課本中的理論知識后，教師安排學生回到家中進行微型實驗“檢驗豆腐中的蛋白質(zhì)與鈣質(zhì)”，使其利用一些常見的試劑與生活用品完成實驗，讓他們擁有更多親自動手實驗的機會，有效拓展微型實驗的空間。部分同學可能會這樣設(shè)計微型實驗：（1）把100 g的白豆腐放入到玻璃杯中，加入10 mL的蒸餾水，用筷子用力攪拌，一直搗碎至沒有塊狀的豆腐存在，用濾網(wǎng)過濾后得到澄清無色的白色濾渣與濾液；（2）取少量的白色豆腐濾渣放入到小瓷碗中，滴入適量的濃硝酸，用手觸摸碗壁，感到有熱量放出，而白色豆腐濾渣慢慢變成黃色，待冷卻以后，再滴入適量的氨水，能夠看到黃色豆腐濾渣變成橙色，說明蛋白質(zhì)在發(fā)生黃色反應(yīng)；（3）取5 mL左右的濾液放在小瓷碗中，往里面滴入適量的草酸鈉溶液，能夠看到小瓷碗中快速出現(xiàn)明顯的白色沉淀，由此驗證豆腐中存在著豐富的鈣質(zhì)，還不能溶于水，不會同蛋白質(zhì)結(jié)合在一起。這樣微型實驗從課內(nèi)順延到課外，學生將課內(nèi)所學運用至課下，增強了他們的化學認知。

總之，在新時期下的高中化學課堂教學中，教師要切實認識到微型實驗的重要性與價值，根據(jù)化學學科的特色及知識規(guī)律靈活多變地設(shè)計微型實驗，以微型實驗為依托優(yōu)化課堂教學中的各個環(huán)節(jié)，創(chuàng)新知識呈現(xiàn)形式，為學生帶來新穎的學習體驗，使其擁有更多觀察、參與、設(shè)計和操作實驗的機會，讓他們在微型實驗輔助下高效學習，提升自身化學素養(yǎng)。