高中化學(xué)教學(xué)中微型實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)及實(shí)踐

梁 芳 廣西南寧市邕寧高級(jí)中學(xué)

“微”是微型實(shí)驗(yàn)顯著的特征之一，也是與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比不同之處，既要從化學(xué)用料、試劑等方面微量處理，還需微縮和簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)與方法，當(dāng)然前提是不能影響正常的實(shí)驗(yàn)效果。在高中化學(xué)教學(xué)中，教師需對(duì)原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，將微型實(shí)驗(yàn)積極落實(shí)到實(shí)踐中，輔助學(xué)生順利學(xué)習(xí)化學(xué)理論知識(shí)，使其感悟?qū)嶒?yàn)原理，增強(qiáng)記憶效果。

一、結(jié)合具體教材內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)

在高中化學(xué)教學(xué)中，要想讓微型實(shí)驗(yàn)更好地為課堂教學(xué)提供服務(wù)，首先教師需考慮到具體教材內(nèi)容，以及教學(xué)目標(biāo)和需求等因素，據(jù)此精心設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)，配合常規(guī)實(shí)驗(yàn)的操作與正常教學(xué)計(jì)劃的實(shí)施。因此，高中化學(xué)教師在平常教學(xué)中應(yīng)當(dāng)事先認(rèn)真研究教材內(nèi)容，從中發(fā)現(xiàn)或者制造運(yùn)用微型實(shí)驗(yàn)的契機(jī)，合理設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)，并準(zhǔn)備好相應(yīng)的微型儀器和其他材料，助推學(xué)生在不影響原有實(shí)驗(yàn)效果前提下學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，提高他們的學(xué)習(xí)效率。

比如，氯元素是高中化學(xué)課程中系統(tǒng)研究的第一個(gè)非金屬元素，氯是一種典型的活潑單質(zhì)，正因其自身特質(zhì)，較易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成全新的化合物，氯化鈉即為其中之一，相比鈉及其化合物，氯及其化合物的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化更為復(fù)雜，教師在開(kāi)展“氯及其化合物”教學(xué)時(shí)，應(yīng)結(jié)合課本中相關(guān)知識(shí)點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)?；瘜W(xué)教師可設(shè)計(jì)“電解飽和食鹽水”微型實(shí)驗(yàn)：將處于飽和的食鹽水裝入空的青霉素小藥瓶中，緊接著在青霉素小藥瓶頂端的塑料蓋上相繼插入一次性注射管與大頭針，切記不能將大頭針相碰。隨后將電池盒負(fù)極與大頭針相連，電池盒正極則與另一根相連，安裝電池后立即放出大量氣泡。經(jīng)觀察可發(fā)現(xiàn)，與電池盒正極相連的大頭針附近區(qū)域形成大量黃綠色氣體并散發(fā)出刺鼻氣味，此時(shí)在管口放置濕潤(rùn)的淀粉-KI試紙，試紙顏色轉(zhuǎn)為藍(lán)色。產(chǎn)生均勻氣體后利用洗滌劑制造氣泡，再用火柴將氣泡點(diǎn)燃，會(huì)出現(xiàn)持續(xù)重復(fù)的微小爆鳴聲，最后將瓶蓋打開(kāi)，滴入1～2滴無(wú)色酚酞試液，發(fā)現(xiàn)藥瓶?jī)?nèi)溶液變?yōu)榧t色。這樣讓學(xué)生通過(guò)微型實(shí)驗(yàn)證明在電解飽和食鹽水過(guò)程中有氯氣生成，使他們切實(shí)感受到化學(xué)的魅力。

二、利用微型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)課，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

在一節(jié)課中，難度最大的一個(gè)環(huán)節(jié)并非難點(diǎn)或者疑點(diǎn)知識(shí)的講授，而是新課導(dǎo)入這一環(huán)節(jié)，只有做好導(dǎo)入工作，才有助于后續(xù)各項(xiàng)教學(xué)規(guī)劃的順利推進(jìn)，起到事半功倍的效果，可謂是獲益良多。在高中化學(xué)課堂教學(xué)中，教師同樣可利用微型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課，結(jié)合具體知識(shí)主題設(shè)計(jì)相應(yīng)的微型實(shí)驗(yàn)，并盡可能突出趣味性，目的是讓課堂一開(kāi)始就吸引住學(xué)生的注意力，引發(fā)他們學(xué)習(xí)新化學(xué)知識(shí)的熱情與動(dòng)力，使其積極踴躍地參與到新課探索中。

例如，在進(jìn)行“鈉及其化合物”教學(xué)時(shí)，雖然金屬鈉是一種典型的活潑金屬單質(zhì)，但是學(xué)生對(duì)其了解并不多，本節(jié)課主要介紹鈉的性質(zhì)，常見(jiàn)的鈉的化合物及其形成原理和性質(zhì)，利用微型實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣由钏麄儗?duì)相關(guān)知識(shí)的理解與認(rèn)識(shí)。課堂上，教師可以運(yùn)用微型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課，具體來(lái)說(shuō)，事先將一小塊金屬鈉藏在酒精燈的燈芯內(nèi)，包裹嚴(yán)實(shí)，不要露在外面，設(shè)計(jì)導(dǎo)語(yǔ)：大家都知道平常點(diǎn)燃酒精燈用的是火柴，現(xiàn)在用清水也能將酒精燈點(diǎn)燃，大家是否相信？學(xué)生結(jié)合個(gè)人認(rèn)知與經(jīng)驗(yàn)思考后說(shuō)出自己是否相信，引起他們的好奇心，活躍課堂氣氛。接著，教師用滴管往酒精燈的燈芯上滴幾滴水，一會(huì)兒能聽(tīng)到“啪”的一聲響，酒精燈被點(diǎn)燃，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情也被點(diǎn)燃，教師借機(jī)設(shè)疑：大家知道酒精燈為什么會(huì)被點(diǎn)燃嗎？使其思考和研究實(shí)驗(yàn)原理，引領(lǐng)他們討論和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)鈉遇到水會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，放出氫氣和大量的熱，從而把酒精點(diǎn)燃。如此，教師在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)利用有趣的微型實(shí)驗(yàn)，不僅可以引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還能夠讓他們快速進(jìn)入到學(xué)習(xí)狀態(tài)。

三、借助微型實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在高中化學(xué)課程教學(xué)中，本身就安排有不少的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，如果按照課程中提供的實(shí)驗(yàn)展開(kāi)教學(xué)，將會(huì)用到大量的化學(xué)原料與試劑，部分化學(xué)反應(yīng)可能會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的污染，影響到空氣、水或者土壤的質(zhì)量。為避免化學(xué)實(shí)驗(yàn)造成材料浪費(fèi)或者破壞環(huán)境，教師可借助微型實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)滲透綠色化學(xué)思想，優(yōu)化原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合微型實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)新知識(shí)，加強(qiáng)他們對(duì)化學(xué)原理的理解、鞏固與認(rèn)知。

在這里，以“乙醇”教學(xué)為例，教師先帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)乙醇的物理性質(zhì)，了解乙醇的分子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、官能團(tuán)，以及球棍模型與比例模型兩種分子模型，再引導(dǎo)他們通過(guò)微型實(shí)驗(yàn)探究乙醇的化學(xué)性質(zhì)。接著，教師指導(dǎo)學(xué)生操作乙醇與鈉反應(yīng)的微型實(shí)驗(yàn)：先往試管中加入5 mL左右的無(wú)水乙醇，再往里面放入2 g左右的金屬鈉，試管中將有氣泡產(chǎn)生；將放出的氣體用試管搜集起來(lái)，點(diǎn)燃，用一個(gè)燒杯罩在上方，發(fā)現(xiàn)可以在空氣中安靜地燃燒，火焰呈淡藍(lán)色；燃燒后燒杯壁上有水珠生成，迅速倒轉(zhuǎn)燒杯后向其中加入澄清石灰水，石灰水不會(huì)變渾濁。接著，教師引領(lǐng)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程與現(xiàn)象得出結(jié)論：金屬鈉能夠?qū)⒁掖挤肿又械牧u基氫置換，生成乙醇鈉和氫氣，讓他們寫(xiě)出化學(xué)方程式2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑，使其了解這一微型實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理。之后，教師指導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)采用微型實(shí)驗(yàn)探索乙醇的化學(xué)性質(zhì)，研究乙醇同氧氣的反應(yīng)生成二氧化碳與水，而在銅的催化下則生成三聚乙醛與水，乙醇與酸性KMnO4溶液或酸性重鉻酸鉀溶液反應(yīng)能夠直接氧化成乙酸，輔助他們更好地認(rèn)識(shí)乙醇。

四、運(yùn)用微型實(shí)驗(yàn)良機(jī)，鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，即在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中盡可能減少對(duì)化學(xué)試劑的使用，獲取研究所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方式。雖然用到的化學(xué)試劑較少，但是效果同樣能夠達(dá)到明顯、安全、方便、準(zhǔn)確，降低污染率等目的。高中化學(xué)教師在日常教學(xué)中需依據(jù)教學(xué)需求科學(xué)設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用微型實(shí)驗(yàn)的良機(jī)為學(xué)生提供更多親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，包括方案設(shè)計(jì)、步驟操作、現(xiàn)象積累與歸納結(jié)論等，使其在實(shí)驗(yàn)中探索神奇的化學(xué)世界，使學(xué)生實(shí)踐和動(dòng)手操作能力得到強(qiáng)化。

在“離子反應(yīng)”教學(xué)實(shí)踐中，教師指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作微型實(shí)驗(yàn)“氯化鈉在水中的溶解和電離”，按照課本中提供的裝置按照以下步驟進(jìn)行：第一步，在燒杯中放入氯化鈉固體；第二步，取出碳棒并擦凈，插入盛有純水的燒杯中；第三步，將氯化鈉固體逐勺加入純水中?？梢钥吹皆诘谝徊街行襞莶粫?huì)發(fā)光，因?yàn)殡x子無(wú)法自由移動(dòng)；第二步中小燈泡也不會(huì)發(fā)光，原因是自由移動(dòng)的離子濃度太小；第三步中小燈泡逐漸變亮，因?yàn)槁然c溶于水后能夠離解成自由移動(dòng)的離子。使其發(fā)現(xiàn)規(guī)律：某些物質(zhì)溶于水離解成自由移動(dòng)的離子后能夠?qū)щ?，而且離子的濃度越大，導(dǎo)電能力就越強(qiáng)。得出電離的概念：物質(zhì)溶于水后或受熱熔化時(shí)，離解成能夠自由移動(dòng)的離子的過(guò)程。之后，教師提出問(wèn)題：如何表示氯化鈉的電離呢？引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)電離的表示方法——電離方程式，著重分析氯化鈉的電離方程式NaClNa++Cl-，強(qiáng)調(diào)原子守恒和電荷守恒，隨后要求他們寫(xiě)出硫酸、硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鋇、硫酸銅、氯化鋇的電離方程式，使其從電離的角度重新認(rèn)識(shí)酸堿鹽。

五、合理應(yīng)用微型實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展研究學(xué)習(xí)活動(dòng)

在新課程標(biāo)準(zhǔn)下，教育教學(xué)的首要任務(wù)是全面發(fā)展學(xué)生的素質(zhì)，不僅要求全面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)素養(yǎng)，還對(duì)思維能力提出更高的要求，并注重他們手、腦、口的配合，真正關(guān)注其綜合素質(zhì)的改善。在高中化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)微型實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與實(shí)踐的研究，發(fā)現(xiàn)微型實(shí)驗(yàn)?zāi)転閷W(xué)生提供更為廣闊的思考空間，大腦與雙手均被調(diào)動(dòng)起來(lái)，使其結(jié)合微型實(shí)驗(yàn)開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，助推他們更好地理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及本質(zhì)之間的聯(lián)系，最終深刻掌握相關(guān)理論知識(shí)。

例如，“硫及其化合物”內(nèi)容主要包括：硫、二氧化硫和硫酸的性質(zhì)，硫酸根離子的檢驗(yàn)，不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化等。在研究硫酸的性質(zhì)時(shí)，教師可指導(dǎo)學(xué)生操作“糖蛇”實(shí)驗(yàn)：（1）先往大罐頭瓶?jī)?nèi)的小燒杯中加入適量的蔗糖和少量的蒸餾水，緊接著運(yùn)用玻璃棒將糖調(diào)和為糊狀，然后小心地加入適量的濃硫酸并運(yùn)用玻璃棒緩慢攪動(dòng)液體。（2）當(dāng)蔗糖變黑時(shí)，迅速蓋上雙孔大橡膠塞，玻璃棒要留在小燒杯中，大橡膠塞上吊著一塊品紅試紙，可以看到蔗糖由白色逐漸變成黑色，迅速膨脹并釋放出大量氣體，大量熱量也因此產(chǎn)生，品紅試紙慢慢褪色，當(dāng)氣體被吸收完后取出玻璃棒，可以觀察到生成疏松多孔狀的黑物質(zhì)。最后師生共同分析上述微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理，即濃硫酸具有一定的脫水性特征，當(dāng)其和白色蔗糖相遇時(shí)，濃硫酸會(huì)根據(jù)水的組成比例適當(dāng)脫去糖中的氧與氫兩種元素，經(jīng)脫水后的糖會(huì)游離出碳，因濃硫酸自身的氧化性較強(qiáng)，所以會(huì)氧化部分被游離出的碳并在此基礎(chǔ)上生成SO2和CO2等氣體，此時(shí)混合物體積會(huì)迅速膨脹，SO2氣體會(huì)造成品紅試紙褪色。

六、巧妙引入微型實(shí)驗(yàn)，促使學(xué)生深度探究

針對(duì)高中化學(xué)教學(xué)而言，以往的教學(xué)模式以“填鴨式”教學(xué)為主，教師結(jié)合自身多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和備考經(jīng)歷，歸納課本中的化學(xué)原理與問(wèn)題，一起灌輸給學(xué)生，使其死記硬背這些知識(shí)點(diǎn)，遇到難理解的知識(shí)就通過(guò)題海戰(zhàn)術(shù)加強(qiáng)訓(xùn)練，但是他們的效果并不明顯，往往停留在表層。高中化學(xué)教師可以依據(jù)教學(xué)目標(biāo)巧妙引入微型實(shí)驗(yàn)，指引學(xué)生結(jié)合微型實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)新知識(shí)，促使他們探究化學(xué)原理、性質(zhì)與規(guī)律，使其探究性學(xué)習(xí)能力得以強(qiáng)化。

比如，在講授“氨和銨鹽”過(guò)程中，教師先講述：當(dāng)前市面上出現(xiàn)大量且應(yīng)用廣泛的制冷劑種類(lèi)，例如氟利昂、氨是空調(diào)常用制冷劑，尤其氨為廣泛應(yīng)用的中壓中溫制冷劑類(lèi)型，氨作為制冷劑，是利用什么性質(zhì)？有什么缺點(diǎn)？組織學(xué)生思考與交流，使其結(jié)合所學(xué)知識(shí)知道氨氣易液化變?yōu)橐后w，且液氨變?yōu)闅怏w時(shí)會(huì)吸收大量的熱，缺點(diǎn)是有刺激性氣味、有毒，會(huì)因燃燒引發(fā)爆炸。接著，教師操作微型實(shí)驗(yàn)“噴泉實(shí)驗(yàn)”：將氨氣灌入干燥圓底燒瓶中，運(yùn)用帶有預(yù)先吸入水的膠頭滴管和玻璃管的橡膠牢固地將瓶口塞緊，緊接著將圓底燒瓶倒置，在盛水（預(yù)先在水中滴入少量酚酞溶液）的燒杯中插入玻璃管，然后打開(kāi)彈簧夾，對(duì)膠頭滴管進(jìn)行擠壓，此時(shí)燒瓶中會(huì)流入水，由學(xué)生觀察和描述現(xiàn)象，可以看到水往上面噴灑，形成一個(gè)微型噴泉，引導(dǎo)學(xué)生分析上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象原因，即為氨氣與水接觸后溶解在水中，容器因此產(chǎn)生負(fù)壓，所以在大氣壓作用下有更多的水從另一入口處緩慢流入，噴泉效應(yīng)因此產(chǎn)生。通過(guò)微型實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解到氨氣具有溶于水的性質(zhì)，使其產(chǎn)生繼續(xù)探究氨氣其他性質(zhì)的渴望，驅(qū)使他們深度探究。

七、積極開(kāi)辟第二課堂，拓展微型實(shí)驗(yàn)范圍

微型實(shí)驗(yàn)具有便于攜帶、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，不僅適用于學(xué)生在課堂上探究相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和原理，還可以將他們的課余時(shí)間充分利用起來(lái)，有效開(kāi)闊學(xué)習(xí)空間，使其學(xué)習(xí)視野變得更為廣闊。具體到高中化學(xué)教學(xué)來(lái)說(shuō)，為更好地改進(jìn)和應(yīng)用微型實(shí)驗(yàn)，教師除在課堂上做好微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和教學(xué)外，還要積極開(kāi)辟第二課堂，引領(lǐng)學(xué)生在家中或者在校期間的課余時(shí)間進(jìn)行一些微型實(shí)驗(yàn)的探究，拓展他們的學(xué)習(xí)范圍，增強(qiáng)他們的化學(xué)認(rèn)知。

例如，在進(jìn)行“金屬材料”教學(xué)時(shí)，課內(nèi)環(huán)節(jié)，教師帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)常見(jiàn)金屬元素銀、銅、金、鋁、鋅、鐵、鉛和鎂等的物理性質(zhì)，使其學(xué)會(huì)區(qū)分金屬和非金屬，了解合金的相關(guān)性質(zhì)，讓他們知道合金比純金屬的用途更為廣泛。當(dāng)學(xué)習(xí)完課本中的知識(shí)后，教師可以積極開(kāi)展課外活動(dòng)，要求學(xué)生在家中操作“金屬性質(zhì)誰(shuí)更強(qiáng)”的微型實(shí)驗(yàn)，用到白醋、鋁片、鐵片、銅片、剪刀、砂紙與玻璃杯等常見(jiàn)的家庭用品，先用三個(gè)小玻璃杯各取適量的白醋，用砂紙將鋁片、鐵片、銅片打磨光亮，再用剪刀將三種金屬分別剪去少量，也投入到白醋中，他們可以看到盛放鐵片與鋁片的玻璃杯中產(chǎn)生氣泡，盛放銅片的玻璃杯中不會(huì)產(chǎn)生氣泡，且盛放鐵片的玻璃杯中的溶液顏色變成淺綠色，然后用剪下的鋁片放置到盛放鐵片的玻璃杯中，充分震蕩，能夠看到鋁片表面出現(xiàn)灰黑色固體，溶液顏色由淺綠色變成無(wú)色。隨后教師要求學(xué)生根據(jù)觀察到的微型實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷這三種金屬的活動(dòng)性，最終得到活動(dòng)性鋁＞鐵＞銅的結(jié)論，使其進(jìn)一步了解常見(jiàn)金屬的性質(zhì)，拓展他們的學(xué)習(xí)范圍，開(kāi)闊知識(shí)視野。

綜上所述，在高中化學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，因?yàn)榭紤]到常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所消耗的原料較多，成本較大，甚至對(duì)環(huán)境的污染更大，所以說(shuō)改進(jìn)與實(shí)踐微型實(shí)驗(yàn)很有必要，教師應(yīng)結(jié)合具體教學(xué)需求與學(xué)生實(shí)際情況引入微型實(shí)驗(yàn)，作為理論知識(shí)的補(bǔ)充，使其接受最終的實(shí)驗(yàn)效果，有助于自身化學(xué)知識(shí)體系的構(gòu)建與形成，提升他們的學(xué)習(xí)成效。