微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的實踐分析

李欣花

（甘肅省張掖中學(xué)，甘肅張掖 734000）

新課程為高中化學(xué)教改樹立綠色實驗的新導(dǎo)向。在此背景下，教師將微型化學(xué)實驗引入高中化學(xué)課堂是非常有必要的。微型化學(xué)實驗使用的化學(xué)試劑用量遠遠低于傳統(tǒng)實驗試劑用量，實驗的安全性、環(huán)保性、準(zhǔn)確性以及便捷性十分顯著，既能保障化學(xué)實驗的現(xiàn)象和效果，也能達到降低環(huán)境污染程度的目的。為此，教師應(yīng)當(dāng)明晰微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的實踐意義，大力挖掘微型實驗資源，采取創(chuàng)新有趣的微型實驗開展措施，引領(lǐng)學(xué)生自主在微型化學(xué)實驗中掌握知識與技能。下面我們就對此目標(biāo)進行路徑探索。

一、微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的實踐意義

微型化學(xué)實驗從本質(zhì)上來說就是盡可能少地使用化學(xué)試劑來達到化學(xué)實驗效果的實驗方法和技術(shù)，微型化學(xué)實驗的化學(xué)試劑用量通常是傳統(tǒng)實驗試劑用量的幾十分之一甚至幾千分之一，獲得的實驗現(xiàn)象卻是非常明顯和清晰的。教師在新時期高中化學(xué)教改中加強策劃實施微型化學(xué)實驗，無論是從提升學(xué)生化學(xué)實驗探究水平還是環(huán)境保護的視角來看，都是時下最科學(xué)的教學(xué)改革方向。經(jīng)過化學(xué)學(xué)情分析以及文獻資料調(diào)查研究，筆者將微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的實踐意義總結(jié)概括為下列三個方面：

第一，微型化學(xué)實驗符合綠色化學(xué)理念，能夠降低污染和資源浪費。新時期高中化學(xué)實驗教學(xué)改革倡導(dǎo)綠色化學(xué)理念，實踐微型化學(xué)實驗是落實該理念的必經(jīng)之路。首先，微型化學(xué)實驗使用的藥品劑量遠遠低于常規(guī)實驗用量，同時又能確保最終實驗現(xiàn)象的可見性，對化學(xué)藥品和器材的消耗量非常少，能夠大幅減少化學(xué)實驗污染物的排放量，對環(huán)境保護十分友好。再者，微型化學(xué)實驗采用的是微型儀器，這類儀器體積小巧、不易破碎，化學(xué)液體和試劑在實驗操作中不易泄露，既能保障學(xué)生動手實驗的安全性，也能顯著改善化學(xué)實驗室環(huán)境，從而達到降低污染和資源浪費的目的。

第二，微型化學(xué)實驗可以調(diào)動學(xué)生化學(xué)探究主動性，增強學(xué)生實驗觀察和操作技能。高中化學(xué)實驗教學(xué)以鍛煉學(xué)生觀察和手操能力為主要目的，然而現(xiàn)階段由于教師的實驗教學(xué)手段缺乏新意，致使學(xué)生實驗探究熱情偏低，對學(xué)生實驗觀察和手操能力發(fā)展造成多方掣肘。實踐微型化學(xué)實驗可以改觀以上不良局面，微型化學(xué)實驗在模式上就對學(xué)生起到極大的吸引力，教師在此基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)趣味化實驗情境、加強技巧滲透和指導(dǎo)，能夠進一步優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，這樣學(xué)生參與化學(xué)實驗活動的主動性就會被徹底調(diào)動，從而為學(xué)生化學(xué)實驗觀察和手操技能創(chuàng)造更廣闊的上升空間。

第三，微型化學(xué)實驗可以為學(xué)生提供充裕的獨立實驗機會，突出學(xué)生主體地位。傳統(tǒng)化學(xué)實驗一般是教師做、學(xué)生從旁觀看，或者是很多學(xué)生共用一套實驗設(shè)備，學(xué)生獨立、自主實驗的機會非常貧乏，對實驗現(xiàn)象的觀察和分析效果也會受到影響，嚴(yán)重削弱學(xué)生在化學(xué)實驗活動中的主體意識。微型化學(xué)實驗鑒于具備耗材少、儀器小巧等優(yōu)點，每個學(xué)生都有條件裝備屬于自己的化學(xué)實驗箱，這樣學(xué)生就擁有充裕的獨立實驗機會。與此同時，微型化學(xué)實驗的安全性較于傳統(tǒng)實驗也更高，教師可以放心鼓勵學(xué)生一人一組的進行實驗探索，這樣學(xué)生的主體地位就得到凸顯，被動接收式的學(xué)習(xí)方式得到切實改良。

二、微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的實踐措施

（一）創(chuàng)設(shè)實驗情境，激發(fā)學(xué)生參與微型化學(xué)實驗的動機

微型化學(xué)實驗對學(xué)生來說還屬于一種新興探究方式，教師想要在高中化學(xué)教學(xué)中科學(xué)引入微型化學(xué)實驗，必須先喚醒學(xué)生對實驗主題內(nèi)容本身的興趣和期待。情境創(chuàng)設(shè)法適用于微型化學(xué)實驗的導(dǎo)學(xué)階段，教師把抽象的化學(xué)實驗背景、內(nèi)容、目的轉(zhuǎn)化成生動、具體的情境，不但可以使學(xué)生對實驗研究主題產(chǎn)生總體的把握，也能迅速激發(fā)學(xué)生參與微型化學(xué)實驗的內(nèi)在動機，基于微型化學(xué)實驗的情境創(chuàng)設(shè)策略如下：

第一，立足生活視野創(chuàng)設(shè)實驗情境。微型化學(xué)實驗的激趣方法和常規(guī)實驗相同，都不能脫離學(xué)生的實際生活經(jīng)驗和現(xiàn)象。教師在創(chuàng)設(shè)生活化微型實驗情境時，必須精心篩選一些和化學(xué)實驗主題有關(guān)的生活現(xiàn)象。如化學(xué)實驗主題和某物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，教師就可以在多媒體投屏上展示該物質(zhì)的具體生活實物圖片，或是搜集一些含有該化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象的生活拍客視頻播放給學(xué)生，同時跟進實驗情境導(dǎo)學(xué)問題：“同學(xué)們，投屏上的物品和現(xiàn)象想必大家在生活中都見過，那么是什么物質(zhì)、什么原理引發(fā)這種現(xiàn)象呢？”學(xué)生根據(jù)自身生活經(jīng)驗和化學(xué)知識儲備展開討論和猜想，這樣微型化學(xué)實驗的生成資源就很完備了，隨后教師就可以引出化學(xué)實驗研究主題，幫助學(xué)生總體了解化學(xué)實驗課的主要探究內(nèi)容。

第二，利用微型化學(xué)實驗資料創(chuàng)設(shè)情境。微型化學(xué)實驗采用的方法和技術(shù)與傳統(tǒng)實驗存在區(qū)別，教師在創(chuàng)設(shè)實驗情境時也可以考慮應(yīng)用微型化學(xué)實驗資料。如教師可以在互聯(lián)網(wǎng)資源庫中，查閱關(guān)于微型化學(xué)實驗研究發(fā)展的史料文獻、視頻紀(jì)錄片、國內(nèi)外研究教材、案例等等，使用剪輯工具和信息軟件將這些資料整合起來，制成集視頻、圖片、文本于一體的微課件，在多媒體投屏上播放，學(xué)生觀看了解后教師設(shè)問：“同學(xué)們，在關(guān)于微型化學(xué)實驗的資料介紹中，大家有什么發(fā)現(xiàn)？哪些重要人物對微型化學(xué)實驗的研究和探索做出過貢獻？”學(xué)生互動討論后反饋：“化學(xué)實驗的試劑用量在科技發(fā)展歷程中是逐漸減少的，早期埃及和美國科學(xué)家出版關(guān)于微型化學(xué)實驗的教材，嘗試應(yīng)用試劑為mmol 量級的微型制備實驗，促進微型化學(xué)實驗的推廣和發(fā)展?！苯處熧潛P學(xué)生反饋后繼續(xù)設(shè)問：“大家總結(jié)得很好，目前微型化學(xué)實驗在世界化學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)都備受推崇，那么微型化學(xué)實驗到底有什么魅力呢？”學(xué)生面面相覷給不出標(biāo)準(zhǔn)的回答，教師順勢揭示化學(xué)實驗研究主題：“我們本課的化學(xué)實驗活動就是采用微型化學(xué)實驗的方式，下面我們就共同揭開微型化學(xué)實驗的神秘面紗吧！”這樣學(xué)生既了解、積累微型化學(xué)實驗的發(fā)展史知識，也對化學(xué)新課實驗探究內(nèi)容產(chǎn)生濃烈興趣［1］。

（二）合作設(shè)計方案，鍛煉學(xué)生策劃微型化學(xué)實驗的能力

在高中化學(xué)教學(xué)中引入微型化學(xué)實驗想要達到預(yù)期效果，教師必須摒棄傳統(tǒng)直接向?qū)W生提供成型實驗方案的模式，加強組織學(xué)生合作設(shè)計微型實驗方案，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗課題，通過資料搜集和查閱、猜想和假設(shè)、討論和共建，設(shè)計生成科學(xué)可行的微型化學(xué)實驗方案，讓實驗探究自主權(quán)回歸到學(xué)生手中，鍛煉學(xué)生策劃微型化學(xué)實驗的意識和能力。相關(guān)教學(xué)流程和策略如下：

第一，出示化學(xué)實驗課題，引導(dǎo)學(xué)生猜想和假設(shè)。在這個步驟，教師需要先讓學(xué)生明晰化學(xué)實驗課題。教師可以發(fā)動學(xué)生分小組詳讀教材中的實驗欄目內(nèi)容，同時搜集展示一些圖片、視頻形式的課外資料，對教材實驗欄目內(nèi)容加以補充。隨后，教師根據(jù)化學(xué)實驗課題向?qū)W生提出問題：“同學(xué)們，詳細(xì)了解本課實驗課題后，你對化學(xué)現(xiàn)象有哪些猜想和假設(shè)呢？請大家繼續(xù)分組討論這個問題?！睂W(xué)生分組探討實驗猜想和假設(shè)期間，教師可以指導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系課內(nèi)外資料，把化學(xué)實驗的研究背景、目的、主要內(nèi)容，以及組內(nèi)成員提出的猜想和假設(shè)整理成簡潔的文字記錄在實驗筆記上，各小組舉手示意實驗猜想討論完畢后，教師再鼓勵小組間交流共享實驗筆記內(nèi)容，把缺乏依據(jù)、站不住腳的實驗假設(shè)剔除，留下符合本課微型化學(xué)實驗開展需要的可行猜想。這樣就幫助學(xué)生樹立下一步設(shè)計微型化學(xué)實驗方案的正確方向［2］。

第二，出示微型化學(xué)實驗方案模板，引導(dǎo)學(xué)生合作設(shè)計填充方案流程內(nèi)容。在這個步驟，教師可以結(jié)合先前介紹微型化學(xué)實驗的微課件，再出示一份對應(yīng)的方案模板，模板格式主要包括化學(xué)實驗標(biāo)題、實驗流程圖、所需藥品試劑和儀器、實驗過程控制手段以及實驗記錄表等等。學(xué)生瀏覽了解后，教師公布化學(xué)實驗方案設(shè)計任務(wù)：“同學(xué)們，在關(guān)于微型化學(xué)實驗的介紹資料課件中，大家掌握了基本的綠色化學(xué)知識，下面請大家圍繞本節(jié)實驗課題以及大家提出的實驗假設(shè)，參考老師給出的方案模板，合作將空白的方案模板步驟、內(nèi)容設(shè)計補充完善［3］?！痹趯W(xué)生參與小組形式實驗方案設(shè)計活動時，教師需要巡視了解學(xué)生的設(shè)計討論情況。如學(xué)生設(shè)計實驗所需藥品和用量時，教師可以提醒學(xué)生：“同學(xué)采用的藥品是否對環(huán)境友好？藥劑的用量能否再縮減一點？”這樣學(xué)生構(gòu)建的實驗方案會更滿足微型實驗要求。學(xué)生按照方案模板對每個化學(xué)實驗步驟都討論設(shè)計完成后，教師還應(yīng)當(dāng)指導(dǎo)學(xué)生使用“→、（）”等符號，將各個實驗步驟鏈接起來，構(gòu)成能直觀反映化學(xué)微型實驗流程的圖示型方案，小組間共享復(fù)核無誤后，一次基于微型化學(xué)實驗的方案設(shè)計活動就開展完成。

（三）提供完備器材，組織學(xué)生自主實施化學(xué)微型實驗

上文我們提到，微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的實施使學(xué)生獲得獨立自主實驗的機會。教師在學(xué)生合作完成微型化學(xué)實驗方案設(shè)計后，需要提供完備的藥品和器材，組織學(xué)生依照方案步驟正式實施微型實驗，這樣學(xué)生手腦協(xié)調(diào)能力和化學(xué)實驗探究素養(yǎng)皆可得到提升，相關(guān)教學(xué)措施如下：

第一，提供藥品和儀器，組織學(xué)生自主核對。在這一環(huán)節(jié)，教師繼續(xù)沿用小組合作探究方式，但是在實驗器材分配形式上要變換一下，把以往小組成員公用一套化學(xué)實驗器材的形式，優(yōu)化為人手一套，根據(jù)學(xué)生設(shè)計的微型化學(xué)實驗方案，把器材表中列出的試劑和儀器分發(fā)到每個學(xué)生手中，然后組織學(xué)生自主核對藥品的數(shù)量，檢查儀器的性能和完好程度，如實驗藥量是否充足，微型實驗試管、滴管、玻璃瓶等器材有無破損問題等等。如果學(xué)生檢查出藥品和器材有問題，教師需要及時為學(xué)生更換備用藥品和工具，確保正式實驗流暢開展，也能引導(dǎo)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕瘜W(xué)研究態(tài)度。

第二，開放實驗空間，組織學(xué)生自主實施操作。在這一環(huán)節(jié)，教師應(yīng)盡量給學(xué)生創(chuàng)造開放式的實驗探究空間，發(fā)動各組學(xué)生使用手中藥品、器材獨立實施微型化學(xué)實驗操作［4］。如教師可以讓各組學(xué)生把實驗方案固定在實驗臺上，然后按照預(yù)設(shè)流程做實驗，如果某小組成員在操作中遇到問題，教師可以讓該生仔細(xì)觀看其他組員的實驗操作手法，或鼓勵其他組員積極向存疑伙伴傳授操作經(jīng)驗，但要提醒學(xué)生盡量不要幫做和替做實驗，而是運用口頭交流和操作示范的方式互相幫扶，這樣能夠盡可能確保每一名學(xué)生都親身感知微型化學(xué)實驗操作過程，鍛煉學(xué)生在實驗探究中的互助和協(xié)同創(chuàng)新能力。

（四）重視過程指導(dǎo)，助力學(xué)生習(xí)得微型化學(xué)實驗探究技巧

微型化學(xué)實驗使用的藥品用量非常小，對學(xué)生實驗操作手法控制能力提出更高要求。教師在實踐教學(xué)中必須重視過程指導(dǎo)，助力學(xué)生習(xí)得微型化學(xué)實驗探究技巧，這樣微型化學(xué)實驗安全節(jié)約的優(yōu)勢將得到進一步彰顯，最終的實驗現(xiàn)象也更加真實可見。相關(guān)過程指導(dǎo)措施如下：

第一，實施微型化學(xué)實驗器具連接和安裝的控制指導(dǎo)。在實施此項實驗過程控制指導(dǎo)時，教師要根據(jù)具體的微型化學(xué)實驗內(nèi)容開展教學(xué)。如微型化學(xué)實驗內(nèi)容是氣體制備方面的，教師可以先設(shè)置啟發(fā)問題：“同學(xué)們，對化學(xué)氣體制備實驗來說，有哪些實驗過程控制要點？或者說導(dǎo)致實驗失敗的主要原因是什么？”學(xué)生思考后作答：“實驗器具連接不密實，容易造成氣體泄露和實驗失敗?！苯處熣J(rèn)同學(xué)生回答后，就可以指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真連接和安裝化學(xué)氣體制備的所用器具，如曲管、橫口管等等，然后采用注水法、空氣熱脹冷縮法以及外接導(dǎo)管注水等方法，檢測器具連接的氣密性，這樣學(xué)生就掌握了微型化學(xué)實驗過程控制要點和探究技巧［5］。

第二，實施微型化學(xué)實驗溫度、時間的控制指導(dǎo)。溫度、時間都是微型化學(xué)實驗過程重要的控制指標(biāo)，教師在實際教學(xué)中要聚焦這個板塊。如微型化學(xué)實驗中要攪拌某種制劑，實驗方案里明確了攪拌時間、制劑溫度等控制要素，那么教師可以指導(dǎo)學(xué)生在攪拌化學(xué)制劑之前使用溫度計測好溫度，再按照實驗方案在秒表上設(shè)定準(zhǔn)確的攪拌時間，讓學(xué)生在溫度計顯示達到控制標(biāo)準(zhǔn)時再開始攪拌操作，秒表定時發(fā)出響鈴后立即停止攪拌，最后指導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，整理結(jié)論記錄到實驗觀察表上，這樣學(xué)生微型化學(xué)實驗技巧將進一步提高。

三、結(jié)語

綜上所述，在高中化學(xué)教學(xué)中實踐微型化學(xué)實驗，不僅符合新時期的綠色化學(xué)理念，而且可以調(diào)動學(xué)生化學(xué)探究主動性，還能給學(xué)生提供充裕的獨立實驗機會。為此，教師應(yīng)該基于微型化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)多樣化的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生參與危險化學(xué)實驗的興趣和動機，組織學(xué)生合作設(shè)計微型實驗方案、提供完備的藥品和器材、重視過程控制指導(dǎo)，鍛煉學(xué)生策劃微型化學(xué)實驗的能力，提高學(xué)生實驗觀察和手動操作技能，從而提高微型化學(xué)實驗開展有效性。