中学微型化学实验的与教学实践

摘　要　实验教学是化学教学的重要组成部分,而微型化学实验是当今化学实验发展的主要趋势.本文通过分析当今常规化学实验存在的诸多弊端和微型化学实验在中学化学教学中的多方面的优势总结出在中学推行微型化学实验的必要性,并从宣传、提高、协作交流几个方面给出了开展中学微型化学实验的有效途径,结合几个化学实验改进的案例及其在课堂上的教学效果,说明了微型化学实验在中学开展的可行性.

关 键 词　中学化学实验　微型化　教学实践

中图分类号：G633.8文献标识码：A

化学是一门以实验为基础的学科,化学实验促进了化学科学的形成和发展.中学化学教学中所包含的教学实验虽然与科学研究所进行的实验有所不同,但它们在实验中的认识过程本质是相同的.

但是,由于各方面的原因,我国的基础化学教育始终存在着重理论,轻实验,重知识的积累,轻能力的培养等现象.受高考的影响,中学化学教育仍普遍以传统实验教学模式为主,而传统的常规实验教学已经不能适应于新的课程理念的要求“通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学研究的过程,激发学习化学的兴趣,强化科学探究的意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力.”

微型化学实验具有采用微型化的实验仪器装置和使用尽可能少的试剂这两个主要特征,因此微型化学实验具有节约药品,节省时间,反应时间短,现象明显,便于携带等优点,且兼具良好的教学效果和教育功能.

1在中学化学教学中研究和推广微型化学实验的意义

1.1传统的常规实验教学存在的诸多弊端

（1）常规实验以演示实验为主,造成学生的动手能力差.我国传统的化学实验教学形式以演示实验为主,约占实验总数量的80%以上,一般都是老师演示实验,学生观察实验现象,然后记结论.极少有同学会主动动手做实验,出现的现象通常是一人做、大家看.长久下来,大多数学生都养成了懒动手,害怕动手的坏习惯,更遑论培养学生的实验技能,科学态度,科学方法了.

（2）常规实验中验证性实验占的比例过大,不利于培养学生的创新意识.不论是演示实验还是学生分组进行实验,基本上都是验证性实验.教师的演示实验也大多是按照课本或实验册上的实验步骤,按部就班地进行试验,程序化过于严重,只是单纯的验证所学知识点,并不能引发学生去思考、创新.就算是学生进行分组实验,也常常是教师做过演示实验之后,学生进行模仿、重复,或是教师进行有关的知识点讲解之后,学生拿着写有详细的实验原理,操作步骤以及注意事项的实验手册进行实验,做实验也只是流于形式,完全体现不了实验教学的功能.

（3）常规实验的药品用量大,不利于培养学生的环保意识.化学实验中,常常涉及到三废的处理,而常规化学实验由于仪器设备的体积较大,所需试剂量较大,因此产生的废气废液的量较多.且三废的处理一直是常规化学实验的薄弱区.这样就不仅造成了药品的浪费,也造成了环境的污染.学生长时间接受着这样的实验课程教育,它本身就在进行着环境的破坏,根本就不存在对环保意识的培养.

1.2微型化学实验具有良好的教学功能和教学效果

（1）有利于培养学生学习化学的兴趣.微型化学实验还能够密切化学与生活之间的联系,进行微型化学实验所需要的仪器和药品有很多都能够从日常生活中找到代用品,如：酒精灯可用青霉素药瓶做灯体,试管可用无色小药瓶代替,导管可用废圆珠笔芯、输液管代替；碳酸钙可用鸡蛋壳代替,剪下石棉网的一段,刮去油漆即可用于铁丝在氧气中燃烧的实验等.微型实验仪器价廉,学生可人手一套,且安全性高.

（2）有利于学生创造思维的发展.基于微型化学实验能够有效地激发学生的好奇心,使学生对化学的学习产生浓厚的兴趣,能够一改往常老师在做常规实验演示实验时,学生无动于衷的现象.利用微型化学实验,学生可以完全掌握实验的主导性,通过手、眼、脑并用,牢固地掌握化学知识,重新认识化学实验内容以及方法.

（3）有利于培养学生的观察能力.对于刚刚接触化学的初学者来说,首先需要通过观察来积累对物质的感性认识.微型化学实验是在微型化的仪器中进行的,需要的药品非常少,仅为常规化学实验药品用量的十分之一至千分之一,因此大大缩短了化学反应进行的时间,这样就需要学生有更高的观察能力和高度集中的注意力.

（4）有利于人文教育.微型化学实验因其仪器精巧美观有利于促进学生审美观念的形成.微型化学实验是绿色化学实验的一部分,它是严格按照绿色化学思想设计实施的,它并不是对常规化学实验的简单微缩,它在“三废”的处理,药品的回收利用方面做得很好,微型化学实验是影响学生环保意识的重要手段.

2开展中学微型化学实验教学的有效途径

2.1做好对国内外微型化学实验进展的宣传,加强认识

自1990年以来,微型化学实验一直是ICCE的热点话题.我国微型化学实验的研究开始于1988年,1989年我国高等学校化学教育研究中心把微型化学实验课题列入科研计划,由华东师范大学和杭州师范学院首先成立微型化学实验研究课题组.经过努力,一些学校成功开发出了30多个部件的仪器实验小箱以及40多种初中微型实验箱,举办了多场研讨会,出版了论文集《微型实验》和《师范教育研究文集》等.也有许多论文在《化学教学》、《化学教育》、《化学通报》上发表.

2.2加强对中学微型化学实验的设计与研究

化学实验的微型化,不单单是指仪器的微型化,试剂的微量化,它更注重的是利用微型化学实验对化学实验进行深入的认识和研究,进而获得更多的化学信息.用微型化学实验替代常规化学实验,由于仪器与试剂用量的变化通常会引起试剂浓度,反应条件的变化,因此并不能完全按照常规实验的条件和方法进行实验,更要在设计实验时考虑到实验的可操作性.

2.3加强对中学微型化学实验仪器的研究与开发

微型仪器的生产应有微型、新颖、美观、规范、标准、配套、实用性强等特点,且应同时具有组装灵活,封闭性好等优点,生产厂家应及时与一线教育工作者联系,了解实验仪器的使用情况,及时进行相应的改进.一线教育工作者更应该在仪器的选用,组装方面多做研究,寻求最佳效果,也可以从日常生活中选用合适物品代替某些仪器,密切化学与生活的联系,这样更能提高学生学习化学的兴趣.2.4促进化学教育工作者之间的合作交流,全面提高

可以通过创建中学微型化学实验研究协作网,定期举办中学微型化学实验研讨会,创建中学微型化学实验专栏主页和网站等途径,加强各地研究人员,教师,学生之间的交流、合作.特别是相关的网站的建立,能大大地帮助有志于中学微型化学实验研究与应用的中学化学教育工作者更方便,更有效地查找相关资料.

3微型化学实验的设计和改进

3.1中学微型化学实验设计的思维方法

在进行微型化学实验设计前,首先要先掌握该项化学实验所遵循的反应原理,参加反应的各种物质的物理、化学性质,然后猜想,在什么样的化学条件下,可能会产生什么样的化学反应与实验现象.例如,设计一个简易的实验装置来进行喷泉实验,该实验设计应该明确以下几个方面的问题：（1）喷泉实验是利用某种气体极易溶于某种溶剂,从而引起盛装该种气体的器皿内的压强骤减,外界大气压大于瓶内大气压的原理制成的,水可作为溶剂物质的首选,所以就可从极易溶于水的多种气体中选择一种相对容易制备且水溶性较大的气体,一般选择氨气.（2）若选择的气体为氨气时,可以利用氨气溶于水后,溶液显碱性,能够使指示剂变色的特点做出彩色的喷泉.（3）设计时,可充分利用气体的体积（压强）因外界温度的改变会产生很大的变化这一特点.

3.2分子的性质实验的改进

人教版九年级化学上册对探究分子总是在不断运动着的这一性质时,所设计的实验是这样的：向盛有约40mL蒸馏水的烧杯中加入5~6滴的酚酞溶液,搅拌均匀,观察其溶液的颜色.然后将烧杯中的酚酞溶液分别倒入A、B两个大小均匀的小烧杯中,另外取一个小烧杯C,加入约5mL的浓氨水.用一个大烧杯罩住A、C两个小烧杯,B烧杯放在大烧杯外面,然后观察现象.经过几分钟后发现A烧杯中的溶液变红,而B烧杯中的溶液不变色.

此探究实验需要用到4个烧杯,不易开展学生实验.改进后的实验为将A、B、C三个小烧杯改为载玻片或是玻璃片,在载玻片上分别滴上一滴相应的溶液,然后用小烧杯罩住A、B两载玻片,可以很快地发现A载玻片上的酚酞液滴变成红色,而B载玻片上的液滴不变色.这样设计的实验能够大大地节省实验试剂,并能缩短反应时间.

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3.3氧气的制取及其性质实验的改进

人教版九年级化学上册中对用加热氯酸钾制取氧气的实验的设计为：把少量氯酸钾和二氧化锰按照质量比3:1混合,混合均匀后将其平铺于试管底部,用带有导管的塞子塞紧试管,然后对试管底部进行加热,用向下排水法收集氧气,后用带火星的木条,铁丝等进行氧气的性质验证实验.

改进后的试验为：取一干燥洁净短试管放入大约1.0g氯酸钾和少量二氧化锰的混合物,用带有尖嘴管的橡胶塞塞住试管口,放在酒精灯上加热,然后将带有火星的木条放在尖嘴口处,木条复燃；从废旧的石棉网上剪下一条细长的铁丝,刮去表面油漆涂层,在火柴棍上缠上4~5圈铁丝,在酒精灯上点燃火柴棍,烧到近铁丝时将其放在尖嘴管处,可观察到铁丝燃烧起来了,火星四射（做此实验时应尽量远离反应装置）.

4结论

微型实验作为一种实验方法有很多的优点,但它在中学化学教学中的推广应用仍存在困难之处.微型实验仪器本身精致小巧,操作灵活自由,较忽略操作的规范性且在搅拌、抽滤、分液、萃取、控温加热等操作上难度较大,不适合低年级的学生；微型化学实验大大节省了实验时间,有些实验现象转瞬即逝,不易观察,不适于进行演示实验；学生的实验水平相差较大,进行实验教学时不易组织管理.我们应该采取常规实验与微型化学实验相结合的方法,在常规实验中训练学生的实验规范操作能力,利用微型化学实验培养学生的探究性学习、创新思维能力.