郭勤芳

摘 要:化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)?？朔鹘y(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一些不足是當(dāng)前中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn),改變現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“只看不做”的問題,開展微型實(shí)驗(yàn)是最有效的手段。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在一些專門設(shè)計(jì)的微型化的儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用能全面貫徹新課程的基本理念,它對(duì)于傳播綠色化學(xué)理念、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力有重要意義。

關(guān)鍵詞:中學(xué)課改;化學(xué)課程;實(shí)驗(yàn)微型化

中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-010X(2009)06-0050-03

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。受多種因素的影響,目前我國(guó)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍是最薄弱的環(huán)節(jié),這嚴(yán)重制約了實(shí)驗(yàn)這一獨(dú)特優(yōu)勢(shì)時(shí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力作用的發(fā)揮?！度罩屏x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿)》(以下簡(jiǎn)稱“課標(biāo)”)中強(qiáng)調(diào):“化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的主要方式,它的功能是其他教學(xué)手段所無法替代的?！苯陙砦⑿突瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展迅速,被廣泛應(yīng)用。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)(microscale chemical experiment或 microscale laboratory簡(jiǎn)稱M.L.)是指微小量的化學(xué)試劑(常規(guī)實(shí)驗(yàn)的幾十分之一到千分之一)在微型化學(xué)儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。教育專家們指出,微型實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為21世紀(jì)最引人注目的重大變革之一。由于實(shí)驗(yàn)儀器的限制,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)中實(shí)行的還不是很多。但隨著中學(xué)化學(xué)課程改革的不斷深入,中學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化將具有更加廣闊的前景。

一、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀

“課標(biāo)”對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求是:力求做到每個(gè)學(xué)生都能動(dòng)手實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化和管理員的配備與培訓(xùn)應(yīng)滿足這個(gè)要求所具有的條件。條件好的學(xué)校,儀器配備應(yīng)做到人手一套,應(yīng)在課余時(shí)間向?qū)W生開放實(shí)驗(yàn)室,鼓勵(lì)學(xué)生自主地開展實(shí)驗(yàn)。但是,在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教育教學(xué)功能的認(rèn)識(shí)還不夠全面和深刻,仍有很多教師把實(shí)驗(yàn)單純地當(dāng)做幫助學(xué)生獲得化學(xué)知識(shí)的一種直觀教學(xué)輔助手段,將其置于從屬的、次要的位置;受片面追求升學(xué)率的影響,“黑板實(shí)驗(yàn)”、“講實(shí)驗(yàn)”等還相當(dāng)普遍,有一些學(xué)校即使開設(shè)實(shí)驗(yàn)課,也是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),探索性實(shí)驗(yàn)很少,再加上實(shí)驗(yàn)條件簡(jiǎn)陋,實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)缺乏,致使化學(xué)實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)的實(shí)際不容樂觀。

二、微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的主要優(yōu)點(diǎn)

1.人人參與、培養(yǎng)學(xué)生能力。

微型實(shí)驗(yàn)可使絕大多數(shù)學(xué)生都有動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì),改變過去那種“一人做、大家看”的局面;使學(xué)生由過去被動(dòng)“等待”和“接受式”的學(xué)習(xí)方式,變?yōu)椤爸鲃?dòng)”和“探索式”的學(xué)習(xí)方式;使多年來提倡的“啟發(fā)式”、“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的教學(xué)方法真正得以實(shí)現(xiàn),使學(xué)生能親手做實(shí)驗(yàn),幫助他們理解和形成化學(xué)概念,培養(yǎng)觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?有效地激發(fā)他們學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。此外,由于微型實(shí)驗(yàn)儀器裝置比較小,所耗藥品數(shù)量也較少,因此與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比,它要求學(xué)生在操作上更加小心謹(jǐn)慎,在觀察時(shí)更加全神貫注。長(zhǎng)期在這方面進(jìn)行訓(xùn)練和培養(yǎng),不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的各種實(shí)驗(yàn)操作技能,提高教學(xué)效果,還能使學(xué)生養(yǎng)成專心致志地操作和細(xì)致入微地觀察等良好習(xí)慣,在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)方面起到積極的推動(dòng)作用。

2.省錢、省時(shí)、省力。

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器體積小,價(jià)格較便宜,而且儀器微型化后在使用時(shí)能減少破損,降低購(gòu)買儀器方面的開支。另外,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用藥品、試劑僅為常規(guī)實(shí)驗(yàn)的幾十分之一至千分之一。所以采用微型實(shí)驗(yàn)可以做到少花錢、多辦事。

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)由于藥品用量減少,反應(yīng)時(shí)間相應(yīng)縮短,再加上微型實(shí)驗(yàn)儀器在設(shè)計(jì)時(shí)力求簡(jiǎn)單,裝拆清洗比常規(guī)儀器省時(shí),所以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)耗時(shí)相對(duì)要少。從目前有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),采用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué),操作和反應(yīng)時(shí)間可節(jié)約1/4～1/2。即可以用與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相同的時(shí)間做更多的微型實(shí)驗(yàn),從而提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效率。

如初中化學(xué)“CO的化學(xué)性質(zhì)”的教學(xué),由于CO的毒性,許多教師做演示實(shí)驗(yàn)感到很為難,有畏懼心理。而我們?cè)O(shè)計(jì)的微型實(shí)驗(yàn),由于試劑的用量少,較為安全,學(xué)生也可以完成此實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖。

微型實(shí)驗(yàn)裝置儀器小,所耗能源及試劑甚微,從而給實(shí)驗(yàn)員及教師的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及攜帶帶來了諸多方便。如:有的常規(guī)實(shí)驗(yàn)要求配有直流電瓶,而微型化之后往往用1～2節(jié)小電池就能解決問題;有的常規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置要用2～3個(gè)鐵架臺(tái)安置,配套的儀器及藥品也頗多,往往兩個(gè)提籃都裝不下,而改為微型實(shí)驗(yàn)后,一個(gè)小塑料盤即可包攬所有儀器藥品。另外,采用了微型實(shí)驗(yàn)后,實(shí)驗(yàn)室用來儲(chǔ)存試劑、儀器的箱、柜、桌、架也相對(duì)簡(jiǎn)單得多,為實(shí)驗(yàn)儲(chǔ)存室的管理及儀器、藥品的采購(gòu)提供了方便。

3.減少污染、保護(hù)環(huán)境。

微型實(shí)驗(yàn)可大幅度地減少實(shí)驗(yàn)室空氣和水體排放污染,有益于師生的健康。如果每一個(gè)學(xué)生在其學(xué)生時(shí)代能少產(chǎn)生1克化學(xué)污染物,那么全國(guó)即可減少1000噸化學(xué)有害物的污染。如氨氣分子運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn),酸雨形成的模擬實(shí)驗(yàn)等,一個(gè)實(shí)驗(yàn)室20多組學(xué)生同時(shí)做相同的實(shí)驗(yàn),泄漏或釋放出來的大量有害氣體會(huì)嚴(yán)重污染實(shí)驗(yàn)室,影響實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。若改為微型實(shí)驗(yàn),由于實(shí)驗(yàn)用量只有常規(guī)用量的十分之一甚至千分之一,污染程度就會(huì)大大降低。同時(shí)對(duì)一些易燃易爆的實(shí)驗(yàn)也會(huì)變得更加安全可靠,如電解水的實(shí)驗(yàn),當(dāng)改用微型實(shí)驗(yàn)后,由于電解出來的氫氣和氧氣的量不多,所以,點(diǎn)燃后爆鳴聲清脆,絕對(duì)安全可靠。如在對(duì)“氧氣的性質(zhì)”教學(xué)中,常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是用燃燒匙盛硫或紅磷進(jìn)行實(shí)驗(yàn),存在的問題是燃燒匙凹陷太深,可燃物與O2接觸受阻,燃燒時(shí)間長(zhǎng),燃燒不完全,不易熄滅,因而產(chǎn)生大量的SO2、P2O5等物質(zhì)污染環(huán)境。對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)可將燃燒匙進(jìn)行改進(jìn),取一細(xì)玻璃棒的一端燒至半熔后用鑷子壓出一個(gè)小凹槽,微型燃燒匙就制成了。用青霉素瓶作微型反應(yīng)容器,該燃燒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。

4.為化學(xué)興趣小組的活動(dòng)開辟新天地。

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)和邊講邊實(shí)驗(yàn)提供方便。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)用的藥品量很少,能避免或減少實(shí)驗(yàn)引起的燃燒、中毒等危險(xiǎn)。再加上設(shè)計(jì)時(shí)的防范,基本上可以確保學(xué)生的安全。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器小巧,藥品微量,也便于學(xué)生自己保管和攜帶。

有不少院校設(shè)計(jì)適用于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型器。例如,由重慶教育學(xué)院化學(xué)系設(shè)計(jì)的一套中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器,能按現(xiàn)行教學(xué)大綱基本操作要求完成全部中學(xué)化學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。這套儀器分兩部分,微型化學(xué)儀器Ⅰ適合于初中;Ⅰ和Ⅱ組合后適用于高中。這套儀器共有25種計(jì)35件,分別見下面兩張表。

該套儀器里的錐形瓶、翻邊刺形開口管、接管塞、磨口試管、翻邊具支磨口燒瓶、彎頭滴管等儀器可以組成三種裝置,即不溶性固體跟液體反應(yīng)不需要加熱的裝置、固體跟固體反應(yīng)需要加熱的裝置以及固體跟液體和液體跟液體反應(yīng)制取氣體裝置。這些裝置能順利地完成中學(xué)所有氣體的制備,并能用于基本操作練習(xí)和完成一般的實(shí)驗(yàn)。

三、正確處理好微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)兩者的關(guān)系

很多常規(guī)實(shí)驗(yàn)可以用微型實(shí)驗(yàn)來代替,這有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,適合我國(guó)國(guó)情,應(yīng)積極提倡。但也應(yīng)當(dāng)看到:微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)由于儀器、裝置及實(shí)驗(yàn)規(guī)模都小,實(shí)驗(yàn)的可見度低,如果不采用放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的補(bǔ)救手段,不宜用于演示實(shí)驗(yàn);其次,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物及產(chǎn)物的量都小,沾附在容器壁上的藥物占整個(gè)反應(yīng)物或生成物的比偏大,在制備實(shí)驗(yàn)、定量實(shí)驗(yàn)中因產(chǎn)率過低而使實(shí)驗(yàn)無法得到準(zhǔn)確的結(jié)果;另外,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在攪拌、分液、控溫等實(shí)驗(yàn)操作上難度較高。因此,微型實(shí)驗(yàn)雖然具有許多優(yōu)點(diǎn),但也并不是所有實(shí)驗(yàn)都可用之代替的。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)和常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系應(yīng)是有機(jī)結(jié)合,是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“一體兩翼”。在教學(xué)中,應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、目的、現(xiàn)象和定量要求等進(jìn)行選擇,使常規(guī)實(shí)驗(yàn)和微型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,兩者取長(zhǎng)補(bǔ)短,這樣可以發(fā)揮更好的教學(xué)效果。

四、結(jié)論

當(dāng)前,我國(guó)課程改革正深入發(fā)展,在化學(xué)課程改革中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革是非常關(guān)鍵的一部分?！罢n標(biāo)”提出了化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的新理念,而初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)下的新化學(xué)教材也都對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了較大改革,使化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作更簡(jiǎn)便、更安全,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也更明顯,學(xué)生在課后易于模仿。近年中考試題已加大了對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查,為此,開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究意義重大。而微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)由于本身的特色,在教學(xué)改革中更應(yīng)加以推廣。因此,我們可以相信,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在今后的中學(xué)教學(xué)中將擁有更大的空間。

參考文獻(xiàn):

[1]鄭長(zhǎng)龍.中學(xué)化學(xué)課程與教學(xué)改革[M].東北師范大學(xué)出版社2001,8.(第一版).

[2]劉一兵,沈戮.微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程資源開發(fā)和利用[J].課程·教材·教法,2007,(3):62～66.

[3]宋風(fēng)云.開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)促進(jìn)中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革[J].聊城大學(xué)學(xué)報(bào)2006,19(1):99~100.

[4]苗深花,孟慶喜.微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究[J].德州學(xué)院學(xué)報(bào),2005,21,(6):104～107.

[5]周寧懷.微型無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京:化工出版社,2000.