初中化學(xué)教學(xué)中開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐探討

張守艷

(江蘇省揚(yáng)州市邗江區(qū)實(shí)驗(yàn)學(xué)校,江蘇 揚(yáng)州 225100)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是近些年來國內(nèi)外迅速發(fā)展起來的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)新方法,它強(qiáng)調(diào)的是把教材中的常規(guī)實(shí)驗(yàn)從原理、裝置和方法上進(jìn)行重新設(shè)計(jì),使實(shí)驗(yàn)簡單化、生活化、微型化.化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化實(shí)踐能夠有效發(fā)展學(xué)生的環(huán)保意識、資源意識、安全意識、創(chuàng)新意識,推動(dòng)新課程標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí).基于此,在初中化學(xué)課程指導(dǎo)中,教師可以從以下幾個(gè)方面著手展開微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐.

1 創(chuàng)設(shè)多元情境,激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)機(jī)

1.1 依托現(xiàn)實(shí)生活,創(chuàng)設(shè)微型實(shí)驗(yàn)情境

化學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān),從生活中挖掘教育資源來創(chuàng)設(shè)微型實(shí)驗(yàn)情境,可以有效激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣,實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識經(jīng)驗(yàn)的遷移,也可以強(qiáng)化學(xué)生對生活中化學(xué)的認(rèn)識.例如,在學(xué)習(xí)“水”這部分內(nèi)容時(shí),教師從水污染講到了水的凈化,并依托社會(huì)生活中自來水廠凈化水的過程來創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生思考生活用水的來源.在課堂上中,教師利用微型裝置開展“靜置沉淀、過濾和吸附一體化實(shí)驗(yàn)”,即將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置柱狀連接在一起,使凈化水的過程緊密銜接,增補(bǔ)活性炭的吸附實(shí)驗(yàn),使學(xué)生真實(shí)感受到自來水的凈化過程.這樣不僅節(jié)約了實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間,也突出了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,讓學(xué)生對生活中自來水的凈化過程形成更加深刻的認(rèn)識.再如,在學(xué)習(xí)了“二氧化碳”相關(guān)知識后,為了引導(dǎo)學(xué)生檢驗(yàn)二氧化碳,教師利用可樂這一生活中常見的碳酸飲料來設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生檢驗(yàn)碳酸分解、驗(yàn)證二氧化碳可以使石灰水變渾濁這一性質(zhì).這樣的微型實(shí)驗(yàn)操作簡單、過程簡易,可以讓學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)來源于生活、認(rèn)識到平常生活中隨處可見的物品也可以用于實(shí)驗(yàn),也能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)生活化微型實(shí)驗(yàn)的動(dòng)機(jī).

1.2 結(jié)合常規(guī)實(shí)驗(yàn),創(chuàng)設(shè)微型實(shí)驗(yàn)情境

初中化學(xué)教材中包含多項(xiàng)實(shí)驗(yàn),教師組織學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,利用常規(guī)器材完成實(shí)驗(yàn)操作則可以有效探究化學(xué)現(xiàn)象、提升化學(xué)素養(yǎng).當(dāng)然,這些常規(guī)實(shí)驗(yàn)也存在一定的改進(jìn)空間,尤其是在實(shí)驗(yàn)室條件有限的情況下,組織學(xué)生展開微型實(shí)驗(yàn)則是教學(xué)創(chuàng)新的必然選擇.基于此,在初中化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)開展中,教師可以利用常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)構(gòu)建情境,引導(dǎo)學(xué)生理解其中的基本原理以及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?然后利用生活中常見的器材設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn),以更加便捷有效的方式觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、探索化學(xué)規(guī)律.例如,在“二氧化碳制取及能與水反應(yīng)性質(zhì)檢驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師基于常規(guī)實(shí)驗(yàn)的資料構(gòu)建情境,激發(fā)學(xué)生制取二氧化碳的動(dòng)機(jī),然后利用生活常見的器材(10 mL注射器、50 mL小塑料盒、兩個(gè)亞克力塑料盒,輸液管、小蘇打、白醋等)展開微型實(shí)驗(yàn),促使學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,完成二氧化碳的制取.在這一微型實(shí)驗(yàn)中,教師一方面聯(lián)系常規(guī)實(shí)驗(yàn)引入主題,激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣;另一方面利用生活中常見材料引導(dǎo)探索,提高了學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)本質(zhì)的認(rèn)識.

1.3 利用媒體資源,創(chuàng)設(shè)微型實(shí)驗(yàn)情境

當(dāng)前,在信息技術(shù)與課程教學(xué)深度融合的背景下,教師利用媒體資源為學(xué)生創(chuàng)設(shè)微型實(shí)驗(yàn)情境,強(qiáng)化學(xué)生體驗(yàn),提高實(shí)驗(yàn)效果.例如,在“粉塵爆炸”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師通過分析教材發(fā)現(xiàn)這一實(shí)驗(yàn)不易操作,主要原因是裝置氣密性不好,爆炸威力不大,而且用蠟燭點(diǎn)燃蓋子的時(shí)候很容易因氧氣提前耗盡而使實(shí)驗(yàn)失敗,同時(shí)課堂上展開這一實(shí)驗(yàn)也存在一定的危險(xiǎn)性.針對此,為了提高實(shí)驗(yàn)成功率,教師對這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化改造:用密封性好的大號水杯作為實(shí)驗(yàn)器具,解決裝置的漏氣問題;把蠟燭點(diǎn)火改為用防風(fēng)點(diǎn)火器在外面控制在里面點(diǎn)火,有效防止因蠟燭燃燒耗盡了氧氣,使實(shí)驗(yàn)失敗.這個(gè)實(shí)驗(yàn)流程十分簡約,操作者只需要蓋上水杯、點(diǎn)火、鼓入空氣就可以觀察到爆炸現(xiàn)象[1],同時(shí)控制了實(shí)驗(yàn)過程的危險(xiǎn)性.

2 引導(dǎo)方案設(shè)計(jì),鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/h2>

2.1 利用實(shí)驗(yàn)任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生探究方案

相較于常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn),微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程更加簡約,而引導(dǎo)學(xué)生利用微型實(shí)驗(yàn)器材來設(shè)計(jì)方案是啟發(fā)其邏輯思維,培養(yǎng)其科學(xué)精神的重要環(huán)節(jié).在初中化學(xué)教學(xué)指導(dǎo)中,教師可以在提供微型實(shí)驗(yàn)器材、明確實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡幕A(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生通過獨(dú)立思考、合作討論完成對實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì).例如,在上述“二氧化碳制取及能與水反應(yīng)性質(zhì)檢驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)中,教師為學(xué)生提供了生活化的微型實(shí)驗(yàn)器材,結(jié)合常規(guī)實(shí)驗(yàn)講述了其中反應(yīng)原理和想要達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?然后安排合作學(xué)習(xí)任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.通過學(xué)生的討論以及教師的點(diǎn)撥完善,最終明確了實(shí)驗(yàn)方案的主要內(nèi)容,形成了清晰的實(shí)驗(yàn)步驟:(1)在50 mL小塑料盒里放置一藥匙的小蘇打固體,在1號亞克力塑料盒內(nèi)放置適量飽和小蘇打溶液,在2號亞克力塑料盒內(nèi)一側(cè)放置一小塊干燥的紫色石蕊試紙,一側(cè)放置一小塊濕潤的紫色石蕊試紙;(2)先在蒸發(fā)皿上向紫色石蕊試紙上滴加一滴白醋,紫色石蕊試紙變紅,證明酸性溶液能使紫色石蕊試紙變紅;(3)用注射器取10 mL白醋,緩緩注入小塑料盒中,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;(4)濕潤的紫色石蕊試紙變紅,而干燥的紫色石蕊試紙不變色,證明二氧化碳能與水反應(yīng)生成酸性物質(zhì).這樣的實(shí)驗(yàn)方案極大簡化了實(shí)驗(yàn)步驟,并且效果非常明顯,學(xué)生在微型實(shí)驗(yàn)中的參與度也得到了提升,有效鍛煉了他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?

2.2 利用參考資料促使學(xué)生完善方案

在開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中,部分學(xué)生由于認(rèn)知能力限制、實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)不足等難以設(shè)計(jì)出合理可行的實(shí)驗(yàn)方案.針對此,教師應(yīng)給予有效指導(dǎo),為學(xué)生提供參考資料、搭建學(xué)習(xí)“支架”,進(jìn)而逐漸理清微型實(shí)驗(yàn)思路,提高設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力.例如,在“鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)”的微型實(shí)驗(yàn)中,教師考慮到傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象不明顯、實(shí)驗(yàn)耗材較多等問題,自主設(shè)置了微型實(shí)驗(yàn)裝置.在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中,為了提高學(xué)生的教學(xué)參與度,教師將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的任務(wù)交給學(xué)生,并出示一份實(shí)驗(yàn)方案模板.模板格式主要包括化學(xué)實(shí)驗(yàn)標(biāo)題、實(shí)驗(yàn)流程圖、所需藥品試劑和儀器、實(shí)驗(yàn)過程控制手段以及實(shí)驗(yàn)記錄表等信息.學(xué)生根據(jù)模板提示,認(rèn)真觀察教師提供的微型實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及相關(guān)材料,進(jìn)而通過合作填寫模板中的內(nèi)容,完成了對實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)[2].在學(xué)生填寫模板的基礎(chǔ)上教師進(jìn)行糾正、完善,并指導(dǎo)學(xué)生利用微型裝置展開實(shí)驗(yàn),提升了自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?

3 提供有效支持,促使學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究

3.1 提供實(shí)驗(yàn)器材,引導(dǎo)學(xué)生高效實(shí)驗(yàn)

在微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,教師可以通過提供實(shí)驗(yàn)器材給予學(xué)生充分支持,以保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)高效展開.例如,在常規(guī)條件下展開“測定空氣中氧氣含量”這一實(shí)驗(yàn)需要用到較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置,且裝置的漏氣可能較大,操作繁瑣,燃燒的紅磷點(diǎn)燃后伸入集氣瓶中,過程中有白煙污染空氣,同時(shí)加熱了瓶內(nèi)空氣,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差.針對此,教師對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化設(shè)計(jì),并將學(xué)生分組,為每組提供錐形瓶、燒杯、60 mL注射器、鑷子、銅片、橡膠塞、白磷、濾紙、熱水、冷水等器材,要求學(xué)生通過集思廣益自主完成操作.豐富的器材為各組學(xué)生創(chuàng)造了實(shí)驗(yàn)探究的條件,教師在課堂巡視中對各組學(xué)生及時(shí)點(diǎn)撥,提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)器材用途的認(rèn)識,確保學(xué)生既能夠規(guī)范操作,也能夠創(chuàng)新思考,進(jìn)而完成實(shí)驗(yàn)要求.

3.2 營造環(huán)境氛圍,促使學(xué)生深入實(shí)驗(yàn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施對于初中生而言具有一定的挑戰(zhàn)性,所以,在教學(xué)指導(dǎo)中,教師不僅要從實(shí)驗(yàn)器材等物質(zhì)條件上給予支持,還應(yīng)該營造良好的學(xué)習(xí)氛圍,從情感上激勵(lì)支持學(xué)生,促使實(shí)驗(yàn)探究的不斷深化.例如,在微型實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中,教師可以利用探究性問題進(jìn)行引入,引導(dǎo)學(xué)生從“實(shí)驗(yàn)儀器與藥品”“實(shí)驗(yàn)方法與操作”“實(shí)驗(yàn)記錄與分析”等角度進(jìn)行探索,基于學(xué)生方面也給予創(chuàng)新思考的空間,讓學(xué)生能夠自主表達(dá)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的想法;對于演示性實(shí)驗(yàn),教師可以利用短視頻、圖片等加以展現(xiàn),圖文互補(bǔ),使學(xué)習(xí)多些生動(dòng)、少些枯燥,以營造寬愉悅的課堂氛圍,激發(fā)學(xué)生的閱讀和學(xué)習(xí)興趣,幫助學(xué)生快速、準(zhǔn)確地掌握實(shí)驗(yàn)方法和要領(lǐng)[3].此外,教師還應(yīng)給予學(xué)生體會(huì)與交流的機(jī)會(huì),引導(dǎo)學(xué)生積極地投入到學(xué)習(xí)活動(dòng)中,給學(xué)生提供更多的思維空間,主動(dòng)構(gòu)建新知識、深化實(shí)驗(yàn)認(rèn)識,提高實(shí)驗(yàn)探究效果.

4 加強(qiáng)過程控制,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果

4.1 重視細(xì)節(jié)指導(dǎo),保證實(shí)驗(yàn)效果

在微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中,教師要提醒學(xué)生重視細(xì)節(jié),避免疏漏,以保證實(shí)驗(yàn)的最終效果.例如,在上述“測定空氣中氧氣含量”的微型實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中,教師基于各個(gè)步驟進(jìn)行指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生抓住每一個(gè)細(xì)節(jié),保證實(shí)驗(yàn)最終效果.在實(shí)驗(yàn)開始,教師要求學(xué)生在60 mL注射器底部放一圓形銅片,銅片上放足量的白磷,抽入50 mL空氣,針頭插入橡膠塞堵住注射器管口.在這一步驟中教師提示“白磷有毒,不得用手接觸”“注射器未完全冷卻不要打開”,并記錄相關(guān)數(shù)據(jù),讓學(xué)生在安全環(huán)境下展開實(shí)驗(yàn).接下來,教師指導(dǎo)學(xué)生將注射器放入錐形瓶內(nèi)的熱水中,觀察并記錄白磷燃燒情況和活塞運(yùn)動(dòng)情況,以形成推理證據(jù).最后,在白磷燃燒完畢后,教師指導(dǎo)學(xué)生從熱水中取出注射器放入室溫下的水中冷卻,繼續(xù)觀察活塞運(yùn)動(dòng)情況,并記錄活塞停留位置.通過細(xì)節(jié)指導(dǎo),學(xué)生認(rèn)真觀察了每一個(gè)步驟中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),不僅高效完成了實(shí)驗(yàn),也獲得了科學(xué)可靠的推論.

4.2 強(qiáng)調(diào)參與過程,促進(jìn)學(xué)生發(fā)展

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)既有利于學(xué)生在課堂上進(jìn)行操作,也有利于學(xué)生自主展開家庭實(shí)驗(yàn)探索.因此,在化學(xué)教學(xué)指導(dǎo)中,教師應(yīng)重視學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與,關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探索過程,為學(xué)生安排課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)任務(wù),鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn),進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力、動(dòng)手能力.同時(shí),教師基于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與還應(yīng)加強(qiáng)過程控制,鼓勵(lì)他們化身為化學(xué)家,結(jié)合課本知識,理論聯(lián)系實(shí)際,紛紛著手尋找身邊的材料,體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施的過程,在微型實(shí)驗(yàn)中獲得全面發(fā)展.

5 結(jié)束語

總之,初中化學(xué)教學(xué)中開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐,對于促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展、落實(shí)新課程標(biāo)準(zhǔn)要求有著重要意義.上文結(jié)合初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容對如何在有效開展微型實(shí)驗(yàn)提出了幾點(diǎn)建議,為相關(guān)研究提供了參考,但是其中依然存在諸多不足.所以,在后續(xù)教學(xué)研究中,教育工作者應(yīng)根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)深入探索,從實(shí)驗(yàn)背景、反應(yīng)機(jī)理、材料應(yīng)用、前人實(shí)驗(yàn)不足之處、制備流程和設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)及優(yōu)勢等方面探索設(shè)計(jì)更多科學(xué)可行的微型實(shí)驗(yàn),并有序引入教學(xué)中來,優(yōu)化教學(xué)實(shí)踐,提升化學(xué)教學(xué)質(zhì)量.