郭勤芳

摘 要:化学是一门实验学科,实验教学是中学化学教学的重要环节。克服传统化学实验中的一些不足是当前中学化学实验教学改革的重点,改变现行实验教学中“只看不做”的问题,开展微型实验是最有效的手段。微型化学实验是在一些专门设计的微型化的仪器装置中进行的化学实验。微型化学实验在初中化学教学中的应用能全面贯彻新课程的基本理念,它对于传播绿色化学理念、培养学生的创新能力有重要意义。

关键词:中学课改;化学课程;实验微型化

中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1009-010X(2009)06-0050-03

化学是一门以实验为基础的自然科学。受多种因素的影响,目前我国中学化学实验教学仍是最薄弱的环节,这严重制约了实验这一独特优势时培养学生创造力作用的发挥。《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》(以下简称“课标”)中强调:“化学实验是进行科学探究的主要方式,它的功能是其他教学手段所无法替代的。”近年来微型化学实验在国内外发展迅速,被广泛应用。微型化学实验(microscale chemical experiment或 microscale laboratory简称M.L.)是指微小量的化学试剂(常规实验的几十分之一到千分之一)在微型化学仪器装置中进行的化学实验。教育专家们指出,微型实验已经成为21世纪最引人注目的重大变革之一。由于实验仪器的限制,微型化学实验在中学中实行的还不是很多。但随着中学化学课程改革的不断深入,中学实验的微型化将具有更加广阔的前景。

一、中学化学实验现状

“课标”对实验的要求是:力求做到每个学生都能动手实验,实验室建设的标准化和管理员的配备与培训应满足这个要求所具有的条件。条件好的学校,仪器配备应做到人手一套,应在课余时间向学生开放实验室,鼓励学生自主地开展实验。但是,在实际的实验教学中对化学实验教学的教育教学功能的认识还不够全面和深刻,仍有很多教师把实验单纯地当做帮助学生获得化学知识的一种直观教学辅助手段,将其置于从属的、次要的位置;受片面追求升学率的影响,“黑板实验”、“讲实验”等还相当普遍,有一些学校即使开设实验课,也是验证性实验,探索性实验很少,再加上实验条件简陋,实验经费缺乏,致使化学实验及其教学的实际不容乐观。

二、微型化学实验在中学化学教学中的主要优点

1.人人参与、培养学生能力。

微型实验可使绝大多数学生都有动手做实验的机会,改变过去那种“一人做、大家看”的局面;使学生由过去被动“等待”和“接受式”的学习方式,变为“主动”和“探索式”的学习方式;使多年来提倡的“启发式”、“学生为主体、教师为主导”的教学方法真正得以实现,使学生能亲手做实验,帮助他们理解和形成化学概念,培养观察和实验能力,有效地激发他们学习化学的兴趣。此外,由于微型实验仪器装置比较小,所耗药品数量也较少,因此与常规实验相比,它要求学生在操作上更加小心谨慎,在观察时更加全神贯注。长期在这方面进行训练和培养,不仅有利于培养学生的各种实验操作技能,提高教学效果,还能使学生养成专心致志地操作和细致入微地观察等良好习惯,在培养学生严谨的学风方面起到积极的推动作用。

2.省钱、省时、省力。

微型化学实验仪器体积小,价格较便宜,而且仪器微型化后在使用时能减少破损,降低购买仪器方面的开支。另外,微型化学实验所用药品、试剂仅为常规实验的几十分之一至千分之一。所以采用微型实验可以做到少花钱、多办事。

微型化学实验由于药品用量减少,反应时间相应缩短,再加上微型实验仪器在设计时力求简单,装拆清洗比常规仪器省时,所以微型化学实验耗时相对要少。从目前有关资料统计,采用微型化学实验进行教学,操作和反应时间可节约1/4～1/2。即可以用与常规实验相同的时间做更多的微型实验,从而提高化学实验课的教学效率。

如初中化学“CO的化学性质”的教学,由于CO的毒性,许多教师做演示实验感到很为难,有畏惧心理。而我们设计的微型实验,由于试剂的用量少,较为安全,学生也可以完成此实验,实验设计如图。

微型实验装置仪器小,所耗能源及试剂甚微,从而给实验员及教师的实验准备及携带带来了诸多方便。如:有的常规实验要求配有直流电瓶,而微型化之后往往用1～2节小电池就能解决问题;有的常规实验装置要用2～3个铁架台安置,配套的仪器及药品也颇多,往往两个提篮都装不下,而改为微型实验后,一个小塑料盘即可包揽所有仪器药品。另外,采用了微型实验后,实验室用来储存试剂、仪器的箱、柜、桌、架也相对简单得多,为实验储存室的管理及仪器、药品的采购提供了方便。

3.减少污染、保护环境。

微型实验可大幅度地减少实验室空气和水体排放污染,有益于师生的健康。如果每一个学生在其学生时代能少产生1克化学污染物,那么全国即可减少1000吨化学有害物的污染。如氨气分子运动的实验,酸雨形成的模拟实验等,一个实验室20多组学生同时做相同的实验,泄漏或释放出来的大量有害气体会严重污染实验室,影响实验的正常进行。若改为微型实验,由于实验用量只有常规用量的十分之一甚至千分之一,污染程度就会大大降低。同时对一些易燃易爆的实验也会变得更加安全可靠,如电解水的实验,当改用微型实验后,由于电解出来的氢气和氧气的量不多,所以,点燃后爆鸣声清脆,绝对安全可靠。如在对“氧气的性质”教学中,常规化学实验是用燃烧匙盛硫或红磷进行实验,存在的问题是燃烧匙凹陷太深,可燃物与O2接触受阻,燃烧时间长,燃烧不完全,不易熄灭,因而产生大量的SO2、P2O5等物质污染环境。对这个实验可将燃烧匙进行改进,取一细玻璃棒的一端烧至半熔后用镊子压出一个小凹槽,微型燃烧匙就制成了。用青霉素瓶作微型反应容器,该燃烧实验现象明显。

4.为化学兴趣小组的活动开辟新天地。

微型化学实验为学生实验和边讲边实验提供方便。微型化学实验用的药品量很少,能避免或减少实验引起的燃烧、中毒等危险。再加上设计时的防范,基本上可以确保学生的安全。微型化学实验仪器小巧,药品微量,也便于学生自己保管和携带。

有不少院校设计适用于中学化学实验的微型器。例如,由重庆教育学院化学系设计的一套中学微型化学实验仪器,能按现行教学大纲基本操作要求完成全部中学化学学生实验。这套仪器分两部分,微型化学仪器Ⅰ适合于初中;Ⅰ和Ⅱ组合后适用于高中。这套仪器共有25种计35件,分别见下面两张表。

该套仪器里的锥形瓶、翻边刺形开口管、接管塞、磨口试管、翻边具支磨口烧瓶、弯头滴管等仪器可以组成三种装置,即不溶性固体跟液体反应不需要加热的装置、固体跟固体反应需要加热的装置以及固体跟液体和液体跟液体反应制取气体装置。这些装置能顺利地完成中学所有气体的制备,并能用于基本操作练习和完成一般的实验。

三、正确处理好微型化学实验与常规实验两者的关系

很多常规实验可以用微型实验来代替,这有巨大的社会效益和经济效益,适合我国国情,应积极提倡。但也应当看到:微型化学实验由于仪器、装置及实验规模都小,实验的可见度低,如果不采用放大实验现象的补救手段,不宜用于演示实验;其次,微型化学实验的反应物及产物的量都小,沾附在容器壁上的药物占整个反应物或生成物的比偏大,在制备实验、定量实验中因产率过低而使实验无法得到准确的结果;另外,微型化学实验在搅拌、分液、控温等实验操作上难度较高。因此,微型实验虽然具有许多优点,但也并不是所有实验都可用之代替的。微型化学实验和常规化学实验的关系应是有机结合,是实验教学的“一体两翼”。在教学中,应根据实验的内容、目的、现象和定量要求等进行选择,使常规实验和微型实验相结合,两者取长补短,这样可以发挥更好的教学效果。

四、结论

当前,我国课程改革正深入发展,在化学课程改革中化学实验的改革是非常关键的一部分。“课标”提出了化学实验改革的新理念,而初中化学课程标准下的新化学教材也都对实验进行了较大改革,使化学实验操作更简便、更安全,实验现象也更明显,学生在课后易于模仿。近年中考试题已加大了对化学实验的考查,为此,开展化学实验研究意义重大。而微型化学实验由于本身的特色,在教学改革中更应加以推广。因此,我们可以相信,微型化学实验在今后的中学教学中将拥有更大的空间。

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