微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施的途徑

梁慶妮

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是指在微型化的儀器中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其試劑用量比對(duì)應(yīng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)少90%以上。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)省時(shí)省錢、安全、現(xiàn)象明顯、效果好、少污染、易開展、易做到人手一套儀器等特點(diǎn)使其在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有著廣闊的應(yīng)用前景。在高中化學(xué)教學(xué)中采用微型實(shí)驗(yàn)主要有以下幾種途徑。

一、微型實(shí)驗(yàn)與投影教學(xué)相結(jié)合

在推行微型化學(xué)的今天，也不可避免地必須在課堂上進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)。如何使化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化，且使其具有更清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？將微型實(shí)驗(yàn)與投影教學(xué)相結(jié)合是解決這一矛盾的重要而有效的手段之一。

運(yùn)用投影儀把化學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象放大投影來觀察，這是對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。過去為了提高演示實(shí)驗(yàn)的觀察效果，常使用一些較大的儀器如大試管、燒杯等，而坐在后面的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的一些細(xì)微的現(xiàn)象仍然看不清楚。開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，利用投影儀，進(jìn)行實(shí)物投影，大大增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果；學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中利用投影儀列出指導(dǎo)提綱、相關(guān)內(nèi)容等對(duì)學(xué)生的微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)，可以增大單位時(shí)間內(nèi)學(xué)生接受的信息量，達(dá)到最優(yōu)化教學(xué)，實(shí)現(xiàn)最佳教學(xué)效果。

如金屬鈉與水的反應(yīng)：切取芝麻粒大小的鈉，用濾紙吸干煤油后，將鈉置于一表面光滑的紙片上，然后將鈉放入盛有水（滴有一滴酚酞）的微型燒杯中，從屏幕上可看到鈉與水反應(yīng)劇烈，鈉很快熔化成一個(gè)小球，在水面上四處游動(dòng)，滴有酚酞的水溶液變紅色。學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，每位學(xué)生都可以聽到發(fā)出的“嘶嘶”聲。

此實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：①藥品用量減少；②現(xiàn)象明顯；③安全；④可用于演示實(shí)驗(yàn)，也可用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)。鈉與水反應(yīng)用微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，結(jié)合實(shí)物投影儀，可讓課堂上所有學(xué)生觀察到明顯的現(xiàn)象，不再出現(xiàn)常規(guī)實(shí)驗(yàn)中后邊學(xué)生“視而不見”的現(xiàn)象。而學(xué)生實(shí)驗(yàn)采用微型實(shí)驗(yàn)則更適合，常規(guī)實(shí)驗(yàn)一組所需的金屬鈉可以在微型實(shí)驗(yàn)中供近十組使用，這樣既安全，又可節(jié)約藥品，學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)也多了。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與投影教學(xué)相結(jié)合，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，加深了學(xué)生的印象，收到的教學(xué)效果也更好[1]。

二、微型實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要注重實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，實(shí)驗(yàn)操作往往比較簡(jiǎn)單，可“以盡可能少的試劑獲取盡可能多的化學(xué)信息”，為培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力提供了一個(gè)大舞臺(tái)。下面是銅與濃硫酸反應(yīng)（必修1第四章第4節(jié)實(shí)驗(yàn)4-8）進(jìn)行的常規(guī)實(shí)驗(yàn)與微型實(shí)驗(yàn)的比較。

實(shí)踐表明，常規(guī)實(shí)驗(yàn)和微型實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都比較明顯，但微型實(shí)驗(yàn)所需試劑和藥品少，比常規(guī)實(shí)驗(yàn)節(jié)省了90%或90%以上；產(chǎn)生的有毒氣體少，對(duì)環(huán)境污染少，符合綠色化學(xué)要求；微型實(shí)驗(yàn)還可節(jié)約時(shí)間，單位時(shí)間內(nèi)可完成更多實(shí)驗(yàn)。

微型實(shí)驗(yàn)有許多優(yōu)越性，但不是所有的實(shí)驗(yàn)都可

以微型化，因?yàn)橛械膶?shí)驗(yàn)基本操作和基本技能在微型實(shí)驗(yàn)中無(wú)法體現(xiàn)。它們主要是一些定量實(shí)驗(yàn)，如一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制，這是規(guī)范基本操作技能的實(shí)驗(yàn)，用微型實(shí)驗(yàn)就達(dá)不到預(yù)期效果。因此，在化學(xué)教學(xué)中大力推行微型實(shí)驗(yàn)，又必須將微型實(shí)驗(yàn)和常規(guī)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，并存發(fā)展，才可能實(shí)現(xiàn)教學(xué)途徑和教學(xué)效果的最優(yōu)化，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中的作用，全面提高學(xué)生化學(xué)學(xué)科的科學(xué)素質(zhì)[2]。

三、微型實(shí)驗(yàn)儀器與自制儀器相結(jié)合

在對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研討和推廣中，國(guó)內(nèi)外原有的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器雖然取得了可喜的成果，但還沒有形成通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)用化的儀器箱。目前國(guó)內(nèi)主要有兩類材料的微型儀器箱，一類是塑料的，另一類是玻璃的。塑料儀器價(jià)廉、便攜、好用，易推廣，可做到人手一箱，但不耐熱，不耐某些有機(jī)溶劑；玻璃儀器價(jià)貴，難做到人手一箱。而且目前可以購(gòu)買成套儀器的地方不多，購(gòu)買儀器很不方便。因此，一方面對(duì)定型的微型實(shí)驗(yàn)儀器要進(jìn)一步開發(fā)其功能，另一方面還應(yīng)開展對(duì)實(shí)驗(yàn)代用品的選擇和設(shè)計(jì)。例如：可以利用廢棄的藥片模板代替井穴板；用注射器代替量筒；青霉素小瓶（帶瓶蓋）、輸液吊瓶、輸液管等都可運(yùn)用到微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中。自制儀器來源廣泛，途徑多，既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)，降低儀器生產(chǎn)成本，也減輕學(xué)校、家庭負(fù)擔(dān)。學(xué)生通過實(shí)際操作，還可增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力和創(chuàng)造能力。關(guān)于利用廢棄物自制實(shí)驗(yàn)藥品、微型實(shí)驗(yàn)儀器現(xiàn)已有專門的書籍出版，自制的藥品和儀器已基本能滿足初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的需要，對(duì)經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的地區(qū)的高中開齊化學(xué)實(shí)驗(yàn)課有很大的幫助。

四、微型實(shí)驗(yàn)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)相結(jié)合

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有兩個(gè)基本特征：一是實(shí)驗(yàn)儀器裝置的微型化，二是在微型化條件下對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)有著共同的特點(diǎn)：①增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的安全性。中學(xué)化學(xué)課本中有不少實(shí)驗(yàn)存在安全隱患，這些實(shí)驗(yàn)對(duì)服務(wù)于教學(xué)必不可少，但學(xué)生對(duì)這些實(shí)驗(yàn)存在恐懼感，容易損害學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。②增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性。有些實(shí)驗(yàn)的效果不明顯，特別是某些演示實(shí)驗(yàn)，由于觀察角度、教室或?qū)嶒?yàn)室光線、距離講臺(tái)的遠(yuǎn)近不同，實(shí)驗(yàn)效果有顯著差異，同樣這些實(shí)驗(yàn)也必不可少。如果這些實(shí)驗(yàn)采用微型實(shí)驗(yàn)，且邊講邊實(shí)驗(yàn)，或通過現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)放大實(shí)驗(yàn)效果，可取得理想的效果。③減少藥品用量或污染。節(jié)約藥品或減少實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢物污染，在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下，采用微型實(shí)驗(yàn)。如進(jìn)行有明顯顏色變化的實(shí)驗(yàn)，演示時(shí)可以在實(shí)物投影儀上將實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果放大。④提高實(shí)驗(yàn)的趣味性。學(xué)生對(duì)中學(xué)化學(xué)課本中的實(shí)驗(yàn)興趣是學(xué)生的好奇心引起的。提高實(shí)驗(yàn)的趣味性，微型實(shí)驗(yàn)是一股強(qiáng)大的主流，它可使學(xué)生感覺到“化學(xué)就在我們身邊，我們周圍處處都有化學(xué)”，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望和學(xué)習(xí)興趣。對(duì)于一些不能將常規(guī)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單“微型化”的實(shí)驗(yàn)，必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案、所需儀器、實(shí)驗(yàn)裝置等進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，才能進(jìn)行。因此，微型實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)改進(jìn)相結(jié)合，可以使實(shí)驗(yàn)操作更方便、效果更明顯、方法更簡(jiǎn)單、過程更簡(jiǎn)捷、步驟更合理、實(shí)驗(yàn)的安全性更好、實(shí)驗(yàn)結(jié)果更明晰，同時(shí)也有助于提高學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)生存和發(fā)展所必備的科學(xué)素養(yǎng)，發(fā)展學(xué)生各方面的能力。

在高中化學(xué)教學(xué)中，通過多種途徑采用微型實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供大量動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，能充分調(diào)動(dòng)全體學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)，是化學(xué)教學(xué)中實(shí)施素質(zhì)教育可行而有效的途徑，為化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高和學(xué)生素質(zhì)的全面發(fā)展起了積極重要的促進(jìn)作用。正如戴安幫院士對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的題詞：“要大力推行微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，使全國(guó)中學(xué)的化學(xué)教學(xué)皆有學(xué)生的單人實(shí)驗(yàn)作業(yè)，以加強(qiáng)化學(xué)教學(xué)的素質(zhì)教育作用。因?yàn)閷W(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的作業(yè)中，不僅學(xué)到第一手化學(xué)知識(shí)和動(dòng)手技術(shù)，由于教師指導(dǎo)得法，循循善誘，嚴(yán)格要求，學(xué)生更能受到科學(xué)方法和思維的訓(xùn)練，還得到科學(xué)精神和品德的培養(yǎng)?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]范志華，姜文星.中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與素質(zhì)教育[J].中小學(xué)教學(xué)研究，2000（增刊）.

[2]曾凡明，袁光宏.淺談微型實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的作用[J].湖北中小學(xué)實(shí)驗(yàn)室，2001（6）.

（責(zé)任編輯 羅 艷）