關(guān)于化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)的探討

靳力

摘 要： 如今，微型化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用越來越廣泛，如何有效開展微型實(shí)驗(yàn)成為化學(xué)教學(xué)活動(dòng)的重要關(guān)注問題。本文結(jié)合實(shí)例探討了化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)的實(shí)施技巧和優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)教學(xué) 微型實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰﹁b于化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的污染較強(qiáng)、污染危害較大、污染治理較困難等特點(diǎn)，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，遵循“綠色化”的原則已經(jīng)成為廣大師生的共識(shí)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫徹“綠色實(shí)驗(yàn)”，減少實(shí)驗(yàn)污染的具體措施有哪些呢？化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的污染途徑一般分成兩大類，一類是具有一定毒害性的實(shí)驗(yàn)藥品殘留問題，另一類是化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的一些有害氣體、固體。由此可見，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的污染主要來源于實(shí)驗(yàn)原料和實(shí)驗(yàn)生成物。面對污染的特點(diǎn)，我們在治理污染時(shí)主要有兩大思路，一是盡量選擇無污染或者污染性小的實(shí)驗(yàn)原料和實(shí)驗(yàn)方案，二是對于一些無法避免的污染性實(shí)驗(yàn)，可以采用減少藥品用量，選用微型實(shí)驗(yàn)器材的方式開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，而這就是我們今天要探討的“微型實(shí)驗(yàn)”。微型實(shí)驗(yàn)簡單來說就是實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)藥品用量的微型化，微型化的實(shí)驗(yàn)必然會(huì)使得污染物的產(chǎn)生量有所減少，從而實(shí)現(xiàn)一定的環(huán)保性。對于教師來說，如何才能將微型實(shí)驗(yàn)貫徹于初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有效培養(yǎng)學(xué)生微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力呢？

一、教會(huì)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理

無論是什么內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)，無論是什么形式的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)原理都是實(shí)驗(yàn)開展的基本依據(jù)，只有對實(shí)驗(yàn)原理做到心中有數(shù)，對實(shí)驗(yàn)原理理解得透徹清楚，才能科學(xué)地開展接下來的實(shí)驗(yàn)操作。而在實(shí)施微型實(shí)驗(yàn)的過程中，由于按照教材設(shè)計(jì)，其中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本上都是常規(guī)的實(shí)驗(yàn)，因此大多數(shù)微型實(shí)驗(yàn)都是要經(jīng)過一定的改良才能得以實(shí)施的。在微型實(shí)驗(yàn)中，常常需要用其他儀器和藥品對常規(guī)的儀器和藥品、化學(xué)試劑進(jìn)行替代，選擇什么儀器和藥品進(jìn)行替代，必須符合基本的實(shí)驗(yàn)原理和規(guī)律，例如，碳酸鈉就可以用堿面子替代，這樣的替代要建立在對碳酸鈉的性質(zhì)和對實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理充分了解的基礎(chǔ)上。由此可見，只有了解背后的原理，才能為微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和開展打下理論基礎(chǔ)。

二、積極對演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)

在初中階段，大部分實(shí)驗(yàn)類型都屬于演示實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。在眾多演示實(shí)驗(yàn)中，有相當(dāng)一部分實(shí)驗(yàn)具備微型實(shí)驗(yàn)的條件。例如，“氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”就是初中化學(xué)中一個(gè)十分重要的演示實(shí)驗(yàn)，按照傳統(tǒng)的演示方式，這個(gè)實(shí)驗(yàn)具有明顯的污染性，如在用燃燒匙裝入硫或者紅磷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，藥品用量會(huì)比較大，并且燃燒時(shí)間也非常長，同時(shí)，在做完實(shí)驗(yàn)以后，常常會(huì)殘留很多化學(xué)物質(zhì)，且不容易熄滅，這樣，即使在實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，依然會(huì)產(chǎn)生很多污染物，如二氧化硫、P2O5等，給環(huán)境帶來很大損害。面對這樣一個(gè)不夠環(huán)保的傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)，我們怎樣對它進(jìn)行恰當(dāng)改進(jìn)，實(shí)行微型化處理呢？首先，可以從裝載實(shí)驗(yàn)藥品的燃燒匙進(jìn)行改進(jìn)：將一個(gè)細(xì)長的玻璃棒的一端放在酒精燈上燃燒，待玻璃棒變軟以后用鑷子壓下一個(gè)凹槽，這個(gè)凹槽就可以替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的燃燒匙。接下來，選用青霉素瓶作為反應(yīng)容器，儀器變小了，在實(shí)驗(yàn)中取用的藥品用量也會(huì)大大減小，相應(yīng)的，藥品殘留和化學(xué)反應(yīng)的生成物也會(huì)減少。這樣一來，整個(gè)實(shí)驗(yàn)就變得環(huán)保多了。并且，由于藥品取用量減小，還能降低實(shí)驗(yàn)成本，對學(xué)生節(jié)約意識(shí)和環(huán)保意識(shí)都具有重要的培養(yǎng)作用。

三、科學(xué)開展學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)

分組實(shí)驗(yàn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要實(shí)驗(yàn)形式，采取分組方式開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，一方面可以降低實(shí)驗(yàn)條件和成本，另一方面能有效培養(yǎng)學(xué)生合作創(chuàng)新能力，提高實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的有效性。在分組實(shí)驗(yàn)中，教師可以讓學(xué)生嘗試著設(shè)計(jì)一些微型化的實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生以組為單位進(jìn)行探討。這樣不僅提高了微型實(shí)驗(yàn)的實(shí)施水平，還讓學(xué)生在共同討論和探究中實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新意識(shí)的提升。例如，筆者在講“物質(zhì)在溶解過程中的吸熱和放熱現(xiàn)象”時(shí)，就采取分組形式讓每個(gè)組的學(xué)生都設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)方案，待方案確定以后，由每個(gè)小組的負(fù)責(zé)人向班級里的其他學(xué)生闡釋設(shè)計(jì)思路，最后由全體學(xué)生進(jìn)行評選，選出最佳實(shí)驗(yàn)方案。這種以團(tuán)隊(duì)形式開展微型實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生在成員間的相互合作與支持中更大膽進(jìn)行開拓創(chuàng)新，從而更可能創(chuàng)造出好的實(shí)驗(yàn)作品。

四、鼓勵(lì)學(xué)生自制微型實(shí)驗(yàn)儀器

化學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)然離不開各種大型的、專業(yè)的實(shí)驗(yàn)儀器，但還有很多實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)儀器的要求也沒有那么高，尤其是微型實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，很多實(shí)驗(yàn)儀器通過自己動(dòng)手完全可以制作出來。自制的實(shí)驗(yàn)儀器不僅可以有效節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，使得實(shí)驗(yàn)活動(dòng)不再局限于專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)，自制實(shí)驗(yàn)儀器的過程本身也可以有效鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力。不僅如此，因?yàn)樗谱鞯膶?shí)驗(yàn)儀器是為了實(shí)驗(yàn)活動(dòng)而做的，在制作實(shí)驗(yàn)儀器之前，學(xué)生必然要對實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟有足夠清晰的認(rèn)識(shí)，因此實(shí)驗(yàn)儀器的自制過程往往也是踐行實(shí)驗(yàn)原理、熟悉實(shí)驗(yàn)過程的有效途徑。例如，在講到“酸堿溶液的導(dǎo)電性”時(shí)，筆者鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和方案自己設(shè)計(jì)制作了一個(gè)微型的溶液導(dǎo)電測定儀，用藥品膠囊塑料板做出了多變點(diǎn)滴板，用塑料酸奶杯替代常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的小燒杯，用玻璃藥水瓶做成酒精燈，等等，以上所有實(shí)驗(yàn)儀器的制作原料都來源于現(xiàn)實(shí)生活中隨手可得的廢棄物品，這些看似無用的廢物物品經(jīng)過學(xué)生的一改裝，立刻變成了可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的專業(yè)的實(shí)驗(yàn)器材。這樣的轉(zhuǎn)變不僅可以讓學(xué)生體會(huì)到濃厚的成就感，更重要的是可以讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)變得更“接地氣”，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是只有在實(shí)驗(yàn)室中才能操作，在實(shí)驗(yàn)室以外，也可以開展各種有趣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，從而讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)場所變得更開放。

目前來看，化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化已經(jīng)變成了該學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一大重要發(fā)展趨勢，這是因?yàn)樗确暇G色環(huán)保理念，又利于學(xué)生多方面能力的培養(yǎng)，如創(chuàng)新能力、操作能力等。因此，作為化學(xué)教師，我們一定要重視微型化實(shí)驗(yàn)理念的培養(yǎng)和實(shí)踐鍛煉，努力通過有效的微型化實(shí)驗(yàn)優(yōu)化整個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。

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