在高中实施探究性化学微型实验的教学总结
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【摘要】探究性化学微型实验与常规化学实验相比，前者具有以下优点："省试剂，少污染，安全，省时，激发兴趣，强化动手能力，培养创新思维，树立环保意识"。 然而，从我们的调查数据来看，不太了解和不了解微型化学实验的老师占一半，没有开展过微型化学实验的老师大多数。所以，我们主要从转变教师观念、改进教师演示实验、改进学生实验等方面努力。
1.提高老师对探究性化学微型实验的认识
1.1 加强宣传，提高认识。
目前，尽管全国已有800多所大、中学校开始在化学教学中应用微型实验，但在大多数地区仍有相当一部分中学化学教育工作者对微型化学实验尚知之甚少，有的了解不全面，更有的根本没有微型化学实验的概念而认为可有可无。我们学校也如此，之前老师们都没有去了解过化学微型实验的相关信息，更没有看过微型实验仪器。为此，我们要借助开会交流、多媒体等多种方式多种途径加强宣传介绍：（1）微型实验在国际上已进入了快速推广阶段，其中一个最为重要又最为显著的标志就是在中学生化学奥林匹克竞赛的实验题中出现了以微型实验的思想来命题的现象，1997年的实验题便是一个很好的例子。我国的选手连仪器都没有看到过，更不用说去操作它了。（2）深刻领会到中学微型化学实验在激发学生学习兴趣、强化动手能力的训练、提高科学素质、培养创新思维、树立绿色化学观念等方面的独特功效，进一步明确开展中学微型化学实验的现实意义、目标和方法，增强自己的使命感。
1. 2 加强学习，提高实验技能。
如果化学教师对基本的实验操作都存在问题，怎样要求学生掌握实验技能？对于实验改革，目前只有少部分的教师愿意动脑筋改进装置、改进实验，这对于当今素质教育的落实是很不利的。在活动课的安排上，可看出高考指挥棒的威力所在，只有极少的教师指导学生做一些探究性实验。真正让教师按照新课程标准理念，改变学生学习方式――倡导探究性实验，这就需要教师改变教学观念，提高实验技能，加强对实验教学的认识，大胆探索。（1）多探究化学微型实验，微型化学实验替代常规实验，药品的用量、仪器设备的变化会引起试剂浓度、仪器规格、实验条件的改变，因而不能完全照搬常规实验的条件和方法。这就需要我们反复在教学实践中对《化学教学》、《中学化学教学参考》和《化学通报》等刊物上发表的有关中学微型化学实验方面的设计、改进的方案，逐一进行研究，吸取其精华，不断优化，提出自己的切实可行的、科学的新思路、新方法、新方案。同时，也要对那些尚无微型实验方案的常规实验进行可行性的研究，看看是否能形成新的方案。"他山之石，可以攻玉。"在可能的条件下，也要研究国外的中学微型化学实验的设计、方案，探求人家的设计思路，找出值得借鉴之处，丰富经验，开阔视野。（2）多交流设计方案，平时大家工作忙，很少能聚在一起，为了及时总结、交流成功的经验，我们在校园网内开了公共上传区，大家可以把好的设计方案，有关化学微型实验的文章传上去，大家共享，交流。一个月我们固定开一次会议，把微型化学实验作为会议议题，进一步促进交流、完善。
2.教师演示实验的改进
2.1 将教师演示实验设计为探究性学生分组实验。
常规的教学方法是教师的演示实验教师自己在讲台上做，哪怕是用常规的化学仪器，实验现象有多明显，也只是教室前几排的学生看得清楚，而后边的同学只是跟着在那里看热闹。另外，教师的演示实验并没有能够调动学生充分参与的积极性，也没有让学生更深刻地思考、分析问题。下面是将教师演示实验设计为探究性学生分组实验的一个案例。
【实验设计】、【实验现象】、【实验结论】
酸碱中和反应的实质是： 有些教师演示实验用常规的实验仪器效果明显，但由于所用的仪器容量比较大，所以用的药品量多，反应所需要的时间较长。如果用微型化学实验仪器做同样的实验也达到同样的实验现象，而用微型化学实验仪器所用的药品量少，反应所需要的时间也少，造成的污染也小，何乐而不为呢？
把常规实验改为微型化学实验有以下几点好处：
（1）有利于激发学生的学习兴趣，仪器微化、操作简捷，经济省时，安全便携。
（2）利于提高实验的科学性，培养学生严谨求学的科学态度，微型实验仪器精巧细小，试剂用量少，所以实验过程学生必须小心拆装，规范操作，注意力高度集中，密切注意观察实验现象，随时记录反应过程中实验的变化。利于培养学生规范操作技能和严谨的科学态度。
（3）利于传播绿色化学观念，增强学生的环保意识，微型实验药品用量少，反应产物少，实验中不会造成危险；同时，生成的污染性物质的量少，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。微型实验虽然具有许多优越性，但也并不是所有实验都可用之代替的。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。
2.学生实验的改进
2.1 把部分学生实验设计成以探究性为主的微型化学实验。
教师必须要指导学生设计实验方案，经老师批改后按照最优的实验方案进行实验，完成实验报告，并有实验小结。
如下是将学生实验"金属钠的性质"设计成探究性化学微型实验。
实验过程：
【学生实验】一：金属钠的取用、切割、挤压、观察。
【提出问题】①：钠是金属，能导电吗？
【设计实验】二：钠的导电性实验。
【实验现象】、【实验结论】。
【提出问题】②：较活泼的金属与酸反应生成盐和氢气。哪么金属钠与水反应生成物是什么？
【实验假设】
【实验设计】：钠与水的反应
【实验现象】用火柴点着肥皂泡，听到。滴有酚酞的溶液。
【实验结论】：钠的性质（1）银白色金属，质软；（2）有延展性；（3）密度比水的小，比煤油的大；（4）导电性良好；（5）熔、沸点低；（6）钠与水反应生成氢氧化钠与氢气。
【提出问题】③：钠与盐酸反应和钠与水反应哪一个更剧烈？
【学生推测】：①钠与水反应更剧烈，原因是钠与盐酸反应是钠与水先反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与盐酸反应生成氯化钠和水。
【实验设计】：利用上述相同的实验装置进行钠与盐酸的反应。
【实验现象】、【实验结论】。
【提出问题】④：把金属的钠放到硫酸铜溶液中会有什么现象？
【学生推测】：①钠置换出金属铜，有红色物质生成；②钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀。
【设计实验】：利用上述相同的实验装置进行钠与硫酸铜溶液的反应。
【实验现象】、【实验结论】。
【教学后记】：本节课实验改为微型实验后，在青霉素瓶中进行，且在溶液上面加煤油，使反应速率适中，克服了常规实验中反应快，放出热量大，不易控制，不安全的缺点，减少学生对做化学实验恐惧心理，激发了他们的实验兴趣和刻苦钻研的精神。该装置可以完成三个实验，学生并没有感到烦琐，相反，由于实验现象与他们以前所学习的知识出现矛盾，更加激发他们的好奇心和求知欲。
2.2 把学生实验中的实验报告册内容做改进。
在传统的实验报告中，主要的操作步骤都已罗列出，学生只是填写现象和结论（方程式）即可，这样既不利于培养学生的逻辑思维能力和语言表达能力，也不利于化学用语的训练，更不利于学生探究、创新精神的培养，而学生恰恰在这方面是薄弱的。我们在改进的实验报告中增加了旨在培养学生探究、创新思维的实验方案设计，要求学生自己写出实验目的、步骤、预期的现象。然后根据自己的实验方案动手做实验后填写实验现象和结论。
4.重视家庭小实验、选做实验，并穿插在课堂教学中
化学是一门实践性和应用性很强的科学，化学知识广泛深刻地渗透进个人和社会生活的各个方面，化学物质、化学现象、化学变化无时不在、无处不在。因此，贴近生活，贴近社会，成为化学实验教学改革的重要指导思想。为此，我们的课本开设了一些新的实验教学形式，如指纹检查、滴水生烟、自制指示剂、自制蒸馏水、天然水的净化、海带成分中碘的检验等等既能巩固所学知识，又能调动学生学习化学的积极性；四个家庭小实验，如自做冰袋、检验发酵粉加水时能产生二氧化碳、白纸显字、测定雨水的PH等，以此使学生认识和理解化学学科对个人和社会的贡献和价值，对学生进行科学的生活和生活中科学的教育，也提高学生对化学科的学习兴趣，让学生喜欢上化学，爱上化学，更爱上化学实验。然而，很多学校为了赶进度，没能安排学生完成这些实验。我们的做法是我们教师就将这些实验根据它所属知识点的范围穿插在分组实验中，这类实验大多都用微型实验仪器来完成，如（滴水生烟（锌与碘的反应对）、吹气生火（过氧化钠与二氧化碳的反应）、制取蒸馏水等。重视选做实验和家庭小实验对培养学生观察现象、提出问题、分析问题和解决问题的能力从而提高实验教学效果都有提高作用。
5.鼓励师生研制化学微型仪器，设计化学微型实验
5.1 研制造价低廉，易于推广的微型化学实验仪器。
与传统的实验仪器相比，微型仪器的市场还没有找开，并不能较方便地买到合适的仪器，另一方面，从节约、环保的角度出发，我们尽可能自制微型仪器。主要途径一是利用废弃的各种材料，如比较大的药片塑料板，洗净后能当点滴板使用，塑料药瓶割去上半截就可以当微型烧杯用，冷饮中常用的小勺子清洁后能当作药匙，经消毒后的一次性注射器，青霉素瓶可以当广口瓶等等；二是购买一些经济实用的日常用品进行改造成实验仪器，如在塑料餐盒打孔能制成各种规格固定性很好的试管架，自行车的气门胶可用作微型导管等，下图是我们制作的一套气密性很好的仪器，用来进行HNO3与铜反应等实验，克服了传统实验污染较重的问题，携带方便，操作性强，效果很好。不愧是一套造价低廉，易于推广的微型化学实验仪器。
5.2 因地制宜选用部分微型实验仪器的代用品。
（1）青霉素瓶：青霉素瓶是微型化学实验仪器中使用最广泛的替代品，即可用作反应容器，也可用于储存试剂。最大优点在于它可以耐200℃左右的温度，可以水浴或直接在火上加热，从而弥补了一般塑料微型仪器水浴加热不能超过80℃的缺陷。
（2）注射器：注射器也是一种用途广泛的微型化学实验仪器，不仅取液方便，而且还可以取用气体药品；注射器的气密性较好，特别适合做气体反应容器，更因为活塞的上下伸缩性，可以满足恒压反应或恒容反应的不同需求。注射器最大的优势在于器壁上精确的刻度，可以准确计量和控制反应用量，提高实验精确度。
（3）饮料瓶：不同品牌的饮料瓶瓶底是不一样的，有的是平底，有的底部向瓶内有几处不同程度的凸起，例如果粒橙的瓶子底部就形成了几个凹槽。这些凹槽正好为我们的实验时的药品提供了盛放的容器。可以用剪刀将果粒橙饮料瓶离底部1/3处小心的剪开，尽量使切口齐平，用多用滴管在瓶底的凹槽内分别滴加反应试剂。由于饮料瓶大多透明，底部凹槽可以作为药品临时存储，也可以作为一定量药品的反应容器。
（4）药片铝塑板：取出一些药品包装版中的药片、胶囊以后，将封口的铝箔去除干净就可以作为一个简易的点滴板，由于制作材料大多是高分子塑料，不易腐蚀也不易破碎，往往可以代替微型化学实验中的井穴板，做一些简单的化学实验，例如酸碱指示剂与酸碱反应变色、铁盐溶液化学性质的检验等。
（5）滤纸：滤纸是微型化学实验常用素材，在教学实际中有着丰富的应用。滤纸主要成份是纤维素，因此可以直接作为反应物进行碳水化合物相关性质演示，如浓硫酸脱水性实验；由于滤纸底色为白色，便于在纸上进行颜色变化的实验，经典的"无字天书"、"指纹实验"都可以在滤纸上完成；又由于滤纸吸水性能好、溶液扩散快，"纸上层析"实验就需要滤纸进行，用滤纸片作为载体可以完成多数非加热性的液体、气体参与的化学实验，如原电池实验、电解实验、卤素单质氧化性比较实验等。在滤纸片上完成化学实验相对于在试管、烧杯中完成化学实验既节约药品，又方便操作，值得推广。
（6）大头针：用大头针作为微型原电池、电解池反应的电极。
（7）塑料管：一次性输液用的输液管、塑料吸管常在微型化学实验研究中作为导管使用；用自行车气嘴用的小橡皮管作为连接管；塑料吸管的一端封闭后还可以做点滴吸管。
总之，仪器的研究与开发应多方努力，力求使开发的仪器微型化、规范化、标准化、系列化、通用化，同时具有多功能、易封闭、较强的实用性和时代感，并符合绿色化学实验的要求，"使之日臻完善并加以推广"。
探究性化学微型实验的实践是对课堂教学模式的一次挑战；是对学生进行素质教育、环保教育的重要途径；是对教师教研能力的提升。
参考文献
[1]周宁怀. 《微型化学实验》 科学出版社，2000.
[2] 姚焕英.《在实验教学中应大力推行微型实验》，中学化学教学参考，2000，（6）.
[3] 宋心琦.《有关实验教学改革的想法与建议》，化学教育，2001，（3）.
[4] 吴俊明.《中学实验教学研究导论》，江苏教育出版社，1997.