劉 陽(yáng)

(渦陽(yáng)縣第一中學(xué) 安徽亳州 233600)

前言

新一輪課程改革要求教師在化學(xué)課堂上應(yīng)該著重關(guān)注學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作狀況,并且要依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知狀態(tài),組織學(xué)生進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)活動(dòng),使得學(xué)生能在實(shí)驗(yàn)中獲取理論知識(shí),同時(shí)提高自身實(shí)踐操作能力。微型實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)試劑用量上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的大實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)效果卻比較明顯,具備良好的準(zhǔn)確性、安全性、環(huán)保性,能全方位提升學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)。所以高中化學(xué)教師在平常教學(xué)中,應(yīng)結(jié)合課程內(nèi)容與學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn),巧用微型實(shí)驗(yàn),充分激活學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,便于學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)。

一、高中化學(xué)教學(xué)開展微型實(shí)驗(yàn)的價(jià)值

微型實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,盡可能少地使用化學(xué)試劑,從而獲得良好的化學(xué)實(shí)驗(yàn)效果。在微型實(shí)驗(yàn)中用到的化學(xué)試劑是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)試劑用量的幾分之一,甚至是十幾分之一,但是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象卻比較明顯。具體來(lái)說(shuō),微型實(shí)驗(yàn)的價(jià)值主要在于以下幾點(diǎn):

首先,契合綠色化學(xué)思想,降低了實(shí)驗(yàn)污染及資源損耗。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該堅(jiān)持綠色化學(xué)理念,而微型實(shí)驗(yàn)的開展契合了這一要求。微型實(shí)驗(yàn)中用到的實(shí)驗(yàn)試劑量很少,并且化學(xué)器材的消耗量也比較少,在實(shí)驗(yàn)中能極大地減少實(shí)驗(yàn)污染物產(chǎn)生,收到良好的環(huán)境保護(hù)效果。同時(shí)微型實(shí)驗(yàn)中會(huì)用到一些微型儀器,這些儀器的安全性比較高,不容易破碎,能保證學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作安全性,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的改善。

其次,強(qiáng)化學(xué)生觀察能力、實(shí)踐操作水平。在組織學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練時(shí),如果教師以自己的操作為主導(dǎo),學(xué)生會(huì)出現(xiàn)探究熱情低、不會(huì)操作的問題。而微型實(shí)驗(yàn)下教師引導(dǎo)、學(xué)生探究,可以讓學(xué)生更加自主地開展實(shí)驗(yàn),學(xué)生的主動(dòng)性會(huì)得到明顯提升,學(xué)生能在自覺操作、觀察探究的過(guò)程中深化對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解,滿足自身的綜合發(fā)展所需。

最后,促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)發(fā)展。在傳統(tǒng)化學(xué)課堂活動(dòng)中,大多是教師做、學(xué)生看,或者是多個(gè)學(xué)生共用實(shí)驗(yàn)設(shè)備,學(xué)生難以進(jìn)行獨(dú)立、自主的實(shí)驗(yàn)操作,對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析不足,弱化了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)。微型實(shí)驗(yàn)?zāi)茏屆總€(gè)學(xué)生都擁有自己的“化學(xué)實(shí)驗(yàn)箱”,使學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)所需,靈活開展實(shí)驗(yàn)操作,實(shí)驗(yàn)觀察更加方便,推動(dòng)了學(xué)生科學(xué)探究。

二、高中化學(xué)教學(xué)開展微型實(shí)驗(yàn)的方法

(一)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)情境,激活學(xué)生動(dòng)力

對(duì)高中生而言,微型實(shí)驗(yàn)是有一種全新的實(shí)驗(yàn)探究方法,為了更好地推進(jìn)微型實(shí)驗(yàn)教學(xué),教師在實(shí)踐中應(yīng)該結(jié)合學(xué)生的需求,構(gòu)建相對(duì)應(yīng)的情境,將抽象的化學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)變成形象直觀的現(xiàn)象,使得學(xué)生完成從觀看者到實(shí)踐操作者的身份轉(zhuǎn)變,在課堂上表現(xiàn)得更加活躍。

首先,高中化學(xué)教師在教學(xué)過(guò)程中可以依據(jù)學(xué)生的實(shí)際生活來(lái)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)情境。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)類似,微型實(shí)驗(yàn)也要從學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活入手,高中化學(xué)教師要依據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,引入生活中比較常見的現(xiàn)象,篩選出相應(yīng)的生活化主題。如教師用多媒體展現(xiàn)出某種物質(zhì)的實(shí)物圖片、用途,或者是為學(xué)生提供一些含有某種物質(zhì)的生活反應(yīng),讓學(xué)生依據(jù)生活來(lái)思考化學(xué)問題。而學(xué)生結(jié)合自身的生活經(jīng)驗(yàn),更容易走進(jìn)實(shí)驗(yàn)情境中。在此基礎(chǔ)上教師指引學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,效果無(wú)疑會(huì)更好。

其次,教師可借助微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)資料開展情境構(gòu)建。教師可以借助信息化手段,查閱與之相關(guān)的文獻(xiàn)、視頻、案例等資料,對(duì)這些資料進(jìn)行整合,制作成相應(yīng)的微課件,在課堂上播放,讓學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的知識(shí)產(chǎn)生興趣。接著教師給出一些針對(duì)性的問題或者是探究任務(wù),要求學(xué)生以不同的方式來(lái)完成,以此深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的感知、應(yīng)用。當(dāng)學(xué)生完成了對(duì)化學(xué)理論的探究后,教師組織學(xué)生利用相應(yīng)的微器材開展微型實(shí)驗(yàn)活動(dòng),做到理論與實(shí)踐相結(jié)合,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)水平提升。

以“分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)”為例,高中化學(xué)涉及很多微觀層面的內(nèi)容,而部分學(xué)生的微觀理念相對(duì)比較差,會(huì)產(chǎn)生一種分子、原子、離子等微觀粒子是靜態(tài)的感受。為了深化學(xué)生的理解,教師在教學(xué)過(guò)程中可以組織學(xué)生開展分子運(yùn)動(dòng)微型實(shí)驗(yàn)。教師可以結(jié)合氨水能讓酚酞試液變紅這一原理,首先將學(xué)生分成兩個(gè)不同小組:一個(gè)小組的學(xué)生準(zhǔn)備玻璃片,將玻璃片放到桌子中,然后在玻璃片的兩端分別滴上酚酞試劑、濃氨水,保證兩者不會(huì)直接接觸,接著用燒杯蓋住玻璃片;另一組學(xué)生將準(zhǔn)備好的脫脂棉放在筆帽中,接著將濃氨水滴入脫脂棉中,卷起濾紙條,放在筆管中,確保濾紙條不會(huì)掉出來(lái),再蓋好筆帽,一段時(shí)間后將濾紙條取出,觀察顏色變化。在這樣的微型實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生會(huì)正確認(rèn)識(shí)分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并且這樣的實(shí)驗(yàn)操作十分簡(jiǎn)單,取材方便,學(xué)生操作比較輕松,極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

(二)合作設(shè)計(jì)微實(shí)驗(yàn)方案

為了保證高中化學(xué)課堂上微型實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的順利開展,教師要指引學(xué)生通過(guò)獨(dú)立思考、合作探究的方式,依據(jù)實(shí)驗(yàn)課題、自身所學(xué)知識(shí),收集資料,做出猜想、生成實(shí)驗(yàn)方案等,保證微型實(shí)驗(yàn)的主導(dǎo)權(quán)在學(xué)生手中,強(qiáng)化學(xué)生的微型實(shí)驗(yàn)策劃能力培養(yǎng)。

在課堂上教師可以先給出相應(yīng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課題,指引學(xué)生結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課題做出猜想、假設(shè)。在此階段學(xué)生要借助小組合作的力量,收集相應(yīng)的資料,補(bǔ)充教材中的實(shí)驗(yàn)欄目?jī)?nèi)容。接著教師啟發(fā)學(xué)生分組對(duì)自己做出的假設(shè)、猜想進(jìn)行討論。同時(shí)教師要參與到學(xué)生討論過(guò)程中,引領(lǐng)學(xué)生將課內(nèi)外資料結(jié)合起來(lái),充分了解實(shí)驗(yàn)背景、目的、內(nèi)容;各組也要將本組做出的猜想假設(shè)記錄下來(lái),然后找出沒有依據(jù)、站不住腳的實(shí)驗(yàn)假設(shè),將其剔除,留下符合本實(shí)驗(yàn)的猜想,便于下一步微型實(shí)驗(yàn)方案的正確設(shè)計(jì)。

接著教師指引學(xué)生以小組合作的方式設(shè)計(jì)填充實(shí)驗(yàn)方案,教師可以先給學(xué)生提供一份微型實(shí)驗(yàn)的方案模板,包括實(shí)驗(yàn)標(biāo)題、實(shí)驗(yàn)流程圖、需要器材及試劑、實(shí)驗(yàn)控制手段、實(shí)驗(yàn)記錄表等,讓學(xué)生根據(jù)模板自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)過(guò)程中,如果出現(xiàn)爭(zhēng)議,教師要及時(shí)地做出干預(yù)指導(dǎo),給出提示,保證學(xué)生設(shè)計(jì)出來(lái)的微型實(shí)驗(yàn)方案更加契合實(shí)際需要。最后各組學(xué)生對(duì)得到的最終實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行審核,確認(rèn)無(wú)誤后,開始實(shí)驗(yàn)操作。

(二)自主開展微型實(shí)驗(yàn)操作

在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,學(xué)生很少有機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)踐操作,而在微型實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生有了更多的實(shí)踐操作機(jī)會(huì)。學(xué)生依據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行操作,這對(duì)于學(xué)生實(shí)際操作能力、科學(xué)探究素養(yǎng)的培育都有極大的幫助。首先需要讓學(xué)生通過(guò)小組合作的方式,自主核對(duì)實(shí)驗(yàn)試劑、儀器等,盡可能保證每個(gè)學(xué)生都能有一套微型設(shè)備,便于實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,教師要注意為學(xué)生提供開放的實(shí)驗(yàn)操作空間,鼓勵(lì)學(xué)生自主解決實(shí)驗(yàn)中遇到的各種問題。在微型實(shí)驗(yàn)操作中教師要做好巡視,提醒學(xué)生盡量獨(dú)立完成,杜絕替做實(shí)驗(yàn)、幫做實(shí)驗(yàn)的情況發(fā)生,可以通過(guò)操作示范、口頭提示的方式來(lái)幫助操作能力比較差的學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。

以“電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)”為例,在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要用到U形管進(jìn)行實(shí)驗(yàn),同時(shí)在實(shí)驗(yàn)期間由于兩級(jí)離子遷移,會(huì)損耗大量能源,用鐵棒代替電極時(shí),還因?yàn)榇箅娮?難以保證實(shí)驗(yàn)活動(dòng)順利進(jìn)行。另外在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中,教師會(huì)過(guò)于強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)理論講解,關(guān)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等方面的分析力度不足,學(xué)生缺乏直觀感受,難以留下深刻印象。這時(shí)可以創(chuàng)新以往的實(shí)驗(yàn)方式,用微型實(shí)驗(yàn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn),教師可以先引導(dǎo)學(xué)生用氯化鈉酚酞試劑浸泡濾紙,然后準(zhǔn)備一個(gè)陳舊的電池芯,將細(xì)鐵絲纏繞在電池芯的兩端,這樣就能形成陰陽(yáng)兩極。接著接通電源,在陽(yáng)極的濾紙上滴上碘化鉀—淀粉溶液,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,如果出現(xiàn)濾紙變藍(lán)的情況,則證明陽(yáng)極有氯氣形成;打開陰極端濾紙,如果濾紙變成了紅色,則證明陰極產(chǎn)生了氫氧化鈉。這樣的微型實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,并且不會(huì)占據(jù)課堂太多時(shí)間,學(xué)生能很輕松地完成,而且學(xué)生在操作中也會(huì)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)有更深的感悟,極大地滿足了學(xué)生綜合發(fā)展所需。

(四)關(guān)注過(guò)程指導(dǎo),強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技巧指引

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,用到的試劑數(shù)量相對(duì)比較少,對(duì)學(xué)生自身的實(shí)驗(yàn)操作控制能力有更高要求,所以教師要強(qiáng)化對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)行為的巡視、指引,確保每個(gè)學(xué)生都能掌握實(shí)驗(yàn)操作關(guān)鍵點(diǎn)。如微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是關(guān)于氣體制備時(shí),教師可以設(shè)置一些啟發(fā)性問題:“化學(xué)氣體制備實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)過(guò)程控制要點(diǎn)有哪些?引起實(shí)驗(yàn)失敗的主要原因有什么?”學(xué)生通過(guò)思考可以得出“實(shí)驗(yàn)器具連接不緊引起了氣體泄漏,造成實(shí)驗(yàn)失敗”。學(xué)生據(jù)此在連接器具時(shí)就會(huì)認(rèn)真仔細(xì),并且還會(huì)用相應(yīng)的方法來(lái)檢測(cè)氣密性,保證了實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的有序進(jìn)行。此外在實(shí)驗(yàn)中,溫度、時(shí)間等因素也會(huì)帶來(lái)影響,教師需要針對(duì)這一關(guān)鍵點(diǎn),指引學(xué)生利用溫度計(jì)來(lái)測(cè)量溫度,用秒表控制時(shí)間等,促使學(xué)生更加規(guī)范地完成微型實(shí)驗(yàn)操作。

以“金屬焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)”為例,金屬焰色反應(yīng)可以更好地證明金屬的性質(zhì),同時(shí)部分金屬及化合物還會(huì)在遇熱、灼燒等環(huán)境下,出現(xiàn)特殊的焰色,在以往的化學(xué)教學(xué)中,教師需要在玻璃棒上纏繞鉑絲,放在酒精燈中灼燒,接著取下玻璃棒上的鉑絲,放在碳酸鈉溶液中,幾分鐘后取出晾干,然后再利用酒精燈灼燒。為了提升實(shí)驗(yàn)的安全性,降低學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的難度,教師可以在課堂教學(xué)中組織學(xué)生開展微型實(shí)驗(yàn),先用碳酸鈉溶液浸泡濾紙,然后晾干,并用無(wú)水酒精浸潤(rùn)濾紙,接著用鑷子夾緊濾紙,用酒精燈灼燒。這樣的微型實(shí)驗(yàn)具有操作簡(jiǎn)單、安全性高、環(huán)保等優(yōu)勢(shì),能使學(xué)生更加清楚地看到焰色效果,輔助教師順利推進(jìn)課堂教學(xué)活動(dòng)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述,在高中化學(xué)教學(xué)中,微型實(shí)驗(yàn)的開展可以起到良好的作用。一方面微型實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生科學(xué)精神、探究能力的培養(yǎng);另一方面微型實(shí)驗(yàn)還能幫助學(xué)生更好地理解抽象的化學(xué)理論內(nèi)容,便于學(xué)生能持續(xù)完善自身的認(rèn)知與知識(shí)框架,滿足學(xué)生的多元化發(fā)展所需。為此高中化學(xué)教師需要更新自身的實(shí)驗(yàn)理念,借助化學(xué)原理來(lái)推進(jìn)微型實(shí)驗(yàn),全面提升化學(xué)教學(xué)效果。