農(nóng)村初中微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

1、微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)研究本課題重點(diǎn)嘗試回答微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是什么和探討農(nóng)村初中微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)儀器的替代研究、開發(fā)與應(yīng)用。一、 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是什么（一）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的起源與發(fā)展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)（大多數(shù)資料上也稱微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)），就是以盡可能少的化學(xué)試劑、化學(xué)儀器（或使用儀器替代品）來獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)。雖然它的化學(xué)試劑用量一般較少（有的資料介紹，只為常規(guī)實(shí)驗(yàn)用量的幾十分之一乃至幾千分之一）、所使用的儀器少甚至是替代品，但其效果卻可以達(dá)到準(zhǔn)確、明顯、安全、方便、熟悉儀器使用和防止環(huán)境污染、培養(yǎng)學(xué)生自主、合作、探究等目的。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)80年代初起源于美國幾所高等院?；A(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。此后，這

2、種方法和技術(shù)得到迅速推廣。到80年代未，其應(yīng)用范圍已經(jīng)由有機(jī)化學(xué)擴(kuò)展到無機(jī)化學(xué)、普通化學(xué)和中學(xué)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)改革的這個(gè)重要趨勢引起國際化學(xué)教育界的重視。因?yàn)檫@種實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益顯而易見，所以，一經(jīng)采用，就受到化學(xué)工作者的青睞。美國、聯(lián)邦德國等國家已逐步在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中審定和推廣了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。我國是從80年代未，先在大學(xué)化學(xué)教學(xué)中引入微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的。后來，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)又滲透和結(jié)合進(jìn)部分省市中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革領(lǐng)域,進(jìn)入普通學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、發(fā)展、研究與運(yùn)用之中。（二）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)入農(nóng)村初中的可能性與必要性由于農(nóng)村初中條件的限制，教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組

3、實(shí)驗(yàn)，在時(shí)間、空間及儀器選擇上都十分有限，甚至捉襟見肘；化學(xué)教師不僅忙教育教學(xué)也忙著準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)疲于應(yīng)付。所以學(xué)生的個(gè)性不能充分展示和張揚(yáng)，學(xué)生思維難以完全打開；而設(shè)計(jì)開放性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生有充分的思考空間，產(chǎn)生多種創(chuàng)造性的想法，有利于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。因此，微型實(shí)驗(yàn)的展開及實(shí)驗(yàn)儀器的替代品的開發(fā)、研究就非常必要。但是實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)時(shí)間能夠完全滿足學(xué)生的需要嗎？答案是否定的。這就要求我們教師創(chuàng)造出較好的條件滿足學(xué)生的求知需求，由于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器具有小巧便攜、不易破碎、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、液體試劑在多用滴管中不易流出等優(yōu)點(diǎn)，使每個(gè)學(xué)生都有條件裝備自己的化學(xué)實(shí)驗(yàn)箱；從而微型實(shí)驗(yàn)的展開及實(shí)驗(yàn)儀器的替代品

4、的開發(fā)、研究就在一定程度上使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求成為了可能。二、農(nóng)村初中微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)儀器的替代研究、開發(fā)與應(yīng)用。（一）實(shí)驗(yàn)儀器的替代研究、開發(fā)與運(yùn)用根據(jù)近十余年來我校對初三化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐，我們從學(xué)校實(shí)情出發(fā)結(jié)合農(nóng)村具體情況，在不影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確、安全、較規(guī)范的前提下努力尋找實(shí)驗(yàn)儀器的替代品。以下幾種替代品就是我們在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中經(jīng)常使用的。1、用鋼筆中帶膠管的內(nèi)芯代替滴管。我們知道滴管易碎，但實(shí)驗(yàn)中使用頻率較高，同學(xué)們的操作也容易出錯(cuò)。因此我就讓他們把鋼筆中帶膠管的內(nèi)芯代替滴管來練習(xí)。在平時(shí)吸墨水中、洗筆時(shí)、有空時(shí)就多加練習(xí)，同時(shí)也注意回憶滴管的正確的規(guī)范操作。2、用帶節(jié)的小竹筒或廢圓芯筒代

5、替試管。試管也是實(shí)驗(yàn)中常常使用的玻璃儀器。我們可用替代用品練習(xí)裝藥品，固體藥品可以液體藥品也行；從而減少了農(nóng)村初中實(shí)驗(yàn)教師人手少、經(jīng)費(fèi)緊張的困境。給同學(xué)們創(chuàng)造了一個(gè)更廣闊的開放的的實(shí)驗(yàn)天地，也能增加他們的動(dòng)手動(dòng)腦能力。3、用半截礦泉水瓶代替燒杯、漏斗。把一個(gè)礦泉水瓶用刀子切下一半就制得了一個(gè)燒杯，而另一部分呢做一個(gè)漏斗。這樣我們就有了燒杯和漏斗，你看我們要做過濾的實(shí)驗(yàn)不就可以啦。4、用一根小棍代替玻璃棒。5、用紗布代替濾紙。濾紙是一種特殊的紙，小分子的物質(zhì)能通過它的分子間隙（形成濾液），大顆粒的物質(zhì)不能通過（就留在濾紙上）。濾紙的作用不是和我們農(nóng)村的制作豆腐、苕粉時(shí)瀝渣的包袱（農(nóng)村叫包袱，就是

6、一大張紗布）很相似嗎？當(dāng)然，也還有一些儀器可以找到替代品，這里就不一一贅述。（二）我校初中微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的成功應(yīng)用案例實(shí)踐表明，大多數(shù)的學(xué)生常量實(shí)驗(yàn)都可以在不影響實(shí)驗(yàn)性能的前提下朝著微型化方向改進(jìn)，許多演示實(shí)驗(yàn)也可以改成微型實(shí)驗(yàn)或補(bǔ)充微型實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮常規(guī)實(shí)驗(yàn)難以發(fā)揮的教育功能。通過我校近幾年的探索與初三實(shí)驗(yàn)考試的檢測成績，充分證明在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，開展“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的研究與實(shí)踐具有很大的積極意義。1、演示實(shí)驗(yàn)融入微型實(shí)驗(yàn)元素，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣如電解水及氫氧爆鳴演示實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象不明顯，我們引入微型實(shí)驗(yàn)。取一支廢輸液管，從壺腹（中間膨大處）一端剪去小塑管并在酒精燈火焰上燒熔密封，另一端留有15cm長的

7、小塑管，如此做成一支塑料滴管，用手?jǐn)D壓塑料滴管的膠囊吸入10%的氫氧化鈉溶液并將其正放于小燒杯內(nèi)（溶液量以即將充滿膠囊為宜）。再取兩根大頭針，末端拴上導(dǎo)線，插入膠囊內(nèi)，通過導(dǎo)線將裝置與69V直流電源連接。接通電源，可觀察到塑料滴管內(nèi)的水發(fā)生電解，產(chǎn)生的氣體通過小塑料管排出。用手捏住小塑管口片刻（約510秒），再將小塑管口接近燭焰，松開手，會(huì)發(fā)出清脆的爆鳴聲，小塑管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生火花，現(xiàn)象明顯，趣味性強(qiáng)。2、改進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方式，利用微型實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維傳統(tǒng)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)由于常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件的限制，一組多人，很難做到人人動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)。同時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生往往是“照方抓藥”，無需太多的思考。如果引入微型實(shí)驗(yàn)，由于儀器

8、的微型化和試劑的微量化，給實(shí)驗(yàn)方法的重新設(shè)計(jì)、改造和組合創(chuàng)造了一個(gè)很大的思維空間，便于讓每一個(gè)學(xué)生親自動(dòng)手，去完成更多的實(shí)驗(yàn)，研發(fā)簡易代用的儀器，改進(jìn)繁難污染的實(shí)驗(yàn)，激發(fā)創(chuàng)造欲望，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。例如：在學(xué)完二氧化碳制取及性質(zhì)后，我們改變了課本上的學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案，自行設(shè)計(jì)了一套微型實(shí)驗(yàn)方案。取一支廢輸液管，從壺腹（中間膨大處）一端剪去小塑料管，另一端留有20cm長的小塑料管；在六孔井穴板中的其中的一孔加入23ml鹽酸，再將大理石顆料塞入壺腹中，當(dāng)鹽酸進(jìn)入時(shí)，此反應(yīng)激烈進(jìn)行。再在另幾孔分別加2ml蒸餾水和兩滴紫色石蕊試液，2ml澄清石灰水，輸液管另一端分別插入其中，片刻，就觀察到紫色石蕊試液變紅色，

9、澄清石灰水變渾濁。利用隨處可得的廢舊材料，僅用及少量藥品，人手一套實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)了人人親自動(dòng)手，個(gè)個(gè)都能享受到成功的樂趣。3、開拓課外實(shí)驗(yàn)，利用微型實(shí)驗(yàn)深化學(xué)生創(chuàng)新能力由于條件的限制，教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，在時(shí)間、空間及儀器選擇上都十分有限，學(xué)生的個(gè)性不能充分展示和張揚(yáng)，學(xué)生思維難以完全打開，而設(shè)計(jì)開放性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生有充分的思考空間，產(chǎn)生多種創(chuàng)造性的想法，有利于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。如農(nóng)村學(xué)生都知道，南瓜里并不是實(shí)心的，里面是什么氣體呢？在學(xué)完初中化學(xué)第一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)人呼出的氣體與吸進(jìn)的氣體有什么不同后，我要求學(xué)生在課外探究南瓜里的氣體成分，時(shí)間一個(gè)月。這就給學(xué)生提供了一個(gè)更廣闊的空間，有充

10、裕時(shí)間自主進(jìn)行探究。學(xué)生或獨(dú)立研究，或小組合作，人人參與，極大擺脫了課堂教學(xué)的約束。他們查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、用注射器抽取瓜果空腔里的氣體，用石灰水、酚酞、氨水銅絲及燃著的木條進(jìn)行氣體成分測定。有幾個(gè)學(xué)生合作的小論文瓜果的空腔里有什么氣體取得了較好的探究結(jié)論。洗衣粉加少了，洗不干凈；加多了又會(huì)增加漂洗時(shí)間，浪費(fèi)水。洗衣粉加多少效果最佳呢？在學(xué)生學(xué)習(xí)PH后，我給他們提出了上述研究課題，時(shí)間半年。怎樣確定衣服洗干凈了呢？學(xué)生們想到了一個(gè)巧妙的方法：利用PH計(jì)，如果PH=7，就表明洗干凈。通過用不同梯度的洗衣粉量，采用控制變量法實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們的關(guān)于洗衣粉最佳用量的研究獲得了很好的實(shí)驗(yàn)探索結(jié)論，具有了

11、廣闊的應(yīng)用前景。4、微型實(shí)驗(yàn)應(yīng)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合微型實(shí)驗(yàn)不是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的簡單微縮，也不是對常規(guī)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，更不是與常規(guī)實(shí)驗(yàn)的對立。微型實(shí)驗(yàn)也并非十全十美，在實(shí)踐中也凸顯出一些不足，仍有待完善。如基本操作的規(guī)范重視不足；較少考慮實(shí)驗(yàn)中的安全因素；實(shí)驗(yàn)條件控制的精確程度較低；定量實(shí)驗(yàn)的難度和誤差較大；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可見范圍小等等。盡管而此，微型實(shí)驗(yàn)仍魅力四射。它以新穎精巧的儀器設(shè)計(jì)、靈活自由的儀器組裝激發(fā)了學(xué)生的好奇心，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性和創(chuàng)造欲望；它以較低的實(shí)驗(yàn)成本，較少的實(shí)驗(yàn)污染，較好地完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，把經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益概念，綠色化學(xué)與生態(tài)效應(yīng)概念深入到學(xué)生心中；它能節(jié)約時(shí)

12、間，使同學(xué)們能從容地設(shè)計(jì)和比較不同的實(shí)驗(yàn)方案，綜合地、多維思考各種問題，改變了“照單抓藥”，被動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)狀況，為同學(xué)們發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力留下了有益空間。因此，在實(shí)際教學(xué)中，我們既要看到微型實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性，也要注意到并不是所有實(shí)驗(yàn)都可用微型實(shí)驗(yàn)代替。應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、目的、現(xiàn)象和定量要求等進(jìn)行選擇，使常規(guī)實(shí)驗(yàn)和微型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，兩者取長補(bǔ)短，自始至終貫穿綠色化學(xué)思想，這樣才能發(fā)揮更好的教學(xué)效果。（三）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用前景實(shí)踐證明，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)對中學(xué)化學(xué)教學(xué)的改革有如下主要優(yōu)點(diǎn)：1、可使絕大多數(shù)學(xué)生都有動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，改變過去那種“一 人做、大家看”的局面；使學(xué)生由過去被動(dòng)“等待”和“接受式“的學(xué)

13、習(xí)方式，變?yōu)椤爸鲃?dòng)”和“探索式”的學(xué)習(xí)方式；使多年來提倡的“啟發(fā)式”、“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的教學(xué)方法得以實(shí)驗(yàn)。提高了學(xué)生的自主、合作、探究的興趣與能力。2、極大地培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。由于微型實(shí)驗(yàn)既安全又節(jié)約，教師可以放心地讓學(xué)生一人一組做實(shí)驗(yàn)。通過親手做實(shí)驗(yàn)，以可幫助學(xué)生理解和形成化學(xué)概念，可以培養(yǎng)觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，同時(shí)，有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。學(xué)生盼著上微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，做作業(yè)、復(fù)習(xí)或預(yù)習(xí)等，根本不用教師督促。3、使隨堂實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室分組實(shí)驗(yàn)、家庭小實(shí)驗(yàn)和課外活動(dòng)實(shí)驗(yàn)等都得以開展。有利于培養(yǎng)學(xué)生既動(dòng)腦又動(dòng)手、理論聯(lián)系實(shí)際和解決實(shí)際問題的能力。有利于培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心自然、關(guān)心社會(huì)的情感和創(chuàng)新精神。4、對辦學(xué)條件較差，缺少儀器藥品和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的農(nóng)村中學(xué)，促進(jìn)了其對化學(xué)實(shí)驗(yàn)代用儀器藥品的開發(fā)和推廣。改善實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，可大幅度地減少實(shí)驗(yàn)室空氣和水體排放污染，有益于師生的健康。減輕了化學(xué)實(shí)驗(yàn)人手短缺、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)緊張的局面。 正因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的微型化有以上的優(yōu)點(diǎn)，它在我們農(nóng)村初中的應(yīng)用就如星火燎原般展開了，顯示出了強(qiáng)