微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程資源開發(fā)和利用

摘要：微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的開發(fā)和利用就是以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)為載體，使其能夠?qū)W課程，與化學(xué)教育教學(xué)活動(dòng)相聯(lián)系，并充分挖掘已開發(fā)出來的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)課程中的教育教學(xué)價(jià)值。它對(duì)于傳播綠色化學(xué)理念、促進(jìn)化學(xué)新課程改革、轉(zhuǎn)變化學(xué)方式、培養(yǎng)創(chuàng)新能力有重要意義。我們可以從國(guó)家、地方、學(xué)校三個(gè)層面對(duì)微型化 ,簡(jiǎn)寫為M.L。美籍華裔化學(xué)家馬祖圣教授提出微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以盡可能少的試劑所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)。中國(guó)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中心主任周寧懷教授認(rèn)為微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在微型化的儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其試劑用量為常儀器的微型化和試劑的微量化。因而，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是指用微量的藥品在微型的儀器中進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)把課程資源分為：素材性資源和條件性資源；自然課程資源和社會(huì)課程資源；文字物力資源等幾個(gè)子系統(tǒng)。［2］從化學(xué)實(shí)驗(yàn)可缺少的組成部分，是學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)知識(shí)的重要工具和媒體，是化學(xué)教學(xué)認(rèn)識(shí)過程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。［3］微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一種方法與技術(shù)，不從系統(tǒng)角度看，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源是由微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器（硬件），），），師和學(xué)生等多個(gè)要素組成的系統(tǒng)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的開發(fā)和利用就是以微型驗(yàn)為載體，使其能夠廣泛地進(jìn)入化學(xué)課程，與化學(xué)教育教學(xué)活動(dòng)相聯(lián)系，并充分挖發(fā)出來的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)課程中的教育教學(xué)價(jià)值。其開發(fā)的價(jià)值取向是有利于化學(xué)物質(zhì)世界探究的學(xué)習(xí)化課程資源，把重心放在為學(xué)生學(xué)習(xí)構(gòu)筑一個(gè)意義建構(gòu)的綠色化學(xué)可詮釋為環(huán)境友好化學(xué)，其核心內(nèi)涵是指在化學(xué)反應(yīng)過程和生產(chǎn)過程中少或徹底清除使用和產(chǎn)生有害物質(zhì)，即不是被動(dòng)地治理環(huán)境污染，而是染，將污染消滅在生產(chǎn)源頭的化學(xué)。它使用化學(xué)藥品的基本原則是：（1）不用危害品(一致的。它把預(yù)防化學(xué)污染的思想貫穿于化學(xué)教育的全過程中2.促進(jìn)化學(xué)新課程改程開發(fā)過程之外是其失敗原因之一。［5］這說明教師作為重要的課程資源未能得。就化學(xué)新課程改革看，我國(guó)中學(xué)班級(jí)多且規(guī)模約化學(xué)新課程改革深入的重要因素。推廣微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)人手一套微型儀器，個(gè)學(xué)生提供平等的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，是化學(xué)課程資源開發(fā)和利用的新的3.轉(zhuǎn)變化學(xué)學(xué)習(xí)方化學(xué)新課程理念強(qiáng)化科學(xué)探究意識(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。這實(shí)際上是教學(xué)重心學(xué)。如果學(xué)生各自擁有一套微型實(shí)驗(yàn)裝置和藥品，那么，就有權(quán)決定何時(shí)、何方式使用此資源，例如學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)都能按照自己的思 ,能在實(shí)驗(yàn)室、教室甚至家庭做實(shí)驗(yàn)。它拓寬了學(xué)生科學(xué)探究的空間，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)主動(dòng)地體驗(yàn)探究過程，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，學(xué)4.培養(yǎng)創(chuàng)新能要是受常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件的限制，一組多人實(shí)驗(yàn)，有的學(xué)生親自動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)少能在教學(xué)中引入微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于儀器的微型化和試劑的微量化，給實(shí)驗(yàn)方法的計(jì)、改造和組合創(chuàng)造一個(gè)很大的思維空間。這對(duì)活躍學(xué)生思維，激發(fā)創(chuàng)造欲望，培二、我國(guó)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源開發(fā)和利用的標(biāo)志。我國(guó)的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究在周寧懷教授的倡導(dǎo)與推動(dòng)進(jìn)行研究至今，已經(jīng)取得了重要成果。1989年微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課題研究協(xié)作組成立；1992年國(guó)家教委已將微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器列入中學(xué)理科教學(xué)儀器配備目錄，2000年配備目化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)術(shù)會(huì)議。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的開發(fā)及其研究取得了一定的成就，但是，有在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中得到大面積的推廣。［考考不考？微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是否會(huì)影響學(xué)生掌握常規(guī)實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范？采用微型實(shí)驗(yàn)后，常規(guī)實(shí)驗(yàn)怎么辦？筆者認(rèn)為，隨著新課程改革的推進(jìn)，高考實(shí)驗(yàn)題在逐步發(fā)生變革。高考命題強(qiáng)調(diào)靈活運(yùn)用所學(xué)的自然科學(xué)理論、實(shí)驗(yàn)方法和儀器，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案并處理相似于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法和儀器的試題。例如，2005年高考理科綜合能力測(cè)試的第11、18、26題等。同時(shí)，從第29屆國(guó)際奧林匹克化學(xué)競(jìng)賽開始，以后各屆奧賽的實(shí)驗(yàn)部分都有采用微型實(shí)驗(yàn)儀器的操作，這表明我國(guó)和國(guó)際化學(xué)界對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重視。應(yīng)該看到，操作的規(guī)范性是相對(duì)的，實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范取決于實(shí)驗(yàn)和方便以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯和實(shí)驗(yàn)誤差降低到最小。從這個(gè)意義上說，微型實(shí)驗(yàn)和常規(guī)實(shí)驗(yàn)操作，形式上可能有所不同，但本質(zhì)上是一致的。例如，用膠頭滴管向試管內(nèi)滴加液體與用多用滴管向點(diǎn)滴板中滴加液體，其本質(zhì)是相通的。至于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)和常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。如分離和提純的方法和技術(shù)，微型實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)例如，微型塑料型儀器不能加熱，塑料本身能與一些化學(xué)試劑起反應(yīng)而使其應(yīng)用受到了影響。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的不足，有微型實(shí)驗(yàn)本身固有的缺陷，有開發(fā)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法與技術(shù)存在的局限性等。（2）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的單一。從已發(fā)表的微型化學(xué)文看，研究集中于微型實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和儀器的改進(jìn)方面，很少涉及教師和學(xué)生如何運(yùn)用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教與學(xué)，沒有形成系統(tǒng)的整體的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革方案，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能和教學(xué)效果未能得到科學(xué)的論證。有關(guān)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程與教學(xué)設(shè)計(jì)的資源相對(duì)較少，［ ,鑒于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為二十世紀(jì)八十年代以來的化學(xué)領(lǐng)域引人矚目的重大變革之一 ,國(guó)家化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)理應(yīng)明確闡明微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵實(shí)驗(yàn)的教學(xué)和習(xí)題設(shè)計(jì)，教材多采用常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，很少涉及微型實(shí)驗(yàn)裝置。型化的建議，并安排了用微型實(shí)驗(yàn)儀器和代用品進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，這也是在我國(guó)首次把驗(yàn)引入到教科書中。教材是最主要的課程資源。為此，筆者建議：在教師教學(xué)參考書中介紹微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、歷史背景，國(guó)內(nèi)外微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展的歷程以及微型化學(xué)實(shí)編入其中；在化學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)題的設(shè)計(jì)中，引入用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)解決化學(xué)問題的方法與技巧；在學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)學(xué)生用諸如大頭針、鉛筆芯、多用塑料滴管和電池設(shè)計(jì)水現(xiàn)行國(guó)內(nèi)開發(fā)的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器種類較多，每種都有其優(yōu)勢(shì)和不完善之處。因此，認(rèn)為，國(guó)家教育主管部門，有必要對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源進(jìn)行篩選和鑒定,初步分析出具有開發(fā)價(jià)值的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源來，以建立中國(guó)的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)品牌。筆者認(rèn)為，當(dāng)前，使用已開發(fā)成套的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，完全替代常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是不適合的。但是，整合當(dāng)前的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，開發(fā)占主流地位的、適合大學(xué)和中學(xué)通用的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，使其作為課程資源進(jìn)入化學(xué)新課程中，具有重要的意義對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的領(lǐng)導(dǎo)主要是指在省一級(jí)或地一級(jí)教育行政主管部門的領(lǐng)導(dǎo)下，成立有關(guān)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中心的相關(guān)組織，定期組織召開微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究會(huì)議，開展中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課題研究，舉辦中青年教師微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，搭建對(duì)話、交平臺(tái)。同時(shí)，與企業(yè)聯(lián)姻，設(shè)立微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)基金，資助各地微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。并且，制定向各中學(xué)配備一些微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的有關(guān)條例如，被教育主管部門認(rèn)可的一些微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，諸如多用滴管、點(diǎn)滴板、微型試微型酒精燈等微型儀器，可以作為學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)的儀器直接向各中學(xué)高等院校科研力量比較集中，是開發(fā)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的重化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求，力求開發(fā)價(jià)格低廉的微型儀器，做到規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,同時(shí)具有多功能、易封閉、較強(qiáng)的實(shí)用性和時(shí)代感。其次，通過地方教研室加強(qiáng)與開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)校聯(lián)系，及時(shí)了解儀器使用的情況，聽取第一線教育工作者的意見，及時(shí)彌補(bǔ)不足或欠缺之處，研究并生產(chǎn)出質(zhì)量更高的儀器，并出版相應(yīng)的微型化學(xué)冊(cè)。再次，培養(yǎng)熟練掌握微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)教師和學(xué)生在化學(xué)新課程的教與學(xué)中，可以對(duì)常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行改進(jìn)，盡可能微型化。因?yàn)橹挥袃x器微型化了，才能減少試劑在器皿上的附著量。為此，師生可對(duì)硫或紅磷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，存在的問題是燃燒匙凹陷太深，可燃物與O2接觸受阻，燃燒時(shí)間可將燃燒匙進(jìn)行改進(jìn)，取一細(xì)玻璃棒的一端燒至半熔后用鑷子壓出一個(gè)小凹槽，微型匙就制成了。用青霉素瓶作微型反應(yīng)容器，該燃燒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象盡可能小劑量實(shí)驗(yàn)指實(shí)驗(yàn)者為達(dá)到一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，在可能的?shí)驗(yàn)條在化學(xué)教與學(xué)的過程中，為了保護(hù)環(huán)境，只要能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模M可能少用一點(diǎn)試此，師生就成為微型實(shí)驗(yàn)課程資源的開發(fā)和利用者。例如，在學(xué)習(xí)氯、溴、碘性質(zhì)遞變：（；（；（該系列微型實(shí)驗(yàn)用濾紙代替常規(guī)的試管，變常規(guī)間斷式實(shí)驗(yàn)為連續(xù)微型實(shí)驗(yàn)，節(jié)約中學(xué)化學(xué)的一線教師開發(fā)和利用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源，的研究者通力合作，特別是利用高校研制的成套微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，深入開展中學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)的課題研究，走行動(dòng)研究之路。例如研究微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)、學(xué)習(xí)、非智力因素、元認(rèn)知、科學(xué)精神、創(chuàng)新思維等方面的作用；與綠色化學(xué)、綠色實(shí)驗(yàn)、常規(guī)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系；探索在中學(xué)化學(xué)不同層次課程中常規(guī)與微型實(shí)驗(yàn)理想結(jié)合的 ,等等課題組著重研制和開發(fā)了符合科學(xué)原理，具有多功能性、實(shí)用性強(qiáng)、能滿足中學(xué)化的簡(jiǎn)易標(biāo)準(zhǔn)接口（非磨口）配套微型儀器，已獲得三簡(jiǎn)單、方便、易行，能完成絕大部分中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，尤其適合氣體的制備與性質(zhì)一體化實(shí)），心理。我們?cè)O(shè)計(jì)的微型實(shí)驗(yàn)，由于試劑的用量少，較為安全，學(xué)生也可以完成此實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖2以課題組研制的成套微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器為依課程。首先，安排學(xué)生完成一系列典型的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)及其拓展性實(shí)驗(yàn)，幫助他們獲型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本技能。其次，讓學(xué)生選擇自己想要研究的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)新的后，能夠自覺地運(yùn)用我們開發(fā)的微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行化學(xué)教學(xué)，取得了顯著的教學(xué)效果，促原理是啟發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，以微型實(shí)驗(yàn)為載體，分組討論設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)問題探究，實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告 ,學(xué)習(xí)感受交流。從2003年10月開始，課題組在廣東信宜二中等多所學(xué)校進(jìn)行了等組單點(diǎn)實(shí)驗(yàn)、多點(diǎn)實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)、推廣應(yīng)用