中學微型化學實驗教學研究

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一、教學中滲透“綠色化學”的核心素養

（一）課堂為陣地,滲透綠色理念。綠色化學是近幾年才開始出現的更高層次的化學，是當今國際化學的前沿，其核心是利用化學原理從根本上減少或消除化學工業對環境的污染。2001年的課程標準研究所化學課程教材研究開發中心編著中強調“立足于學生適應現代生活和未來發展需要，充分發揮化學的整理育人功能，構建全面發展學生化學學科核心素養的化學課程目標體系”。化學課程提出：教師要在環境教育過程中,向學生闡明綠色化學的觀點、要求,使學生樹立起防治污染、建立人與自然和諧相處的責任感，培養適應社會發展的能力，提高學生核心素養。基于此，我校在實驗教學中采取滲透的方式,自然地引入相關的環保知識,發展學生綠色化學意識。如講授《燃料的合理利用與開發》一節時，引導學生通過查資料了解化石燃料的燃燒會產生氮氧化合物,知道它們都是形成酸雨的主要污染物,然后介紹：空氣中二氧化硫70%來源于工業燃料,12%來源于工業燃油,其余則來源于生活燃煤等。它能直接危害人的身體健康,又可以導致水土酸化,水生生物減少或絕跡,樹木枯死,還能腐蝕建筑物。最后讓學生討論:如何防止和減少污染。這樣既增強了學生的環保意識；又讓知識融于社會，服務于生活，樹立學好化學造福人類的觀念。（二）實驗為手段,培養綠色習慣。化學實驗教學增強了學生直觀的感性認識,培養了學生觀察、描述、分析和解決問題的能力。但實驗定會涉及到有害的物質,從某種意義上講學校的環境污染主要來源于化學實驗。因此在實驗教學中減少有害物質生成，貫徹綠色化學思想是非常必要的，并且要把實現實驗綠色化成為一總習慣。1.藥品的貯存方法的規范化。當學生第一次走進化學實驗室時，首先要讓他們明確實驗室藥品儲存規則及藥品取用規則，特別介紹危險化學品儲存、取用遵守的規則。如易揮發的濃硝酸、濃鹽酸等用鐘罩封閉貯存；對大多數有機物如苯、甲苯、甲醛等用專柜避光保存；對劇如汞、白磷等、強腐、蝕性酸堿等用專用保險柜上鎖保存,定期檢查貯存情況。2.規范實驗操作使實驗在嚴密的情況下進行。化學實驗中,師生都要接觸有害物質和無害物質,在實驗中也會聞到有害和無害氣體。因此,必須指導學生要嚴格按照實驗操作的程序,有條不紊地進行各種實驗。嚴格教育學生規范操作,正確地聞氣體、取藥品、取有毒性原料。實驗結束后,及時處理實驗中產生的廢料。把儀器洗滌干凈放回原處,實驗桌面擦洗干凈,這些都要認真細致指導,讓實驗活動成為對學生進行環境教育的課堂。3.以無害化為出發點創新實驗設計。目前在常規實驗中,藥品用量較多不僅造成浪費,還污染環境。因此,在實驗中用玻璃管制成各種可加熱儀器的替代實驗儀器、用點滴板等進行微型系列實驗。這種方法藥品用量少、反應產物少、操作安全,實驗不會造成危險,對環境的污染程度較輕。同時也達到減少實驗污染的目的。著名心理學家林崇德曾說過：“習慣是在生活過程中和教育過程中形成和培養起來的。習慣的形成方式主要是靠簡單的重復和有意識的練習”。因此實驗教學實施微型化，提倡無害化，利于學生綠色化學習慣的養成。

二、初中微型化學實驗設計應用與前景

（一）微型化學實驗儀器的替代研究。結合我對初中化學實驗的教學實踐，在不影響實驗的準確、安全、規范的前提下引導學生尋找實驗儀器的替代品，極大的激發了學生實驗熱情與學化學的興趣。下面介紹幾種適合學生簡易、批量制作常用的替代品。1.滴眼液的膠藥瓶或鋼筆中帶膠管的內芯制作的滴管。實驗室玻璃滴管易碎，但實驗中使用頻率較高，同學們的操作也容易出錯。因此我就讓他們用滴眼液的膠藥瓶或鋼筆中帶膠管的內芯代替滴管，便于有空時多加練習。2.用喝可樂或豆奶的小號玻璃瓶代替試管。試管是實驗中常常使用的玻璃儀器。我們可用替代用品練習裝藥品，同時減少了農村初中實驗教師人手少、經費緊張的困境。給同學們創造了一個更開放的實驗空間，也能增加他們的動手動腦能力。3.將一個礦泉水瓶用刀子切成兩半，瓶口部分做一個漏斗，用一根小棍代替玻璃棒，用紗布代替濾紙；瓶的另一半標上刻度線就制得了一個簡單的燒杯，就做了簡易過濾器。（二）微型化學實驗的應用案例。傳統的學生實驗由于常規實驗條件的限制，一組多人，很難做到人人動手完成實驗。微型化學實驗是為減少資源消耗和化學污染而發展起來的一種化學實驗的新方法、新技術，是化學實驗方法的新變革。實施微型化學實驗,把綠色化學融合于中學課程教材改革和課堂教學改革之中,使綠色化學成為中學化學教育的一個重要的組成部分,這是中學化學教育的嶄新課題。下面以人教版九化上冊“電解水”及氫氧混合爆鳴演示實驗為案例介紹我的微型化實驗設計。取一只小號礦泉水塑料空瓶洗凈，瓶蓋中心鉆取小孔，加入約5％的氫氧化鈉溶液至瓶頸處。另取一支耗完油的中性筆筆芯，拔掉筆頭后一端緊插在上述塑料瓶蓋的小孔中。再把該筆芯如下圖所示作兩次直角的彎曲。彎曲時把筆芯放在酒精燈火焰上略加熱，彎曲后讓它冷卻定型。用兩根大頭針，從塑料瓶上端分別向下插入瓶內，兩大頭針的尾端分別通過細導線跟3～6V直流電電源連接（電源可用小號干電池）。取一只小的瓶蓋，蓋內加入少量1∶1的肥皂水。先接通電源。通電后塑料瓶里的水發生電解，產生的氫、氧混合氣體，通過細塑料導管向外排出。把排出的混合爆鳴氣通入瓶蓋內的肥皂液中，會吹出一團團的肥皂泡。用燃著的木頭引燃肥皂泡，發出清脆的爆鳴聲。混合氣體不斷產生，肥皂泡不斷形成，間隔片刻可再次點火爆鳴。當然，還有一些微型化學實驗的應用案例這里就不一一贅述。通過上面的常規實驗與微型實驗具體例子的比較,我們可以看出微型化學實驗作為一種新的實驗技術和方法,很容易被學生接受。它給實驗方法的重新設計、改造和組合創造了一個很大的思維空間，滿足不同實驗的要求，便于讓每一個學生親自動手，去完成更多的實驗，激發創造欲望，培養創新能力。（三）微型化學實驗的應用前景。微型化學實驗對中學化學教學的改革有如下主要優點：1.微型化學實驗作為一種新的實驗技術和方法,很容易被學生接受，能從心理上縮短了與化學的距離；微型實驗操作簡便、安全，實驗成功率高，因此它在激發學生對化學的興趣，改變化學在青少年學生心目中的形象有著重要的作用，學生感覺到化學實驗再也不是那么的復雜而神秘了。2.微型化學實驗并非是常規實驗的簡單縮微，其中一部分是近代科研方法的模擬。它通常是常量到微量的方法演變，使學生體會到如何應用化學原理來從新設計、改造、組合和各種儀器裝置以滿足不同實驗的要求，不僅增強了學生的動手能力、思維能力；而且增強環保意識，樹立綠色化學觀。3.微型實驗使化學教學發生：由空間上由單純的實驗室拓展到教室甚至家里；在時間上由課內延伸到課外的轉變。進行微型化學實驗時，學生親自動手操作并且反復練習過程中，把生疏的操作變的熟練；使學生由過去被動“等待”和“接受式“的學習方式，變為“主動”和“探索式”的學習方式提高了學生的自主、合作、探究的興趣與能力。4.微型化學實驗對辦學條件較差，缺少儀器藥品和實驗設備的農村中學，促進了其對化學實驗代用儀器藥品的開發和推廣。改善實驗室環境，可大幅度地減少實驗室空氣和水體排放污染，有益于師生的健康。減輕了化學實驗人手短缺、實驗經費緊張的局面。微型化學實驗也有它的不足之處。例如，較忽視基本操作的規范性，較少考慮實驗中有關的安全因素等。因此，微型實驗雖然具有許多優越性，但也并不是所有實驗都可用之代替的。在教學中，應根據實驗的內容、目的、現象和定量要求等進行選擇，使常規實驗和微型實驗相結合，兩者取長補短，這樣可以發揮更好的教學效果。總之，化學實驗微型化改革就是以微型化學實驗為載體，使其能夠進入化學課程，與化學教育教學活動相聯系，并充分挖掘已開發出來的微型化學實驗在化學課程中的教育教學價值。它對于傳播綠色化學理念、促進化學新課程改革、轉變化學學習方式、培養創新能力有重要意義。

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作者:李勝光 單位:武漢市漢南區陡埠中學