逍遥学能 2016-01-13 10:43
摘要：化学是一门以实验为基础的学科，微型化学实验较常规实验具有较大的优越性。笔者结合自己的教学经验选用一些废弃物品和仪器，制作多种微型实验器材。用微型实验探究调动学习兴趣，积极参与，发展创新思维，提高严谨治学的科学态度，培养勤俭节约的良好习惯和环保意识，提高学生科学素养。
关键词：微型实验；探究实验；绿色化学；实验设计；科学素养
化学是一门以实验为基础的自然科学。１９９８年诺贝尔奖授予科恩（美）和波普尔（英），以表彰他们在理论化学领域作出了重大贡献。他们的工作使实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质，引起整个化学领域正在经历一场革命性的变化。未来化学的发展方向不再是经验化，也不再是纯实验科学，而是两者的有机结合，在理论的指导下进行实验，在实验中不断地完善理论。
微型实验是近２０年发展较快的新的化学实验模式，就是以尽可能少的化学试剂在微型化学仪器装置中进行实验来获取所需化学信息的实验方法与技术。其试剂用量是常规实验用量的十分之一至千分之一。在初中化学教学中，采用微型实验进行探究，既能发展学生的思维，培养学生动手操作和设计实验的能力，也能全面提高学生的科学素养。笔者就这一方面，结合自己的经验和做法略谈一二。
一、利用微型实验调动学习兴趣，激发学生的求知欲
兴趣是最好的教师，化学实验是激发学习兴趣的最佳途径。每学年开始，第一堂课可以是生动活泼、妙趣横生的“化学游戏”课。本人首先向同学们展示各届同学制作的小巧玲珑、精美可爱的微型化学实验仪器“珍品”；再利用微型化学实验仪器和常规仪器，师生同台表演的化学趣味实验和小魔术，像“仙纸显灵”、“水火相容”、“魔棒点灯”、“清水变牛奶”、“星星点灯”、“点石成金”等……学生被这些神秘莫测的奇妙现象深深吸引， 好像进入了一个神话世界，如醉如痴：真没想到，用身边的废旧物品制出的这些“小东西”竟有如此的魔力。游戏会虽然落下帷幕，但学习化学的心灵已经打开，他们恨不得立即找来一些废弃的物品，制作几件“小东西”显示一下自己的威力。学生深深地感到：化学并不遥远，就在我们身边。
二、利用微型实验探究发展思维，提高学生创新意识
传统的课堂演示实验，很多学生既看不清楚，也说不明白，只是“听”实验。由于老师的“代劳”，不利于学生创新能力的培养。微型实验探究改变了“一人做、大家看”的局面，使绝大多数学生都有动手实验的机会，使“被动等待”的学习方式，变为“主动探究”的学习模式。让学生在课堂上手脑并用，不仅增强了学生的感性认识，有利于对新知识的理解、记忆，而且发展学生思维，开拓学生视野，提高了创新意识。
如利用双氧水和二氧化锰混合制取氧气时，一位同学不小心将双氧水滴在地上，发现有大量的气泡产生，提出“寻找催化剂分解双氧水”的课题。同学们纷纷响应，积极行动起来，利用废弃的塑料眼药水瓶（内吸双氧水）和青霉素瓶为仪器，四处寻找催化剂。在兴趣小组总结会上，同学们踊跃发言，并用实验证明自己的想法，既活跃了课堂气氛，又形成了科学的探究方法。现将部分同学的探究结果汇报如下：
李华同学应用点滴板和塑料眼药水瓶（内吸双氧水）找出多种催化分解双氧水的物质。
张明明同学说：去年我患牙痛病时，医生让我喝少量的双氧水消毒，结果口腔内充满了气泡。口腔内什么物质使双氧水分解呢？我请教医生知道：血液中的组织酶与双氧水相遇时，使其分解产生氧气，氧化细菌体内活性基团而发挥杀菌作用。人体内的组织酶——过氧化氢酶也是其分解的催化剂。
帅磊同学说：既然人体内的组织酶能分解双氧水的分解，动物体内是否含有过氧化氢酶呢？我们用动物内脏——猪肝来检验一下吧！（设计实验的过程）（通过实验可得出结论：猪肝也可作其分解的催化剂）。
葛天怿同学说：我上网查阅材料知道硫酸铜溶液、氯化铁溶液也能催化分解双氧水，我们能不能验证哪个催化效果更好一些呢？……
三、利用微型实验探究积极参与，提高动手操作意识
传统的实验教学不是靠学生大量的实验操作（表象）去体验，去掌握，去思维，而是由老师演示，学生记忆，生搬硬套去应用。学生不做实验，更谈不上动手能力的培养。而微型实验探究可使每个学生都可在教师的指导下，按照自已的意愿去独立开展实验，提高动手操作意识，培养实验能力。
在学生熟悉了化学仪器和化学基本操作后，笔者曾放手发动学生，引导鼓励他们利用生活中的废弃物开展小制作、小探究活动。如利用废旧的塑料眼药水瓶、塑料吸管（或耗完油的圆珠笔芯）制成多用滴管；利用草珊瑚含片的透明真空硬塑板制成微型井穴板；利用小号具支试管、塑料眼药水瓶、塑料吸管、小号离心试管等制成一套试验白磷与氧气反应的装置；利用装青霉素的小药瓶、塑料眼药水瓶、塑料吸管、装新簧片的小药瓶等制成一套制取二氧化碳的实验装置；利用音乐贺卡制作测试物质导电的实验装置，还把它制成使用方便的“导电笔”。学生制作的这些仪器，虽然粗糙了一些，但能避免常规玻璃仪器的一些弱点，即使碰打也不易破损。在规定的时间内微型仪器制作齐全后，再适当地配给学生各种药品，让其装进各自的微型实验箱中。在空余时间内，甚至在家中都可进行实验探究，增强了学生动手实验的机会，提高了学生设计、鉴赏能力和创新精神，又充实丰富了学生活动课的内容。
四、利用微型实验探究凸显实验现象，提高勤俭节约意识
微型化学实验不是常规实验的缩减或减量，也不是对常规实验的补充，更不是与常规实验的对立，而是在微型化的条件下对实验进行重新设计与探索，达到以尽可能少的试剂来获取尽可能多的实验信息。具有实验药品用量少，反应产物少，实验中不会造成危险，使用仪器简单、反应速率快、实验现象明显等特点，既节省了时间、提高了效率，又能精确获取实验中的信息，更能提高学生勤俭节约的意识。下面是近几年来，笔者指导学生设计的几组微型实验探究化学知识的图示。
五、利用微型实验探究减少污染，提高学生环保意识
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学或清洁化学，通俗来说就是无污染的化学，其根本就是杜绝污染源，实现零排放和零污染。在化学实验中常常会产生一些物质污染实验环境，影响师生的身心健康。而利用微型实验进行探究时，试剂用量少，仪器微型化，反应时产生的废气、废液、废弃物质的量就少，而且尾气、废液等吸收和处理也较容易。特别是有机实验中易燃、易爆、有毒物质特别多，利用微型实验进行探究，可大大降低实验时燃烧、爆炸、中毒的危险，确保人身和实验的安全，而且能大大地减少了化学实验对整个周围环境的污染，提高学生的环保意识。
如浓硝酸与铜的实验中，由于产生较多的剧毒气体ＮＯ２无法消除而严重地污染环境。通过下图甲组的四个实验可将反应中产生的ＮＯ２被限制在微型气体发生器内，被ＮａＯＨ溶液吸收，可从根本上解决了对环境的污染问题。再如探究燃烧的条件时，由于白磷燃烧时产生大量的白烟——五氧化二磷对空气有污染，与水结合成生成偏磷酸，导致肺气肿等疾病，用下图乙组实验可有效控制污染物的排放，保护师生的健康。
参考文献
［１］孟宪伟，李春香．微型化学实验的发展及其意义［Ｊ］．生物磁学，２００５，（３）
［２］宋广治．微型化学实验在课改中的实践［Ｊ］．教学仪器与实验，２００４，（１）
［３］江桂斌．环境化学的回顾与展望［Ｊ］．化学通报，１９９９，（１１）：１４～１５
作者：杨志华