微型化学实验：化学教学中的精彩

宋红芳

【摘要】在中学化学教学中引入微型化学实验,不仅可以创新化学教学方法,更重要的是可以激发学生的学习兴趣,培养和提高学生的探究能力、实验能力和环保意识,从而有效地提高化学教学质量。

【关键词】微型化学实验 教学 作用

微型化学实验(M.L.)是近年来国际和国内化学界,在绿色化学思想下用预防化学污染的新思想对常规实验进行改革而发展起来的化学实验的新方法、新技术,是以微型的仪器,尽可能少的化学试剂(试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一),以减少试剂在器皿上的附着量而达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等为目的,是化学实验方法的变革。[1]

著名化学教育家戴安邦先生曾说过,“大力推行微型实验,使全国中学生的化学教学皆有学生的单人实验作业,以加强化学教的素质教育作用。”[1]这说明中学微型化学实验是中学化学实验改革的大趋势。针对目前中学化学实验教学的不足和素质教育的要求,很有必要利用微型化学实验培养学生的能力。

1.利用微型实验,激发学生的学习兴趣。“兴趣是最好的老师”,兴趣是积极探究某种事物或进行某种活动的基础,是推动学生探索知识,构成学习动机的一种动力。由于微型化学实验既安全又节约,教师可以放心地让学生一人一组实验,使微型化学实验在激发学生学习化学的兴趣方面起着传统化学实验无可比拟的作用。

学生可以在教师的指导下将生活中的废旧物进行简单加工制成各种微型实验仪器,如用青霉素瓶可以充当集气瓶、反应器,用50mL的葡萄糖水瓶充当细口瓶,用一次性输液管的细管可以做导管,用完整的一次输液管可以做滴定管,用一次性输液管的大肚部分可以做成滴管,用一次性注射器可以做试管或反应器,还有各种口服液瓶和饮料瓶等都可以作为仪器。在教学过程中,根据需要让学生准备一些生活中的物品,以用来做实验,会使学生充满好奇,激发他们的学习兴趣。

实验是化学的灵魂、魅力和激发学生兴趣的主要源泉,在教学中要充分利用微型实验,发挥实验的功能,提高教学效率。

2.利用微型实验,促进学生的探究学习。探究性学习是学生自主地获取知识和技能,体验和了解科学的探究过程、方法,形成和提高创新意识,树立科学价值观的过程。探究性学习的核心是改变学生的学习方式,强调学生的全面发展和终身发展。[2]而微型化学实验仪器的小巧、简便、快速、节约、安全等优点,方便学生遇到问题就设计实验、做实验,从实验中思考并探讨结论。因此,微型化学实验是开展探究性学习最有效的工具。在教学中,可以将验证性实验改为探究性实验,为学生的探究性学习提供平台。例如,讲二氧化碳的实验室制法时,先让学生动手做以下实验:

①碳酸钠固体与稀盐酸的反应,观察反应现象;

②纯碳酸钙粉末与稀盐酸反的反应,观察反应现象;

③石灰石与稀盐酸的反应,观察反应现象;

④石灰石与浓盐酸的反应,观察反应现象;

⑤石灰石与稀硫酸的反应,观察反应现象。

学生做完之后,比较几种实验现象讨论:在实验室条件下制取二氧化碳选用哪组实验最合适?为什么?而后得出结论:实验室制取二氧化碳选用石灰石(或大理石)反应跟稀盐酸反应最适合。从而使学生牢固地掌握二氧化碳实验室制法的原理,也使学生学会了对比实验和优化实验的方法。

在探究性学习过程中,学生会明白实验不是“照方抓药”,而是应用所学的知识去设计、组合、改进各种仪器装置,用实验去探究现象和结论。由此,微型实验在促进探究性学习方面有着得天独厚的条件,在教学中应多加应用。

3.利用微型实验,增强学生的实验能力。实验能力是知识、技能和各种能力的综合表现。许多概念的形成比较抽象,学生难以理解,而借助化学实验能取得事半功倍的效果。学生通过自己的实验活动,能够熟练掌握基本实验技能,而且学生亲自动手操作,有利于养成良好的学习习惯。如果将一些演示实验改为学生操作的微型实验,让学生人人动眼、动手、动脑去认识变化,解决实验问题,可以从根本上改变老师做学生看的传统演示实验教学模式,还能增强学生动手实验的能力。例如,在讲碳酸钠与碳酸氢钠的化学性质时,让学生动手做以下两个实验:

①分别将饱和碳酸钠溶液与饱和碳酸氢钠溶液逐滴加入稀盐酸中,观察反应现象;

②将稀盐酸分别逐滴加入饱和碳酸钠溶液与饱和碳酸氢钠溶液中,边加边振荡,观察反应现象;

通过实验,学生掌握碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的快慢程度以及反应的机理,知道在碳酸钠溶液中边加边振荡的滴加盐酸一开始不会有气体生成,只有将碳酸钠大部分转化为碳酸氢钠后才会有气体生成。因为亲自做了实验,学生会对实验现象及结论都记忆犹新,对教学内容的理解也比较透彻。因此,通过微型实验可以使学生在实验中获取知识和技能,而且还能在实验中增强实事求是、勇于探索、勇于实践的精神,训练学生的基本实验技能,掌握实验的基本方法,进而培养学生的实验能力。

4.利用微型实验,提高学生的绿色化学意识。绿色化学的目的是依靠科技发展创造污染系数低、资源和能源消耗少的化学反应和生产工艺,其理想是不再使用有毒、有害物质,不再产生废物,不再处理废物,是一门从源头阻止污染的化学。微型化学实验由于化学试剂用量少,实验产生的有害物质(废水、废气、废渣等)大大减小,使得污染达到最小化。[3]例如,铜与硝酸的反应,改为用一次性注射器作的微型实验,效果会更好。实验过程如下:

①在10mL注射器中加少量铜片,吸入约0.5mL浓硝酸,用橡胶帽(眼药水瓶塞)封住,观察铜与浓硝酸的反应。

②当生成2mL～3mL的红棕色气体时,取下橡胶帽,吸入1mL左右的水,重新套上橡胶帽,观察铜与稀硝酸的反应(其中的二氧化氮已与水反应,而且反应液中刚稀释的硝酸是热的,反应不再需要加热)。

③在注射器中吸入少量空气,可以观察一氧化氮被氧化的反应。

④取下橡胶帽,把液体与气体的混合物注入氢氧化钠溶液中,可以除去一氧化氮和二氧化氮。整个实验过程中无氮的氧化物泄漏,而且实验简单可行,效果明显,无污染,能达到实验过程“绿色化”的目标。在实验过程中潜移默化地让学生在头脑中树立绿色化学的思维方法,从环保的角度去思考反应的绿色性,进而在平时的教学中树立和提高学生的环保意识。

微型化学实验是在绿色化学理念下,在微型化的条件下对化学实验的创新性变革。中学微型化学实验在激发学生的学习兴趣、强化动手能力、提高科学素质、培养创新能力、树立绿色化学观念等方面有独特功效,因此,在中学化学教学中应尽可能的推广微型实验,充分利用其优越性,培养学生能力。

参考文献:

[1]刘一兵,沈戮.微型化学实验的课程资源开发与利用[EB/OL].http://www.studa.net/Education/080606/16202770.html

[2]庄素英.化学探究式学习的教学策略[J].中学化学教学参考,2006,(6):13.

[3]谢志刚,宋仲容,王家平.无机化学教学中绿色化学理念的渗透[J].化学教育,2006,(8):21.