基于高中化学常规实验微型化改进的教学策略

甘肃 牛文花

《普通高中化学课程标准(2017版2020年修订)》中提出了“能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作；养成独立思考，敢于质疑和勇于创新的精神；具有安全意识和严谨的科学态度；具有绿色化学观念和可持续发展意识”等课程目标。化学实验作为培养学生实验探究能力和创新意识的有效手段，应成为课堂教学的重点。然而由于学校实验条件和仪器的限制、药品尤其是易耗品的不断消耗，再加上大多数实验中有毒气体的产生，使得很多实验教学是以“讲”“看”“记”的主要形式完成的，没有体现出新课标的目标要求。微型化学实验具有安全、节约、污染少、现象明显、操作方便简单等优点，正好可以解决上述问题。因此，教师在日常教学中若能不断优化教材实验，对常规实验进行微型化改进，不仅可提高学生在教学中的主体地位和参与度，还可以通过实验的微型化改进培养学生在实验中的安全意识、资源意识、创新意识、环保意识等，发展学生的实验探究能力和创新意识，提升学生的化学学科核心素养。本文以钠与水的反应、Na2CO3和NaHCO3热稳定性比较、HCl和NH3的反应三个常规实验微型化改进为例，展示核心素养视域下高中化学常规实验微型化改进的实施策略。

一、因“疑”而“变”，深化实验目的的微型化改进，培养学生的质疑精神

“学贵有疑，小疑则小进，大疑则大进。”质疑能力是学生学习中不可或缺的重要能力之一。而高中化学常规实验中，由某些现象或结论引发的疑问比比皆是，这就要求教师不得不思考在实际教学中应如何突破学生提出的相关疑问。例如，在演示钠和水反应过程中，学生提出质疑：从元素守恒角度分析，产生的气体还有可能是氧气。为此，笔者采用了实验回答的“证据论”的实验过程，将整个实验过程进行微型化改进并与常规实验进行对比，具体如表1所示。

表1 钠与水反应的常规实验和微型化实验的比较

续表

通过对钠与水反应的上述微型化改进，不仅通过直观的实验现象回答了学生的疑问，使学生深层次地理解了该实验的反应原理，还有效地培养了学生严谨务实的科学态度，渗透了利用质疑精神发展学生的实验探究能力和创新意识的实践策略。

二、因“分”而“合”，借助实验装置一体化的微型化改进，培养学生实验中的全局意识

化学实验存在的真正价值是利用它的可操作性实现现象和本质的辩证关系，若只是为了完成某个单一的实验目的而设计实验，则往往会忽略实验的系统性和整体性，导致实验在操作过程中不能以科学、简捷的方式呈现出来。如验证SO2溶解性和漂白性的实验时，常规实验是将收集有SO2气体的试管倒立于水槽中，会有少量气体溢出，污染环境，而SO2重要的还原性并没有涉及，导致学生对物质性质的认识不够全面、透彻；再如Na2CO3和NaHCO3的热稳定性比较的常规实验得分两次才能完成，耗时较长，不利于课堂实验的高效性。这就需要教师和学生在设计实验时，尽可能从实验实际操作的可行性方案入手，进行微型化改进，培养学生实验中的全局意识。如将Na2CO3和NaHCO3热稳定性比较的实验进行微型化改进并与常规实验进行对比，具体如表2所示。

表2 Na2CO3和NaHCO3热稳定性比较的常规实验和微型化实验的比较

借助于Y型管对Na2CO3和NaHCO3热稳定性比较实验的一体化改进，不仅可以利用一套装置简单、高效地完成实验，获取相应的理论知识，还能拓宽学生将常规实验进行微型化改进的思路。常规实验的微型化改进，不仅仅体现在药品的用量上、装置的改进上，还可以是非常规仪器的使用上。另外，一些物质的制备实验和性质检验实验更应该进行一体化的微型化改进，在改进中渗透创新性发展的教育理念，培养学生的发散思维。

三、因“治”而“防”，渗透实验过程的绿色化，培养学生的环保意识

在高中化学常规实验，如Cl2、SO2、NH3、NO、NO2的制备和性质检验实验中存在着许多污染问题。这也是在实验教学中长期出现教师“讲实验、画实验”，学生“听实验、记实验”的原因之一，将直接影响学生学习化学的兴趣和热情，不利于培养学生的环保意识，制约了学生化学学科核心素养的发展。因此，笔者针对HCl和NH3的反应进行如下的微型化改进并与常规实验进行了对比(见表3)，以期获得良好的教学效果。

针对常规实验中“开放体系”这一弊端，本实验利用封闭的玻璃管对实验进行绿色化改进，消除学生对实验的恐惧心理，使学生敢于实验，乐于实验，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力，有助于提升学生的学科核心素养。另外，在实验探究过程中让学生明确生态文明建设的社会责任，深化对自然的保护意识，更加符合国家提出的可持续发展的要求。

四、总结与期望

本文通过高中化学教材中三个常规实验“钠与水的反应”“Na2CO3和NaHCO3热稳定性比较”“HCl和NH3的反应”微型化改进的具体实施可得出：(1)对常规实验进行微型化改进时可以从实验目的出发进行深入化改进，以培养学生的质疑精神。(2)对常规实验进行微型化改进时可以从实验装置出发进行一体化改进，以培养学生实验中的全局意识。(3)对常规实验进行微型化改进时可以从探究过程出发进行绿色化改进，以培养学生的环保意识。期望教师在教学过程中合理对课本中的常规实验开展微型化改进，以增强化学实验教学的有效性，提升学生的化学学科核心素养。

本文系天水市教育科学“十三五”规划2020年度一般课题“基于核心素养的微型化学实验对提升高中学生实验探究能力的研究”成果，课题编号：TS(2020)GH173；甘谷县2021年基础科研小课题“基于核心素养的微型化学实验对提升高中学生实验探究能力的研究”成果，课题立项号21JYJ064。