高中新課程低成本實(shí)驗(yàn)的研究報(bào)告

在當(dāng)前世界各國(guó)的理科教學(xué)改革中，無(wú)論在發(fā)展中國(guó)家還是發(fā)達(dá)國(guó)家，都倡導(dǎo)采用低成本的器材。低成本實(shí)驗(yàn)在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、掌握概念、拓展知識(shí)、揭示學(xué)科的本質(zhì)特征、探究教學(xué)等方面有其獨(dú)特功效。2006年9月，浙江省高中物理、化學(xué)、生物等學(xué)科全面實(shí)施新課程教學(xué)。物理、化學(xué)、生物在各自《課程標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施建議、課程資源的利用與開(kāi)發(fā)等方面特別重視實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要操作簡(jiǎn)便明了、節(jié)省時(shí)間，強(qiáng)化了安全意識(shí)、環(huán)保意識(shí)，提倡實(shí)驗(yàn)的生活化、趣味化、綠色化、清潔化、低成本。本文簡(jiǎn)要介紹在高中生物、化學(xué)、物理諸學(xué)科新課程開(kāi)展的低成本實(shí)驗(yàn)以及自制教具等方面的研究與實(shí)踐。

1 研究的背景

1.1 高中新課程2006年9月，浙江省高中物理、化學(xué)、生物等學(xué)科全面實(shí)施新課程教學(xué)。新課程以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨，并以知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)維度建立新的課程目標(biāo)體系；倡導(dǎo)以科學(xué)探究為主的多樣化的學(xué)習(xí)的方式；重視學(xué)生的親身經(jīng)歷和體驗(yàn)；強(qiáng)調(diào)創(chuàng)設(shè)生動(dòng)而有意義的學(xué)習(xí)情景。其基本理念是，通過(guò)以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過(guò)程，激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考；通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，掌握基本的科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和方法，進(jìn)一步體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的基本過(guò)程，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)研究和科學(xué)學(xué)習(xí)中的重要作用，提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰1-4]。

在大力倡導(dǎo)以科學(xué)探究為主的多樣化的學(xué)習(xí)方式，發(fā)展科學(xué)探究能力，并將科學(xué)探究作為課程改革的突破口的基礎(chǔ)教育課程改革中，一個(gè)引人注目的變化就是《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》各自的實(shí)施建議、課程。在資源的利用與開(kāi)發(fā)等方面特別重視實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要操作簡(jiǎn)便明了、節(jié)省時(shí)間，強(qiáng)化了安全意識(shí)、環(huán)保意識(shí)，提倡實(shí)驗(yàn)的生活化、趣味化、綠色化、清潔化、低成本[1-3]。

新課程對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出許多新的要求：為學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)創(chuàng)造良好條件、確保新課程的順利實(shí)施；實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)儀器，研究低成本、少污染的實(shí)驗(yàn)；充分利用生活中的常見(jiàn)用品和廢棄物，設(shè)計(jì)富有特色的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)。

1.2 低成本實(shí)驗(yàn)在當(dāng)前世界各國(guó)的理科教學(xué)改革中，無(wú)論在發(fā)展中國(guó)家還是發(fā)達(dá)國(guó)家，都倡導(dǎo)采用低成本的器材。作為理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，低成本實(shí)驗(yàn)(1ow-cost experiment)主要分為實(shí)驗(yàn)材料價(jià)格低廉、實(shí)驗(yàn)費(fèi)用低兩大類(lèi)實(shí)驗(yàn)，可以通過(guò)簡(jiǎn)易材料的制作、科技玩具、運(yùn)用新材料組合和對(duì)高新產(chǎn)品的移植得到，有價(jià)廉、簡(jiǎn)明、新奇、有趣、易取材、成本低、易制作、內(nèi)涵豐富等方面的特點(diǎn)，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、掌握概念、拓展知識(shí)、揭示學(xué)科的本質(zhì)特征、探究教學(xué)等方面有其獨(dú)特功效，真正體現(xiàn)了“實(shí)驗(yàn)成本低而運(yùn)用的智慧不低，成本低而具有的內(nèi)涵并不低，成本低而教育價(jià)值并不低”的要求[5-6]。

2 課題的界定

本課題所指的高中新課程低成本實(shí)驗(yàn)是在新課程理念下，因地制宜，在高中物理、化學(xué)、生物新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的安全可靠、便于操作、現(xiàn)象明顯、節(jié)約時(shí)間、節(jié)省器材、降低成本、效果良好的實(shí)驗(yàn)，主要以日常生活用品、價(jià)值低廉的器材、廢舊器材甚至廢棄物品、身邊隨手可得的實(shí)驗(yàn)替代品、現(xiàn)成的非專(zhuān)用的儀器、器材、自制的實(shí)驗(yàn)器材來(lái)取代實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)用器材等來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。低成本實(shí)驗(yàn)不是實(shí)驗(yàn)器材的簡(jiǎn)單替代，而是實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明了。

高中化學(xué)、生物新課程低成本實(shí)驗(yàn)更要以綠色化學(xué)與微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心理念[7-8]為指導(dǎo)，突出實(shí)驗(yàn)的生活化、趣味化、綠色化、微型化。

3 研究的目標(biāo)

本課題立足于低成本實(shí)驗(yàn)的研究，以高中物理、化學(xué)、生物新課程的低成本實(shí)驗(yàn)為研究重點(diǎn)。低成本實(shí)驗(yàn)不是一種解決儀器不足問(wèn)題的無(wú)奈之舉、權(quán)宜之計(jì)，而是新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)方向。通過(guò)課題的研究與實(shí)踐，吸收國(guó)內(nèi)外開(kāi)展低成本實(shí)驗(yàn)研究的有益經(jīng)驗(yàn)和成果，全面認(rèn)識(shí)低成本實(shí)驗(yàn)在新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)興趣、實(shí)踐意識(shí)、創(chuàng)造力的重要價(jià)值，充分發(fā)揮低成本實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的獨(dú)特作用，切實(shí)轉(zhuǎn)變教師教學(xué)觀念與學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)個(gè)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)心理素質(zhì)，逐步彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手率低，實(shí)踐能力差這個(gè)“根本性的缺陷”，逐步消除實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最薄弱教學(xué)環(huán)節(jié)，全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，努力促進(jìn)新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，全面推進(jìn)以培養(yǎng)受教育者創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為核心的素質(zhì)教育！

4 研究的內(nèi)容

本課題從理論與實(shí)踐兩個(gè)層面上對(duì)高中物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的新課程低成本實(shí)驗(yàn)以及自制教具作了一個(gè)比較深入的研究，主要有6個(gè)方面：1）高中物理新課程低成本實(shí)驗(yàn)的研究；2）高中化學(xué)新課程低成本實(shí)驗(yàn)的研究；3）高中生物新課程低成本實(shí)驗(yàn)的研究；4）高中新課程自制教具研究；5）高中新課程低成本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究；6）高中新課程低成本實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)研究。

5 研究的對(duì)象與研究方法

5.1 研究對(duì)象 高中物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的新課程低成本實(shí)驗(yàn)。

5.2 研究方法 文獻(xiàn)研究法、調(diào)查研究法、行動(dòng)研究法、案例研究法等。

6 研究的步驟

6.1 第一階段：2007年2月～4月由課題組組長(zhǎng)負(fù)責(zé)，組織全體成員認(rèn)真學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的低成本實(shí)驗(yàn)方面的優(yōu)秀文獻(xiàn)，進(jìn)一步了解本課題的研究方向，明確研究范圍。各成員根據(jù)課題組的研究方案分別擬定各自的具體研究方案，為第一階段的研究與實(shí)踐打好基礎(chǔ)。

6.2 第二階段：2007年5月～7月各成員分別根據(jù)自己的具體方案開(kāi)展研究，及時(shí)總結(jié)實(shí)踐心得，向課題組提交學(xué)習(xí)體會(huì)、低成本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、自制教具、典型案例等相關(guān)材料。

6.3 第三階段：2007年7月～8月第一階段小結(jié)。根據(jù)工作實(shí)際，部分成員調(diào)整、修改、補(bǔ)充、完善個(gè)人方案，深化研究。

6.4 第四階段：2007年9月～11月開(kāi)展第二階段的研究與實(shí)踐。

6.5 第五階段：2007年12月第二階段小結(jié)。課題組收集整理各階段小結(jié)、各成員提交的研究與實(shí)踐的心得、獲獎(jiǎng)、發(fā)表的論文與案例以及相關(guān)成果。作好結(jié)題準(zhǔn)備，為新課程低成本實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步研究打好基礎(chǔ)。

7 研究的實(shí)踐與成果

7.1 化學(xué)方面

7.1.1 實(shí)驗(yàn)器材在蘇教版《化學(xué)》1中用到的低成本實(shí)驗(yàn)器材主要有小試管（12 mm×70 mm）、點(diǎn)滴板（黑、白）、青霉素瓶（9.5 mL～13.5 mL）、注射器（5 mL）以及獨(dú)立研制的系列微型具支試管（12 mm×80 mm、18 mm×80 mm、20 mm×100 mm等），如圖1～圖5所示。

7.1.2 低成本實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐在蘇教版《化學(xué)》1中，常見(jiàn)物質(zhì)的檢驗(yàn)、氯氣制備、Na2CO3的性質(zhì)與應(yīng)用、鋁的性質(zhì)、Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化、二氧化硫的性質(zhì)、濃硫酸的性質(zhì)等絕大多數(shù)的檢驗(yàn)、制備、性質(zhì)方面的實(shí)驗(yàn)在保證獲取有效實(shí)驗(yàn)信息的前提下，均可借助上述器材實(shí)驗(yàn)，大大減少藥品的用量，降低實(shí)驗(yàn)成本，預(yù)防環(huán)境污染（詳見(jiàn)表1）。

1）“氯氣制備與性質(zhì)”的低成本實(shí)驗(yàn)。

教科書(shū)實(shí)驗(yàn)儀器與裝置（圖6）：圓底燒瓶（250 mL）、分液漏斗（100 mL）、集氣瓶（125 mL）；藥品及用量：MnO2與濃鹽酸的用量沒(méi)有明確規(guī)定。

低成本實(shí)驗(yàn)儀器與裝置（圖7）：微型具支試管（21 mm×80 mm）、注射器（5 mL）、青霉素瓶（10 mL）；藥品及用量：KMnO40.5 g，濃鹽酸1 mL～2 mL。

低成本實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：

①反應(yīng)快，無(wú)須加熱，節(jié)約了能源。

②KMnO4 0.5 g，濃鹽酸1 mL～2 mL，大大減少了藥品用量。

③用注射器代替分液漏斗，用具支試管代替燒瓶，添加T型管、止水夾，裝置的氣密性更好，濃鹽酸的用量及反應(yīng)進(jìn)程均實(shí)現(xiàn)可控。

④用青霉素瓶代替集氣瓶，做鐵、銅在氯氣中燃燒實(shí)驗(yàn)。由于Cl2的量比較少，與鐵、銅反應(yīng)后，已基本上無(wú)剩余。因此，很少會(huì)發(fā)生“棕黃色的煙與Cl2很容易從瓶口散逸出來(lái)，影響師生健康”的現(xiàn)象。另外，青霉素瓶體積小、耐壓、耐高溫；廢棄的青霉素瓶容易獲得，去污、清洗等處理也非常方便。

⑤實(shí)驗(yàn)安全、操作簡(jiǎn)便、現(xiàn)象明顯、基本無(wú)污染，適合于學(xué)生人人動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)中了解、學(xué)習(xí)、掌握Cl2及其相關(guān)知識(shí)，提高動(dòng)手操作能力。

2）“乙烯的制取與性質(zhì)”的低成本實(shí)驗(yàn)。

教科書(shū)實(shí)驗(yàn)儀器與裝置（圖8）：圓底燒瓶（250 mL）、試管（常規(guī)）、洗氣裝置（無(wú)）；藥品及用量：乙醇—濃硫酸混合液20 mL（體積比1:3）。

低成本實(shí)驗(yàn)儀器與裝置（圖9）：微型具支試管（15 mL）、小試管（12 mm×70 mm）、洗氣裝置（有）；藥品及用量：乙醇—濃硫酸混合液2 mL（體積比1:1）。

在“乙烯的制取和性質(zhì)”的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中，以具支試管（18 mm×120 mm）、小試管（12 mm×70 mm）、尖嘴玻璃導(dǎo)管（70 mm，尖嘴端30 mm）分別代替教科書(shū)上的圓底燒瓶（250 mL）、常規(guī)試管、玻璃導(dǎo)管，且添加了平底具支試管（18 mm×80 mm）為洗氣裝置。

乙醇與濃硫酸的混合液的體積比由教科書(shū)上的1:3改為1:1，混合液的用量由教科書(shū)上的20 mL(無(wú)水乙醇：5 mL，濃硫酸：15 mL)降為2 mL(無(wú)水乙醇：1 mL，濃硫酸：1 mL)，每一組至少可節(jié)約混合液18 mL，一個(gè)班（28組）就可節(jié)約無(wú)水乙醇112 mL、濃硫酸392 mL，一個(gè)縣（市、區(qū)）（以100個(gè)教學(xué)班為計(jì)）一次實(shí)驗(yàn)即可節(jié)約無(wú)水乙醇11.2 L、濃硫酸39.2 L。溴水、KMnO4酸性溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)再度降低，大大減少了藥品用量，降低了實(shí)驗(yàn)成本。

用10%NaOH溶液來(lái)洗氣，既防止了實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生的SO2、CO2等對(duì)本實(shí)驗(yàn)的干擾，又在性質(zhì)實(shí)驗(yàn)前清除了污染，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的綠色化。

C2H4均勻產(chǎn)生后，通入溴水以及KMnO4酸性溶液中，褪色快；點(diǎn)燃前，能聞到其芳香的氣味。點(diǎn)燃時(shí)，火焰明亮，燃燒穩(wěn)定，沒(méi)有黑煙（C2H4完全燃燒）?；鹧娓?，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

與大燒瓶相比，在具支試管（18 mm×120 mm）中余留的C2H4比較少，C2H4利用率高，且氣體逸出路徑短，逸出時(shí)間也短。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，裝置的氣密性高，具支試管1中基本上沒(méi)有炭化現(xiàn)象。

按教科書(shū)上要求完成性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程一般需10多分鐘，而現(xiàn)在只需3分鐘左右。

3）“乙炔的制取與性質(zhì)”的低成本實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)儀器與藥品：平底具支試管（2支，20 mm×80 mm，20 mm×60 mm）、注射器（5 mL）、橡皮塞（2只）、平底小試管（2支，20 mm×20 mm）、玻璃彎管（2支）、乳膠管（3段）、尖嘴玻璃導(dǎo)管（1支，70 mm，尖嘴端30 mm）、火柴、指定的回收容器（大小各一）；CaC2（小塊狀）、乙醇、乙醇與水的混合液（體積比1:3）、溴水、10%NaOH溶液、KMnO4酸性溶液。教科書(shū)實(shí)驗(yàn)裝置圖見(jiàn)圖10，低成本實(shí)驗(yàn)裝置圖見(jiàn)圖11。

4）“硫酸亞鐵的制備”的低成本實(shí)驗(yàn)（表2）。

5）“紅磚中的氧化鐵成分的檢驗(yàn)”的低成本實(shí)驗(yàn)探究。

探究1

①取3支試管，標(biāo)號(hào)1、2、3，各取一藥匙紅磚粉末移入試管中，并往試管1、試管2、試管3中各倒入2 mL不同濃度的鹽酸。

②振蕩試管，使紅磚粉末與鹽酸充分混合，然后放在試管架上靜置。

③用滴管吸取試管1中的上層液體（開(kāi)始稍混濁，不影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察），在兩支小試管中各滴2滴，在其中一支滴加1～2滴1 mol/L的KSCN溶液，在另一支滴加1～2滴0.1 mol/L的KSCN溶液。按同法做試管2和試管3。記錄現(xiàn)象（表3）。

④結(jié)果分析：在不加熱的條件下，反應(yīng)速度較慢，F(xiàn)e3+濃度太小，用KSCN溶液檢驗(yàn)現(xiàn)象不明顯；三種濃度的鹽酸與紅磚粉反應(yīng)現(xiàn)象差別小。

探究2

①改變實(shí)驗(yàn)條件，加熱紅磚粉末與鹽酸混合物，至沸騰，再小心加熱1分鐘，然后放在試管架上靜置。其他同探究1，記錄現(xiàn)象（表4）。

②結(jié)果分析：反應(yīng)溫度升高，反應(yīng)速度大大提高，溫度每升高10 ℃，化學(xué)反應(yīng)速率通常增大到原來(lái)的2～4倍，反應(yīng)時(shí)間5分鐘后，即取得預(yù)期效果，反應(yīng)現(xiàn)象明顯，反應(yīng)5分鐘與30分鐘的現(xiàn)象差別很小。

6）“電解飽和食鹽水”的低成本實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置圖見(jiàn)圖12、圖13。

①實(shí)驗(yàn)用品，儀器：直流電源（3 V）、燒杯（100 mL）1個(gè)、大頭針一枚、鉛筆芯（約2.5 cm）一根、導(dǎo)線(xiàn)3根、淀粉-KI試紙、玻璃片、滴管1支。藥品：飽和食鹽水、酚酞試液。

②實(shí)驗(yàn)步驟：按圖13連接好電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)裝置；在淀粉-KI試紙上面加2滴飽和食鹽水，再加1滴酚酞試液；在濕潤(rùn)處壓上兩個(gè)電極，兩個(gè)電極相距1 cm～2 cm，外加3 V的直流電；5秒鐘后即可觀察到兩極區(qū)的顏色變化。

③實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，陰極區(qū)出現(xiàn)紅色帶，陽(yáng)極區(qū)出現(xiàn)藍(lán)色帶，兩帶之間間隔明顯；實(shí)驗(yàn)藥品用量大大減少，常規(guī)實(shí)驗(yàn)每位學(xué)生每次需用飽和食鹽水約30 mL，而低成本實(shí)驗(yàn)只需2滴（每滴約0.05 mL），全校20個(gè)班（每班28組），只需飽和食鹽水28 mL；實(shí)驗(yàn)材料大頭針、鉛筆芯來(lái)源容易，且價(jià)格便宜；實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單；實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氯氣極少，對(duì)空氣污染極少。

7）“鈉的物理性質(zhì)”的低成本實(shí)驗(yàn)。取材方便，操作簡(jiǎn)單，鈉管、鈉柱（圖14）中的鈉呈銀白色金屬光澤，能保存較長(zhǎng)的時(shí)間，可用于觀察鈉的顏色，可以組織學(xué)生參與制作，在親歷的實(shí)驗(yàn)中既學(xué)習(xí)化學(xué)，又提高實(shí)踐能力。鈉的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)裝置圖見(jiàn)圖15。

7.2 生物方面現(xiàn)行高中生物教材學(xué)生實(shí)驗(yàn)共有14個(gè)，其中屬生化類(lèi)的實(shí)驗(yàn)有6個(gè)，占42.8%，而且這些生化類(lèi)實(shí)驗(yàn)在高中生物高考或?qū)嶒?yàn)會(huì)考中占據(jù)重要的地位，特別是“色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)”和“DNA的粗提取和鑒定”實(shí)驗(yàn)。

7.2.1 “DNA的粗提取與鑒定”的低成本實(shí)驗(yàn)（表5）

7.2.2 “葉綠體中色素的提取與分離”的低成本實(shí)驗(yàn)

1）實(shí)驗(yàn)方法和步驟。

①研磨。于實(shí)驗(yàn)前2～3天，取質(zhì)地柔軟、深綠色的植物的葉片放在通風(fēng)處陰干。研磨時(shí)，取2 g葉片，除去粗的葉脈和葉柄，同時(shí)向研缽中加入少量二氧化硅和碳酸鈣，進(jìn)行研磨。待研磨充分后，再加入1 mL～2 mL無(wú)水酒精，然后用力快速研磨80轉(zhuǎn)(約20秒鐘)，就出現(xiàn)深綠色的液體。

②制備濾紙條。將干燥處理的濾紙順紙紋方向剪成10 cm×1 cm的紙條，一端剪去內(nèi)角（剪角時(shí)最好使其與端線(xiàn)成75°～80°的夾角）。

③劃濾液細(xì)線(xiàn)。在濾紙條剪角的一端1 cm處用載玻片(或用塑膠薄片)一邊蘸取色素濾液按印，如此反復(fù)3～5次，即可得到一條細(xì)、齊、勻的濾液細(xì)線(xiàn)，比用毛細(xì)吸管省時(shí)省力，效果好。

④分離色素。將1 mL層析液倒入小試管中，將濾紙條無(wú)濾液細(xì)線(xiàn)的一端插入橡皮塞，另一端輕輕插入層析液。注意不能讓層析液沒(méi)及濾液細(xì)線(xiàn)。

⑤實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察與記錄。幾分鐘后，即可觀察到試管內(nèi)定性濾紙上色素帶的條數(shù)，每條色素帶所呈現(xiàn)的顏色。將觀察實(shí)驗(yàn)的結(jié)果填寫(xiě)在《生物實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)》中。

2）改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)。

①大大減少材料藥品的用量，降低實(shí)驗(yàn)成本?？捎们鄄巳~以及其他質(zhì)地柔軟、深綠色的植物的葉片代替，就不用花錢(qián)買(mǎi)，葉片由原來(lái)的5 g減少到2 g，用量減少50%。葉片放在通風(fēng)處陰干后再研磨，使無(wú)水酒精用量由原來(lái)的10 mL減少到1 mL～2 mL，減少了50%～80%，使實(shí)驗(yàn)成本只有原來(lái)的5%～10%，而得到的濾液濃度卻大大提高。

②減少實(shí)驗(yàn)步驟，縮短學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)省去了用漏斗過(guò)濾和用鉛筆畫(huà)線(xiàn)的過(guò)程，這樣就不但縮短了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，同時(shí)減少了玻璃漏斗、尼龍布、試管、棉塞、鉛筆等實(shí)驗(yàn)儀器，只增加了實(shí)驗(yàn)室都有的載玻片，使實(shí)驗(yàn)成本進(jìn)一步得到節(jié)約。

③載玻片代替毛細(xì)吸管，省時(shí)省力。無(wú)論是購(gòu)買(mǎi)的還是自己拉制的毛細(xì)吸管，畫(huà)線(xiàn)時(shí)濾液要么不流出，要么突然快速流出。不但操作不便，而且不容易畫(huà)出勻且直的濾液細(xì)線(xiàn)。改用載玻片蘸取色素濾液按印將情況徹底改變。此法操作簡(jiǎn)便，很容易就得到勻且直、色素沉積適量的濾液細(xì)線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)效果非常理想，并且濾液細(xì)線(xiàn)的寬度可控制，既可細(xì)至1.2 mm(1.0 mm厚載玻片)，也可寬至“教參”推薦的“最佳寬度3 mm”。(若用蓋玻片2張合用可得更細(xì)更直的濾液細(xì)線(xiàn)。在保證濾液細(xì)線(xiàn)中色素沉積量的前提下，可靈活選用。)

④實(shí)驗(yàn)效果明顯。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法后，色素提取液濃，劃的濾液細(xì)線(xiàn)又細(xì)又直，色素分離效果好，色素帶齊全且清晰明顯，極大地提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。

7.3 物理方面

7.3.1 水果生電的低成本實(shí)驗(yàn)探究器材：兩片約6 cm長(zhǎng)的銅片和鋅片，幾根導(dǎo)線(xiàn)，4只電線(xiàn)夾子，幾只大小不一的西紅柿(或其他水果)，不同量程的電流表(其中一種是微安表)，電壓表，圣誕音樂(lè)卡片。

1）研究西紅柿電池電流、電壓與西紅柿大小的關(guān)系。把西紅柿、鋅片、銅片、夾子、導(dǎo)線(xiàn)、電流表(電壓表)按圖16、圖17所示接好，每測(cè)完一次電流和電壓，從西紅柿上切去1/4。根據(jù)表6數(shù)據(jù)可知，兩電極的大小一定時(shí)，一定的時(shí)間內(nèi)和兩極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的果酸的量是一定的，西紅柿的大小對(duì)其產(chǎn)生的電流(電壓)的大小影響不大。

2）研究西紅柿電池電流、電壓大小與電極插入深度的關(guān)系。逐步將鋅片、銅片插到西紅柿中去，每插入一個(gè)深度，讀一次電流和電壓的值。根據(jù)表7數(shù)據(jù)可知，插入西紅柿中的兩個(gè)電極增大，電極與果酸的接觸面積增大，反應(yīng)變得強(qiáng)烈，產(chǎn)生的電流(電壓)相應(yīng)增大。

3）研究西紅柿電池電流、電壓大小與電極大小的關(guān)系。選用寬度不同的銅片和鋅片，保證每次接入電路時(shí)，銅片插入蘋(píng)果的深度是一樣的。數(shù)據(jù)見(jiàn)表8。

4）研究西紅柿電池電流、電壓大小與兩電極之間距離的關(guān)系。根據(jù)表9數(shù)據(jù)可知，西紅柿中兩電極之間的距離增大時(shí)，其產(chǎn)生的電流（電壓）將減少。

7.3.2 用激光筆探究光學(xué)實(shí)驗(yàn)用激光筆來(lái)探究光的折射規(guī)律（圖18）、全反射、單縫衍射（圖19）、雙縫干涉（圖20）等實(shí)驗(yàn)。

7.3.3 自感現(xiàn)象演示器的低成本改進(jìn)（實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖21、圖22）

1）制作材料。A1、A2為規(guī)格完全相同的節(jié)日燈泡；L為自感線(xiàn)圈，可用J2466的可拆變壓器的0～1 400匝；R為滑動(dòng)變阻器（阻值20Ω）；D1、D2、D3為高亮度發(fā)光二極管；S為單刀開(kāi)關(guān)；E為6 V電源。

2）制作方法。取五層板一塊，加工成50 cm×40 cm作示教板，然后將它安裝在支架上，將圖23所示的電路畫(huà)在演示教板上，再將上述元件按線(xiàn)路圖安裝好。

3）使用方法。

①通電自感現(xiàn)象演示。先閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R的電阻，使小燈泡A1和A2的明亮程度幾乎相同，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，重新接通電路時(shí)可以看到，發(fā)光二極管D1發(fā)紅光，小燈泡A1亮，而與線(xiàn)圈L串聯(lián)的電珠A2卻是逐漸亮起來(lái)，發(fā)光二極管D2也發(fā)紅光，D3因反接不亮。

②斷電自感現(xiàn)象演示。斷開(kāi)S，A1、A2、D1、D2立即熄滅，發(fā)光二極管D3(綠)閃亮一下后熄滅。

7.4 論文

7.4.1 全國(guó)化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議錄用論文朱恩老師的《中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化、微型化的實(shí)踐》被中國(guó)化學(xué)會(huì)第七屆全國(guó)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)（2007年7月，廣東湛江）錄用為會(huì)議報(bào)告，報(bào)告摘要發(fā)表在《發(fā)明與創(chuàng)新》微型實(shí)驗(yàn)專(zhuān)輯。

7.4.2 發(fā)表、獲獎(jiǎng)的論文朱恩老師的論文《中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化的探索》發(fā)表在教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心、長(zhǎng)沙理工大學(xué)主辦的《實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器》2007年第7～8期上；朱恩老師的論文《中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)減量的探索》獲浙江省教育科學(xué)研究院、浙江教育報(bào)刊總社、浙江省教育廳教研室聯(lián)合舉辦的2007年度浙江省優(yōu)秀教育教學(xué)論文評(píng)比二等獎(jiǎng)，《高中化學(xué)新課程低成本實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐》獲臺(tái)州市2007年中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文評(píng)比一等獎(jiǎng)；朱昌兵老師的論文《淺談新課程背景下實(shí)驗(yàn)室資源的開(kāi)發(fā)》獲臺(tái)州市2007年中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文評(píng)比二等獎(jiǎng)；馮曉紅老師的論文《高中化學(xué)低成本實(shí)驗(yàn)的探究》獲臺(tái)州市2007年中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文評(píng)比三等獎(jiǎng)；林麗英老師的論文《高中生物新課程低成本實(shí)驗(yàn)的探索》獲臺(tái)州市2007年中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文評(píng)比三等獎(jiǎng)；金建青老師的論文《低成本物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)用例談》獲臺(tái)州市2007年中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文評(píng)比三等獎(jiǎng)。

7.5 案例林麗英老師的“‘葉綠體中色素的提取和分離’實(shí)驗(yàn)改進(jìn)”，馮曉紅老師的“電解飽和食鹽水的低成本實(shí)驗(yàn)”，金建青老師的“利用低成本實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展小課題研究”，金建青老師、王新老師的“用激光筆探究光學(xué)實(shí)驗(yàn)四則”，朱昌兵老師的“物理低成本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)五例”。

7.6 獲獎(jiǎng)的自制教具朱恩老師的“乙炔制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的微型化、綠色化裝置”獲臨海市2007年中小學(xué)自制教具評(píng)比一等獎(jiǎng)；朱昌兵老師的“自感現(xiàn)象演示器的改進(jìn)”獲臨海市2007年中小學(xué)自制教具評(píng)比一等獎(jiǎng)；馮曉紅老師的“鈉的物理性質(zhì)”獲臨海市2007年中小學(xué)自制教具評(píng)比二等獎(jiǎng)。

8 研究的意義

1）利用青霉素瓶、小試管、注射器、研制的系列微型具支試管、激光筆、LED等取材方便的器材來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，裝置簡(jiǎn)化、成本節(jié)約、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明了，真正體現(xiàn)了低成本實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特價(jià)值，豐富了實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)，有利于幫助教師端正對(duì)低成本實(shí)驗(yàn)的全面認(rèn)識(shí)，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，切實(shí)改變“講實(shí)驗(yàn)”“背實(shí)驗(yàn)”、以多媒體播放課件替代親身實(shí)驗(yàn)等方面的不良傾向，提高了學(xué)生自身的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2）以“資源節(jié)約、節(jié)能減排、環(huán)境友好”為宗旨的化學(xué)低成本實(shí)驗(yàn)易于開(kāi)展、現(xiàn)象明顯、節(jié)約時(shí)間、安全可靠、效果良好，通過(guò)減量（Reduce）、回收（Recycle）、重復(fù)使用（Reuse）等途徑[7-8]，大大減少了藥品用量，減少了浪費(fèi)，提高了藥品使用效率，降低了實(shí)驗(yàn)成本，還預(yù)防了環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了“盡可能小劑量實(shí)驗(yàn)、省資源、少污染、低成本”，充分體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色化學(xué)的核心理念，有利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，養(yǎng)成節(jié)約的良好習(xí)慣。

3）有利于實(shí)現(xiàn)學(xué)生在親近生活的、低成本的條件下人人動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索、強(qiáng)化動(dòng)手能力的訓(xùn)練，有利于學(xué)生“在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)中理解”“在實(shí)驗(yàn)中探究，在探究中學(xué)習(xí)”，讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實(shí)性，感受到科學(xué)和社會(huì)、科學(xué)和日常生活的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

4）通過(guò)認(rèn)真查閱、學(xué)習(xí)課題所涉及的主要參考資料和深入的實(shí)踐，課題組全體成員對(duì)中學(xué)低成本實(shí)驗(yàn)的界定、基本特征、優(yōu)點(diǎn)以及與創(chuàng)新教育、新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革等方面的認(rèn)識(shí)有了較大的提高，為今后進(jìn)一步開(kāi)展研究打下良好的基礎(chǔ)。

9 回顧與展望

在課題組全體成員共同努力下，通過(guò)查閱文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)、自制教具等途徑，課題組在高中化學(xué)、生物、物理三學(xué)科新課程的低成本實(shí)驗(yàn)研究、設(shè)計(jì)、資源建設(shè)等方面開(kāi)展了許多有益的探索與實(shí)踐，取得了一定的成效，在2007年臨海市自制教具評(píng)比以及臺(tái)州市實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文評(píng)比中，都取得了可喜的成績(jī)。

本課題研究與實(shí)踐的周期比較短，低成本實(shí)驗(yàn)在探究教學(xué)中的應(yīng)用、師生共同參與低成本實(shí)驗(yàn)研制、低成本實(shí)驗(yàn)走進(jìn)課堂教學(xué)尚需深入研究；自制教具、低成本實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展等方面的經(jīng)驗(yàn)尚待進(jìn)一步的整理。

“真正有價(jià)值、有生命力的低成本實(shí)驗(yàn)真正的魅力是它可以做到成本低而智慧不低、成本低而技術(shù)不低、成本低而價(jià)值不低。開(kāi)發(fā)高智慧、高技術(shù)和高教育的低成本實(shí)驗(yàn)并應(yīng)用于科學(xué)探究，應(yīng)該成為我們研究的重點(diǎn)?！盵9]低成本實(shí)驗(yàn)不是解決教育裝備不足問(wèn)題的權(quán)宜之計(jì)，在當(dāng)今的新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中將會(huì)發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用！我們將一如既往、腳踏實(shí)地、全方位、多角度地開(kāi)展新課程低成本實(shí)驗(yàn)的研究與實(shí)踐，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)新課程的新要求！

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（作者單位：浙江省臨海市回浦中學(xué)）