開放性實驗的敲門磚

黎松青　丁銀芳

摘要：新課程改革強調(diào)要更加注重培養(yǎng)學(xué)生的自主能力、創(chuàng)新能力、表達能力等，倡導(dǎo)學(xué)生要勇于實踐、主動參與、勤于動腦、樂于動手，旨在充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，本文結(jié)合教學(xué)實踐探索，介紹了開展微型實驗的途徑，提高學(xué)生實驗?zāi)芰Γ骈_展開放性實驗。

關(guān)鍵詞：初中；科學(xué)；微型實驗

中圖分類號：G632.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2018）01-0096

微型實驗的特征是“小”和“少”。“小”即儀器的微型化，“少”指的是儀器和試劑用量的少，所以，它具有儀器容量小、試劑用量少、操作簡便、現(xiàn)象準(zhǔn)確明顯、安全、省時、節(jié)約、高效和防止環(huán)境污染等優(yōu)點。在初中科學(xué)課堂上引入微型實驗，使每個學(xué)生都有自己的實驗儀器，這就擺脫了過去那種教師做，學(xué)生看的課堂狀況，人人都有動手操作、親在實踐的機會，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生能自主地完成實驗設(shè)計和操作，并能真實客觀地觀察實驗結(jié)果，創(chuàng)新能力、觀察能力、自主學(xué)習(xí)能力得到加強，輕松愉快地接受了新知識。而且由于微型實驗儀器小巧便于攜帶，尤其是學(xué)生自己做的儀器，能使學(xué)生產(chǎn)生強烈的求知欲。下面，筆者結(jié)合教學(xué)實踐探索，談?wù)勅绾伍_展微型實驗，優(yōu)化初中實驗教學(xué)效果。

一、微型實驗器材的儲備

巧婦難為無米之炊。筆者所在學(xué)校是農(nóng)村初中，現(xiàn)成微型實驗設(shè)備缺乏，可以指導(dǎo)學(xué)生利用廢棄的藥瓶、塑料瓶、玻璃杯、輸液管、一次性注射器、塑封板、火柴棒等，經(jīng)加工可作為實驗所需的試管、反應(yīng)容器、量筒、導(dǎo)管、滴管等常見儀器；日常生活中廢棄的鐵釘、銅絲、鋁導(dǎo)線、易拉罐、雞蛋殼、生石灰、火柴、鉛筆芯、木炭、廢電池等可就地取材，變廢為寶，作為實驗用品，能有效地解決實驗儀器與實驗用品的缺少，對常規(guī)實驗的改進及創(chuàng)新起了重要的輔助作用，并且可養(yǎng)成儉樸節(jié)約的良好習(xí)慣。

二、課堂中開展微型實驗

1. 對常規(guī)實驗的改進

以微型實驗的理念、原則為指導(dǎo)，改進常規(guī)實驗是微型實驗課題最直接、最簡單的來源。常規(guī)實驗通常在儀器裝置簡單、操作簡便、藥品用量、安全環(huán)保、耗時短、便于學(xué)生動手等方面存在著局限性，而微型實驗正好有這些特點，善于發(fā)現(xiàn)常規(guī)實驗的這些不足，積極探討用微型實驗改進的方法，無疑是開展微型實驗探究的重要內(nèi)容，以下舉幾個例子：

（1）化繁為簡

例：學(xué)生探究實驗——金屬的活動性順序的探究

在膠囊藥品包裝板中分別滴人幾滴相同濃度稀硫酸，然后分別放入相同大小的鎂、鋅、鐵、銅片。觀察金屬與酸能否反應(yīng)和反應(yīng)的劇烈程度，從而探究出金屬的活動性。

這樣實驗的優(yōu)點是：對比實驗更易使學(xué)生記住這些現(xiàn)象及其變化，更能引起學(xué)生強烈的興趣和注意，更易比較理解它們的區(qū)別，強化學(xué)生綜合歸納能力。

（2）以少勝多

比如用濾紙片作為載體可以完成許多的科學(xué)實驗，在濾紙片上完成實驗相對于在試管、燒杯中完成實驗既節(jié)約藥品，又方便操作。以堿與指示劑的反應(yīng)為例：取一塊濾紙片，在濾紙片的上部用酚酞畫燈，濾紙片的下部用石蕊畫湖面（或海面），然后在畫過圖的部位分別滴（或噴）上氫氧化鈉溶液，即可觀察到濾紙片上用酚酞畫的燈變紅，用石蕊畫的湖面（或海面）變藍，一幅燈光在湖面上的倒影出現(xiàn)在眼前，趣味性十足，同時也可讓學(xué)生對堿使能使酚酞變紅，使石蕊變藍，產(chǎn)生更深的印象。

（3）綠色環(huán)保

例：測定空氣中氧氣的含量

課本采用在密閉容器內(nèi)燃燒紅磷生成五氧化二磷固體來消耗氧氣，使容器內(nèi)壓強減小導(dǎo)致外界的水進人容器，依據(jù)進人容器內(nèi)水的體積來測量空氣中氧氣的體積分數(shù)，實驗如圖1所示。該實驗有以下不足：紅磷在空氣中點燃，會污染環(huán)境；燃著的紅磷伸人集氣瓶時速度再快，空氣也會外逸，易造成實驗結(jié)果的誤差；裝置冷卻時間長等。

針對以上問題，筆者指導(dǎo)學(xué)生作了如下改進：預(yù)先測出青霉素藥瓶的體積約15mL，用20mL的注射器吸人15mL水，再向青霉素藥瓶中放人綠豆大小的白磷（吸去水），塞上瓶塞，插上注射器，將青霉素藥瓶底部放人熱水中，一會兒白磷燃燒（圖2所示）。使裝置冷卻（可放入冷水），注射器內(nèi)的水自然流下（圖3所示）。

改進后實驗的優(yōu)點是：裝置簡單，操作方便；反應(yīng)始終在密閉容器中進行，不會污染空氣；注射器中水的體積變化明顯（不需給青霉素瓶標(biāo)刻度），精確度高；實驗時間短，提升了課堂的有效性。

2. 挖掘教材的實驗素材，增設(shè)微型實驗

新編教科書中雖然大為增加實驗的比重，但對于學(xué)生的學(xué)習(xí)而言其數(shù)量通常仍是十分有限的。除所列出的實驗外，教科書中蘊含著豐富的實驗探究內(nèi)容，充分挖掘這些素材，設(shè)計微型實驗是必要的，大量的實驗增設(shè)增強了科學(xué)實驗的趣味性，加深對知識的理解。

例：氫氧化鈉溶液和二氧化碳的反應(yīng)的噴泉微型實驗。

由于氫氧化鈉溶液和二氧化碳氣體反應(yīng)沒有明顯的實驗現(xiàn)象，難以使學(xué)生信服。而二氧化碳氣體能使澄清石灰水變渾濁，氫氧化鈣溶液和二氧化碳氣體的反應(yīng)在學(xué)生心目中留下了深刻印象。但對于氫氧化鈉溶液和二氧化碳氣體的反應(yīng)印象不深。學(xué)生只是在一些練習(xí)題中接觸過驗證兩者是否反應(yīng)的實驗，但那些實驗現(xiàn)象簡單、操作復(fù)雜、儀器繁重，加上二氧化碳氣體會溶于水的干擾，效果不是太明顯。因此，很有必要讓學(xué)生增設(shè)有說服力的微型實驗，解決學(xué)生自己心里的疑惑。各小組各想奇招，設(shè)計新型實驗進行實踐。其中有學(xué)生想出的一個點子如下：她用一支注射器吸取適量蒸餾水，一支注射器吸取等量的10%氫氧化鈉溶液（加入幾滴酚酞試液，為了顯色），裝上針頭，各插入一個裝有二氧化碳的小瓶中（連接一個裝水的小瓶），輕輕推活塞，注入少量液體，觀察現(xiàn)象，若注入溶液的小瓶中最終吸入的液體比注入水的小瓶多則說明二氧化碳氣體與氫氧化鈉反應(yīng)了。

該微型裝置設(shè)計精巧有效，操作非常簡單。利于班級開展學(xué)生分組實驗，使所有學(xué)生都能觀察到紅色噴泉的明顯現(xiàn)象，該現(xiàn)象非常能調(diào)動學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。使學(xué)習(xí)難點變得更容易理解接受，提高教學(xué)有效性，同時實驗也培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綠色科學(xué)意識。

三、課堂外開展家庭微型實驗

家庭微型實驗的引入使課堂教學(xué)延伸至課外，也能使課外活動效果回溯到課堂教學(xué)。它對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、鞏固知識技能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、開發(fā)智力起到一定作用。微型實驗的教學(xué)涉及到實驗儀器潛在功能的開發(fā)、微型實驗儀器的設(shè)計制造，為學(xué)生開展家庭實驗提供了一個載體。開展家庭微型實驗有助于把課程內(nèi)容與學(xué)生生活聯(lián)系起來，拓寬了實驗素材的收集渠道。學(xué)生既體會到實驗成功的快樂和成就感，又對自己實驗成敗的原因得以充分的探討，學(xué)生都不同程度地獲取了知識，增強了創(chuàng)造欲望。比如課本上講到酸堿指示劑的內(nèi)容，學(xué)生就很有興趣去自制酸堿指示劑，他們?nèi)ト×艘恍┲参锏幕ā⒐麑崱⑶o、葉，切碎搗爛，用酒精浸制，取浸出液，用家里的膠囊藥品包裝板做點滴板來測家里的肥皂水、蘇打、自來水、醋等常用液體的酸堿性，看到不同的顏色變化后都非常雀躍。

雖然科學(xué)微型實驗教學(xué)尚存在一些問題，比如操作上不規(guī)范，比如不是所有的常規(guī)實驗都適合用微型實驗替代，但我們可以盡我們所能地開展微型實驗，培養(yǎng)學(xué)生實驗操作、觀察及動手能力，理論聯(lián)系實際和解決實際問題的能力，活躍思維，開發(fā)創(chuàng)造潛力，增強學(xué)生的低碳環(huán)保意識，期待微型實驗教學(xué)會越來越完善，為開放性實驗的進一步開展“添磚加瓦”。

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（作者單位：①浙江省紹興市上虞區(qū)蓋北鎮(zhèn)中學(xué) 312000；②浙江省紹興市上虞區(qū)謝塘鎮(zhèn)中學(xué) 312000）