高中常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化改進(jìn)研究

袁冬梅

吉林省從2017年開(kāi)始提倡在高中化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)?；瘜W(xué)核心素養(yǎng)包括宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)識(shí)、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任五個(gè)方面。其中的“證據(jù)推理與模型認(rèn)識(shí)、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的培養(yǎng)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性不言而喻。在高中，常規(guī)實(shí)驗(yàn)居于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主導(dǎo)地位，它有一定的局限性。常規(guī)實(shí)驗(yàn)藥品用量大，儀器體積大，在普通高中現(xiàn)有條件下學(xué)生的動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)很少甚至沒(méi)有。這會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性降低，化學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)題的解答困難等問(wèn)題。而微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，具有安全、節(jié)約、污染少，現(xiàn)象明顯，操作方便簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，從一定程度上解決了常規(guī)實(shí)驗(yàn)的難題。因此，在高中化學(xué)教學(xué)中常規(guī)實(shí)驗(yàn)微型化改進(jìn)成為高中化學(xué)教師的一個(gè)研究方向。

一、常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化改進(jìn)的途徑

1.教材中性質(zhì)實(shí)驗(yàn)微型化改進(jìn)

現(xiàn)行教材中的某些性質(zhì)實(shí)驗(yàn)為有毒物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，在普通高中一般實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有通風(fēng)廚的條件下，操作困難、容易造成環(huán)境污染，基于以上原因，雖教材中有此性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，但實(shí)際能夠操作演示的不多。因此需要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化、環(huán)?；倪M(jìn)。其實(shí)許多教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)都可以改成微型實(shí)驗(yàn)，如可以借助注射器、點(diǎn)滴板、試紙、廢藥瓶等做課本中的實(shí)驗(yàn)。下面以兩個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明教材常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化改進(jìn)：

（1）氯水的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

實(shí)驗(yàn)儀器：點(diǎn)滴板、鑷子、玻璃棒、膠頭滴管

實(shí)驗(yàn)藥品：KMnO4、濃鹽酸、濾紙、蒸餾水、PH試紙、硝酸銀、稀硝酸 氫氧化鈉

實(shí)驗(yàn)步驟：

① 在點(diǎn)滴板中的一個(gè)孔穴中放入一到兩粒KMnO4，加入2滴濃鹽酸，用濕潤(rùn)的PH試紙覆蓋在點(diǎn)滴板上 觀察顏色變化。檢驗(yàn)氯水的酸性和漂白性。

② 另取一塊絞好的濾紙潤(rùn)濕，覆蓋在點(diǎn)滴板上，等待片刻取下，放入另一個(gè)孔穴中，加入少量的水，取出濾紙，加入一滴稀硝酸，再加入一滴硝酸銀，觀察現(xiàn)象。檢驗(yàn)氯水中存在氯離子。

③廢物用氫氧化鈉處理。

（2）氨氣與氯化氫的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

實(shí)驗(yàn)儀器：注射器2支、帶膠塞廢藥瓶一個(gè)。

實(shí)驗(yàn)藥品：濃氨水、濃鹽酸

實(shí)驗(yàn)步驟：

①將濃氨水用注射器注入到小藥瓶?jī)?nèi)，

②將濃鹽酸用另一只注射器注入小藥瓶中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

2.課外補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)的微型化改進(jìn)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，想要培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，讓他們依據(jù)所學(xué)知識(shí)，利用手中資源，開(kāi)展課外實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動(dòng)，讓學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)?？纱蟠蠹ぐl(fā)他們學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，下面是學(xué)生在我的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)的一例課外小實(shí)驗(yàn)：

電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

電解飽和食鹽水，觀察氫氣、氯氣的產(chǎn)生

實(shí)驗(yàn)原理

在通電條件下，食鹽水電解能夠生成氫氣和氯氣

實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

實(shí)驗(yàn)儀器：廢輸液管、石墨棒2個(gè)、電池4個(gè)、點(diǎn)滴板、導(dǎo)線

實(shí)驗(yàn)藥品：飽和食鹽水、洗頭水、自來(lái)水

實(shí)驗(yàn)步驟：

①將飽和食鹽水吸入到廢輸液管的小壺中，插入2個(gè)石墨電極

②在點(diǎn)滴板中加入少量洗頭水并用自來(lái)水稀釋成發(fā)泡液

③用導(dǎo)線將電極和電池串聯(lián)好，并將輸液管的管口伸入到點(diǎn)滴板的洗頭水中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

注意事項(xiàng)

電池盡量用電流強(qiáng)度大的，現(xiàn)象才會(huì)明顯

二、微型實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性和局限性

微型實(shí)驗(yàn)作為近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新興事物，必有其優(yōu)越性。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以補(bǔ)充常規(guī)實(shí)驗(yàn)無(wú)法演示的空白，可以激發(fā)學(xué)生探究的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。但事物都具有兩面性，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)也是如此。其局限性表現(xiàn)在：

1.在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)試劑用量所能減少的程度是有限的，受到一些因素的制約：

①用液體取用儀器（如滴管等）取用試劑，其可控制加液量不能少于1滴。

②測(cè)量物理量時(shí)，由于儀器規(guī)格的限制，要求有一定的試劑用量才能有效進(jìn)行。例如，用pH計(jì)測(cè)量溶液pH值時(shí)，盛放溶液的容器的口徑必須足以放入電極，溶液的高度至少要能浸過(guò)玻璃電極的玻璃球。

③用于稱量質(zhì)量和測(cè)量體積的儀器的精度是有限的，為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有符合要求的精確性，所用試劑必須達(dá)到一定數(shù)量。一般而言，在儀器精度一定的情況下，試劑用量越少，實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度越降。

④制備實(shí)驗(yàn)中，難以避免的操作損失（如儀器沾附等）也限制了試劑用量所能減少的程度。通常試劑用量減少，操作損失比重增大，產(chǎn)率降低。而且還必須要注意實(shí)驗(yàn)技巧，否則實(shí)驗(yàn)不易成功。

⑤因微型實(shí)驗(yàn)所用試劑極少，所以用微型實(shí)驗(yàn)的方法不能做從大量原料中提取微量成分的實(shí)驗(yàn)。

2.對(duì)于現(xiàn)在的教育，統(tǒng)一性的考試是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)重要的手段，也是檢驗(yàn)教師教學(xué)工作優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。由于在化學(xué)考試中一般是采用常規(guī)實(shí)驗(yàn)的裝置和實(shí)驗(yàn)方法，故完全采用微型實(shí)驗(yàn)可能會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)和教師的教學(xué)成果的體現(xiàn)。

3.目前微型實(shí)驗(yàn)相對(duì)于常規(guī)實(shí)驗(yàn)而言，還是不成熟的，其一是實(shí)驗(yàn)的用量科學(xué)性的問(wèn)題；其二是實(shí)驗(yàn)儀器標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題；其三是實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范化的問(wèn)題；其四是儀器購(gòu)買是否方便的問(wèn)題。

4.有些教師習(xí)慣于做化學(xué)實(shí)驗(yàn)“照方抓藥”，沒(méi)有領(lǐng)會(huì)微型實(shí)驗(yàn)的真諦，以為微型就是把實(shí)驗(yàn)儀器縮小或者簡(jiǎn)化，就是把藥品的用量減量再減量，而忽視了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性原則。如：教師在指導(dǎo)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意實(shí)驗(yàn)條件的探索。

5.現(xiàn)在全國(guó)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)普及還不高，需要更加廣地進(jìn)行宣傳，同時(shí)還需要多出版相應(yīng)的配套書籍。

總之，常規(guī)實(shí)驗(yàn)和微型實(shí)驗(yàn)都有其優(yōu)勢(shì)和局限性，就目前而言都無(wú)法脫離對(duì)方而獨(dú)立存在。微型實(shí)驗(yàn)不是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)綴，也不是要取代常規(guī)實(shí)驗(yàn)，更不是和常規(guī)實(shí)驗(yàn)相對(duì)立，我認(rèn)為二者是相輔相成的，互相補(bǔ)充和促進(jìn)的。要在教學(xué)中演示實(shí)驗(yàn)以常規(guī)實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生實(shí)驗(yàn)以微型實(shí)驗(yàn)為主，有毒的、污染較為嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)以及適合微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)要盡量設(shè)計(jì)成微型實(shí)驗(yàn)，這樣我們才能做到常微共存，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。