高中化學教學中微型實驗的開展策略分析

劉 陽

(渦陽縣第一中學 安徽亳州 233600)

前言

新一輪課程改革要求教師在化學課堂上應該著重關注學生對化學實驗的操作狀況,并且要依據學生的認知狀態,組織學生進行必要的實驗活動,使得學生能在實驗中獲取理論知識,同時提高自身實踐操作能力。微型實驗在實驗試劑用量上,遠遠低于傳統的大實驗,實驗效果卻比較明顯,具備良好的準確性、安全性、環保性,能全方位提升學生的化學素養。所以高中化學教師在平常教學中,應結合課程內容與學生的學習特點,巧用微型實驗,充分激活學生學習興趣,便于學生綜合運用化學知識。

一、高中化學教學開展微型實驗的價值

微型實驗簡單來說就是在化學實驗過程中,盡可能少地使用化學試劑,從而獲得良好的化學實驗效果。在微型實驗中用到的化學試劑是傳統實驗試劑用量的幾分之一,甚至是十幾分之一,但是實驗現象卻比較明顯。具體來說,微型實驗的價值主要在于以下幾點:

首先,契合綠色化學思想,降低了實驗污染及資源損耗。新課標強調高中化學實驗教學應該堅持綠色化學理念,而微型實驗的開展契合了這一要求。微型實驗中用到的實驗試劑量很少,并且化學器材的消耗量也比較少,在實驗中能極大地減少實驗污染物產生,收到良好的環境保護效果。同時微型實驗中會用到一些微型儀器,這些儀器的安全性比較高,不容易破碎,能保證學生的實驗操作安全性,同時也實現了對化學實驗室環境的改善。

其次,強化學生觀察能力、實踐操作水平。在組織學生開展實驗訓練時,如果教師以自己的操作為主導,學生會出現探究熱情低、不會操作的問題。而微型實驗下教師引導、學生探究,可以讓學生更加自主地開展實驗,學生的主動性會得到明顯提升,學生能在自覺操作、觀察探究的過程中深化對化學知識的理解,滿足自身的綜合發展所需。

最后,促進學生科學探究素養發展。在傳統化學課堂活動中,大多是教師做、學生看,或者是多個學生共用實驗設備,學生難以進行獨立、自主的實驗操作,對實驗現象觀察、實驗結果分析不足,弱化了學生的實驗意識。微型實驗能讓每個學生都擁有自己的“化學實驗箱”,使學生根據自己的學習所需,靈活開展實驗操作,實驗觀察更加方便,推動了學生科學探究。

二、高中化學教學開展微型實驗的方法

(一)構建實驗情境,激活學生動力

對高中生而言,微型實驗是有一種全新的實驗探究方法,為了更好地推進微型實驗教學,教師在實踐中應該結合學生的需求,構建相對應的情境,將抽象的化學內容轉變成形象直觀的現象,使得學生完成從觀看者到實踐操作者的身份轉變,在課堂上表現得更加活躍。

首先,高中化學教師在教學過程中可以依據學生的實際生活來構建實驗情境。與傳統的實驗活動類似,微型實驗也要從學生的現實生活入手,高中化學教師要依據實驗內容,引入生活中比較常見的現象,篩選出相應的生活化主題。如教師用多媒體展現出某種物質的實物圖片、用途,或者是為學生提供一些含有某種物質的生活反應,讓學生依據生活來思考化學問題。而學生結合自身的生活經驗,更容易走進實驗情境中。在此基礎上教師指引學生進行實驗探究,效果無疑會更好。

其次,教師可借助微型化學實驗資料開展情境構建。教師可以借助信息化手段,查閱與之相關的文獻、視頻、案例等資料,對這些資料進行整合,制作成相應的微課件,在課堂上播放,讓學生對將要學習的知識產生興趣。接著教師給出一些針對性的問題或者是探究任務,要求學生以不同的方式來完成,以此深化學生對知識的感知、應用。當學生完成了對化學理論的探究后,教師組織學生利用相應的微器材開展微型實驗活動,做到理論與實踐相結合,促進學生學習水平提升。

以“分子運動實驗”為例,高中化學涉及很多微觀層面的內容,而部分學生的微觀理念相對比較差,會產生一種分子、原子、離子等微觀粒子是靜態的感受。為了深化學生的理解,教師在教學過程中可以組織學生開展分子運動微型實驗。教師可以結合氨水能讓酚酞試液變紅這一原理,首先將學生分成兩個不同小組:一個小組的學生準備玻璃片,將玻璃片放到桌子中,然后在玻璃片的兩端分別滴上酚酞試劑、濃氨水,保證兩者不會直接接觸,接著用燒杯蓋住玻璃片;另一組學生將準備好的脫脂棉放在筆帽中,接著將濃氨水滴入脫脂棉中,卷起濾紙條,放在筆管中,確保濾紙條不會掉出來,再蓋好筆帽,一段時間后將濾紙條取出,觀察顏色變化。在這樣的微型實驗中,學生會正確認識分子運動狀態,并且這樣的實驗操作十分簡單,取材方便,學生操作比較輕松,極大地提高了學生的學習效果。

(二)合作設計微實驗方案

為了保證高中化學課堂上微型實驗教學活動的順利開展,教師要指引學生通過獨立思考、合作探究的方式,依據實驗課題、自身所學知識,收集資料,做出猜想、生成實驗方案等,保證微型實驗的主導權在學生手中,強化學生的微型實驗策劃能力培養。

在課堂上教師可以先給出相應的化學實驗課題,指引學生結合化學實驗課題做出猜想、假設。在此階段學生要借助小組合作的力量,收集相應的資料,補充教材中的實驗欄目內容。接著教師啟發學生分組對自己做出的假設、猜想進行討論。同時教師要參與到學生討論過程中,引領學生將課內外資料結合起來,充分了解實驗背景、目的、內容;各組也要將本組做出的猜想假設記錄下來,然后找出沒有依據、站不住腳的實驗假設,將其剔除,留下符合本實驗的猜想,便于下一步微型實驗方案的正確設計。

接著教師指引學生以小組合作的方式設計填充實驗方案,教師可以先給學生提供一份微型實驗的方案模板,包括實驗標題、實驗流程圖、需要器材及試劑、實驗控制手段、實驗記錄表等,讓學生根據模板自主設計實驗方案。在實驗方案設計過程中,如果出現爭議,教師要及時地做出干預指導,給出提示,保證學生設計出來的微型實驗方案更加契合實際需要。最后各組學生對得到的最終實驗方案進行審核,確認無誤后,開始實驗操作。

(二)自主開展微型實驗操作

在以往的實驗教學中,學生很少有機會進行實踐操作,而在微型實驗中,學生有了更多的實踐操作機會。學生依據自己設計的實驗方案進行操作,這對于學生實際操作能力、科學探究素養的培育都有極大的幫助。首先需要讓學生通過小組合作的方式,自主核對實驗試劑、儀器等,盡可能保證每個學生都能有一套微型設備,便于實驗活動的開展。在實驗過程中,教師要注意為學生提供開放的實驗操作空間,鼓勵學生自主解決實驗中遇到的各種問題。在微型實驗操作中教師要做好巡視,提醒學生盡量獨立完成,杜絕替做實驗、幫做實驗的情況發生,可以通過操作示范、口頭提示的方式來幫助操作能力比較差的學生完成實驗。

以“電解飽和食鹽水實驗”為例,在傳統的實驗教學中,要用到U形管進行實驗,同時在實驗期間由于兩級離子遷移,會損耗大量能源,用鐵棒代替電極時,還因為大電阻,難以保證實驗活動順利進行。另外在傳統實驗教學活動中,教師會過于強調實驗理論講解,關于實驗過程、實驗現象、實驗結果等方面的分析力度不足,學生缺乏直觀感受,難以留下深刻印象。這時可以創新以往的實驗方式,用微型實驗代替傳統實驗,教師可以先引導學生用氯化鈉酚酞試劑浸泡濾紙,然后準備一個陳舊的電池芯,將細鐵絲纏繞在電池芯的兩端,這樣就能形成陰陽兩極。接著接通電源,在陽極的濾紙上滴上碘化鉀—淀粉溶液,觀察實驗現象,如果出現濾紙變藍的情況,則證明陽極有氯氣形成;打開陰極端濾紙,如果濾紙變成了紅色,則證明陰極產生了氫氧化鈉。這樣的微型實驗操作簡單,實驗現象明顯,并且不會占據課堂太多時間,學生能很輕松地完成,而且學生在操作中也會對化學實驗有更深的感悟,極大地滿足了學生綜合發展所需。

(四)關注過程指導,強化實驗技巧指引

微型化學實驗中,用到的試劑數量相對比較少,對學生自身的實驗操作控制能力有更高要求,所以教師要強化對學生實驗行為的巡視、指引,確保每個學生都能掌握實驗操作關鍵點。如微型化學實驗內容是關于氣體制備時,教師可以設置一些啟發性問題:“化學氣體制備實驗中,實驗過程控制要點有哪些?引起實驗失敗的主要原因有什么?”學生通過思考可以得出“實驗器具連接不緊引起了氣體泄漏,造成實驗失敗”。學生據此在連接器具時就會認真仔細,并且還會用相應的方法來檢測氣密性,保證了實驗活動的有序進行。此外在實驗中,溫度、時間等因素也會帶來影響,教師需要針對這一關鍵點,指引學生利用溫度計來測量溫度,用秒表控制時間等,促使學生更加規范地完成微型實驗操作。

以“金屬焰色反應實驗”為例,金屬焰色反應可以更好地證明金屬的性質,同時部分金屬及化合物還會在遇熱、灼燒等環境下,出現特殊的焰色,在以往的化學教學中,教師需要在玻璃棒上纏繞鉑絲,放在酒精燈中灼燒,接著取下玻璃棒上的鉑絲,放在碳酸鈉溶液中,幾分鐘后取出晾干,然后再利用酒精燈灼燒。為了提升實驗的安全性,降低學生實驗操作的難度,教師可以在課堂教學中組織學生開展微型實驗,先用碳酸鈉溶液浸泡濾紙,然后晾干,并用無水酒精浸潤濾紙,接著用鑷子夾緊濾紙,用酒精燈灼燒。這樣的微型實驗具有操作簡單、安全性高、環保等優勢,能使學生更加清楚地看到焰色效果,輔助教師順利推進課堂教學活動。

結語

綜上所述,在高中化學教學中,微型實驗的開展可以起到良好的作用。一方面微型實驗有助于學生科學精神、探究能力的培養;另一方面微型實驗還能幫助學生更好地理解抽象的化學理論內容,便于學生能持續完善自身的認知與知識框架,滿足學生的多元化發展所需。為此高中化學教師需要更新自身的實驗理念,借助化學原理來推進微型實驗,全面提升化學教學效果。