中学微型化学实验教学研究

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一、教学中渗透“绿色化学”的核心素养

（一）课堂为阵地,渗透绿色理念。绿色化学是近几年才开始出现的更高层次的化学，是当今国际化学的前沿，其核心是利用化学原理从根本上减少或消除化学工业对环境的污染。2001年的课程标准研究所化学课程教材研究开发中心编著中强调“立足于学生适应现代生活和未来发展需要，充分发挥化学的整理育人功能，构建全面发展学生化学学科核心素养的化学课程目标体系”。化学课程提出：教师要在环境教育过程中,向学生阐明绿色化学的观点、要求,使学生树立起防治污染、建立人与自然和谐相处的责任感，培养适应社会发展的能力，提高学生核心素养。基于此，我校在实验教学中采取渗透的方式,自然地引入相关的环保知识,发展学生绿色化学意识。如讲授《燃料的合理利用与开发》一节时，引导学生通过查资料了解化石燃料的燃烧会产生氮氧化合物,知道它们都是形成酸雨的主要污染物,然后介绍：空气中二氧化硫70%来源于工业燃料,12%来源于工业燃油,其余则来源于生活燃煤等。它能直接危害人的身体健康,又可以导致水土酸化,水生生物减少或绝迹,树木枯死,还能腐蚀建筑物。最后让学生讨论:如何防止和减少污染。这样既增强了学生的环保意识；又让知识融于社会，服务于生活，树立学好化学造福人类的观念。（二）实验为手段,培养绿色习惯。化学实验教学增强了学生直观的感性认识,培养了学生观察、描述、分析和解决问题的能力。但实验定会涉及到有害的物质,从某种意义上讲学校的环境污染主要来源于化学实验。因此在实验教学中减少有害物质生成，贯彻绿色化学思想是非常必要的，并且要把实现实验绿色化成为一总习惯。1.药品的贮存方法的规范化。当学生第一次走进化学实验室时，首先要让他们明确实验室药品储存规则及药品取用规则，特别介绍危险化学品储存、取用遵守的规则。如易挥发的浓硝酸、浓盐酸等用钟罩封闭贮存；对大多数有机物如苯、甲苯、甲醛等用专柜避光保存；对剧如汞、白磷等、强腐、蚀性酸碱等用专用保险柜上锁保存,定期检查贮存情况。2.规范实验操作使实验在严密的情况下进行。化学实验中,师生都要接触有害物质和无害物质,在实验中也会闻到有害和无害气体。因此,必须指导学生要严格按照实验操作的程序,有条不紊地进行各种实验。严格教育学生规范操作,正确地闻气体、取药品、取有毒性原料。实验结束后,及时处理实验中产生的废料。把仪器洗涤干净放回原处,实验桌面擦洗干净,这些都要认真细致指导,让实验活动成为对学生进行环境教育的课堂。3.以无害化为出发点创新实验设计。目前在常规实验中,药品用量较多不仅造成浪费,还污染环境。因此,在实验中用玻璃管制成各种可加热仪器的替代实验仪器、用点滴板等进行微型系列实验。这种方法药品用量少、反应产物少、操作安全,实验不会造成危险,对环境的污染程度较轻。同时也达到减少实验污染的目的。著名心理学家林崇德曾说过：“习惯是在生活过程中和教育过程中形成和培养起来的。习惯的形成方式主要是靠简单的重复和有意识的练习”。因此实验教学实施微型化，提倡无害化，利于学生绿色化学习惯的养成。

二、初中微型化学实验设计应用与前景

（一）微型化学实验仪器的替代研究。结合我对初中化学实验的教学实践，在不影响实验的准确、安全、规范的前提下引导学生寻找实验仪器的替代品，极大的激发了学生实验热情与学化学的兴趣。下面介绍几种适合学生简易、批量制作常用的替代品。1.滴眼液的胶药瓶或钢笔中带胶管的内芯制作的滴管。实验室玻璃滴管易碎，但实验中使用频率较高，同学们的操作也容易出错。因此我就让他们用滴眼液的胶药瓶或钢笔中带胶管的内芯代替滴管，便于有空时多加练习。2.用喝可乐或豆奶的小号玻璃瓶代替试管。试管是实验中常常使用的玻璃仪器。我们可用替代用品练习装药品，同时减少了农村初中实验教师人手少、经费紧张的困境。给同学们创造了一个更开放的实验空间，也能增加他们的动手动脑能力。3.将一个矿泉水瓶用刀子切成两半，瓶口部分做一个漏斗，用一根小棍代替玻璃棒，用纱布代替滤纸；瓶的另一半标上刻度线就制得了一个简单的烧杯，就做了简易过滤器。（二）微型化学实验的应用案例。传统的学生实验由于常规实验条件的限制，一组多人，很难做到人人动手完成实验。微型化学实验是为减少资源消耗和化学污染而发展起来的一种化学实验的新方法、新技术，是化学实验方法的新变革。实施微型化学实验,把绿色化学融合于中学课程教材改革和课堂教学改革之中,使绿色化学成为中学化学教育的一个重要的组成部分,这是中学化学教育的崭新课题。下面以人教版九化上册“电解水”及氢氧混合爆鸣演示实验为案例介绍我的微型化实验设计。取一只小号矿泉水塑料空瓶洗净，瓶盖中心钻取小孔，加入约5％的氢氧化钠溶液至瓶颈处。另取一支耗完油的中性笔笔芯，拔掉笔头后一端紧插在上述塑料瓶盖的小孔中。再把该笔芯如下图所示作两次直角的弯曲。弯曲时把笔芯放在酒精灯火焰上略加热，弯曲后让它冷却定型。用两根大头针，从塑料瓶上端分别向下插入瓶内，两大头针的尾端分别通过细导线跟3～6V直流电电源连接（电源可用小号干电池）。取一只小的瓶盖，盖内加入少量1∶1的肥皂水。先接通电源。通电后塑料瓶里的水发生电解，产生的氢、氧混合气体，通过细塑料导管向外排出。把排出的混合爆鸣气通入瓶盖内的肥皂液中，会吹出一团团的肥皂泡。用燃着的木头引燃肥皂泡，发出清脆的爆鸣声。混合气体不断产生，肥皂泡不断形成，间隔片刻可再次点火爆鸣。当然，还有一些微型化学实验的应用案例这里就不一一赘述。通过上面的常规实验与微型实验具体例子的比较,我们可以看出微型化学实验作为一种新的实验技术和方法,很容易被学生接受。它给实验方法的重新设计、改造和组合创造了一个很大的思维空间，满足不同实验的要求，便于让每一个学生亲自动手，去完成更多的实验，激发创造欲望，培养创新能力。（三）微型化学实验的应用前景。微型化学实验对中学化学教学的改革有如下主要优点：1.微型化学实验作为一种新的实验技术和方法,很容易被学生接受，能从心理上缩短了与化学的距离；微型实验操作简便、安全，实验成功率高，因此它在激发学生对化学的兴趣，改变化学在青少年学生心目中的形象有着重要的作用，学生感觉到化学实验再也不是那么的复杂而神秘了。2.微型化学实验并非是常规实验的简单缩微，其中一部分是近代科研方法的模拟。它通常是常量到微量的方法演变，使学生体会到如何应用化学原理来从新设计、改造、组合和各种仪器装置以满足不同实验的要求，不仅增强了学生的动手能力、思维能力；而且增强环保意识，树立绿色化学观。3.微型实验使化学教学发生：由空间上由单纯的实验室拓展到教室甚至家里；在时间上由课内延伸到课外的转变。进行微型化学实验时，学生亲自动手操作并且反复练习过程中，把生疏的操作变的熟练；使学生由过去被动“等待”和“接受式“的学习方式，变为“主动”和“探索式”的学习方式提高了学生的自主、合作、探究的兴趣与能力。4.微型化学实验对办学条件较差，缺少仪器药品和实验设备的农村中学，促进了其对化学实验代用仪器药品的开发和推广。改善实验室环境，可大幅度地减少实验室空气和水体排放污染，有益于师生的健康。减轻了化学实验人手短缺、实验经费紧张的局面。微型化学实验也有它的不足之处。例如，较忽视基本操作的规范性，较少考虑实验中有关的安全因素等。因此，微型实验虽然具有许多优越性，但也并不是所有实验都可用之代替的。在教学中，应根据实验的内容、目的、现象和定量要求等进行选择，使常规实验和微型实验相结合，两者取长补短，这样可以发挥更好的教学效果。总之，化学实验微型化改革就是以微型化学实验为载体，使其能够进入化学课程，与化学教育教学活动相联系，并充分挖掘已开发出来的微型化学实验在化学课程中的教育教学价值。它对于传播绿色化学理念、促进化学新课程改革、转变化学学习方式、培养创新能力有重要意义。

参考文献：

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作者:李胜光 单位:武汉市汉南区陡埠中学