微型化學(xué)實驗運用于課堂教學(xué)的具體實踐研究

摘 要：教學(xué)要引導(dǎo)學(xué)生體驗科學(xué)探究過程，啟迪學(xué)生科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力，微型化學(xué)實驗實踐這一理念的很好載體。作者從兩年來親身經(jīng)歷的課堂教學(xué)中微型化學(xué)實驗改進(jìn)切實地進(jìn)行思考、探索，以求達(dá)到最佳的教學(xué)效果，并為在實踐教學(xué)中如何開展課堂教學(xué)提供應(yīng)用實踐模型。

關(guān)鍵詞：微型;化學(xué)實驗;課堂教學(xué);實踐研究

教育工作者一直關(guān)注的一個話題是如何提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，同時又提高教學(xué)質(zhì)量。筆者以為根本途徑是注重課堂教學(xué)，要研究在教學(xué)實踐中如何實施高效率的教學(xué)。

一、 研究對象和時間

1. 研究對象：我校2013屆初三1班和2班。因為兩個班學(xué)生情況基本相似，比較適合作為研究對象。其中把1班作為實驗班，2班作為對照班。

2. 研究的進(jìn)度安排：

第一階段：準(zhǔn)備階段（2011年2月～2012年9月），制定研究方案，理論學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。

第二階段：實施階段（2012年9月～2013年9月），開展研究工作。

第三階段：總結(jié)階段（2013年9月～2013年12月），總結(jié)分析結(jié)果，撰寫論文。

二、 微型化學(xué)實驗改進(jìn)的思考

（一） 微型實驗器材的儲備

我校為了迎接新課程的實施，積極開展微型實驗研究，發(fā)動學(xué)生收集生活中的廢棄物品多種，指導(dǎo)學(xué)生自制微型實驗器材多件。目前，學(xué)生基本上人人都配備了自己的微型實驗箱，養(yǎng)成了儉樸、節(jié)約的良好習(xí)慣，對常規(guī)實驗的改進(jìn)及創(chuàng)新起了重要的輔助作用。學(xué)生的微型實驗箱收集的代用品種類齊全、數(shù)量多。

（二） 采用微型實驗，優(yōu)化實驗效果

演示實驗是教師與學(xué)生協(xié)同學(xué)習(xí)的一種實驗，對學(xué)生有言傳身教和潛移默化的影響。在實驗過程中，我們將大部分實驗設(shè)計為學(xué)生參與的微型實驗，采取邊講邊實驗的方法，學(xué)生人人動手，個個參與。下面是本人自制微型實驗教具完成的一組微型實驗：

加熱試管中火柴頭爆燃的微型實驗。

義務(wù)教育九年級滬教版13頁活動與探究：加熱試管中的火柴頭的爆燃實驗。

1. 實驗缺點

①要精確控制試管多大及火柴多少，試管太大和火柴少了都會造成失敗。

②不易把握塞子松緊。太緊，非常容易爆裂試管，對學(xué)生造成傷害;太松，塞子不易彈出。

③即使塞子彈出，學(xué)生可能認(rèn)為是試管中空氣受熱膨脹而造成，卻不知道還有化學(xué)反應(yīng)中氣體的放出而產(chǎn)生的作用。

④試管容易爆裂，或塞子彈出時響聲較大，造成學(xué)生極度緊張，不利于課堂教學(xué)，場面會比較混亂。

2. 改進(jìn)后實驗用品和裝置的制作

實驗用品：小酒精燈、鑷子、制作的“小試管”

“小試管”制作如下：用直徑3毫米，長5厘米的玻璃管，在酒精噴燈上給一端加熱熔化封堵，“微型試管”就做成了（僅能容下一根火柴）。

3. 實驗步驟和操作

實驗時只需將一根火柴插入底部，用鑷子夾住對其底部加熱，火柴燃燒，立即被彈出。若多裝些火柴頭的火藥則實驗更刺激。

4. 實驗評價

此改進(jìn)，安全、操作簡單、成功率極高、體現(xiàn)環(huán)保意識。

（三） 案例分析

教學(xué)內(nèi)容：滬教版九年級化學(xué)教材下冊第七章應(yīng)用廣泛的酸、堿、鹽、第二節(jié)常見的酸和堿、第三課時堿的化學(xué)性質(zhì)——氫氧化鈉溶液和二氧化碳的反應(yīng)的噴泉微型實驗。

教材分析：

義務(wù)教育九年級化學(xué)教材是直接給出的氫氧化鈉溶液和二氧化碳?xì)怏w能夠反應(yīng)，是使放置在空氣中的固體氫氧化鈉變質(zhì)的真正原因，由于氫氧化鈉溶液和二氧化碳?xì)怏w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?xì)怏w能使澄清石灰水變渾濁，讓氫氧化鈣溶液和二氧化碳?xì)怏w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?xì)怏w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?xì)怏w溶解性的干擾，效果不是太明顯。因此很有必要增設(shè)有說服力的微型實驗，解決學(xué)生的疑惑。

1. 教學(xué)目標(biāo)

[知識與技能]能通過實驗探究熟練掌握氫氧化鈉溶液與二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)。

[過程與方法]初步學(xué)會對比實驗的設(shè)計方法和思路。

[情感、態(tài)度和價值觀]培養(yǎng)學(xué)生善于思考、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、敢于創(chuàng)新精神，能和小組成員緊密合作，注重團(tuán)隊精神。

2. 教學(xué)重點和難點

重點：氫氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)。難點：設(shè)計實驗。

3. 教學(xué)過程

[引入]：同學(xué)們知道二氧化碳?xì)怏w能使澄清石灰水變渾濁，是因為石灰水中氫氧化鈣和二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)生成難溶于水的碳酸鈣造成的，石灰水能和二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)，而氫氧化鈉和氫氧化鈣都是堿，那么氫氧化鈉能和二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)嗎？今天我們一起來探究這個問題。

[演示實驗]：將收集好二氧化碳?xì)怏w的試管倒插入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中，試管口至液面以下。

[學(xué)生觀察]：試管中液面上升，與燒杯中形成液面差。

[思考]：這樣能說明氫氧化鈉溶液和二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)了嗎？

[小組交流]：有的小組認(rèn)為是反應(yīng)了，但馬上有小組就進(jìn)行反駁，原因是二氧化碳?xì)怏w能溶于水，也可以導(dǎo)致形成液面差，那么到底是因為兩者反應(yīng)還是因為氣體溶解導(dǎo)致的液面差，有待再考究。

[教師引導(dǎo)]：請同學(xué)們開動腦筋，怎樣設(shè)計實驗可以驗證兩者是否能反應(yīng)？提醒大家圍繞昨天收集的兩小瓶二氧化碳?xì)怏w和兩個注射器進(jìn)行設(shè)計，能否用對比的方法來驗證。

[小組交流]：設(shè)計實驗方案。（小組成員都能積極參與討論和思考，設(shè)計實驗的熱情相當(dāng)高漲，好像能設(shè)計出好的實驗方案就是勝利者、強(qiáng)者。經(jīng)過一番苦思冥想，終于有小組初見成效了。）

[匯報方案]：多數(shù)小組達(dá)成一致：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），裝上針頭，各插入一個小瓶中，輕輕推活塞，注入少量液體，觀察現(xiàn)象，若注入水的小瓶中最終吸入的液體比注入溶液的小瓶中最終吸入的液體少，則說明二氧化碳?xì)怏w與氫氧化鈉溶液反應(yīng)了。實驗裝置如圖：

實驗步驟和操作：小組中兩人將注射器吸取10%的氫氧化鈉溶液（加入2滴酚酞試液）后，針頭刺入青霉素瓶瓶塞，小心推動活塞，使少量溶液射入瓶內(nèi);另外兩人將注射器吸取蒸餾水后，針頭刺入青霉素瓶瓶塞，小心推動活塞，使少量液體射入瓶內(nèi)，觀察實驗現(xiàn)象，然后進(jìn)行對比。

[分組實驗]：氫氧化鈉溶液和二氧化碳的反應(yīng)的噴泉微型實驗

學(xué)生的意外收獲：學(xué)生看到了紅色的噴泉，對這一現(xiàn)象始料未及，頓時驚呆了，感到特別興奮，每個人都看的特別入神，大腦中在不停地思考為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

[結(jié)束實驗]：清洗儀器，整理實驗箱。

[教學(xué)評價]：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)化學(xué)的興趣。學(xué)生通過對比發(fā)現(xiàn)用蒸餾水的瓶子吸入的液體很少，學(xué)生自然能得出兩者反應(yīng)結(jié)論，書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式便是水到渠成了。使學(xué)習(xí)難點變得更容易理解接受，同時實驗也培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綠色化學(xué)意識。

[拓展探究]：設(shè)計實驗說明氫氧化鈉固體長期露置于空氣中發(fā)生了變質(zhì)，是部分變質(zhì)還是全部變質(zhì)，并如何除去雜質(zhì)？

（四） 實驗課堂教學(xué)實踐效果評價

在課題研究過程中，我們通過問卷調(diào)查、實驗班（43人）與對照班（40人）的比較，對微型化學(xué)實驗課堂教學(xué)應(yīng)用實踐效果評價進(jìn)行了統(tǒng)計。對學(xué)生在氫氧化鈉溶液和二氧化碳的反應(yīng)的噴泉微型實驗教學(xué)活動中的調(diào)查分析。

根據(jù)教學(xué)評價的設(shè)計，學(xué)生活動調(diào)查表（見附錄）中的問卷調(diào)查讓學(xué)生對探究活動進(jìn)行自我評價：實驗班分組進(jìn)行微型化學(xué)實驗探究，對照班由教師演示實驗引導(dǎo)學(xué)生探究。

（五） 學(xué)生的學(xué)習(xí)成績

經(jīng)過一學(xué)年的努力，兩個班級2011年中考化學(xué)成績比較如下：

以上數(shù)據(jù)均按照學(xué)生人數(shù)（實驗班43人，對照班40人）和百分率進(jìn)行統(tǒng)計。實驗前兩個班級是初三平行對等的班級，班級均分沒有差距。實驗結(jié)束時，實驗班和對照班的化學(xué)成績有明顯差距，均分相差5.54分，實驗班化學(xué)成績已明顯高于對照班。這說明在課堂教學(xué)中采用微型化學(xué)實驗教學(xué)，能使學(xué)生成績有明顯提高。

（六） 學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣

采用微型化學(xué)實驗教學(xué)對學(xué)生理解知識有較好的促進(jìn)作用，非常有利于培養(yǎng)和維持學(xué)生對化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣，也利于培養(yǎng)學(xué)生和他人合作交流的能力，微型化學(xué)實驗探究能有效地激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生敢于探索、敢于實踐、敢于實事求是的科學(xué)態(tài)度，同時能夠提高學(xué)生的動手操作技能，為更多的學(xué)生提供了積極學(xué)習(xí)、探索高效學(xué)習(xí)方式的機(jī)會。通過學(xué)生對實驗課收獲體會的描述，反映出學(xué)生分組親自動手做實驗受到的收獲更多，有利于調(diào)動學(xué)生的多種感官，認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象并進(jìn)行詳細(xì)地記錄分析。經(jīng)過微型化學(xué)實驗訓(xùn)練的學(xué)生更具敏銳的觀察力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，思維也更加嚴(yán)密。通過分組探究，培養(yǎng)了學(xué)生的合作意識，讓學(xué)生在輕松友好的氛圍中表現(xiàn)自我，發(fā)表自己的見解和觀點，使更多的學(xué)生體驗到探究的樂趣，體驗到學(xué)習(xí)的成功，有一種莫大的成就感，激起今后學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

總之，課堂教學(xué)應(yīng)用微型化學(xué)實驗教學(xué)法，學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣、學(xué)習(xí)科學(xué)方法、解決化學(xué)問題的能力、化學(xué)學(xué)習(xí)成績和學(xué)習(xí)化學(xué)的態(tài)度等方面都有了長足的進(jìn)步。這說明微型化學(xué)實驗教學(xué)法運用于課堂教學(xué)對學(xué)生有積極的促進(jìn)作用，對學(xué)生的終身發(fā)展是有利的。

參考文獻(xiàn)：

[1]王祖浩，王程杰.中學(xué)化學(xué)創(chuàng)新實驗.廣西教育出版社，2007.

[2]王祖浩.中學(xué)化學(xué)課程評價的反思與探索.東北師大出版社，2004.

[3]劉強(qiáng)，王磊.美國中學(xué)化學(xué)教材中的微型實驗.化學(xué)教學(xué)，2003.

作者簡介：李長聲，江蘇省蘇州市，蘇州市吳中區(qū)臨湖第一中學(xué)。