微型實驗與常規(guī)實驗的有機整合在初中化學教學中的嘗試.doc

微型實驗與常規(guī)實驗的有機整合在初中化學教學中的嘗試上海市閘北區(qū)風范中學 卜晟昱 【摘要】 微型實驗是近二十多年來迅速發(fā)展的一種化學實驗新方法和新技術，是國際化學教育界公認的體現(xiàn)綠色化學思想的一種新舉措。其具有“體積小、時間省、反應快、效果好、易操作、較安全、動手操作機會多、趣味性高、用藥少、污染低”等特點，其較常規(guī)實驗更加適合學生探究性學習、研究性學習，然而對于化學教學而言，常規(guī)實驗具有不可替代的一面，如果將微型實驗和常規(guī)實驗有機地整合，并且應用于化學教學的實踐中，可以起到事半功倍的效果?！娟P鍵字】 微型實驗 常規(guī)實驗 綠色實驗 二期課改 引言微型實驗（ML）是一種安全的防治環(huán)境污染的化學實驗方法，其試劑用量少，且不影響化學在教育和工業(yè)上應用的質量水平。由于微型實驗具有“體積小、時間省、反應快、效果好、易操作、較安全、動手操作機會多、趣味性高、用藥少、污染低”等特點，故開展微型化學實驗對于學生在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度和價值觀等方面的提高具有突出的效果；開展微型化學實驗還符合綠色化學中的4R原則，即不用危險品（Reject）、減少用量（Reduce）、循環(huán)使用（Recycle）、回收利用（Reuse）；開展微型化學實驗是化學教育中實施素質教育的一條有效途徑；開展微型化學實驗更能促進學生科學素養(yǎng)的發(fā)展。然而在初中化學的教學活動中開展微型實驗的嘗試中，我們發(fā)現(xiàn)了微型實驗的一些局限性，而這些局限性卻可以通過常規(guī)實驗加以彌補和充實，即常規(guī)實驗對于當前的初中化學教學而言是不可缺少的，有時還是無法替代的。如果能夠將二者有機地整合起來，運用于初中化學教學中，這對于推動初中化學二期課改中的實驗教學是十分有益的。本課題討論的就是如何將二者整合起來，取二者之精華，使其更能適應當前我校的初三化學教學工作，更能適應當前我校學生的化學學習。第一部分：問題的提出2001年6月由國家教育部制定的基礎教育課程改革綱要（試行）（以下稱“綱要”）的頒布標志著中國新一輪基礎教育改革全面啟動。綱要要求“改革課程實施過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現(xiàn)狀，倡導學生主動學習、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學生搜集和處理信息的能力、獲取知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流和合作的能力。”此后出版的全日制義務教育化學課程標準（試用）明確地指出，“科學探究是本次課改的突破口”、“科學探究既是重要的課程目標，也是主要的課程內容，同時還是學生化學的一種重要的學習方式”，因此如何在化學教學中有效開展科學探究活動，成為我們化學教師關注的焦點和熱門話題?！耙詫嶒灋榛A”是化學學科的特征，它決定了化學實驗是化學課程中實施科學探究的基礎，是進行科學探究的主要方式，它對提高學生的科學素養(yǎng)具有其它手段無法替代的重要作用。資深院士戴安邦教授也指出：上好化學實驗課是實施全面化學素質教育的最有效的教學形式。因為學生在化學實驗的實踐中，不僅學到第一手化學知識和實驗技能，更受到科學方法和思維的訓練，還得到科學精神和品德的培養(yǎng)。目前在化學實驗教學中遇到的主要問題是學生動手機會少，教師演示實驗多；使“做實驗”變成了“看實驗、畫實驗、講實驗、聽實驗、背實驗”。造成這種情況的原因：其一是硬件的因素，很多學校的實驗器材和藥品的配備不符合二期課改的要求或者是實驗的場地空間不夠；其二是軟件的因素，教師的教學水平或實驗水平達不到二期課改的要求。如何有效地解決這一問題？微型實驗和常規(guī)實驗在化學教學中有機整合就可以有效地解決這一問題。本文通過對國內外化學實驗的興起與發(fā)展，尤其是微型實驗發(fā)展、研究歷史以及常規(guī)實驗和微型實驗有機整合的教學實踐活動，闡述了“常微整合”應遵循的原則，并深入淺出的分析了目前初中化學教學中制約“常微整合”的因素有哪些，落實了初中化學教學中的“常微整合”實施策略，并積極展望了未來化學實驗教學的前景。第二部分： 文獻研究綜述化學實驗的蓬勃發(fā)展與化學實驗方法的發(fā)展有著十分密切的關系。不僅是獲得化學實驗事實的重要途徑、手段和方法，而且還具有驗證化學假說和檢驗化學理論，發(fā)現(xiàn)和合成新物質、奠基和推動化學分支學科建立和發(fā)展的作用。1、微型實驗興起的歷史背景在近代化學發(fā)展的歷史上，化學實驗小型化、微型化一直是化學實驗的一個發(fā)展趨勢。隨著科學技術日新月異的發(fā)展，化學實驗儀器的精確程度不斷提高，化學實驗中試劑和樣品的用量也就逐漸減少。從20世紀30年代開始，世界各發(fā)達國家都特別重視實驗室的建設和實驗化學課的改進。到了40年代，半微量有機合成、半微量定性分析在教學的應用出現(xiàn)了一個高潮。其間，涌現(xiàn)出馬祖圣、J.T.Stock、Stephen Thompson等科學家為微型化學實驗的發(fā)展做出了杰出的貢獻。近二、三十年來，微型實驗的蓬勃發(fā)展和人們生態(tài)環(huán)境的意識的不斷提高息息相關。在這樣的歷史背景下，微型實驗這一致力于對環(huán)境友好的化學新領域應運而生，同時，它還符合“綠色化學”理念，試劑用量省、環(huán)境污染少使其有了更大的生存空間，開始迅猛發(fā)展起來。2、微型化學實驗在國外發(fā)展最早系統(tǒng)地研究微型化學實驗是美國化學家Dana.W.Mayo和Renald.M.Pike，他們的研究始于有機化學。其著眼于環(huán)境保護和實驗室安全的需要，研究成果于1984年第187屆美國化學年會上首次得以報道，并得到普遍的關注，美國化學教育雜志連續(xù)刊出了他們寫的有關微型有機實驗的系列文章。之后，他們不斷地研究、小結，出版了一系列的相關著作，如：微型有機化學實驗、常規(guī)與微型有機實驗、微型普通化學實驗、微型有機實驗技術等。微型有機化學實驗的迅速推廣也帶動了無機化學實驗，1986年T.Russo編著的高中微型化學實驗和Zri Szafram等人合著的微型無機化學實驗、微型化學（高中適用）等相繼面世。微型儀器的研究和開發(fā)也在不斷進行，這對微型化學實驗的廣泛開展起到了很好的促進作用。1993年，全美微型化學中心在美國環(huán)保署和美國化學學會的支持下成立，澳大利亞、南非、德國等國也相繼成立了相應的中心。現(xiàn)在已有60多個國家和地區(qū)開展了微型實驗，聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）和IUPAC的化學教育委員會聯(lián)合開展微型實驗全球項目，并在近40多個國家得到推廣。近年來，國際化學教育大會（ICCE）和IUPAC學術大會都將微型化學實驗作為會議的重大議題；國際化學奧林匹克競賽（IChO）也把微型實驗作為考核參賽選手的一項重要內容。3、微型化學實驗在國內發(fā)展微型化學實驗真正在我國研究始于上世紀90年代初期，由華東師大和杭州師范學院共同成立了相應的課題研究協(xié)作組，其立足于中國的教育實際情況，從無機、普化的微型實驗（中學和大學一年級化學）開始研究，并把研制微型化學實驗儀器列為國家教委科研項目，目前我國也已經(jīng)成立了微型化學實驗研究中心（CMLC）。至今，我國約有千余所大中等學校不同程度地開展微型實驗的研究和應用，相關的課題研究也陸續(xù)在進行，包括有機、物化、分析、高分子等在內幾乎所有的化學領域實驗，并有大量的研究成果。微型實驗節(jié)省時間、節(jié)約經(jīng)費、效果良好等特點使其受到中學化學教育的關注。簡而言之，盡管我國微型化學實驗的研究起步較國外晚，但目前已是碩果累累。隨著國民對微型化學實驗的不斷深入了解，隨著我們不斷地研究、應用、推廣微型化學實驗，我國必將在此領域取得更大的成就。第三部分、 主要概念界定1、微型實驗微型化學實驗的發(fā)展比較短，其理論體系尚處于不斷的完善之中，有關其名稱和定義眾說紛紜，目前國內還沒有很公認的說法。美國微型實驗中心是這樣描述的：“微型實驗是一種安全的防止環(huán)境污染的化學實驗方法，它試劑用量少，且不影響化學在教育和工業(yè)上應用的質量水平?！蔽艺J為可以將微型實驗理解為：1）在微型實驗儀器中反應，且試劑量很少（相當于常規(guī)實驗的10%或者更少）；2）能獲得實驗信息量大的一種化學實驗方法；3）和“綠色化學”理念符合。2、常規(guī)實驗 常規(guī)實驗就是我們通常理解的化學實驗，它是在一般的化學儀器中進行實驗的，相對于微型實驗而言它是一種比較成熟的傳統(tǒng)的化學實驗。就目前而言，常規(guī)實驗居于化學實驗的主導地位，現(xiàn)在中學化學絕大多數(shù)實驗依舊用常規(guī)實驗做。3、綠色實驗綠色化學是當今國際化學科學研究的前沿。綠色化學可以詮釋為環(huán)境友好化學，其核心內涵是在反應過程中和化工生產(chǎn)中盡量減少或不產(chǎn)生對人類健康、生態(tài)平衡有害的物質。綠色化學實驗是在綠色化學思想的指導下，用預防化學污染的新思想和新技術對化學實驗進行改革而形成的。第四部分、 微型實驗（ML）與常規(guī)實驗的理論依據(jù)1、微型實驗的理論基礎1.1、微型實驗（ML）特點和常規(guī)實驗相比較，微型化學實驗具有以下特點：1）試劑用量省，實驗成本低。一方面，微型實驗的試劑用量平均減少為常規(guī)實驗的1/10或者更少，這就大大節(jié)省了試劑費用。另一方面，從教學應用中可以注意到，學生在進行微型實驗時，由于儀器微小，操作務必十分小心細致，加上微型儀器本身厚質比較大、脆性較小，儀器破損明顯減少，而微型儀器的單價又比相應常規(guī)儀器低得多，因此采用微型實驗還可明顯地節(jié)省儀器費用。2）環(huán)境污染少，安全系數(shù)高。只有儀器微型化了,試劑減少了，這樣就會減少有毒有害物質的產(chǎn)生，實驗室處理尾氣、尾料和廢棄物更加容易。此外，微型實驗的施行使得爆炸、起火、液體飛濺等實驗事故發(fā)生的可能性也大為降低，從而提高實驗的安全系數(shù)。3）開展實驗更容易。其一，由于所用的試劑很少，因此大大減輕實驗準備工作量。其二，提高了實驗安排的靈活性、有利于深化實驗教學改革。進行常規(guī)實驗時，由于試劑必須在實驗前搬出并在實驗后搬回以便安排下一實驗，因此每一實驗必須統(tǒng)一集中安排進行，這就限制了實驗安排的靈活性和實驗室的利用。采用微型實驗，試劑一次性上架，學生可隨時到實驗室做不同內容的實驗，大大提高了實驗安排的靈活性和實驗室的利用率，并為實行開放式實驗教學、深化實驗教學改革創(chuàng)造了基本條件。其三，有利于強化實驗管理，培養(yǎng)學生良好的工作習慣。微型實驗儀器規(guī)格微小，可實行實驗前分發(fā)、實驗后點收的強化管理方法，有利于監(jiān)督學生規(guī)范使用儀器，養(yǎng)成良好的工作習慣。4）教學效果好。下表是某課題小組對2所中學進行的實驗研究結果：浙江省安吉縣孝豐中學浙江省嘉善縣惠民中學試驗班及格率100%92年會考100%平均分84.5189.98優(yōu)秀率76.64%縣第二名對照班及格率80.69%91年會考95.8%平均分75.1971.88優(yōu)秀率51.95縣第19名從表中可以看到微型實驗能夠提高學生的化學成績，其實其在教學上應用的效果不僅體現(xiàn)在使學生化學知識增長，對于學生在實驗技能、過程方法、情感態(tài)度和價值觀等方面的提高都有突出的效果。5）更易培養(yǎng)學生的科研意識。實驗微型化后，實驗儀器體積小，實驗藥品用量少，接近科研工作的水平。學生在進行實驗時必須集中注意力，仔細觀察，認真操作；這培養(yǎng)了學生從事科研工作的實際操作能力。1.2、微型實驗的儀器微型化學實驗是在微型儀器中完成的實驗，使用微型儀器是微型化學實驗的基本特征。1.21 專業(yè)的微型化學實驗儀器微型化學實驗儀器有的是常規(guī)儀器的微縮，有的是經(jīng)過全新的設計和制作；有的是玻璃制作的，有的是高分子材料制作的。但是不論材質和造型如何，它們都具備體積小、功能多、易操作、易選用替代品、價格低廉、符合綠色化學的理念。初中微型化學實驗箱（ML-LA）：把現(xiàn)行初中化學教材的103個實驗中的87個實驗（有毒或有危險的實驗仍由教師演示實驗）改為微型化學實驗, 由學生在課堂上邊學邊做，并將所需要的儀器、藥品（除危險藥品外）及初中微型化學實驗手冊（上海教育出版社出版）三部分裝入實驗箱里。1.22 常見代用儀器目前就我們實驗的經(jīng)驗而言，經(jīng)常使用的代用儀器是青霉素和注射器。其原因是這二種儀器比較常見，價格低廉，而且具有一些特性是其它儀器所沒有的。 1.3、微型實驗的優(yōu)越性和局限性 微型實驗作為近年來發(fā)展起來的一種新興事物，必有其優(yōu)越性。利用微型化學實驗可以充分地培養(yǎng)學生實踐動手能力；可以逐步地培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神；可以激發(fā)學生探究的興趣；可以提高學生綠色化學的意識。因此它有助于學生認識動機；有助于豐富學生的感性認識；有助于學生形成化學概念、化學理論；有助于學生檢驗化學理論或結論，驗證化學假說；有助于學生對化學知識的遷移與應用。任何事物都有其兩面性，微型化學實驗也是如此。其局限性表現(xiàn)在：一）在實際實驗操作過程中可以發(fā)現(xiàn)，初中化學實驗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) 測量物理量時，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行。例如，用pH計測量溶液pH值時，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玻璃電極的玻璃球。(3) 用于稱量質量和測量體積的儀器的精度是有限的，為使實驗結果具有符合要求的精確性，所用試劑必須達到一定數(shù)量。一般而言，在儀器精度一定的情況下，試劑用量越少，實驗結果精度越降。(4) 制備實驗中，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驗技巧，否則實驗不易成功。(5) 因微型實驗所用試劑極少，所以用微型實驗的方法不能做從大量原料中提取微量成分的實驗。二）對于現(xiàn)在的教育，統(tǒng)一性的考試是檢驗學生學習的一個重要的手段，也是檢驗教師教學工作優(yōu)劣的一個重要指標。由于在化學考試中一般是采用常規(guī)實驗的裝置和實驗方法，故完全采用微型實驗可能會影響學生的學習成績和教師的教學成果的體現(xiàn)。三）目前微型實驗相對于常規(guī)實驗而言，還是不成熟的，其一是實驗的用量科學性的問題；其二是實驗儀器標準化的問題；其三是實驗的操作規(guī)范化的問題；其四是儀器購買是否方便的問題。四）有些教師習慣于做化學實驗“照方抓藥”，沒有領會微型實驗的真諦，以為微型就是把實驗儀器縮小或者簡化，就是把藥品的用量減量再減量，而忽視了實驗的科學性原則。如：教師在指導微型化學實驗時一定要注意實驗條件的探索。五）現(xiàn)在全國微型化學實驗普及還不高，需要更加廣地進行宣傳，同時還需要多出版相應的配套書籍。2、常規(guī)實驗2.1 常規(guī)實驗存在的問題我們都知道化學是一門實驗的科學，化學實驗是化學科學賴以產(chǎn)生和發(fā)展的基礎。 縱觀化學學科發(fā)展的歷史，幾乎每一項科學發(fā)展都離不開化學實驗，都是人們借助化學實驗方法、手段進行探究和發(fā)現(xiàn)的?！耙詫嶒灋榛A”的學科特征決定了化學實驗是化學課程中實施科學探究的主要方式，它對提高學生的科學素養(yǎng)具有其他手段所無法替代的重要作用。當前常規(guī)實驗在初中化學教學中的地位和作用尚待加強，其存在的問題有：教育規(guī)劃的重點課題之一學生實驗能力調查曾首次在全國范圍較大規(guī)模抽樣10個省市10621名學生，對學生物理、化學、生物學等各種實驗動手能力進行測試。測試滿分為30分，及格標準是18分，結果初中化學實驗能力平均分為19.16 分。在調查測試過程中，學生簡單操作較好，細心操作差，直觀模仿性實驗尚好，設計型實驗很差。課題組通過對測試結果進行綜合評價是初中學生實驗能力不及格！表1 全國部分中學化學實驗教學調查統(tǒng)計調查項目初三全不做演示和學生實驗7.1%只做個別實驗22.9%做大部分演示和少量學生實驗或做少量演示實驗和大部分學生實驗40.0%教材上演示實驗和學生實驗全做或基本全做30.0%產(chǎn)生以上問題的主要原因是：1） 把實驗當作一種直觀工具輔助手段,在教學中處于從屬地位；2） 學生親自動手實驗機會少。學生實驗動手率(SR)的概念作為學生參加實驗教學的一項指標，其定義為： i為班級中學生人數(shù)調查表明：初中學生SR20%，即初中生每人做過的實驗只占規(guī)定實驗的1/5。分組中學生人數(shù)越多或開出的實驗個數(shù)越少，SR越低。2.2 常規(guī)實驗的優(yōu)越性和局限性2.21 常規(guī)實驗的優(yōu)越性相對于微型實驗而言，其具有一些優(yōu)越性：1）現(xiàn)在的考試中涉及到實驗的內容一般采用常規(guī)實驗的方法，很少有微型實驗的內容；因此在平時的教學中采用常規(guī)實驗可以比較科學地反映出教師教學的效果，同時也可以檢驗出學生學習的水平，它不會影響學生成績和教師的教學成果的體現(xiàn)。2）由于長期的教學的積累，常規(guī)實驗已經(jīng)很成熟，實驗的方法和藥品用量、實驗儀器等方面也很完善，而且在全國范圍內基本上已經(jīng)統(tǒng)一化、標準化，教師和學生做實驗時候基本可以“照方抓藥”。3）常規(guī)實驗的儀器也是不斷地推陳出新的，根據(jù)教學的需要，多年來不斷地進行改進，實用性很強，而且實驗儀器已經(jīng)大規(guī)模地標準化生產(chǎn)，在全國大部分地區(qū)均在使用，可以說是貨源充足，購買相當方便。2.22 常規(guī)實驗的局限性相對于微型實驗，其局限性也是不言而喻的，由于其藥品用量大，實驗儀器體積也大，反應所需要的時間長，實驗現(xiàn)象不一定十分清楚，操作比較繁瑣，實驗的安全系數(shù)相對來說比較低，污染大大增加。也正是因為其藥品用量多，所以學生的動手操作的機會減少，可能會造成的結果是學生學習化學的積極性降低。3、二期課改中初中化學實驗的特性化學與其它自然學科有著密切的聯(lián)系，初中化學課程是建立在小學自然、初中綜合理科、初中物理基礎上的，只有把各個學科的知識和技能從縱向和橫向有機地協(xié)調起來，才能把化學實驗學好。二期課改中實驗教學的目標是：認識科學探索的一般方法，掌握化學探究中常用的、有效的實驗方法和手段，學會觀察、記錄、化學現(xiàn)象以及數(shù)據(jù)處理等，了解化學原理應用于實際化工生產(chǎn)的方法。其教學定位是：認識常見的化學儀器，掌握簡單的化學實驗操作，初步學會做實驗記錄并進行分析和處理，能設計簡單的化學實驗。由此可見，初三化學的二期課改十分重視化學實驗教學的改革?；瘜W實驗的特性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）實驗在教學中更具基礎性 由上海教育出版社出版的九年級化學（試用本）體現(xiàn)了實驗在化學教學中的重要地位。第一章中專列一節(jié)走進化學實驗室（在附錄中列出了實驗室規(guī)則和安全措施），而且還要求學生掌握怎樣進行化學實驗、如何設計化學實驗和書寫實驗報告。相對而言，較一期課改教材的要求要高。除此以外，第一章還花了相當多的筆墨在物質的提純。實驗的基礎性不僅體現(xiàn)在第一章中，在其它的各個章節(jié)中均有所表現(xiàn)。2）實驗在教學中更具探究性 縱觀滬教版二期課改初三化學教材，其內涵已大大加強了實驗的探究性。在以往的實驗室制取氣體的教學中，教師總是一邊做實驗一邊講解，然后得出實驗的原理，分析發(fā)生裝置、收集裝置和實驗需要注意的事項，這似乎已是一條永恒不變的實驗室制取氣體的教學模式，但是二期課改初三化學教材卻突破了這個模式。怎樣得到氧氣這一節(jié)的“導入”非常值得借鑒，先讓學生在下列圖片中選擇哪些物質含有氧氣，哪些物質含有氧元素？然后得出結論“氧氣可以從含有氧元素的混合物中分離得到，如工業(yè)中需要大量的氧氣就是從空氣中分離得到的；還可以通過化學反應從含氧的化合物中得到氧氣，比如實驗室需要少量的氧氣常常通過含氧的化合物分解得到的。”根據(jù)這個結論，得出工業(yè)和實驗室制取氧氣的不同方法。通過這一實驗設計，不僅讓學生理解了工業(yè)和實驗室制取氧氣的不同方法，更重要的是逐步培養(yǎng)了學生實驗設計的能力，加深了學生對知識體驗的過程。3）實驗在教學中更具可操作性從滬教版的初三化學二期課改教材，我們發(fā)現(xiàn)教材在編排的時候就把課堂實驗和學生實驗有機地融合在一起，并且人性化地提出課堂實驗各校可以根據(jù)自己的情況決定實驗是教師演示還是由學生自己做，或者用多媒體演示。這使得實驗教學的手段更具多樣化，教學更有操作性。比如：根據(jù)教材，可以選擇氯酸鉀和二氧化錳混合制取氧氣作為學生實驗，雙氧水和二氧化錳混合制取氧氣作為課堂實驗。相對于以往的教材，實驗室制取氧氣的方法多了一種，學生和教師的選擇的空間也大了。實驗實力比較強的學?？梢赃x擇兩種制取氧氣的方法作為學生實驗，通過實驗操作，讓學生自己得出結論2種方法的優(yōu)缺點各是什么。實驗實力比較薄弱的學校也可以根據(jù)本校的實際情況選擇合適的實驗。從上面例子可以看出二期課改教材中的實驗教學適合不同層次的學校，其實驗的可操作更強。4）實驗在教學中更具趣味性 化學實驗內容更加靈活，更加豐富多彩，這也是二期課改教材的特色，尤其是注重實驗的趣味性，這更加激發(fā)了學生學習實驗的熱情。如：在氧氣的化學性質這一節(jié)中的探究與實踐，讓學生自己用家里的鋁制鍋蓋探究鋁在潮濕空氣中的變化過程，通過實驗觀察記錄，然后得出結論，讓學生發(fā)現(xiàn)原來化學就在生活中，生活中有化學。5）實驗更具價值性從內容上看，過去是以演示實驗、驗證性實驗為主。初三化學的二期課改已注意到要緊密地聯(lián)系社會生產(chǎn)和生活，具有實用價值的實驗，有些實驗還能按問題中心模式編排。例如： 各種溶液的pH值的測定、鐵釘在不同環(huán)境的腐蝕情況、家庭實驗：鐵銹的消除、天然纖維和合成纖維的鑒別制造肥皂等。 4、我校的化學實驗教學中的現(xiàn)狀4.1 我校初三學生實驗心理特征教學實踐說明，實驗過程中學生心理活動是否正常，對實驗的過程和結果會產(chǎn)生較大影響。我校學生實驗心理特征如下：1）好奇心：初三化學對于學生而言是啟蒙學科，尤其在做實驗的時候，幾乎所有的學生都對實驗室的林林總總產(chǎn)生好奇心，但是好奇心并不等于求知欲，只有誘導得法，才能使暫時不專一的好奇心轉化為旺盛的專注的求知欲。2）好勝心：相對于高中學生而言，初三學生在學習的過程中更容易產(chǎn)生好勝心。而分組實驗的獨立性和橫向可比性，為學生好勝心理的增長創(chuàng)設了競爭的氛圍。3）畏懼感：由于化學實驗有些具有一定的危險性，因此有些女同學對實驗會產(chǎn)生畏懼感，有些同學甚至于帶一次性手套做實驗。其實強化基本操作的訓練，可以消除學生緊張感，提高自信心，確保安全性的根本措施。4）期望心理：由于驗證性實驗在現(xiàn)在初三化學教學中所占的比例很高，因此學生還沒有做實驗，就已經(jīng)對實驗可能產(chǎn)生的現(xiàn)象有了預期的了解，因此在做實驗的時候，就會有期望心理的產(chǎn)生。4.2 我校初中化學實驗教學現(xiàn)狀我校原是一所公辦區(qū)重點中學，現(xiàn)為民辦完中。由于實驗經(jīng)費比較緊張，而實驗器材也日趨老化，實驗藥品的購買力不強，因此學生動手做實驗機會一般，探究性實驗和研究性學習開展得很少。又由于初中化學教學就是初三化學教學，受到升學壓力的影響，所以學生課外動手做實驗的機會比較少。第五部分：微型實驗與常規(guī)實驗有機整合在初中化學的嘗試1、調查研究：采用問卷調查的形式，調查的目的是學生對于化學實驗是否感興趣。我們都知道 “興趣是最好的老師”，學生化學學習興趣與態(tài)度對學生掌握化學知識及培養(yǎng)能力有著十分直接和明顯的影響，只有學生對化學實驗感興趣，才能進一步研究“微型實驗與常規(guī)實驗有機整合在初中化學的嘗試”。1.1 調查對象的確定：我所任教的四個班級：即上海市民辦風范中學2008屆初三（5）班、初三（6）班、初三（7）班、初三（8）班，其中初三（5）班、初三（6）班是我校學力較強的班級。所以，初三（5）班、初三（6）班為實驗班，初三（7）班、初三（8）班為對比班。1.2 實驗條件控制實驗時間為2008年9月一2009年2月，教材為九年級化學 (試用本)，上海科學技術出版社：2008年版。教學實驗過程中，主要采用課內為主，結合課外活動的方式。1.3 問卷調查的內容為了調查現(xiàn)在我校初三學生對化學實驗是否感興趣，我設計了以下的調查問卷調查問卷：學生對于化學實驗是否感興趣（說明：選擇A得2分，選擇B得1分，選擇C不得分，滿分22分。）得分078141522興趣程度不感興趣一般感興趣1、我喜歡觀察奇妙的化學實驗現(xiàn)象。（ ）A、喜歡B、一般C、不喜歡2、面對化學實驗我多數(shù)情況下是當觀眾、助手，或者僅僅記錄實驗現(xiàn)象。（ ）A、自己動手B、是C、袖手旁觀3、當學生實驗中的現(xiàn)象和老師講得不一樣時，我常常會重復做實驗，并分析其中的原因。（ ）A、經(jīng)常B、偶爾C、從來沒有4、當在學一種新的物質的時候，我希望做與之性質相關的實驗。（ ）A、很希望B、無所謂C、不希望5、我希望老師把演示實驗變成學生實驗，并且由學生自己得出實驗的結論。（ ）A、很希望B、無所謂C、不希望6、看到書上有趣的小實驗，我經(jīng)常自己動手做一做。（ ）A、經(jīng)常B、偶爾C、從來沒有7、在教師做演示實驗的時候，我常常只對實驗的現(xiàn)象和裝置感興趣，而不考慮其它的。（ ）A、我會考慮相關的其它問題B、偶爾會考慮C、從來不考慮8、我會利用已有的條件做一些家庭實驗。（ ）A、經(jīng)常B、偶爾C、從來沒有9、觀察老師演示的化學實驗現(xiàn)象后，我常積極思考為什么會發(fā)生這樣的現(xiàn)象，并想找出其中的實驗規(guī)律。（ ）A、經(jīng)常B、偶爾C、從來沒有10、我希望學校增加化學實驗課的課時。（ ）A、很希望B、無所謂C、不希望11、在實驗中，我經(jīng)常思考是否可以改進實驗裝置，更換藥品，使實驗更簡單，現(xiàn)象更明顯。（ ）A、經(jīng)常B、偶爾C、從來沒有1.4、問卷調查的數(shù)據(jù)處理（表2）項目內容初三（5）班初三（6）班初三（7）班初三（8）班1、我喜歡觀察奇妙的化學實驗現(xiàn)象。19641.9451.97619562、面對化學實驗我多數(shù)情況下是當觀眾、助手，或者僅僅記錄實驗現(xiàn)象。1.5631.5881.6431.5703、當學生實驗中的現(xiàn)象和老師講得不一樣時，我常常會重復做實驗，并分析其中的原因。1.2561.1981.2091.3564、當在學一種新的物質的時候，我希望做與之性質相關的實驗。17801.8761.7381.8235、我希望老師把演示實驗變成學生實驗，并且由學生自己得出實驗的結論。1.5781.7651.6311.6546、看到書上有趣的小實驗，我經(jīng)常自己動手做一做。1.2761.2531.3921.4967、在教師做演示實驗的時候，我常常只對實驗的現(xiàn)象和裝置感興趣，而不考慮其它的。1.4281.3981.3201.3288、我會利用已有的條件做一些家庭實驗。1.2181.1100.9760.8279、觀察老師演示的化學實驗現(xiàn)象后，我常積極思考為什么會發(fā)生這樣的現(xiàn)象，并想找出其中的實驗規(guī)律。0.7650.8250.7960.81210、我希望學校增加化學實驗課的課時。1.8821.9101.8121.87111、在實驗中，我經(jīng)常思考是否可以改進實驗裝置，更換藥品，使實驗更簡單，現(xiàn)象更明顯。0.6140.6290.5340.314總 分15.32415.49715.02715.0071.5、結論和分析從上表可以發(fā)現(xiàn)，初三學生對于化學的興趣是比較濃厚的，作為以實驗為基礎的學科，化學實驗對于提高學生的科學素養(yǎng)有非常重要的幫助。不論是實驗班還是對比班的學生均喜歡化學實驗，并且在百忙的學業(yè)中能夠抽出一定的時間自己動手做實驗，能夠思考實驗中產(chǎn)生的疑問，從這一點上我們看不到不同學力程度的學生有大的差異。在二期課改中，設置了較多的“活動與探究”、“觀察與思考”，但在實踐中碰到了一些困難，主要原因是考試的壓力、實驗室硬件和軟件跟不上課改要求等因素，導致學生的實驗時間、實驗質量、參與程度有所弱化，這與學生們高昂的實驗熱情是不相稱的，這也是二期課改必須要面對的一個問題。如何來解決這一問題？讓常規(guī)實驗和微型實驗有機整合，盡可能地讓學生參與到實驗的教學中，即將學生實驗盡可能采用化學微型實驗的形式，當然微型實驗并不是簡單地將實驗裝置迷你化、實驗藥品少量化就可以了，大多數(shù)實驗的步驟和裝置必須要局部或者整體改進或者設計。這樣學生才能積極參與到教學活動中，變成學習的主人。2、微型實驗與常規(guī)實驗有機結合的研究內容2.1、實驗儀器2.1.1 一些常用的專業(yè)微型實驗的儀器（表3）。圖示構造和作用工作原理或作用微型氣體發(fā)生器 (1)是帶有側支管和內套管(2)的U形管，其中底部有小孔的內套管(2)用于盛裝與液體反應的固體物質。U形管口配有兩個橡皮塞(3)?！耙?固反應”制氣在內套管(2)放入少量不溶性塊狀固體，U形管(1)的左端管口加入液體反應物，在右端上口塞上橡皮塞，并在其右端支管處連接一段乳膠管和止氣夾。液體經(jīng)內套管(2)底部的小孔流入至浸沒放置在內套管(2)中的固體，即可完成氣體的制取。當需要停止制氣時，關閉止氣夾，U形管(1)的右側管內氣體壓力增大，液體從內套管(2)底部的小孔排出而使液體脫離固體，反應終止。側泡具支試管側泡中加入固體（一般是粉末），可用于反應，試管口塞橡皮塞。 制取小量氣體； 用作試劑的反應容器； 作洗氣或干燥管； 可同時裝載兩種試劑分別進行實驗。井穴板井穴板是一個塑料碟子，含有圓柱形井穴，其規(guī)格是以每孔的容積（mL）和孔數(shù)來表示，常用的有0.7mL9（64092）、5mL6（64093）。其中6孔井穴板附帶雙導氣管的井穴塞?？勺龇磻?，也可用來盛裝試劑。井穴板具有試管、燒杯、儲瓶等功能，還能作為比色管、電解池、投影器皿等。多用滴管可作為試劑的儲瓶、滴管、反應容器和滴定管等； 把頸管拉細，作為毛細管和攪拌棒。聚乙烯制品，可以耐一般無機酸堿的腐蝕，不能裝載有機試劑；也不能加熱。微型實驗操作臺構造和常規(guī)化學實驗中的鐵架臺基本相同孔穴不適宜進行接觸有機試劑的反應。作用和鐵架臺類似。2.1.2 尋找一些代用品用于微型實驗：最常用的代用品是青霉素瓶子，它可以作反應容器（可以加熱，但是溫度不能超過200，而且要預熱），也可以用于儲存藥品，更重要的是它是醫(yī)療用品，因此玻璃中不含有重金屬，減少了對實驗的誤差；其次是注射器，它具有取液、作為反應容器，而它的最大優(yōu)勢在于準確計量和控制反應量，因為每只注射器上都有精確的刻度。在我們的實驗實踐中，發(fā)現(xiàn)的其它常用的代用品還有：1）酒精燈：可用青霉素藥瓶做燈體，在膠蓋上打一個小孔，插上一段小瓷管, 用棉線做成燈芯, 燈帽用日光燈的舊起輝器外殼即可。2）燒杯：可用塑料瓶蓋、透明的照相膠卷盒代替。3）試管：可用無色小藥瓶代替（如：正氣丸的塑料小瓶）。它無色透明，便于觀察反應過程中的顏色變化、氣體及沉淀的生成。4）水槽：可用大小合適的塑料容器或玻璃容器加工制成。5）集氣瓶：可用大小合適的塑料瓶，也可用青霉素瓶代替，收集氣體后，用原來的橡膠塞塞住。6）量筒：可用不同容積的注射器代替。7）導管：可用廢圓珠筆芯、輸液管、飲料的吸管或自行車的氣門芯代替。8）膠管的膠頭：可自制，也可用眼藥瓶做成。9）試劑瓶：在青霉素藥瓶里放入各種固體或液體試劑，貼好標簽即即可。10）藥匙：可用硬塑料片、塑料冷飲吸管經(jīng)過加工制成。11）漏斗：用輸液器截下其圓錐部分即可。12）水槽：可用肥皂盒代替。以上我們研究的是微型化學實驗儀器，而常規(guī)化學實驗的儀器在全國范圍內基本達到標準化，所以沒有研究。對于初中化學實驗來說，使用的儀器一般較為簡單，在價格上微型化儀器比常規(guī)化學實驗儀器經(jīng)濟，易于實現(xiàn)學生每人一套，個個動手，所以我校從某些實驗開始嘗試微型化學實驗是可行的。2.2、微型實驗與常規(guī)實驗有機整合實驗探究活動的教學原則在利用微型化學實驗進行科學探究活動的過程中，必須遵循一定的教學原則，這些教學原則如下：2.2.1 科學性原則：科學性原則是化學實驗設計的首要原則。所謂科學性，首先是指實驗原理、實驗裝置、實驗操作程序和方法的正確性，即必須與化學理論知識和化學實驗方法相一致；其次，實驗設計要具有科學思想和科學方法的教育因素。2.2.2 可行性原則：可行性是指設計化學實驗時所運用的實驗原理和方法在實施中切實可行, 所選用的實驗藥品、儀器、設備和方法在現(xiàn)有條件下能夠得到滿足。2.2.3 綠色化原則 所謂綠色化原則是在實驗探究活動的過程中，包括其設計、實施以及對廢棄物的處理都必須滲透綠色化學的理念，最大限度地減少污染。2.2.4 學生主體性原則 在實驗的教學的過程中，尊重學生，以學生全面發(fā)展為目標，體現(xiàn)學生主體性原則，讓學生主動參與實驗，嘗試自己設計實驗，親手做實驗，。2.2.5 探究性原則 以培養(yǎng)學生的科學探究能力為目標，在實驗內容，教學模式的選取上注重對學生科學探究能力的訓練，給學生充分的探究空間和時間。2.2.6 趣味性性原則化學實驗探究活動的設計過程中要針對學生的特點、興趣愛好來設計，寓教于樂，使實驗生動、形象、具體，能激發(fā)學生的興趣。2.3、微型實驗與常規(guī)實驗有機整合的評價系統(tǒng)教學評價是根據(jù)教學目的，運用一切可行的技術手段對教學過程及其結果進行測量、衡量，并給予價值判斷的過程。我認為教學評價不應只片面強調學生在化學知識和實驗技能方面的掌握情況，忽視對科學過程與方法、情感態(tài)度與價值觀方面的評價。因此，微型實驗與常規(guī)實驗有機整合的評價內容主要是學生的知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個維度的發(fā)展情況，以及學生在實驗探究中的實際表現(xiàn)。具體來說，大致可以包括以下幾個方面的內容：1）學生參與實驗探究的態(tài)度；2）學生在實驗探究活動中所獲得的情感體驗；3）學生在實驗探究中知識、技能的掌握情況；4）學生的探究過程與方法；5）學生意識觀念的形成和變化；6）學生實驗探究能力的發(fā)展；7）學生實踐能力、創(chuàng)新精神的發(fā)展。在我們的教學活動中，經(jīng)常使用的評價方法有：活動表現(xiàn)評價、檔案袋評價、紙筆測驗等，這些評價方法在現(xiàn)在學生使用的成長手冊中都有所反映。2.4、微型實驗與常規(guī)實驗有機整合需要怎樣的教師和學生微型實驗與常規(guī)實驗有機整合有助于推進初三化學學科的二期課改，這對于我們大多數(shù)的教師而言也是一個全新的課題，如何才能更好地將微型實驗與常規(guī)實驗有機地整合起來，促進學生科學素養(yǎng)發(fā)展？教師與學生的能力是微型化學實驗和常規(guī)化學實驗整合的重要因素。這需要教師和學生從原來的實驗思維中轉變過來，培養(yǎng)一套全新的實驗觀念。這些條件具備，那么微型實驗與常規(guī)實驗有機的整合將會很順利地在各個中學實行開來。作為教師也要做到：愛崗敬業(yè)，樹立全心全意為教學和實驗服務的觀點；求真務實，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度；具有良好身心素質，保證教學和實驗工作的順利開展；熟悉化學實驗器材設備，并能在教學中結合學生、學校的實際情況改良實驗器材；研究二期課改教材，能夠在教學的過程中不斷地改進實驗；在教學過程中適當?shù)剡\用數(shù)字化實驗教學，推進二期課改的發(fā)展。化學教師只有具備以上所述的素質，認真學習研究新教材，才能更好地將微型實驗與常規(guī)實驗更好地有機整合起來，培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維，促進學生科學素養(yǎng)發(fā)展。2.5、微型實驗與常規(guī)實驗有機結合的實踐探索下面就利用實驗室制取氧氣為例，談談“微型實驗與常規(guī)實驗有機整合”在初三化學的嘗試。課 題：實驗室制取氧氣的探究【相關背景資料】為了開展好微型實驗和常規(guī)實驗有機整合，我們認真學習深入研究上海市中學化學課程標準，探討現(xiàn)行教材中課堂實驗、學生實驗存在的不足，合理安排探究與實踐。力求做到：設計組裝的實驗裝置操作簡便、科學、合理、安全；實驗現(xiàn)象明顯；污染少，體現(xiàn)綠色化學的理念?；瘜W一期課改教材中著重介紹了用氯酸鉀和二氧化錳混合加熱的方法來制取氧氣，二期課改在原有的一期課改的教學內容上又增加了用雙氧水和二氧化錳混合來制取氧氣。對于學生實驗，二期課改沒有作新的要求，和一期課改教材一樣，依舊只要求做氯酸鉀和二氧化錳混合加熱制取氧氣。氯酸鉀制取氧氣這一實驗其實存在安全隱患，因為氯酸鉀具有強氧化性，當它不純的時候，很容易和易燃的雜質（如：炭粉、小紙片、大多數(shù)的有機物等）混合時，一經(jīng)加熱，就會發(fā)生強烈的爆炸。此外，氯酸鉀也易結成塊狀物，使用前必須把它碾碎，如果研缽不干凈或者研磨不當，或者與二氧化錳混合后進行研磨，都可能發(fā)生爆炸。如何能夠讓更多的學生參與到實驗中，能夠解決實驗的安全問題，能夠讓學生更加深刻地理解實驗室制取氧氣的原理和實驗操作，并能自己設計實驗，微型實驗和常規(guī)實驗有機整合可以起到事半功倍的效果。我們可以嘗試在教師演示實驗中采用常規(guī)實驗，這是因為：其一，常規(guī)實驗使用的藥品多，產(chǎn)生的氧氣也多，實驗操作時速度可以慢些，便于學生觀察更仔細；其二，常規(guī)實驗采用的實驗儀器是一般考試中所要求掌握的儀器，這樣有利于體現(xiàn)教師的教學成果和學生的學習成果；其三，常規(guī)實驗所使用的實驗儀器體積比較大，更加適合于課堂的演示實驗，這樣學生觀察得更加清晰。在學生實驗中使用微型實驗，這是因為：其一，微型實驗的實驗儀器比較便宜，而且不容易打碎，這樣可以降低實驗成本，更加容易開展學生實驗；其二，微型實驗所需藥品很少，可以減少1/10或者更少，減少實驗準備時間，為更廣泛地開展學生實驗打下基礎，也更加適合民辦中學的實驗教學。教學目標：【知識與技能】 理解用雙氧水和二氧化錳制取氧氣的原理； 學會用雙氧水和二氧化錳制取并收集氧氣（常規(guī)實驗），通過課堂討論，得出微型實驗?！具^程與方法】通過對雙氧水制取氧氣原理的探究，學習科學探究的基本方法?！厩楦袘B(tài)度和價值觀】培養(yǎng)學生實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度和良好的實驗習慣。采用生活中的一些常用的，或者廢棄的物品作化學實驗，讓學生保持對化學實驗的濃厚興趣，從而激發(fā)學生學習化學的自覺性和積極性。教學重點：雙氧水制取氧氣的原理和實驗方法教學難點：常規(guī)實驗和微型實驗的區(qū)別教學方法：實驗探究、合作學習教學準備：教學課件、實驗（雙氧水、二氧化錳、試管、六孔井穴板、導管、注射器、青霉素瓶、藥匙、小耳勺、肥皂盒等）教 學環(huán) 節(jié)教師的教學活動學生的學習活動教 學 說 明導 入【提問】你知道有幾種可以得到氧氣的方法？（提示：物理變化、化學變化的方法均可）教師應充分肯定學生個性化的回答，并且給予鼓勵性的評價水電解分離液態(tài)空氣法植物光合作用氯酸鉀加熱制取氧氣高錳酸鉀加熱制取氧氣氧化汞加熱分解過氧化鈉制氧氣超氧化鉀制氧氣二氧化錳和雙氧水雙氧水等通過提問，作用一是可以復習上節(jié)課的內容；作用二是拓展學生的知識面。講解和提問上一節(jié)課我們主要學習了實驗室制取氧氣的一個方法：氯酸鉀和二氧化錳共熱制取氧氣，下面請一位同學書寫這個實驗的文字表達式。講解這節(jié)課我們主要學習如何雙氧水和二氧化錳來制取氧氣。大家剛剛提到水電解、植物光合作用、氧化汞加熱分解、過氧化鈉制氧氣、超氧化鉀制氧氣、雙氧水常溫分解、雙氧水加熱分解等也可以得到氧氣，這些適合實驗室制取氧氣嗎？不適合，理由是：制取應簡便、速度適中；所制得的氣體純度比較高，并且符合演示實驗的需要；操作簡單、安全，易于實現(xiàn)。復習上節(jié)課的知識實驗室制取氣體的原料選擇依據(jù)。如果學生回答不出，可引導。提問昨天我們已經(jīng)預習過了用雙氧水和二氧化錳制取氧氣的反應原理是什么？用文字表達式表示。檢查學生的預習效果多媒體（仿真化學實驗室）選擇一些實驗儀器：試管、導管、橡皮塞、長頸漏斗。請同學搭制該反應的發(fā)生裝置。通過多媒體，學生搭制反應裝置。讓學生在平時的學習中逐漸學會根據(jù)反應物的狀態(tài)和反應條件設計實驗的發(fā)生裝置。提問該反應裝置適合反應物狀態(tài)是什么、反應條件是什么的化學反應？反應物狀態(tài)：固體和液體反應條件：常溫追問把試管改成錐形瓶、燒瓶、集氣瓶、雪碧的瓶子可以嗎？把試管改成燒杯可以嗎？把長頸漏斗換成分液漏斗可以嗎？把長頸漏斗換成漏斗可以嗎？可以可以不可以可以不可以進一步加深學生對發(fā)生裝置的理解多媒體（仿真化學實驗室）選擇一些實驗儀器：集氣瓶、導管、水槽。在發(fā)生裝置的右邊，請同學搭制該反應的收集裝置，并把它們連接在一起。通過多媒體，學生搭制反應裝置。提問哪些氣體可以用排水集氣法收集（從氣體的溶解性考慮？）哪些氣體可以用向上排空氣法收集（從氣體的密度考慮？）溶解性：難溶解于水密度：大于空氣復習、歸納演示實驗室制取氧氣（常規(guī)實驗）觀看、思考給學生感性的認識練習習題見附錄1思考、練習紙筆練習也是評價方式。過渡今天我們要用另外一套儀器來制取氧氣，這些儀器有的是我們日常生活中常見的，有的是我們購買的。（實物投影儀上展示儀器）用以上的實驗儀器制取氧氣由于使用的藥品很少，因此又叫做微型化學實驗。聆聽、觀看介紹新的知識內容，為后面的學生實驗，打好鋪墊。邊講解，邊展示幻燈片何謂微型化學實驗？微型化學實驗的優(yōu)點和局限。微型化學實驗常用的儀器聆聽、觀看、思考討論通過剛剛的講解，我們已經(jīng)初步知道了何謂微型化學實驗，下面根據(jù)我們已有的知識，可否利用下列實驗儀器，設計實驗室制取氧氣微型實驗？觀看、思考、設計、討論猜想與假設、實驗設計引導剛剛各位同學經(jīng)過了思考和小組討論，請大家展示自己的設計方案，并交流實驗過程。學生1：利用六孔井穴板（圖1）學生2：用青霉素瓶設計（圖2）圖1圖2學生實驗我們經(jīng)過了討論，得出了2套制取氧氣的發(fā)生和收集裝置，下面請第一組和第二組的同學利用六孔井穴板來制取氧氣；第三組和第四組的同學利用青霉素瓶來制取氧氣。合作實驗、記錄實驗現(xiàn)象、得出實驗的結果。實驗驗證交流同學們基本上都已經(jīng)完成了該實驗，通過自己動手實驗，應該對該實驗有了更加充分的理解，請大家談談相對于老師剛剛的演示實驗（常規(guī)實驗），你們設計的實驗有什么優(yōu)缺點？學生各抒己見交流與討論，得出結論。通過教師和學生的交流，使學生更進一步理解該實驗。交流你們設計的微型化學實驗