微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程資源開發(fā)和利用

1、微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程資源開發(fā)和利用             摘要：微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的開發(fā)和利用就是以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)為載體，使其能夠進(jìn)入化學(xué)課程，與化學(xué)教育教學(xué)活動相聯(lián)系，并充分挖掘已開發(fā)出來的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)課程中的教育教學(xué)價(jià)值。它對于傳播綠色化學(xué)理念、促進(jìn)化學(xué)新課程改革、轉(zhuǎn)變化學(xué)學(xué)習(xí)方式、培養(yǎng)創(chuàng)新能力有重要意義。我們可以從國家、地方、學(xué)校三個(gè)層面對微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源進(jìn)行開發(fā)和利用。 關(guān)鍵詞：微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)；課程資源；開發(fā)和利用 Abstract：The

2、 development and use of curriculum resources in micro chemical experiment is to study micro chemical experiment and make them become part of the chemical curriculum and closely related with chemical education and instruction, and also try to explore the value of the education and instruction of the

3、ready curriculum resources,which plays an important role in spreeding green chemical idea, promoting new chemical curriculum reform, translating chemical learning style, cultivating creative ability. The curriculum resources on micro chemical experiment could be developed and used by the country、loc

4、al governments and schools. The example in this essay shows a successful model about the development and use of curriculum resources on micro chemical experiment.    Key words：micro chemical experiment；curriculum resources；development and usage  一、微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的內(nèi)涵及其開發(fā)和利用的價(jià)值 （一）

5、微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的內(nèi)涵 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，英文名稱為micro scale chemical experiment或micro scale laboratory，簡寫為M.L。美籍華裔化學(xué)家馬祖圣教授提出微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以盡可能少的試劑，獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)。中國微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中心主任周寧懷教授認(rèn)為微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在微型化的儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其試劑用量為常規(guī)用量的1/1 0001/10，用量比對應(yīng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)節(jié)省90%左右。這里提出微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)基本特征：儀器的微型化和試劑的微量化。因而，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是指用微量的藥品在微型的儀器中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。 課程資源是

6、教育教學(xué)活動中一切可資利用的人力、物力以及自然資源的總和，它具有多樣性、多質(zhì)性、具體性、價(jià)值潛在性等特點(diǎn)。 1課程資源種類繁多，研究者根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)把課程資源分為：素材性資源和條件性資源；自然課程資源和社會課程資源；文字資源、活動資源和信息資源；顯性資源和隱性資源； 思想資源、知識資源、人力資源、物力資源等幾個(gè)子系統(tǒng)。 2從化學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位看，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)課程內(nèi)容不可缺少的組成部分，是學(xué)生認(rèn)識化學(xué)科學(xué)知識的重要工具和媒體，是化學(xué)教學(xué)認(rèn)識過程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 3微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一種方法與技術(shù)，不僅是人們認(rèn)識化學(xué)物質(zhì)世界的結(jié)果與結(jié)晶，更是生成化學(xué)課程的強(qiáng)有力的工具和推動力，是目的與手段的統(tǒng)一。其

7、課程資源既是素材性資源又是條件性資源。 從系統(tǒng)角度看，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源是由微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器（硬件），微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)（軟件），微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程與教學(xué)設(shè)計(jì)（應(yīng)用），掌握微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教師和學(xué)生等多個(gè)要素組成的系統(tǒng)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的開發(fā)和利用就是以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)為載體，使其能夠廣泛地進(jìn)入化學(xué)課程，與化學(xué)教育教學(xué)活動相聯(lián)系，并充分挖掘已開發(fā)出來的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)課程中的教育教學(xué)價(jià)值。其開發(fā)的價(jià)值取向是有利于學(xué)生對化學(xué)物質(zhì)世界探究的學(xué)習(xí)化課程資源，把重心放在為學(xué)生學(xué)習(xí)構(gòu)筑一個(gè)意義建構(gòu)的生態(tài)化學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生“學(xué)”的進(jìn)程提供顯性和隱性的資源支持。 （二）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)

8、課程資源開發(fā)和利用的價(jià)值 1.傳播綠色化學(xué)理念 綠色化學(xué)可詮釋為環(huán)境友好化學(xué)，其核心內(nèi)涵是指在化學(xué)反應(yīng)過程和生產(chǎn)過程中，盡量減少或徹底清除使用和產(chǎn)生有害物質(zhì)，即不是被動地治理環(huán)境污染，而是主動地防止化學(xué)污染，將污染消滅在生產(chǎn)源頭的化學(xué)。它使用化學(xué)藥品的基本原則是：（1）不用危害品（Reject）；（2）減少用量（Reduce）；(3) 循環(huán)使用（Recycle）；（4）收回利用（Reuse）。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)使用了盡可能少的試劑，減少了實(shí)驗(yàn)的“三廢”，與上述4R原則是一致的。它把預(yù)防化學(xué)污染的思想貫穿于化學(xué)教育的全過程中，有利于學(xué)生綠色化學(xué)意識的形成。 2.促進(jìn)化學(xué)新

9、課程改革 在化學(xué)新課程的實(shí)施過程中，我們絕不能忘記前車之鑒：布魯納在20世紀(jì)60年代初引導(dǎo)的那場結(jié)構(gòu)課程改革，那些精選優(yōu)編的結(jié)構(gòu)課程及教材，如CBA化學(xué)教材，到20世紀(jì)60年代末已經(jīng)備受冷落。“其理論價(jià)值遠(yuǎn)未得到廣泛肯定，而在教學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)中幾乎遭到完全的失敗?！?4在此，美國著名的課程論專家施瓦布認(rèn)為，廣大教師被排除在課程開發(fā)過程之外是其失敗原因之一。 5這說明教師作為重要的課程資源未能得到開發(fā)。就化學(xué)新課程改革看，我國中學(xué)班級多且規(guī)模大，常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的不足，是制約化學(xué)新課程改革深入的重要因素。推廣微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)人手一套微型儀器，能給每個(gè)學(xué)生提供平等的學(xué)習(xí)機(jī)會，是化學(xué)課

10、程資源開發(fā)和利用的新的生長點(diǎn)。 3.轉(zhuǎn)變化學(xué)學(xué)習(xí)方式 化學(xué)新課程理念強(qiáng)化科學(xué)探究意識，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。這實(shí)際上是教學(xué)重心由教轉(zhuǎn)向?qū)W。如果學(xué)生各自擁有一套微型實(shí)驗(yàn)裝置和藥品，那么，就有權(quán)決定何時(shí)、何地、以什么方式使用此資源，例如學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)都能按照自己的思維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，能在實(shí)驗(yàn)室、教室甚至家庭做實(shí)驗(yàn)。它拓寬了學(xué)生科學(xué)探究的空間，讓學(xué)生有 崛起于20世紀(jì)80年代末的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)至今已成為國際化學(xué)教育發(fā)展重要趨勢的一個(gè)標(biāo)志。我國的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究在周寧懷教授的倡導(dǎo)與推動下，從上世紀(jì)90年代初開始進(jìn)行研究至今，已經(jīng)取得了重要成果。1989年微型化學(xué)實(shí)

11、驗(yàn)課題研究協(xié)作組成立；1992年教育部頒布的化學(xué)教學(xué)大綱中特別指出“進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)，以完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)”；1995年國家教委已將微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器列入中學(xué)理科教學(xué)儀器配備目錄，2000年配備目錄又增加了塑料儀器；1999年正式成立全國微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心；微型化學(xué)儀器研制開發(fā)呈現(xiàn)“百花齊放”、多種型號并存的局面；出版了微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)踐等書；舉行了六屆全國微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會和四屆中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)術(shù)會議。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的開發(fā)及其研究取得了一定的成就，但是，它并沒有在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中得到大面積的推廣。 6微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)未能作為課程資源進(jìn)入化學(xué)教學(xué)中，究其原因，大致有以下

12、幾點(diǎn)。 其一，教師對微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識的偏差。有的教師提出：微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)好是好，中考、高考考不考？微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是否會影響學(xué)生掌握常規(guī)實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范？采用微型實(shí)驗(yàn)后，常規(guī)實(shí)驗(yàn)怎么辦？筆者認(rèn)為，隨著新課程改革的推進(jìn)，高考實(shí)驗(yàn)題在逐步發(fā)生變革。高考命題強(qiáng)調(diào)靈活運(yùn)用所學(xué)的自然科學(xué)理論、實(shí)驗(yàn)方法和儀器，設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)方案并處理相關(guān)的問題。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與此并無矛盾。事實(shí)上，近年來，高考化學(xué)試題已經(jīng)出現(xiàn)了類似于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法和儀器的試題。例如，2005年高考理科綜合能力測試（北京卷）的第27、28題，2006年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試化學(xué)試卷（上海）的第11、18、26題等。同時(shí)，從

13、第29屆國際奧林匹克化學(xué)競賽開始，以后各屆奧賽的實(shí)驗(yàn)部分都有采用微型實(shí)驗(yàn)儀器的操作，這表明我國和國際化學(xué)界對微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重視。應(yīng)該看到，操作的規(guī)范性是相對的，實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范取決于實(shí)驗(yàn)的安全、科學(xué)、簡潔和方便以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯和實(shí)驗(yàn)誤差降低到最小。從這個(gè)意義上說，微型實(shí)驗(yàn)和常規(guī)實(shí)驗(yàn)操作，形式上可能有所不同，但本質(zhì)上是一致的。例如，用膠頭滴管向試管內(nèi)滴加液體與用多用滴管向點(diǎn)滴板中滴加液體，其本質(zhì)是相通的。至于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)和常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系應(yīng)是有機(jī)結(jié)合，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“一體兩翼”。這是因?yàn)槲⑿突瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)不能完全代替常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。如分離和提純的方法和技術(shù)，微型實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)。 其二，微型化學(xué)實(shí)

14、驗(yàn)課程資源開發(fā)的缺陷。（1）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足。例如，微型塑料型儀器不能加熱，塑料本身能與一些化學(xué)試劑起反應(yīng)而使其應(yīng)用受到了影響。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的不足，有微型實(shí)驗(yàn)本身固有的缺陷，有開發(fā)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法與技術(shù)存在的局限性等。（2）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的單一。從已發(fā)表的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的論文看，研究集中于微型實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和儀器的改進(jìn)方面，很少涉及教師和學(xué)生如何運(yùn)用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教與學(xué)，沒有形成系統(tǒng)的整體的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革方案，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能和教學(xué)效果未能得到科學(xué)的論證。有關(guān)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程與教學(xué)設(shè)計(jì)的資源相對較少。 三、微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源開發(fā)與利用的基本途徑

15、60;（一）國家層面的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的開發(fā)和利用 1國家化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要明確微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵 對于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的定義，目前國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的說法，由此，人們在一定程度上對微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在著認(rèn)識偏差。例如有人把“用量為5 mL的濃硫酸和細(xì)銅絲、用量為10 mL 30%的H2O2溶液與生銹的鐵絲，分別在具支試管里的反應(yīng)”說成是微型實(shí)驗(yàn)， 7這是明顯不妥的。所以，有必要明確“儀器的微型化和試劑的微量化”的相對標(biāo)準(zhǔn)。教育部2003年制訂的普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）中提出的“課程資源的開發(fā)與利用建議”中，卻未能明確提出微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的開發(fā)，這不能不說是一種遺憾。筆者認(rèn)為，

16、鑒于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為二十世紀(jì)八十年代以來的化學(xué)領(lǐng)域引人矚目的重大變革之一，國家化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)理應(yīng)明確闡明微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵。 2國家化學(xué)新教材中要滲透微型化學(xué)實(shí)驗(yàn) 目前，依據(jù)初、高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)編寫的多部化學(xué)教科書已陸續(xù)出版發(fā)行。對于有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)和習(xí)題設(shè)計(jì)，教材多采用常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，很少涉及微型實(shí)驗(yàn)裝置。人教版選修模塊教材實(shí)驗(yàn)化學(xué)中，在“化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色追求”課題中，提出了實(shí)驗(yàn)小型化、微型化的建議，并安排了用微型實(shí)驗(yàn)儀器和代用品進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，這也是在我國首次把微型實(shí)驗(yàn)引入到教科書中。教材是最主要的課程資源。為此，筆者建議：在教師教學(xué)參考書中介紹微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、歷史

17、背景，國內(nèi)外微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展的歷程以及微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器開發(fā)的現(xiàn)狀；在化學(xué)教科書有關(guān)“拓展視野”的部分，精選少量的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)素材編入其中；在化學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)題的設(shè)計(jì)中，引入用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)解決化學(xué)問題的方法與技巧；在學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)學(xué)生用諸如大頭針、鉛筆芯、多用塑料滴管和電池設(shè)計(jì)水的電解和爆鳴微型實(shí)驗(yàn)等。          3國家對主流微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的確立 現(xiàn)行國內(nèi)開發(fā)的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器種類較多，每種都有其優(yōu)勢和不完善之處。因此，筆者認(rèn)為，國家教育主管部門，有必要對微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源進(jìn)行篩選

18、和鑒定,初步分析出具有開發(fā)價(jià)值的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源來，以建立中國的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)品牌。筆者認(rèn)為，當(dāng)前，使用已開發(fā)成套的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，完全替代常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是不適合的。但是，整合當(dāng)前的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，開發(fā)占主流地位的、適合大學(xué)和中學(xué)通用的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，使其作為課程資源進(jìn)入化學(xué)新課程中，具有重要的意義。 （二）地方層面的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的開發(fā)和利用 1加強(qiáng)對微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源開發(fā)的領(lǐng)導(dǎo) 對微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的領(lǐng)導(dǎo)主要是指在省一級或地一級教育行政主管部門的領(lǐng)導(dǎo)下，成立有關(guān)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中心的相關(guān)組織，定期組織召開微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究會議，開展中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的

19、課題研究，舉辦中青年教師微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽，搭建對話、交流的平臺。同時(shí)，與企業(yè)聯(lián)姻，設(shè)立微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)基金，資助各地微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。并且，制定向各中學(xué)配備一些微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的有關(guān)條例。例如，被教育主管部門認(rèn)可的一些微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，諸如多用滴管、點(diǎn)滴板、微型試管和微型酒精燈等微型儀器，可以作為學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)的儀器直接向各中學(xué)推廣。 2發(fā)揮地方高等院校對微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源開發(fā)的優(yōu)勢 高等院?？蒲辛α勘容^集中，是開發(fā)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的重要力量。高校要根據(jù)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求，力求開發(fā)價(jià)格低廉的微型儀器，做到規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，同時(shí)具有多功能、易封閉、較強(qiáng)的實(shí)用性和時(shí)代感。其次，通過地方教研室加強(qiáng)與開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)校聯(lián)系，及時(shí)了解儀器使用的情況，聽取第一線教育工作者的意見，及時(shí)彌補(bǔ)不足或欠缺之處，研究并生產(chǎn)出質(zhì)量更高的儀器，并出版相應(yīng)的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊。再次，培養(yǎng)熟練掌握微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)秀師資。 （三）學(xué)校層面的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源的開發(fā)和利用 1實(shí)驗(yàn)儀器的微型化 教師和學(xué)