初中化學微型實驗的研究與探索

初中化學微型實驗的研究與探索靖江市第二中學（214500）朱彬摘要：盡可能用少的藥品獲取最有效的實驗信息，具體講就是藥品用量少、儀器容量小、基本無污染、實驗現(xiàn)象直觀明顯的化學實驗。制作這些儀器的原材料是生活中常見廢舊物，人人都易找到，因而也能替學校節(jié)省大量實驗經(jīng)費關(guān)鍵詞：微型、動手操作、設(shè)計實驗、能力、興趣、所謂微型實驗，簡單地說，就是盡可能用少的藥品獲取最有效的實驗信息，具體講就是藥品用量少、儀器容量小、基本無污染、實驗現(xiàn)象直觀明顯的化學實驗，正是有了這四方面的優(yōu)點，才使微型實驗有值得推廣的價值。1．關(guān)于開展微型化學實驗的幾點做法微型化學實驗經(jīng)過幾年來的研究，已經(jīng)形成了一系列比較完善的設(shè)計思路。微型化學實驗既能發(fā)展學生的思維，培養(yǎng)學生動手操作和設(shè)計實驗的能力，也為化學教學質(zhì)量和學生素質(zhì)的全面提高起到了積極的促進作用，現(xiàn)結(jié)合我們的經(jīng)驗就開展微型實驗的做法略談一二。⑴用微型實驗調(diào)動學生學習興趣，激發(fā)學生的求知欲興趣是最好的教師，"教學中要激發(fā)學生的學習興趣"。每學年開始，第一堂課可以是生動活潑、妙趣橫生的"化學游藝"課。一是向?qū)W生展示上屆同學制作的小巧玲瓏、精美可愛的微型化學實驗儀器"珍品"；二是微型化學實驗儀器與常規(guī)儀器并用，師生同臺表演的化學趣味實驗和小魔術(shù)，像"仙紙顯靈"、"水底火光"、"魔棒點燈"、"清水變牛奶"等……:學生被這些神秘莫測的奇妙現(xiàn)象深深地吸引，好象進入了一個童話世界，如醉如癡：真沒想到，用身邊的一些廢舊物品制出的這些"小東西"競有如此的魔力。游藝會雖然落下帷幕，但學生學習化學的激動心扉已經(jīng)打開，他們恨不得立即也制作幾件"小東西"顯示一下自己的才能。學生深深感到：化學離我們并不遠，化學元素就在我們身邊。從而學習興趣高漲，學習化學欲望達到頂潮。⑵利用課外活動，引導鼓勵學生開展小制作活動在學生熟悉了化學儀器和化學基本操作后，教師可放手發(fā)動學生，引導鼓勵他們利用生活中的廢棄物開展小制作活動。如用青霉素瓶、小安瓿瓶、一次性注射器、輸液管、眼藥水瓶、廢衣夾、藥丸膠瓶等制作微型的試劑瓶、燒杯、水槽、長頸漏斗、試管、試管夾、量筒、點滴板、微型酒精燈等。利用音樂賀卡制作測試物質(zhì)導電的實驗裝置，還可把它制成使用方便的"導電筆"。學生制作的這些儀器，雖然粗糙了一些，但能避免常規(guī)玻璃儀器的一些弱點，即使碰打也不易破損。在規(guī)定的時間內(nèi)微型儀器制作齊全后，可以再配給學生各種藥品和其它的微型儀器，如多用滴管，九孔井穴板等，讓其裝進各自的微型實驗箱中。這樣每個學生都可以在教師的指導下，按照自已的意愿去獨立開展實驗了。小制作活動的經(jīng)常開展，既培養(yǎng)學生的設(shè)計、鑒賞能力和創(chuàng)新精神，又充實豐富了學生活動課的內(nèi)容。由于制作這些儀器的原材料是生活中常見廢舊物，人人都易找到，因而也能替學校節(jié)省大量實驗經(jīng)費。2．微型實驗及其研究空間目前，微型實驗的研究主要進入普及、推廣、應(yīng)用階段，在應(yīng)用上多研究、多做文章，研究的范圍應(yīng)在以下幾個方面：⑴如何在中學化學實驗教學中積極推廣多用滴管及井穴板，特別具體到哪些實驗可以進行微型實驗，哪些實驗可以使用微型實驗儀器；⑵學生普及使用微型實驗箱，箱內(nèi)存放哪些藥品，可以保證開齊常見的邊講邊實驗、學生實驗、家庭小實驗等；⑶如何在學生的社會實踐活動、特別是活動課中指導學生進行實驗代用品的制作，用實驗代用品開展微型實驗，進行小制作、小發(fā)明等。例一：一些關(guān)于井穴板的應(yīng)用方面的常識：⑴應(yīng)用依據(jù)井穴板本身具有許多優(yōu)點：①井穴板屬于高分子材料制品，經(jīng)久耐用，不易碎，這是試管等其它玻璃儀器所不具有的；②井穴板容積僅為0.7ml或5ml，容量小，耗藥品少，但現(xiàn)象十分明顯，可以大大節(jié)省實驗經(jīng)費開支；③井穴板折光率低，透光性強，投影不變形，可利用井穴板進行投影實驗，放大實驗現(xiàn)象；④井穴板多孔，可同時進行多個實驗，特別適合進行多個對比實驗，可使學生在小范圍視野內(nèi)同時觀察對比不同實驗現(xiàn)象；⑤初中教材改革已經(jīng)完成，高中階段教材正在試驗階段，許多實驗進入家庭或課后，井穴板、多用滴管可較為經(jīng)濟地進入家庭或書包，較為方便地完成家庭實驗及研究性學習；⑥復習階段教學需要強化，復習效果需要鞏固，許多輔助復習的鞏固性實驗需要集中在一次或少數(shù)幾次完成，井穴板可以很好地解決這個問題。⑵應(yīng)用范圍①家庭小實驗根據(jù)教材或教學需要設(shè)計家庭小實驗內(nèi)容，為學生配發(fā)裝有常用藥品的井穴板和多用滴管，供學生在課后或家庭使用，家庭小實驗分為兩類，一是教材安排的，為必做實驗，一是教師設(shè)計的，供學生開闊視野之用，初中化學主要以前者為主；②演示實驗演示實驗也分為教材安排與教師設(shè)計兩類，主要用在邊講邊實驗的課堂教學中，每人配發(fā)一塊九孔井穴板和若干個多用滴管，學生按要求進行單個實驗或多個平行實驗，除需要加熱之外的所有試管實驗均可照此進行，教師也可以用六孔井穴板在投影儀上進行實驗，由學生在銀幕上觀察實驗結(jié)果，主要適合于試劑劇毒、污染大等實驗，一些顏色變化明顯的實驗尤其適合投影實驗；③對比實驗 教材中多處涉及到需要對相關(guān)的不同實驗進行現(xiàn)象對比，有時教師可根據(jù)需要設(shè)計一些對比實驗，用井穴板實驗效果好；④復習教學中的組合實驗 復習課是枯燥無味的，特別是元素化合物知識或某些理論知識的復習，更是如此。在復習中可以穿插一些精心設(shè)計的組合實驗，不僅復習效果好，還可以激發(fā)學習興趣，而井穴板是組合實驗的最理想工具。例二：在濾紙上進行微型實驗的研究潔白的濾紙是中學化學實驗室中一種重要的實驗用品，由于其具有豐富的毛細管能吸載本身質(zhì)量20-100%的液體，決定了許多中學化學實驗可在濾紙上進行，特別適合于有顏色變化的微型實驗。濾紙上進行的化學實驗，有諸多優(yōu)點，主要為：一、因有白色底襯，顏色變化明顯，現(xiàn)象直觀；二、試劑用量少；三、操作簡單，安全奏效。筆者經(jīng)過多年實踐，把以下實驗搬到了濾紙上。⑴制成試紙，檢驗氣體將濾紙裁成條狀（2x1cm）,平放在玻璃板上，用滴管緩慢滴上試液，使濾紙充分濕潤，用鑷子夾起，放于相應(yīng)的集氣瓶口或?qū)夤艹隹谔?。常見試紙吸載溶液檢驗氣體現(xiàn)象說明石蕊試紙石蕊NH3、CO2、SO2實驗室有成品，變藍或變紅品紅試紙品紅SO2、褪色酚酞試紙酚酞酒精NH3變紅淀粉-KI試紙淀粉-KI溶液Cl2、NO2實驗室有成品，變藍溴試紙溴水SO2、C2H4、C2H2褪色乙酸鉛試紙乙酸鉛溶液H2S實驗室有成品，變黑優(yōu)點：試紙容易制做，節(jié)省藥品，操作簡單，現(xiàn)象直觀。⑵用作微型容器，進行微量實驗①鹽酸與濃氨水發(fā)煙取條狀濾紙（5x3cm）兩塊，使其分別充分吸載濃鹽酸與濃氨水，沿短邊夾起，使其保持平行并相對靠近，在夾縫之間可見大量白煙出現(xiàn)。優(yōu)點：濾紙吸載溶液較多，相對面積大，白煙濃而多。②鈉與水反應(yīng)將濾紙片（4x6cm）把一塊綠豆大小吸干煤油的鈉及細玻璃管卷入其中，系住兩端，手持玻管一端浸入內(nèi)含5ml酚酞水溶液的試管中（恰好浸干為適），立即在玻管口點燃，證明有H2放出，反應(yīng)停止后，解開濾紙，內(nèi)層呈紅色，證明有NaOH生成。優(yōu)點：操作簡單安全，反應(yīng)過程、產(chǎn)物檢驗一次完成，現(xiàn)象明顯。3．微型實驗研究中注意的問題微型實驗研究，既要注意的方法問題，也要注意借鑒他人的研究成果，同時還不能違反中學化學實驗常規(guī)。因此，在進行微型實驗研究過程應(yīng)該注意以下幾方面問題。⑴微型實驗不能僅僅作為獲取直觀化學現(xiàn)象的手段，還要作為培養(yǎng)動手能力、創(chuàng)造能力的手段，不僅在課堂上開展，更需要的是通過開展活動課在課下開展，從實驗儀器的自制到實驗課題的選擇及實驗的進行和結(jié)果分析，都要在教師的指導下充分調(diào)動學生的積極性來完成。⑵微型實驗研究要時刻關(guān)注國際國內(nèi)的研究動向，一般不要再進行新的微型實驗儀器的研制與開發(fā)，避免造成研究的重復勞動或無效勞動，主要精力放在現(xiàn)成實驗成果的應(yīng)用與普及，當然微型實驗研究到今天，更需要實用性更強，功能更多，應(yīng)用價值更高的微型實驗用品，但必須投入更多的時間與精力。⑶不能丟開常規(guī)儀器和基本實驗操作搞實驗