初中化學(xué)教學(xué)中開展微型化學(xué)實驗的實踐探討

微型化學(xué)實驗是近些年來國內(nèi)外迅速發(fā)展起來的一種化學(xué)實驗新方法,它強(qiáng)調(diào)的是把教材中的常規(guī)實驗從原理、裝置和方法上進(jìn)行重新設(shè)計,使實驗簡單化、生活化、微型化.化學(xué)實驗的微型化實踐能夠有效發(fā)展學(xué)生的環(huán)保意識、資源意識、安全意識、創(chuàng)新意識,推動新課程標(biāo)準(zhǔn)的落實.基于此,在初中化學(xué)課程指導(dǎo)中,教師可以從以下幾個方面著手展開微型化學(xué)實驗實踐.1創(chuàng)設(shè)多元情境,激發(fā)學(xué)生實驗動機(jī)1.1依托現(xiàn)實生活,創(chuàng)設(shè)微型實驗情境化學(xué)與現(xiàn)實生活密切相關(guān),從生活中挖掘教育資源來創(chuàng)設(shè)微型實驗情境,可以有效激發(fā)學(xué)生的實驗興趣,實現(xiàn)學(xué)生知識經(jīng)驗的遷移,也可以強(qiáng)化學(xué)生對生活中化學(xué)的認(rèn)識.例如,在學(xué)習(xí)“水”這部分內(nèi)容時,教師從水污染講到了水的凈化,并依托社會生活中自來水廠凈化水的過程來創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生思考生活用水的來源.在課堂上中,教師利用微型裝置開展“靜置沉淀、過濾和吸附一體化實驗”,即將整個實驗裝置柱狀連接在一起,使凈化水的過程緊密銜接,增補(bǔ)活性炭的吸附實驗,使學(xué)生真實感受到自來水的凈化過程.這樣不僅節(jié)約了實驗操作時間,也突出了實驗現(xiàn)象,讓學(xué)生對生活中自來水的凈化過程形成更加深刻的認(rèn)識.再如,在學(xué)習(xí)了“二氧化碳”相關(guān)知識后,為了引導(dǎo)學(xué)生檢驗二氧化碳,教師利用可樂這一生活中常見的碳酸飲料來設(shè)計微型實驗,讓學(xué)生檢驗碳酸分解、驗證二氧化碳可以使石灰水變渾濁這一性質(zhì).這樣的微型實驗操作簡單、過程簡易,可以讓學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)來源于生活、認(rèn)識到平常生活中隨處可見的物品也可以用于實驗,也能夠調(diào)動學(xué)生自主設(shè)計生活化微型實驗的動機(jī).1.2結(jié)合常規(guī)實驗,創(chuàng)設(shè)微型實驗情境初中化學(xué)教材中包含多項實驗,教師組織學(xué)生走進(jìn)實驗室,利用常規(guī)器材完成實驗操作則可以有效探究化學(xué)現(xiàn)象、提升化學(xué)素養(yǎng).當(dāng)然,這些常規(guī)實驗也存在一定的改進(jìn)空間,尤其是在實驗室條件有限的情況下,組織學(xué)生展開微型實驗則是教學(xué)創(chuàng)新的必然選擇.基于此,在初中化學(xué)微型實驗開展中,教師可以利用常規(guī)化學(xué)實驗構(gòu)建情境,引導(dǎo)學(xué)生理解其中的基本原理以及實驗?zāi)康?然后利用生活中常見的器材設(shè)計微型實驗,以更加便捷有效的方式觀察實驗現(xiàn)象、探索化學(xué)規(guī)律.例如,在“二氧化碳制取及能與水反應(yīng)性質(zhì)檢驗”的實驗教學(xué)中,教師基于常規(guī)實驗的資料構(gòu)建情境,激發(fā)學(xué)生制取二氧化碳的動機(jī),然后利用生活常見的器材(10mL注射器、50mL小塑料盒、兩個亞克力塑料盒,輸液管、小蘇打、白醋等)展開微型實驗,促使學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象,完成二氧化碳的制取.在這一微型實驗中,教師一方面聯(lián)系常規(guī)實驗引入主題,激發(fā)學(xué)生實驗興趣;另一方面利用生活中常見材料引導(dǎo)探索,提高了學(xué)生對化學(xué)實驗本質(zhì)的認(rèn)識.1.3利用媒體資源,創(chuàng)設(shè)微型實驗情境當(dāng)前,在信息技術(shù)與課程教學(xué)深度融合的背景下,教師利用媒體資源為學(xué)生創(chuàng)設(shè)微型實驗情境,強(qiáng)化學(xué)生體驗,提高實驗效果.例如,在“粉塵爆炸”的實驗教學(xué)中,教師通過分析教材發(fā)現(xiàn)這一實驗不易操作,主要原因是裝置氣密性不好,爆炸威力不大,而且用蠟燭點燃蓋子的時候很容易因氧氣提前耗盡而使實驗失敗,同時課堂上展開這一實驗也存在一定的危險性.針對此,為了提高實驗成功率,教師對這一實驗進(jìn)行微型化改造:用密封性好的大號水杯作為實驗器具,解決裝置的漏氣問題;把蠟燭點火改為用防風(fēng)點火器在外面控制在里面點火,有效防止因蠟燭燃燒耗盡了氧氣,使實驗失敗.這個實驗流程十分簡約,操作者只需要蓋上水杯、點火、鼓入空氣就可以觀察到爆炸現(xiàn)象[1],同時控制了實驗過程的危險性.2引導(dǎo)方案設(shè)計,鍛煉學(xué)生實驗?zāi)芰?.1利用實驗任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生探究方案相較于常規(guī)化學(xué)實驗,微型化學(xué)實驗的過程更加簡約,而引導(dǎo)學(xué)生利用微型實驗器材來設(shè)計方案是啟發(fā)其邏輯思維,培養(yǎng)其科學(xué)精神的重要環(huán)節(jié).在初中化學(xué)教學(xué)指導(dǎo)中,教師可以在提供微型實驗器材、明確實驗原理和實驗?zāi)康牡幕A(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生通過獨立思考、合作討論完成對實驗方案的設(shè)計.例如,在上述“二氧化碳制取及能與水反應(yīng)性質(zhì)檢驗”的實驗中,教師為學(xué)生提供了生活化的微型實驗器材,結(jié)合常規(guī)實驗講述了其中反應(yīng)原理和想要達(dá)到的實驗?zāi)康?然后安排合作學(xué)習(xí)任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生嘗試設(shè)計實驗方案.通過學(xué)生的討論以及教師的點撥完善,最終明確了實驗方案的主要內(nèi)容,形成了清晰的實驗步驟:(1)在50mL小塑料盒里放置一藥匙的小蘇打固體,在1號亞克力塑料盒內(nèi)放置適量飽和小蘇打溶液,在2號亞克力塑料盒內(nèi)一側(cè)放置一小塊干燥的紫色石蕊試紙,一側(cè)放置一小塊濕潤的紫色石蕊試紙;(2)先在蒸發(fā)皿上向紫色石蕊試紙上滴加一滴白醋,紫色石蕊試紙變紅,證明酸性溶液能使紫色石蕊試紙變紅;(3)用注射器取10mL白醋,緩緩注入小塑料盒中,觀察實驗現(xiàn)象;(4)濕潤的紫色石蕊試紙變紅,而干燥的紫色石蕊試紙不變色,證明二氧化碳能與水反應(yīng)生成酸性物質(zhì).這樣的實驗方案極大簡化了實驗步驟,并且效果非常明顯,學(xué)生在微型實驗中的參與度也得到了提升,有效鍛煉了他們的實驗?zāi)芰?2.2利用參考資料促使學(xué)生完善方案在開展微型化學(xué)實驗過程中,部分學(xué)生由于認(rèn)知能力限制、實驗經(jīng)驗不足等難以設(shè)計出合理可行的實驗方案.針對此,教師應(yīng)給予有效指導(dǎo),為學(xué)生提供參考資料、搭建學(xué)習(xí)“支架”,進(jìn)而逐漸理清微型實驗思路,提高設(shè)計實驗方案的能力.例如,在“鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)”的微型實驗中,教師考慮到傳統(tǒng)實驗中現(xiàn)象不明顯、實驗耗材較多等問題,自主設(shè)置了微型實驗裝置.在實驗指導(dǎo)中,為了提高學(xué)生的教學(xué)參與度,教師將實驗設(shè)計方案的任務(wù)交給學(xué)生,并出示一份實驗方案模板.模板格式主要包括化學(xué)實驗標(biāo)題、實驗流程圖、所需藥品試劑和儀器、實驗過程控制手段以及實驗記錄表等信息.學(xué)生根據(jù)模板提示,認(rèn)真觀察教師提供的微型實驗設(shè)備以及相關(guān)材料,進(jìn)而通過合作填寫模板中的內(nèi)容,完成了對實驗方案的設(shè)計[2].在學(xué)生填寫模板的基礎(chǔ)上教師進(jìn)行糾正、完善,并指導(dǎo)學(xué)生利用微型裝置展開實驗,提升了自主實驗?zāi)芰?3提供有效支持,促使學(xué)生實驗探究3.1提供實驗器材,引導(dǎo)學(xué)生高效實驗在微型化學(xué)實驗中,教師可以通過提供實驗器材給予學(xué)生充分支持,以保證實驗教學(xué)高效展開.例如,在常規(guī)條件下展開“測定空氣中氧氣含量”這一實驗需要用到較為復(fù)雜的實驗裝置,且裝置的漏氣可能較大,操作繁瑣,燃燒的紅磷點燃后伸入集氣瓶中,過程中有白煙污染空氣,同時加熱了瓶內(nèi)空氣,導(dǎo)致實驗產(chǎn)生誤差.針對此,教師對實驗進(jìn)行微型化設(shè)計,并將學(xué)生分組,為每組提供錐形瓶、燒杯、60mL注射器、鑷子、銅片、橡膠塞、白磷、濾紙、熱水、冷水等器材,要求學(xué)生通過集思廣益自主完成操作.豐富的器材為各組學(xué)生創(chuàng)造了實驗探究的條件,教師在課堂巡視中對各組學(xué)生及時點撥,提高學(xué)生對實驗器材用途的認(rèn)識,確保學(xué)生既能夠規(guī)范操作,也能夠創(chuàng)新思考,進(jìn)而完成實驗要求.3.2營造環(huán)境氛圍,促使學(xué)生深入實驗微型化學(xué)實驗的設(shè)計與實施對于初中生而言具有一定的挑戰(zhàn)性,所以,在教學(xué)指導(dǎo)中,教師不僅要從實驗器材等物質(zhì)條件上給予支持,還應(yīng)該營造良好的學(xué)習(xí)氛圍,從情感上激勵支持學(xué)生,促使實驗探究的不斷深化.例如,在微型實驗指導(dǎo)中,教師可以利用探究性問題進(jìn)行引入,引導(dǎo)學(xué)生從“實驗儀器與藥品”“實驗方法與操作”“實驗記錄與分析”等角度進(jìn)行探索,基于學(xué)生方面也給予創(chuàng)新思考的空間,讓學(xué)生能夠自主表達(dá)實驗設(shè)計的想法;對于演示性實驗,教師可以利用短視頻、圖片等加以展現(xiàn),圖文互補(bǔ),使學(xué)習(xí)多些生動、少些枯燥,以營造寬愉悅的課堂氛圍,激發(fā)學(xué)生的閱讀和學(xué)習(xí)興趣,幫助學(xué)生快速、準(zhǔn)確地掌握實驗方法和要領(lǐng)[3].此外,教師還應(yīng)給予學(xué)生體會與交流的機(jī)會,引導(dǎo)學(xué)生積極地投入到學(xué)習(xí)活動中,給學(xué)生提供更多的思維空間,主動構(gòu)建新知識、深化實驗認(rèn)識,提高實驗探究效果.4加強(qiáng)過程控制,提高學(xué)生實驗效果4.1重視細(xì)節(jié)指導(dǎo),保證實驗效果在微型化學(xué)實驗指導(dǎo)中,教師要提醒學(xué)生重視細(xì)節(jié),避免疏漏,以保證實驗的最終效果.例如,在上述“測定空氣中氧氣含量”的微型實驗指導(dǎo)中,教師基于各個步驟進(jìn)行指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生抓住每一個細(xì)節(jié),保證實驗最終效果.在實驗開始,教師要求學(xué)生在60mL注射器底部放一圓形銅片,銅片上放足量的白磷,抽入50mL空氣,針頭插入橡膠塞堵住注射器管口.在這一步驟中教師提示“白磷有毒,不得用手接觸”“注射器未完全冷卻不要打開”,并記錄相關(guān)數(shù)據(jù),讓學(xué)生在安全環(huán)境下展開實驗.接下來,教師指導(dǎo)學(xué)生將注射器放入錐形瓶內(nèi)的熱水中,觀察并記錄白磷燃燒情況和活塞運(yùn)動情況,以形成推理證據(jù).最后,在白磷燃燒完畢后,教師指導(dǎo)學(xué)生從熱水中取出注射器放入室溫下的水中冷卻,繼續(xù)觀察活塞運(yùn)動情況,并記錄活塞停留位置.通過細(xì)節(jié)指導(dǎo),學(xué)生認(rèn)真觀察了每一個步驟中的實驗現(xiàn)象、記錄了實驗數(shù)據(jù),不僅高效完成了實驗,也獲得了科學(xué)可靠的推論.4.2強(qiáng)調(diào)參與過程,促進(jìn)學(xué)生發(fā)展微型化學(xué)實驗既有利于學(xué)生在課堂上進(jìn)行操作,也有利于學(xué)生自主展開家庭實驗探索.因此,在化學(xué)教學(xué)指導(dǎo)中,教師應(yīng)重視學(xué)生的實驗參與,關(guān)注學(xué)生的實驗探索過程,為學(xué)生安排課內(nèi)外實驗任務(wù),鼓勵學(xué)生自主設(shè)計微型實驗,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力、動手能力.同時,教師基于學(xué)生的實驗參與還應(yīng)加強(qiáng)過程控制,鼓勵他們化身為化學(xué)家,結(jié)合課本知識,理論聯(lián)系實際,紛紛著手尋找身邊的材料,體驗實驗設(shè)計與實施的過程,在微型實驗中獲得全面發(fā)展.5結(jié)束語總之,初中化學(xué)教學(xué)中開展微型化學(xué)實驗的實踐,對于