中国微型化学实验研究中心初中化学微型实验的探索与实践

微型实验的探索与实践张国(深圳市盐港中学,广东深圳518083)〔摘要〕在初中化学教学中引入微型化学实验，让化学实验进入普通课堂，本文提供初中部分常规实验微型化教学案例，探索微型化学实验条件下的教学模式。〔关键词〕初中化学；微型实验；微型实验教学实践〔中图分类号〕O6-3〔文献标识码〕A〔文章编号〕1008-5149（2009）04-0163-03深圳市盐田区于2003年开始进行了化学实验方法的改革和创新，即在初、高中部分年级引入微型化学实验，开发中学微型化学实验校本课程。微型化学实验就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。虽然它的化学试剂用量只为常规实验用量的几十分之一乃至几百分之一，却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。自2003年，盐田区开始在中学化学实验教学中，引入塑料微型化学实验仪器箱（杭州师院产），取得良好的教学效果。下面就微型化学实验仪器在教学实践中存在的优点和问谈一谈看法，并对其发展提出一些建议。1化学实验进入课堂我校于2003年，一次性购买了三百套塑料微型化学实验仪器，将化学实验引入课室。我们随机选定初三（五）班作为试点，将微型化学仪器箱免费发放到学生手上，学生学习化学的兴趣一下浓厚起来。由于微型实验既安全又节约，老师可以放心地让学生一人一组做实验。通过亲手做实验，可以帮助学生进行探究式学习，培养观察和实验能力，激发学生学习化学的兴趣。同时随堂实验、家庭小实验和课外活动实验等都得以开展。在进行实验前，老师除了介绍常规的化学实验基本操作外，重点介绍以多孔井穴板、井穴塞、多用滴管为核心的微型化学仪器的用途和使用方法。在开展课堂探究实验时，尤其要注意安全问题，同时解决普通教学的供水、洗涤、废液回收等事项，还要注意教室的通风。2初中化学微型实验案例近三年来，我校每年从初三年级随机抽出一个实验班，进行微型化学实验教学改革试点工作，在实践过程中，主要对教材中的一些常规实验改为微型化学实验，并在教学中进行实践。下面列举的是初中四个比较典型的微型实验案例。2.1活动与探究：氧气的制取现在大部分新化学教材（包括科学）将氧气的实验室制法首选为分解过氧化氢溶液的方法，其催化剂的选择多样化：可用二氧化锱，氧化铁，硫酸铜溶液或生物催化剂猪肝。基本不用氯酸钾或高锰酸钾为原料制取，这是从对环境的影响来考虑的。[实验用品]六孔井穴板井穴塞橡皮管一次性注射器或多用滴管火柴5%过氧化氢溶液200ml新鲜猪肝半斤[实验步骤]图1氧气的制取①1号井穴里加入绿豆大小的猪肝，注射器中吸取5%过氧化氢溶液2ml,按图1制取氧气，2、3号井穴中用向上排空气法集氧气；②打开3号井穴塞，用带火星火柴检验氧气。[注意事项]井穴塞进气管出气管不能接错；用完的物品放入一次性塑料杯中，统一回收处理。2.2活动与探究：水的组成揭秘在学习水的组成课题时，不仅安排一个老师演示实验，有了微型仪器，学生自己进行探究实验成为可能。可先安排学生实验，老师再做水的电解演示实验，与学生一起分析得出的结论。[实验用品]六孔井穴板多用滴管大头针导线1号电池洗涤剂溶液含有硫酸钠的蒸馏水[实验步骤]①在多用滴管中吸入蒸馏水，插入一支大头针作电极，放在1号井穴中，多用滴管口插入3号井穴中，3号井穴中加少量洗涤剂溶液；②用干电池作电源通电，观察滴管中的现象，3号井穴中有大量气泡时，用燃烧的木条点燃气泡，观察，可听到尖锐爆鸣声。[注意事项]先做好各项准备工作：干电池、导线、大头针可从物理实验室借到，增强水的导电性不加氢氧化钠或硫酸，改为加入硫酸钠，主要是从实验安全考虑。[优点]学生通过自主探究，发现正负极均产生气体，其混合后点燃，有尖锐的爆鸣声，从而证明水不是由一种元素组成，进而推断出水的组成。2.3活动与探究：金属的活动性顺序的探究在学习金属的化学性质时，我们可在六孔井穴板中，观察金属与酸（或盐溶液）能否反应，以及反应的剧烈程度，探究出金属的活动性。[实验用品]六孔井穴板井穴塞小橡皮管注射器或多用滴管镁锌铁铜片稀盐酸或稀硫酸镊子等[实验步骤]①如图3，在六孔井穴板的1号孔穴中分别加入洁净的镁带，注射器中吸4ml稀盐酸，在5号孔中加入5ml洗涤剂水，在1号孔穴中注入盐酸，将导管另一端伸入5号孔穴中，观察产生的气泡速度，用木条点燃气泡，观察；②再用同样大小的洁净锌、铁、铜重复上述操作，通过比较探究金属的活动性。[注意事项]酸有一定腐蚀性，学生使用时要强调安全性。酸可以用多用滴管吸取，金属要除去面的锈并尽量选择相同大小的。[优点]学生自主动手，积极参与，改变过去接受式的学习方法，培养了学生探究能力和研究性学习的方法。2.4拓展性课题：最轻的气体→氢气的制取和性质氢气的制取和性质在以前的教材中占有重要位置，而现在一般作为选学内容，删除氢气还原氧化铜的实验，作为课外科技活动。本课题不失为一个好的选题。[实验用品]六孔井穴板带双导气管的井穴塞一次性注射器尖嘴玻璃导管锌粒稀硫酸洗涤剂溶液[实验步骤]①向1号井穴中加入适量的锌粒，塞紧井穴塞，在3号井穴中加入洗涤剂溶液，把贮有稀硫酸的一次性注射器连在进气导管上，尖嘴玻璃导管连在排气导管上。②把注射器中的酸注入井穴中，产生气体，将玻璃导管插入3号井穴中，观察；③点燃3号井穴中的气泡，听爆鸣声的大小，验纯；④再点燃尖嘴玻璃导管口的气体，罩上干燥小烧杯，观察。[优点]用此实验装置节省试剂，节省时间，检验氢氯气的纯度方法更简便，试验安全。3微型化学实验的优点及存在的问题通过近三年的教学实践，用微型化学仪器进行实验具有以下优点：以较少的化学试剂来攻取所需化学实验方法，方法经济简单，以塑料微型仪器为核心的化学实验箱，有价格便宜，携带方便、不易破碎、功能多、药品省等优点，每个学生均可装备。可使绝大多数学生都有动手做实验的机会，启发式、以学生为主体、老师为主导的教学方法得以实现。这些都有利于培养学生既动脑又动手、理论联系实际和解决实际问题的能力。有利于培养学生自然、关心社会的情感和创新精神。能改善实验室环境。可大幅度地减少实验室空气和水体排放污染，有益于师生的健康等等。存在的问题主要有：微型化学实验较忽视基本操作的规范性；有些实验由于仪器小、药品少而现象不明显；有些需要加热、高温条件下完成的实验不能用塑料仪器。有时微型实验现象一瞬即逝，易导致实验的失败。老师和实验员老师在上微型化学实验课时，工作量将成倍增加，一节课需要提前一两周准备，还得考虑方方面面的问题。有时上实验课课堂纪律较为混乱，老师组织教学有一定难度；如果学生掌握程度差异较大，有时还完不成教学任务。4几点反思以井穴板、带导气管的井穴塞、多用滴管为核心的塑料微型仪器，已列入教育部教学仪器目录，正在全国各地得到大面积的推广。深圳市除盐田区外，其它区也有不少学校在实验教学中使用。深圳的教育经费并不紧张，大家认为最重要的是要培养特区学生良好的节约习惯，人人参与做实验；培养学生既动脑又动手、理论联系实际和解决实际问题的能力；培养学生关心自然、关心社会的情感和创新精神；微型实验减少了环境污染，有利于培养环保意识。展望未来，微型化学实验有着广泛的推广价值。当然，由于微型化学实验自身的一些弱点，目前还不可能完全取代常规实验，它们之间应该是相互补充、促进、完善的关系。参考文献〔1〕周宁怀主编.微型无机化学实验〔M〕.北京：科学出版社，2000.〔2〕课程研究所化学课程教材研究开发中心编著.义务教育课程标准实验教科化学九年级上、下册〔M〕.北京：人民教育出版社，2001.6.