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在實(shí)驗(yàn)化學(xué)教學(xué)中倡導(dǎo)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)
在實(shí)驗(yàn)化學(xué)教學(xué)中倡導(dǎo)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)
【摘要】蘇教版高中《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》專題3火柴頭中硫元素檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，采用課本的實(shí)驗(yàn)方案，在具體操作中會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體二氧化硫。我根據(jù)具體問題對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)裝置微型化，空氣污染的問題得到改善。學(xué)生的興趣也大大激發(fā)了。
【關(guān)鍵詞】環(huán)保 微型化實(shí)驗(yàn)
蘇教版高中《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》教材根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和一般要求，在充分考慮學(xué)生的認(rèn)知水平和思維特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，加大了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的比例。比起老教材，所選用的實(shí)驗(yàn)關(guān)注探究性主題。實(shí)驗(yàn)化學(xué)有別與化學(xué)實(shí)驗(yàn)，真正體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的基礎(chǔ)。這都是值得肯定的。但有的實(shí)驗(yàn) 作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，在具體操作中，發(fā)現(xiàn)存在的問題很多。比如蘇教版《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》專題3：火柴中硫元素的檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)課本給出了兩個(gè)方案進(jìn)行操作，每組學(xué)生大概要用掉半盒火柴產(chǎn)生大量的有毒氣體二氧化硫，不利于師生身體健康，對(duì)環(huán)境造成污染，不符合綠色化學(xué)的理念。
我根據(jù)具體問題對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)裝置微型化，空氣污染的問題得到改善。學(xué)生的興趣也激發(fā)了。
一、課本實(shí)驗(yàn)方案操作注意點(diǎn)，及存在的問題 。
方案1：取兩只潔凈的大小不一的燒杯，小的為甲、大的為乙，在乙燒杯中加入10mL淺紅色0.01 mol·L-1KMnO4酸性溶液，如圖所示。
將多根安全火柴伸入甲燒杯中，再用一根燃著的火柴點(diǎn)燃火柴頭，待火柴頭完全燒完，即將火柴移出，迅速將甲燒杯倒扣在乙燒杯上，輕輕振蕩乙燒杯。
操作注意點(diǎn)：1、將多根（3-4根）安全火柴伸入甲燒杯中，再用一根燃著的火柴點(diǎn)燃火柴頭，待火柴頭完全燒完，即將火柴移出，迅速將甲燒杯倒扣在乙燒杯上，輕輕振蕩乙燒杯。2、酸性高錳酸鉀濃度應(yīng)配制的較低，教材中0.01mol/L的酸性高錳酸鉀濃度偏高，建議使用0.001mol/L的酸性高錳酸鉀溶液。
缺點(diǎn)：所用的燒杯容積太大，火柴燃燒所得SO2量較少。要酸性高錳酸鉀溶液褪色需3-4根火柴，所需的時(shí)間較長(zhǎng)。
方案2：用漏斗、試管、注射器、導(dǎo)管等組成如圖所示裝置。將多根安全火柴放在漏斗下面，用一根燃著的火柴點(diǎn)燃火柴頭，使火柴燃燒。慢慢拉動(dòng)注射器的活塞進(jìn)行抽氣，讓火柴頭燃燒產(chǎn)生的氣體通過淺紅色的0.01 mol·L-1KMnO4酸性溶液。
操作注意點(diǎn)：
（1）、可根據(jù)氣泡的快慢來判斷抽氣的快慢，抽氣不宜過快；
（2）、每次引燃4根火柴，兩次即可；
（3）、酸性KMnO4用量不宜多。
缺點(diǎn)：
（1）、實(shí)驗(yàn)裝置太過于復(fù)雜，作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)不適合
（2）抽氣的速度很難控制
（3）、實(shí)驗(yàn)需兩人合作
（4）、所需的火柴的量太多，大約需10根火柴
二、實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)——微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)方案：采用醫(yī)用小藥瓶，往小藥瓶加0.001mol·L-1KMnO4酸性溶液.，（也可以用花瓣代替0.001mol·L-1KMnO4酸性溶液）點(diǎn)燃一根火柴，迅速伸入小藥瓶中，并快速蓋上瓶蓋，震蕩小藥瓶。KMnO4酸性溶液顏色很快褪去。整個(gè)實(shí)驗(yàn)只需用一根火柴，操作也非常的簡(jiǎn)單。（醫(yī)用小藥瓶可以從校醫(yī)室拿，比如青霉素瓶，把外面的鋁殼用剪刀撬去，藥瓶有個(gè)橡膠瓶塞，整個(gè)形狀猶如縮小版的集氣瓶，學(xué)生非常喜歡。）
從學(xué)生實(shí)驗(yàn)的情況看，這個(gè)實(shí)驗(yàn)經(jīng)過裝置改進(jìn)后，達(dá)到的效果非常理想。
1、試劑和火柴的用量大大減少，既環(huán)保又節(jié)約。
2、小藥瓶非常容易震蕩，操作簡(jiǎn)單，用時(shí)很短，現(xiàn)象明顯。
3、極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。所用的小藥劑瓶，就來自生活中，學(xué)生覺得化學(xué)和生活分不開，化學(xué)非常有趣，學(xué)好化學(xué)非常有用。
三、蘇教版《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》教學(xué)實(shí)踐存在的問題及解決的方法
蘇教版《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》教材在教材結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)課題編排和內(nèi)容選擇等方面都作了精心設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)教材比較，實(shí)驗(yàn)化學(xué)教材的出現(xiàn)無論從形式上還是從實(shí)質(zhì)上，都是一次重大的變化。其教材編寫具有鮮明特點(diǎn)。教材注重實(shí)驗(yàn)的精選和設(shè)計(jì)，關(guān)注生活，倡導(dǎo)綠色化和探究性主題，是以往老教材所缺少的。老教材中更多的是有關(guān)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，操作非常程序化、機(jī)械化。學(xué)生覺得很枯燥。但是通過教學(xué)實(shí)踐，蘇教版《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》在具體實(shí)施過程中存在很多問題： 1、根據(jù)教材的要求，每個(gè)星期至少開出一節(jié)實(shí)驗(yàn)課。學(xué)校的實(shí)驗(yàn)老師及實(shí)驗(yàn)室的配備根本達(dá)不到要求，我們學(xué)校每個(gè)年級(jí)段十八個(gè)班級(jí)，但只有一個(gè)實(shí)驗(yàn)老師，三個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)室。沒有能力單為了高二每個(gè)星期開出實(shí)驗(yàn)課。這種情況在臺(tái)州學(xué)校里非常普遍。
2、學(xué)校的實(shí)驗(yàn)用品不能滿足教材的要求。實(shí)驗(yàn)化學(xué)中有十個(gè)左右的實(shí)驗(yàn)是全新的，所需的試劑和儀器學(xué)校根本沒有或只有少量。如制取阿司匹林用的乙酸酐我們學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室就沒有，縣里的化學(xué)試劑店也沒有。再比如減壓過濾所需的裝置，我們學(xué)校也只有幾套，根本不能滿足實(shí)驗(yàn)的需要。
3、有些實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)浪費(fèi)嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境造成污染。如上火柴中硫元素檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)，一堂學(xué)生實(shí)驗(yàn)課下來，整個(gè)房間全是二氧化硫氣體，對(duì)師生的身體造成一定的傷害，也污染了環(huán)境。
4、有的實(shí)驗(yàn)操作步驟太多，實(shí)際操作困難，不適合作為高中學(xué)生實(shí)驗(yàn)。比如阿斯匹林的制備。
5、課時(shí)安排不夠。實(shí)驗(yàn)化學(xué)總共36課時(shí)，如果每個(gè)實(shí)驗(yàn)都做，那根本沒有時(shí)間講解實(shí)驗(yàn)和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)化學(xué)在具體教學(xué)中存在的問題確實(shí)非常多，但是實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的基礎(chǔ)，如果不讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，那么實(shí)驗(yàn)化學(xué)也失去了意義。用只動(dòng)腦實(shí)驗(yàn)來代替動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，那是非常可悲的。學(xué)生變成了機(jī)械的記憶機(jī)器，失去了動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì);或者變成一個(gè)看客，旁觀老師的演示實(shí)驗(yàn)。對(duì)化學(xué)的興趣也減弱了。那么如何去解決這個(gè)問題呢？我覺得在實(shí)驗(yàn)化學(xué)的教學(xué)中可以采用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)就是用盡可能少的化學(xué)試劑得到比較明顯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一種實(shí)驗(yàn)方法。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的一部分儀器可以通過老師學(xué)生共同努力去尋找、去改進(jìn)。比如減壓過濾的裝置可以改用普通的漏斗和洗耳球，改裝的過程中學(xué)生不僅開動(dòng)了腦筋，而且也真正懂得減壓過濾的原理。最主要的是解決了實(shí)驗(yàn)裝置供給問題，學(xué)生可以親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)了。這比起按照課本內(nèi)容死記減壓過濾的要點(diǎn)有趣多了 。這些簡(jiǎn)易的微型化裝置也大大激發(fā)了學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣，使學(xué)生從被動(dòng)的學(xué)習(xí)變成了主動(dòng)學(xué)習(xí)。有利于培養(yǎng)學(xué)生既動(dòng)腦又動(dòng)手、理論聯(lián)系實(shí)際和解決實(shí)際問題的能力。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器使每個(gè)學(xué)生都有條件裝備自己的化學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，這就為改革化學(xué)課堂教學(xué)提供了方便與可能。
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用化學(xué)試劑用量一般只為常規(guī)實(shí)驗(yàn)的幾十分之一乃至幾百分之一，但其效果卻可以。這就節(jié)省了大量的試劑，符合新課改所倡導(dǎo)的節(jié)約理念。也使學(xué)校有能力開出盡可能多的學(xué)生實(shí)驗(yàn)課。由于所用的試劑少，有些微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)比常規(guī)實(shí)驗(yàn)的安全系數(shù)可能會(huì)更高一點(diǎn)，一些老師演示實(shí)驗(yàn)也可以放手讓學(xué)生來做。也可以把實(shí)驗(yàn)帶進(jìn)課堂，跟教材同步，真正做到探究學(xué)習(xí)。有些實(shí)驗(yàn)的儀器可以由學(xué)生自制，這樣可以讓學(xué)生自己在課外、在家里做一些探究性實(shí)驗(yàn)。
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作更簡(jiǎn)單、更方便，所需的時(shí)間短。這樣一節(jié)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課里就可以做好幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，大大提高了效率，節(jié)省了時(shí)間。
雖然微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)有很多優(yōu)點(diǎn)，也能解決實(shí)驗(yàn)化學(xué)在教學(xué)中存在的一些問題。但是它也有許多缺點(diǎn)，比如實(shí)驗(yàn)裝置微型化后，一些實(shí)驗(yàn)基本操作的規(guī)范性被忽略了。而常規(guī)實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的各種基本實(shí)驗(yàn)操作技能。所以決不能丟開常規(guī)儀器和基本實(shí)驗(yàn)操作來搞微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)化學(xué)的教學(xué)中應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、目的、現(xiàn)象和量的要求等進(jìn)行選擇，揚(yáng)長(zhǎng)避短，把兩者有機(jī)結(jié)合起來，這樣才能符合實(shí)驗(yàn)化學(xué)的要求，達(dá)到實(shí)驗(yàn)化學(xué)教學(xué)的根本目的。
參考文獻(xiàn)：
【1】王祖浩，普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》 [M].南京:江蘇教育出版社,2005.28
【2】曹錫章、宋天佑，《大學(xué)無機(jī)化學(xué)》，武漢大學(xué)出版社，2000
【3】.微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新教育.化學(xué)通報(bào).1999.No.5. 4 。
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