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探究微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)論文
摘要：化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)較常規(guī)實(shí)驗(yàn)具有較大的優(yōu)越性。筆者結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)選用一些廢棄物品和儀器，制作多種微型實(shí)驗(yàn)器材。用微型實(shí)驗(yàn)探究調(diào)動學(xué)習(xí)興趣，積極參與，發(fā)展創(chuàng)新思維，提高嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)勤儉節(jié)約的良好習(xí)慣和環(huán)保意識，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞：微型實(shí)驗(yàn)；探究實(shí)驗(yàn)；綠色化學(xué)；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；科學(xué)素養(yǎng)
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。１９９８年諾貝爾獎授予科恩（美）和波普爾（英），以表彰他們在理論化學(xué)領(lǐng)域作出了重大貢獻(xiàn)。他們的工作使實(shí)驗(yàn)和理論能夠共同協(xié)力探討分子體系的性質(zhì)，引起整個化學(xué)領(lǐng)域正在經(jīng)歷一場革命性的變化。未來化學(xué)的發(fā)展方向不再是經(jīng)驗(yàn)化，也不再是純實(shí)驗(yàn)科學(xué)，而是兩者的有機(jī)結(jié)合，在理論的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中不斷地完善理論。
微型實(shí)驗(yàn)是近２０年發(fā)展較快的新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ�，就是以盡可能少的化學(xué)試劑在微型化學(xué)儀器裝置中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)。其試劑用量是常規(guī)實(shí)驗(yàn)用量的十分之一至千分之一。在初中化學(xué)教學(xué)中，采用微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，既能發(fā)展學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生動手操作和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，也能全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。筆者就這一方面，結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)和做法略談一二。
一、利用微型實(shí)驗(yàn)調(diào)動學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲
興趣是最好的教師，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的最佳途徑。每學(xué)年開始，第一堂課可以是生動活潑、妙趣橫生的“化學(xué)游戲”課。本人首先向同學(xué)們展示各屆同學(xué)制作的小巧玲瓏、精美可愛的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器“珍品”；再利用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和常規(guī)儀器，師生同臺表演的化學(xué)趣味實(shí)驗(yàn)和小魔術(shù)，像“仙紙顯靈”、“水火相容”、“魔棒點(diǎn)燈”、“清水變牛奶”、“星星點(diǎn)燈”、“點(diǎn)石成金”等……學(xué)生被這些神秘莫測的奇妙現(xiàn)象深深吸引， 好像進(jìn)入了一個神話世界，如醉如癡：真沒想到，用身邊的廢舊物品制出的這些“小東西”竟有如此的魔力。游戲會雖然落下帷幕，但學(xué)習(xí)化學(xué)的心靈已經(jīng)打開，他們恨不得立即找來一些廢棄的物品，制作幾件“小東西”顯示一下自己的威力。學(xué)生深深地感到：化學(xué)并不遙遠(yuǎn)，就在我們身邊。
二、利用微型實(shí)驗(yàn)探究發(fā)展思維，提高學(xué)生創(chuàng)新意識
傳統(tǒng)的課堂演示實(shí)驗(yàn)，很多學(xué)生既看不清楚，也說不明白，只是“聽”實(shí)驗(yàn)。由于老師的“代勞”，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。微型實(shí)驗(yàn)探究改變了“一人做、大家看”的局面，使絕大多數(shù)學(xué)生都有動手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，使“被動等待”的學(xué)習(xí)方式，變?yōu)椤爸鲃犹骄俊钡膶W(xué)習(xí)模式。讓學(xué)生在課堂上手腦并用，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識，有利于對新知識的理解、記憶，而且發(fā)展學(xué)生思維，開拓學(xué)生視野，提高了創(chuàng)新意識。
如利用雙氧水和二氧化錳混合制取氧氣時，一位同學(xué)不小心將雙氧水滴在地上，發(fā)現(xiàn)有大量的氣泡產(chǎn)生，提出“尋找催化劑分解雙氧水”的課題。同學(xué)們紛紛響應(yīng)，積極行動起來，利用廢棄的塑料眼藥水瓶（內(nèi)吸雙氧水）和青霉素瓶為儀器，四處尋找催化劑。在興趣小組總結(jié)會上，同學(xué)們踴躍發(fā)言，并用實(shí)驗(yàn)證明自己的想法，既活躍了課堂氣氛，又形成了科學(xué)的探究方法�，F(xiàn)將部分同學(xué)的探究結(jié)果匯報(bào)如下：
李華同學(xué)應(yīng)用點(diǎn)滴板和塑料眼藥水瓶（內(nèi)吸雙氧水）找出多種催化分解雙氧水的物質(zhì)。
張明明同學(xué)說：去年我患牙痛病時，醫(yī)生讓我喝少量的雙氧水消毒，結(jié)果口腔內(nèi)充滿了氣泡�？谇粌�(nèi)什么物質(zhì)使雙氧水分解呢？我請教醫(yī)生知道：血液中的組織酶與雙氧水相遇時，使其分解產(chǎn)生氧氣，氧化細(xì)菌體內(nèi)活性基團(tuán)而發(fā)揮殺菌作用。人體內(nèi)的組織酶——過氧化氫酶也是其分解的催化劑。
帥磊同學(xué)說：既然人體內(nèi)的組織酶能分解雙氧水的分解，動物體內(nèi)是否含有過氧化氫酶呢？我們用動物內(nèi)臟——豬肝來檢驗(yàn)一下吧�。ㄔO(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程）（通過實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論：豬肝也可作其分解的催化劑）。
葛天懌同學(xué)說：我上網(wǎng)查閱材料知道硫酸銅溶液、氯化鐵溶液也能催化分解雙氧水，我們能不能驗(yàn)證哪個催化效果更好一些呢？……
三、利用微型實(shí)驗(yàn)探究積極參與，提高動手操作意識
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不是靠學(xué)生大量的實(shí)驗(yàn)操作（表象）去體驗(yàn)，去掌握，去思維，而是由老師演示，學(xué)生記憶，生搬硬套去應(yīng)用。學(xué)生不做實(shí)驗(yàn)，更談不上動手能力的培養(yǎng)。而微型實(shí)驗(yàn)探究可使每個學(xué)生都可在教師的指導(dǎo)下，按照自已的意愿去獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)，提高動手操作意識，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
在學(xué)生熟悉了化學(xué)儀器和化學(xué)基本操作后，筆者曾放手發(fā)動學(xué)生，引導(dǎo)鼓勵他們利用生活中的廢棄物開展小制作、小探究活動。如利用廢舊的塑料眼藥水瓶、塑料吸管（或耗完油的圓珠筆芯）制成多用滴管；利用草珊瑚含片的透明真空硬塑板制成微型井穴板；利用小號具支試管、塑料眼藥水瓶、塑料吸管、小號離心試管等制成一套試驗(yàn)白磷與氧氣反應(yīng)的裝置；利用裝青霉素的小藥瓶、塑料眼藥水瓶、塑料吸管、裝新簧片的小藥瓶等制成一套制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置；利用音樂賀卡制作測試物質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)驗(yàn)裝置，還把它制成使用方便的“導(dǎo)電筆”。學(xué)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(diǎn)，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，再適當(dāng)?shù)嘏浣o學(xué)生各種藥品，讓其裝進(jìn)各自的微型實(shí)驗(yàn)箱中。在空余時間內(nèi)，甚至在家中都可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，增強(qiáng)了學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，提高了學(xué)生設(shè)計(jì)、鑒賞能力和創(chuàng)新精神，又充實(shí)豐富了學(xué)生活動課的內(nèi)容。
四、利用微型實(shí)驗(yàn)探究凸顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提高勤儉節(jié)約意識
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的縮減或減量，也不是對常規(guī)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，更不是與常規(guī)實(shí)驗(yàn)的對立，而是在微型化的條件下對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與探索，達(dá)到以盡可能少的試劑來獲取盡可能多的實(shí)驗(yàn)信息。具有實(shí)驗(yàn)藥品用量少，反應(yīng)產(chǎn)物少，實(shí)驗(yàn)中不會造成危險，使用儀器簡單、反應(yīng)速率快、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯等特點(diǎn)，既節(jié)省了時間、提高了效率，又能精確獲取實(shí)驗(yàn)中的信息，更能提高學(xué)生勤儉節(jié)約的意識。下面是近幾年來，筆者指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)的幾組微型實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)知識的圖示。
五、利用微型實(shí)驗(yàn)探究減少污染，提高學(xué)生環(huán)保意識
綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)或清潔化學(xué)，通俗來說就是無污染的化學(xué)，其根本就是杜絕污染源，實(shí)現(xiàn)零排放和零污染。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常常會產(chǎn)生一些物質(zhì)污染實(shí)驗(yàn)環(huán)境，影響師生的身心健康。而利用微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究時，試劑用量少，儀器微型化，反應(yīng)時產(chǎn)生的廢氣、廢液、廢棄物質(zhì)的量就少，而且尾氣、廢液等吸收和處理也較容易。特別是有機(jī)實(shí)驗(yàn)中易燃、易爆、有毒物質(zhì)特別多，利用微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，可大大降低實(shí)驗(yàn)時燃燒、爆炸、中毒的危險，確保人身和實(shí)驗(yàn)的安全，而且能大大地減少了化學(xué)實(shí)驗(yàn)對整個周圍環(huán)境的污染，提高學(xué)生的環(huán)保意識。
如濃硝酸與銅的實(shí)驗(yàn)中，由于產(chǎn)生較多的劇毒氣體ＮＯ２無法消除而嚴(yán)重地污染環(huán)境。通過下圖甲組的四個實(shí)驗(yàn)可將反應(yīng)中產(chǎn)生的ＮＯ２被限制在微型氣體發(fā)生器內(nèi)，被ＮａＯＨ溶液吸收，可從根本上解決了對環(huán)境的污染問題。再如探究燃燒的條件時，由于白磷燃燒時產(chǎn)生大量的白煙——五氧化二磷對空氣有污染，與水結(jié)合成生成偏磷酸，導(dǎo)致肺氣腫等疾病，用下圖乙組實(shí)驗(yàn)可有效控制污染物的排放，保護(hù)師生的健康。
參考文獻(xiàn)
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