高中化学教学中微型实验的开展策略分析

刘 阳

(涡阳县第一中学 安徽亳州 233600)

前言

新一轮课程改革要求教师在化学课堂上应该着重关注学生对化学实验的操作状况,并且要依据学生的认知状态,组织学生进行必要的实验活动,使得学生能在实验中获取理论知识,同时提高自身实践操作能力。微型实验在实验试剂用量上,远远低于传统的大实验,实验效果却比较明显,具备良好的准确性、安全性、环保性,能全方位提升学生的化学素养。所以高中化学教师在平常教学中,应结合课程内容与学生的学习特点,巧用微型实验,充分激活学生学习兴趣,便于学生综合运用化学知识。

一、高中化学教学开展微型实验的价值

微型实验简单来说就是在化学实验过程中,尽可能少地使用化学试剂,从而获得良好的化学实验效果。在微型实验中用到的化学试剂是传统实验试剂用量的几分之一,甚至是十几分之一,但是实验现象却比较明显。具体来说,微型实验的价值主要在于以下几点:

首先,契合绿色化学思想,降低了实验污染及资源损耗。新课标强调高中化学实验教学应该坚持绿色化学理念,而微型实验的开展契合了这一要求。微型实验中用到的实验试剂量很少,并且化学器材的消耗量也比较少,在实验中能极大地减少实验污染物产生,收到良好的环境保护效果。同时微型实验中会用到一些微型仪器,这些仪器的安全性比较高,不容易破碎,能保证学生的实验操作安全性,同时也实现了对化学实验室环境的改善。

其次,强化学生观察能力、实践操作水平。在组织学生开展实验训练时,如果教师以自己的操作为主导,学生会出现探究热情低、不会操作的问题。而微型实验下教师引导、学生探究,可以让学生更加自主地开展实验,学生的主动性会得到明显提升,学生能在自觉操作、观察探究的过程中深化对化学知识的理解,满足自身的综合发展所需。

最后,促进学生科学探究素养发展。在传统化学课堂活动中,大多是教师做、学生看,或者是多个学生共用实验设备,学生难以进行独立、自主的实验操作,对实验现象观察、实验结果分析不足,弱化了学生的实验意识。微型实验能让每个学生都拥有自己的“化学实验箱”,使学生根据自己的学习所需,灵活开展实验操作,实验观察更加方便,推动了学生科学探究。

二、高中化学教学开展微型实验的方法

(一)构建实验情境,激活学生动力

对高中生而言,微型实验是有一种全新的实验探究方法,为了更好地推进微型实验教学,教师在实践中应该结合学生的需求,构建相对应的情境,将抽象的化学内容转变成形象直观的现象,使得学生完成从观看者到实践操作者的身份转变,在课堂上表现得更加活跃。

首先,高中化学教师在教学过程中可以依据学生的实际生活来构建实验情境。与传统的实验活动类似,微型实验也要从学生的现实生活入手,高中化学教师要依据实验内容,引入生活中比较常见的现象,筛选出相应的生活化主题。如教师用多媒体展现出某种物质的实物图片、用途,或者是为学生提供一些含有某种物质的生活反应,让学生依据生活来思考化学问题。而学生结合自身的生活经验,更容易走进实验情境中。在此基础上教师指引学生进行实验探究,效果无疑会更好。

其次,教师可借助微型化学实验资料开展情境构建。教师可以借助信息化手段,查阅与之相关的文献、视频、案例等资料,对这些资料进行整合,制作成相应的微课件,在课堂上播放,让学生对将要学习的知识产生兴趣。接着教师给出一些针对性的问题或者是探究任务,要求学生以不同的方式来完成,以此深化学生对知识的感知、应用。当学生完成了对化学理论的探究后,教师组织学生利用相应的微器材开展微型实验活动,做到理论与实践相结合,促进学生学习水平提升。

以“分子运动实验”为例,高中化学涉及很多微观层面的内容,而部分学生的微观理念相对比较差,会产生一种分子、原子、离子等微观粒子是静态的感受。为了深化学生的理解,教师在教学过程中可以组织学生开展分子运动微型实验。教师可以结合氨水能让酚酞试液变红这一原理,首先将学生分成两个不同小组:一个小组的学生准备玻璃片,将玻璃片放到桌子中,然后在玻璃片的两端分别滴上酚酞试剂、浓氨水,保证两者不会直接接触,接着用烧杯盖住玻璃片;另一组学生将准备好的脱脂棉放在笔帽中,接着将浓氨水滴入脱脂棉中,卷起滤纸条,放在笔管中,确保滤纸条不会掉出来,再盖好笔帽,一段时间后将滤纸条取出,观察颜色变化。在这样的微型实验中,学生会正确认识分子运动状态,并且这样的实验操作十分简单,取材方便,学生操作比较轻松,极大地提高了学生的学习效果。

(二)合作设计微实验方案

为了保证高中化学课堂上微型实验教学活动的顺利开展,教师要指引学生通过独立思考、合作探究的方式,依据实验课题、自身所学知识,收集资料,做出猜想、生成实验方案等,保证微型实验的主导权在学生手中,强化学生的微型实验策划能力培养。

在课堂上教师可以先给出相应的化学实验课题,指引学生结合化学实验课题做出猜想、假设。在此阶段学生要借助小组合作的力量,收集相应的资料,补充教材中的实验栏目内容。接着教师启发学生分组对自己做出的假设、猜想进行讨论。同时教师要参与到学生讨论过程中,引领学生将课内外资料结合起来,充分了解实验背景、目的、内容;各组也要将本组做出的猜想假设记录下来,然后找出没有依据、站不住脚的实验假设,将其剔除,留下符合本实验的猜想,便于下一步微型实验方案的正确设计。

接着教师指引学生以小组合作的方式设计填充实验方案,教师可以先给学生提供一份微型实验的方案模板,包括实验标题、实验流程图、需要器材及试剂、实验控制手段、实验记录表等,让学生根据模板自主设计实验方案。在实验方案设计过程中,如果出现争议,教师要及时地做出干预指导,给出提示,保证学生设计出来的微型实验方案更加契合实际需要。最后各组学生对得到的最终实验方案进行审核,确认无误后,开始实验操作。

(二)自主开展微型实验操作

在以往的实验教学中,学生很少有机会进行实践操作,而在微型实验中,学生有了更多的实践操作机会。学生依据自己设计的实验方案进行操作,这对于学生实际操作能力、科学探究素养的培育都有极大的帮助。首先需要让学生通过小组合作的方式,自主核对实验试剂、仪器等,尽可能保证每个学生都能有一套微型设备,便于实验活动的开展。在实验过程中,教师要注意为学生提供开放的实验操作空间,鼓励学生自主解决实验中遇到的各种问题。在微型实验操作中教师要做好巡视,提醒学生尽量独立完成,杜绝替做实验、帮做实验的情况发生,可以通过操作示范、口头提示的方式来帮助操作能力比较差的学生完成实验。

以“电解饱和食盐水实验”为例,在传统的实验教学中,要用到U形管进行实验,同时在实验期间由于两级离子迁移,会损耗大量能源,用铁棒代替电极时,还因为大电阻,难以保证实验活动顺利进行。另外在传统实验教学活动中,教师会过于强调实验理论讲解,关于实验过程、实验现象、实验结果等方面的分析力度不足,学生缺乏直观感受,难以留下深刻印象。这时可以创新以往的实验方式,用微型实验代替传统实验,教师可以先引导学生用氯化钠酚酞试剂浸泡滤纸,然后准备一个陈旧的电池芯,将细铁丝缠绕在电池芯的两端,这样就能形成阴阳两极。接着接通电源,在阳极的滤纸上滴上碘化钾—淀粉溶液,观察实验现象,如果出现滤纸变蓝的情况,则证明阳极有氯气形成;打开阴极端滤纸,如果滤纸变成了红色,则证明阴极产生了氢氧化钠。这样的微型实验操作简单,实验现象明显,并且不会占据课堂太多时间,学生能很轻松地完成,而且学生在操作中也会对化学实验有更深的感悟,极大地满足了学生综合发展所需。

(四)关注过程指导,强化实验技巧指引

微型化学实验中,用到的试剂数量相对比较少,对学生自身的实验操作控制能力有更高要求,所以教师要强化对学生实验行为的巡视、指引,确保每个学生都能掌握实验操作关键点。如微型化学实验内容是关于气体制备时,教师可以设置一些启发性问题:“化学气体制备实验中,实验过程控制要点有哪些?引起实验失败的主要原因有什么?”学生通过思考可以得出“实验器具连接不紧引起了气体泄漏,造成实验失败”。学生据此在连接器具时就会认真仔细,并且还会用相应的方法来检测气密性,保证了实验活动的有序进行。此外在实验中,温度、时间等因素也会带来影响,教师需要针对这一关键点,指引学生利用温度计来测量温度,用秒表控制时间等,促使学生更加规范地完成微型实验操作。

以“金属焰色反应实验”为例,金属焰色反应可以更好地证明金属的性质,同时部分金属及化合物还会在遇热、灼烧等环境下,出现特殊的焰色,在以往的化学教学中,教师需要在玻璃棒上缠绕铂丝,放在酒精灯中灼烧,接着取下玻璃棒上的铂丝,放在碳酸钠溶液中,几分钟后取出晾干,然后再利用酒精灯灼烧。为了提升实验的安全性,降低学生实验操作的难度,教师可以在课堂教学中组织学生开展微型实验,先用碳酸钠溶液浸泡滤纸,然后晾干,并用无水酒精浸润滤纸,接着用镊子夹紧滤纸,用酒精灯灼烧。这样的微型实验具有操作简单、安全性高、环保等优势,能使学生更加清楚地看到焰色效果,辅助教师顺利推进课堂教学活动。

结语

综上所述,在高中化学教学中,微型实验的开展可以起到良好的作用。一方面微型实验有助于学生科学精神、探究能力的培养;另一方面微型实验还能帮助学生更好地理解抽象的化学理论内容,便于学生能持续完善自身的认知与知识框架,满足学生的多元化发展所需。为此高中化学教师需要更新自身的实验理念,借助化学原理来推进微型实验,全面提升化学教学效果。