微型化学实验运用于课堂教学的具体实践研究

摘 要：教学要引导学生体验科学探究过程，启迪学生科学思维，培养学生实践能力，微型化学实验实践这一理念的很好载体。作者从两年来亲身经历的课堂教学中微型化学实验改进切实地进行思考、探索，以求达到最佳的教学效果，并为在实践教学中如何开展课堂教学提供应用实践模型。

关键词：微型;化学实验;课堂教学;实践研究

教育工作者一直关注的一个话题是如何提高学生科学素养，同时又提高教学质量。笔者以为根本途径是注重课堂教学，要研究在教学实践中如何实施高效率的教学。

一、 研究对象和时间

1. 研究对象：我校2013届初三1班和2班。因为两个班学生情况基本相似，比较适合作为研究对象。其中把1班作为实验班，2班作为对照班。

2. 研究的进度安排：

第一阶段：准备阶段（2011年2月～2012年9月），制定研究方案，理论学习和培训。

第二阶段：实施阶段（2012年9月～2013年9月），开展研究工作。

第三阶段：总结阶段（2013年9月～2013年12月），总结分析结果，撰写论文。

二、 微型化学实验改进的思考

（一） 微型实验器材的储备

我校为了迎接新课程的实施，积极开展微型实验研究，发动学生收集生活中的废弃物品多种，指导学生自制微型实验器材多件。目前，学生基本上人人都配备了自己的微型实验箱，养成了俭朴、节约的良好习惯，对常规实验的改进及创新起了重要的辅助作用。学生的微型实验箱收集的代用品种类齐全、数量多。

（二） 采用微型实验，优化实验效果

演示实验是教师与学生协同学习的一种实验，对学生有言传身教和潜移默化的影响。在实验过程中，我们将大部分实验设计为学生参与的微型实验，采取边讲边实验的方法，学生人人动手，个个参与。下面是本人自制微型实验教具完成的一组微型实验：

加热试管中火柴头爆燃的微型实验。

义务教育九年级沪教版13页活动与探究：加热试管中的火柴头的爆燃实验。

1. 实验缺點

①要精确控制试管多大及火柴多少，试管太大和火柴少了都会造成失败。

②不易把握塞子松紧。太紧，非常容易爆裂试管，对学生造成伤害;太松，塞子不易弹出。

③即使塞子弹出，学生可能认为是试管中空气受热膨胀而造成，却不知道还有化学反应中气体的放出而产生的作用。

④试管容易爆裂，或塞子弹出时响声较大，造成学生极度紧张，不利于课堂教学，场面会比较混乱。

2. 改进后实验用品和装置的制作

实验用品：小酒精灯、镊子、制作的“小试管”

“小试管”制作如下：用直径3毫米，长5厘米的玻璃管，在酒精喷灯上给一端加热熔化封堵，“微型试管”就做成了（仅能容下一根火柴）。

3. 实验步骤和操作

实验时只需将一根火柴插入底部，用镊子夹住对其底部加热，火柴燃烧，立即被弹出。若多装些火柴头的火药则实验更刺激。

4. 实验评价

此改进，安全、操作简单、成功率极高、体现环保意识。

（三） 案例分析

教学内容：沪教版九年级化学教材下册第七章应用广泛的酸、碱、盐、第二节常见的酸和碱、第三课时碱的化学性质——氢氧化钠溶液和二氧化碳的反应的喷泉微型实验。

教材分析：

义务教育九年级化学教材是直接给出的氢氧化钠溶液和二氧化碳气体能够反应，是使放置在空气中的固体氢氧化钠变质的真正原因，由于氢氧化钠溶液和二氧化碳气体反应没有明显的实验现象，难以使学生信服。而二氧化碳气体能使澄清石灰水变浑浊，让氢氧化钙溶液和二氧化碳气体的反应在学生心目中留下了深刻印象。但对于氢氧化钠溶液和二氧化碳气体的反应印象不深。学生只是在一些练习题中接触过验证两者是否反应的实验，但那些实验现象简单、操作复杂、仪器繁重，加上二氧化碳气体溶解性的干扰，效果不是太明显。因此很有必要增设有说服力的微型实验，解决学生的疑惑。

1. 教学目标

[知识与技能]能通过实验探究熟练掌握氢氧化钠溶液与二氧化碳气体的反应。

[过程与方法]初步学会对比实验的设计方法和思路。

[情感、态度和价值观]培养学生善于思考、科学严谨、敢于创新精神，能和小组成员紧密合作，注重团队精神。

2. 教学重点和难点

重点：氢氧化钠的化学性质。难点：设计实验。

3. 教学过程

[引入]：同学们知道二氧化碳气体能使澄清石灰水变浑浊，是因为石灰水中氢氧化钙和二氧化碳气体反应生成难溶于水的碳酸钙造成的，石灰水能和二氧化碳气体反应，而氢氧化钠和氢氧化钙都是碱，那么氢氧化钠能和二氧化碳气体反应吗？今天我们一起来探究这个问题。

[演示实验]：将收集好二氧化碳气体的试管倒插入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，试管口至液面以下。

[学生观察]：试管中液面上升，与烧杯中形成液面差。

[思考]：这样能说明氢氧化钠溶液和二氧化碳气体反应了吗？

[小组交流]：有的小组认为是反应了，但马上有小组就进行反驳，原因是二氧化碳气体能溶于水，也可以导致形成液面差，那么到底是因为两者反应还是因为气体溶解导致的液面差，有待再考究。

[教师引导]：请同学们开动脑筋，怎样设计实验可以验证两者是否能反应？提醒大家围绕昨天收集的两小瓶二氧化碳气体和两个注射器进行设计，能否用对比的方法来验证。

[小组交流]：设计实验方案。（小组成员都能积极参与讨论和思考，设计实验的热情相当高涨，好像能设计出好的实验方案就是胜利者、强者。经过一番苦思冥想，终于有小组初见成效了。）

[汇报方案]：多数小组达成一致：一支注射器吸取适量蒸馏水，一支注射器吸取等量的10%氢氧化钠溶液（加入几滴酚酞试液），装上针头，各插入一个小瓶中，轻轻推活塞，注入少量液体，观察现象，若注入水的小瓶中最终吸入的液体比注入溶液的小瓶中最终吸入的液体少，则说明二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应了。实验装置如图：

实验步骤和操作：小组中两人将注射器吸取10%的氢氧化钠溶液（加入2滴酚酞试液）后，针头刺入青霉素瓶瓶塞，小心推动活塞，使少量溶液射入瓶内;另外两人将注射器吸取蒸馏水后，针头刺入青霉素瓶瓶塞，小心推动活塞，使少量液体射入瓶内，观察实验现象，然后进行对比。

[分组实验]：氢氧化钠溶液和二氧化碳的反应的喷泉微型实验

学生的意外收获：学生看到了红色的喷泉，对这一现象始料未及，顿时惊呆了，感到特别兴奋，每个人都看的特别入神，大脑中在不停地思考为什么会出现这种现象。

[结束实验]：清洗仪器，整理实验箱。

[教学评价]：该微型装置设计精巧有效，操作非常简单。利于班级开展学生分组实验，使所有学生都能观察到红色喷泉的明显现象，该现象非常能调动学生参与学习的积极性，提高学生的学习化学的兴趣。学生通过对比发现用蒸馏水的瓶子吸入的液体很少，学生自然能得出两者反应结论，书写反应的化学方程式便是水到渠成了。使学习难点变得更容易理解接受，同时实验也培养学生的创新能力和绿色化学意识。

[拓展探究]：设计实验说明氢氧化钠固体长期露置于空气中发生了变质，是部分变质还是全部变质，并如何除去杂质？

（四） 实验课堂教学实践效果评价

在课题研究过程中，我们通过问卷调查、实验班（43人）与对照班（40人）的比较，对微型化学实验课堂教学应用实践效果评价进行了统计。对学生在氢氧化钠溶液和二氧化碳的反应的喷泉微型实验教学活动中的调查分析。

根据教学评价的设计，学生活动调查表（见附录）中的问卷调查让学生对探究活动进行自我评价：实验班分组进行微型化学实验探究，对照班由教师演示实验引导学生探究。

（五） 学生的学习成绩

经过一学年的努力，两个班级2011年中考化学成绩比较如下：

以上数据均按照学生人数（实验班43人，对照班40人）和百分率进行统计。实验前两个班级是初三平行对等的班级，班级均分没有差距。实验结束时，实验班和对照班的化学成绩有明显差距，均分相差5.54分，实验班化学成绩已明显高于对照班。这说明在课堂教学中采用微型化学实验教学，能使学生成绩有明显提高。

（六） 学生学习化学的兴趣

采用微型化学实验教学对学生理解知识有较好的促进作用，非常有利于培养和维持学生对化学学科学习的兴趣，也利于培养学生和他人合作交流的能力，微型化学实验探究能有效地激发和培养学生敢于探索、敢于实践、敢于实事求是的科学态度，同时能够提高学生的动手操作技能，为更多的学生提供了积极学习、探索高效学习方式的机会。通过学生对实验课收获体会的描述，反映出學生分组亲自动手做实验受到的收获更多，有利于调动学生的多种感官，认真观察实验现象并进行详细地记录分析。经过微型化学实验训练的学生更具敏锐的观察力和严谨的科学态度，思维也更加严密。通过分组探究，培养了学生的合作意识，让学生在轻松友好的氛围中表现自我，发表自己的见解和观点，使更多的学生体验到探究的乐趣，体验到学习的成功，有一种莫大的成就感，激起今后学习化学的兴趣。

总之，课堂教学应用微型化学实验教学法，学生在学习化学的兴趣、学习科学方法、解决化学问题的能力、化学学习成绩和学习化学的态度等方面都有了长足的进步。这说明微型化学实验教学法运用于课堂教学对学生有积极的促进作用，对学生的终身发展是有利的。

参考文献：

[1]王祖浩，王程杰.中学化学创新实验.广西教育出版社，2007.

[2]王祖浩.中学化学课程评价的反思与探索.东北师大出版社，2004.

[3]刘强，王磊.美国中学化学教材中的微型实验.化学教学，2003.

作者简介：李长声，江苏省苏州市，苏州市吴中区临湖第一中学。