微型化学实验在高中化学教学中的实践分析
时间：2023-05-29 18:10:21 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
李欣花
（甘肃省张掖中学，甘肃张掖 734000）
新课程为高中化学教改树立绿色实验的新导向。在此背景下，教师将微型化学实验引入高中化学课堂是非常有必要的。微型化学实验使用的化学试剂用量远远低于传统实验试剂用量，实验的安全性、环保性、准确性以及便捷性十分显著，既能保障化学实验的现象和效果，也能达到降低环境污染程度的目的。为此，教师应当明晰微型化学实验在高中化学教学中的实践意义，大力挖掘微型实验资源，采取创新有趣的微型实验开展措施，引领学生自主在微型化学实验中掌握知识与技能。下面我们就对此目标进行路径探索。
微型化学实验从本质上来说就是尽可能少地使用化学试剂来达到化学实验效果的实验方法和技术，微型化学实验的化学试剂用量通常是传统实验试剂用量的几十分之一甚至几千分之一，获得的实验现象却是非常明显和清晰的。教师在新时期高中化学教改中加强策划实施微型化学实验，无论是从提升学生化学实验探究水平还是环境保护的视角来看，都是时下最科学的教学改革方向。经过化学学情分析以及文献资料调查研究，笔者将微型化学实验在高中化学教学中的实践意义总结概括为下列三个方面：
第一，微型化学实验符合绿色化学理念，能够降低污染和资源浪费。新时期高中化学实验教学改革倡导绿色化学理念，实践微型化学实验是落实该理念的必经之路。首先，微型化学实验使用的药品剂量远远低于常规实验用量，同时又能确保最终实验现象的可见性，对化学药品和器材的消耗量非常少，能够大幅减少化学实验污染物的排放量，对环境保护十分友好。再者，微型化学实验采用的是微型仪器，这类仪器体积小巧、不易破碎，化学液体和试剂在实验操作中不易泄露，既能保障学生动手实验的安全性，也能显著改善化学实验室环境，从而达到降低污染和资源浪费的目的。
第二，微型化学实验可以调动学生化学探究主动性，增强学生实验观察和操作技能。高中化学实验教学以锻炼学生观察和手操能力为主要目的，然而现阶段由于教师的实验教学手段缺乏新意，致使学生实验探究热情偏低，对学生实验观察和手操能力发展造成多方掣肘。实践微型化学实验可以改观以上不良局面，微型化学实验在模式上就对学生起到极大的吸引力，教师在此基础上创设趣味化实验情境、加强技巧渗透和指导，能够进一步优化实验教学内容，这样学生参与化学实验活动的主动性就会被彻底调动，从而为学生化学实验观察和手操技能创造更广阔的上升空间。
第三，微型化学实验可以为学生提供充裕的独立实验机会，突出学生主体地位。传统化学实验一般是教师做、学生从旁观看，或者是很多学生共用一套实验设备，学生独立、自主实验的机会非常贫乏，对实验现象的观察和分析效果也会受到影响，严重削弱学生在化学实验活动中的主体意识。微型化学实验鉴于具备耗材少、仪器小巧等优点，每个学生都有条件装备属于自己的化学实验箱，这样学生就拥有充裕的独立实验机会。与此同时，微型化学实验的安全性较于传统实验也更高，教师可以放心鼓励学生一人一组的进行实验探索，这样学生的主体地位就得到凸显，被动接收式的学习方式得到切实改良。
（一）创设实验情境，激发学生参与微型化学实验的动机
微型化学实验对学生来说还属于一种新兴探究方式，教师想要在高中化学教学中科学引入微型化学实验，必须先唤醒学生对实验主题内容本身的兴趣和期待。情境创设法适用于微型化学实验的导学阶段，教师把抽象的化学实验背景、内容、目的转化成生动、具体的情境，不但可以使学生对实验研究主题产生总体的把握，也能迅速激发学生参与微型化学实验的内在动机，基于微型化学实验的情境创设策略如下：
第一，立足生活视野创设实验情境。微型化学实验的激趣方法和常规实验相同，都不能脱离学生的实际生活经验和现象。教师在创设生活化微型实验情境时，必须精心筛选一些和化学实验主题有关的生活现象。如化学实验主题和某物质的化学反应有关，教师就可以在多媒体投屏上展示该物质的具体生活实物图片，或是搜集一些含有该化学反应现象的生活拍客视频播放给学生，同时跟进实验情境导学问题：“同学们，投屏上的物品和现象想必大家在生活中都见过，那么是什么物质、什么原理引发这种现象呢？”学生根据自身生活经验和化学知识储备展开讨论和猜想，这样微型化学实验的生成资源就很完备了，随后教师就可以引出化学实验研究主题，帮助学生总体了解化学实验课的主要探究内容。
第二，利用微型化学实验资料创设情境。微型化学实验采用的方法和技术与传统实验存在区别，教师在创设实验情境时也可以考虑应用微型化学实验资料。如教师可以在互联网资源库中，查阅关于微型化学实验研究发展的史料文献、视频纪录片、国内外研究教材、案例等等，使用剪辑工具和信息软件将这些资料整合起来，制成集视频、图片、文本于一体的微课件，在多媒体投屏上播放，学生观看了解后教师设问：“同学们，在关于微型化学实验的资料介绍中，大家有什么发现？哪些重要人物对微型化学实验的研究和探索做出过贡献？”学生互动讨论后反馈：“化学实验的试剂用量在科技发展历程中是逐渐减少的，早期埃及和美国科学家出版关于微型化学实验的教材，尝试应用试剂为mmol 量级的微型制备实验，促进微型化学实验的推广和发展。”教师赞扬学生反馈后继续设问：“大家总结得很好，目前微型化学实验在世界化学研究领域内都备受推崇，那么微型化学实验到底有什么魅力呢？”学生面面相觑给不出标准的回答，教师顺势揭示化学实验研究主题：“我们本课的化学实验活动就是采用微型化学实验的方式，下面我们就共同揭开微型化学实验的神秘面纱吧！”这样学生既了解、积累微型化学实验的发展史知识，也对化学新课实验探究内容产生浓烈兴趣［1］。
（二）合作设计方案，锻炼学生策划微型化学实验的能力
在高中化学教学中引入微型化学实验想要达到预期效果，教师必须摒弃传统直接向学生提供成型实验方案的模式，加强组织学生合作设计微型实验方案，引导学生根据实验课题，通过资料搜集和查阅、猜想和假设、讨论和共建，设计生成科学可行的微型化学实验方案，让实验探究自主权回归到学生手中，锻炼学生策划微型化学实验的意识和能力。相关教学流程和策略如下：
第一，出示化学实验课题，引导学生猜想和假设。在这个步骤，教师需要先让学生明晰化学实验课题。教师可以发动学生分小组详读教材中的实验栏目内容，同时搜集展示一些图片、视频形式的课外资料，对教材实验栏目内容加以补充。随后，教师根据化学实验课题向学生提出问题：“同学们，详细了解本课实验课题后，你对化学现象有哪些猜想和假设呢？请大家继续分组讨论这个问题。”学生分组探讨实验猜想和假设期间，教师可以指导学生联系课内外资料，把化学实验的研究背景、目的、主要内容，以及组内成员提出的猜想和假设整理成简洁的文字记录在实验笔记上，各小组举手示意实验猜想讨论完毕后，教师再鼓励小组间交流共享实验笔记内容，把缺乏依据、站不住脚的实验假设剔除，留下符合本课微型化学实验开展需要的可行猜想。这样就帮助学生树立下一步设计微型化学实验方案的正确方向［2］。
第二，出示微型化学实验方案模板，引导学生合作设计填充方案流程内容。在这个步骤，教师可以结合先前介绍微型化学实验的微课件，再出示一份对应的方案模板，模板格式主要包括化学实验标题、实验流程图、所需药品试剂和仪器、实验过程控制手段以及实验记录表等等。学生浏览了解后，教师公布化学实验方案设计任务：“同学们，在关于微型化学实验的介绍资料课件中，大家掌握了基本的绿色化学知识，下面请大家围绕本节实验课题以及大家提出的实验假设，参考老师给出的方案模板，合作将空白的方案模板步骤、内容设计补充完善［3］。”在学生参与小组形式实验方案设计活动时，教师需要巡视了解学生的设计讨论情况。如学生设计实验所需药品和用量时，教师可以提醒学生：“同学采用的药品是否对环境友好？药剂的用量能否再缩减一点？”这样学生构建的实验方案会更满足微型实验要求。学生按照方案模板对每个化学实验步骤都讨论设计完成后，教师还应当指导学生使用“→、（）”等符号，将各个实验步骤链接起来，构成能直观反映化学微型实验流程的图示型方案，小组间共享复核无误后，一次基于微型化学实验的方案设计活动就开展完成。
（三）提供完备器材，组织学生自主实施化学微型实验
上文我们提到，微型化学实验在高中化学教学中的实施使学生获得独立自主实验的机会。教师在学生合作完成微型化学实验方案设计后，需要提供完备的药品和器材，组织学生依照方案步骤正式实施微型实验，这样学生手脑协调能力和化学实验探究素养皆可得到提升，相关教学措施如下：
第一，提供药品和仪器，组织学生自主核对。在这一环节，教师继续沿用小组合作探究方式，但是在实验器材分配形式上要变换一下，把以往小组成员公用一套化学实验器材的形式，优化为人手一套，根据学生设计的微型化学实验方案，把器材表中列出的试剂和仪器分发到每个学生手中，然后组织学生自主核对药品的数量，检查仪器的性能和完好程度，如实验药量是否充足，微型实验试管、滴管、玻璃瓶等器材有无破损问题等等。如果学生检查出药品和器材有问题，教师需要及时为学生更换备用药品和工具，确保正式实验流畅开展，也能引导学生形成严谨的化学研究态度。
第二，开放实验空间，组织学生自主实施操作。在这一环节，教师应尽量给学生创造开放式的实验探究空间，发动各组学生使用手中药品、器材独立实施微型化学实验操作［4］。如教师可以让各组学生把实验方案固定在实验台上，然后按照预设流程做实验，如果某小组成员在操作中遇到问题，教师可以让该生仔细观看其他组员的实验操作手法，或鼓励其他组员积极向存疑伙伴传授操作经验，但要提醒学生尽量不要帮做和替做实验，而是运用口头交流和操作示范的方式互相帮扶，这样能够尽可能确保每一名学生都亲身感知微型化学实验操作过程，锻炼学生在实验探究中的互助和协同创新能力。
（四）重视过程指导，助力学生习得微型化学实验探究技巧
微型化学实验使用的药品用量非常小，对学生实验操作手法控制能力提出更高要求。教师在实践教学中必须重视过程指导，助力学生习得微型化学实验探究技巧，这样微型化学实验安全节约的优势将得到进一步彰显，最终的实验现象也更加真实可见。相关过程指导措施如下：
第一，实施微型化学实验器具连接和安装的控制指导。在实施此项实验过程控制指导时，教师要根据具体的微型化学实验内容开展教学。如微型化学实验内容是气体制备方面的，教师可以先设置启发问题：“同学们，对化学气体制备实验来说，有哪些实验过程控制要点？或者说导致实验失败的主要原因是什么？”学生思考后作答：“实验器具连接不密实，容易造成气体泄露和实验失败。”教师认同学生回答后，就可以指导学生认真连接和安装化学气体制备的所用器具，如曲管、横口管等等，然后采用注水法、空气热胀冷缩法以及外接导管注水等方法，检测器具连接的气密性，这样学生就掌握了微型化学实验过程控制要点和探究技巧［5］。
第二，实施微型化学实验温度、时间的控制指导。温度、时间都是微型化学实验过程重要的控制指标，教师在实际教学中要聚焦这个板块。如微型化学实验中要搅拌某种制剂，实验方案里明确了搅拌时间、制剂温度等控制要素，那么教师可以指导学生在搅拌化学制剂之前使用温度计测好温度，再按照实验方案在秒表上设定准确的搅拌时间，让学生在温度计显示达到控制标准时再开始搅拌操作，秒表定时发出响铃后立即停止搅拌，最后指导学生观察实验现象，整理结论记录到实验观察表上，这样学生微型化学实验技巧将进一步提高。
综上所述，在高中化学教学中实践微型化学实验，不仅符合新时期的绿色化学理念，而且可以调动学生化学探究主动性，还能给学生提供充裕的独立实验机会。为此，教师应该基于微型化学实验创设多样化的教学情境，激发学生参与危险化学实验的兴趣和动机，组织学生合作设计微型实验方案、提供完备的药品和器材、重视过程控制指导，锻炼学生策划微型化学实验的能力，提高学生实验观察和手动操作技能，从而提高微型化学实验开展有效性。
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