高中化学实验微型化的思考

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  实验教学是化学教学的重要组成部分.实验教学有利于激发学生的求知欲,培养学生积极的学习态度,也有利于形成化学学科独有的学科思想和学科思维.采用微型化实验,对于化学实验教学意义重大.微型实验具有“多、省、好、小”等基本特征.所谓多是指面向全体学生,每个学生都有动手动脑的机会.所谓省是指节约药品,药品用量少,还节约反应时间.所谓好是指实验效果上佳,大多数情况下比通常意义上的实验现象更明显,反应更灵敏.所谓小是指对体系周围环境的影响更小.微型化实验,有利于提高学生对实验装置的设计改良能力、实验过程的动手操作能力、实验现象的敏锐洞察能力以及对实验结果的分析判断能力.对于实验微型化的尝试,可以从以下几个方面着手.
  一、演示实验的微型化
  演示实验是化学课堂教学的一个重要环节,是学生对抽象深奥的理论知识进行实证的重要途径.在课堂演示教学过程中,受空间和时间的限制,大多数演示实验的实验现象,往往只有教师和前排的部分学生才能够观察清楚,多数学生只能远观,仅仅留下一些隐隐约约的印象,对于现象的认知来自于道听途说或课本记载,学生的好奇心和实验热情严重受损.课堂演示实验的主体是教师,也许少部分学生偶尔有一些操作的机会,但大部分学生都只能作壁上观,学生的动手操作能力得不到培养,因而在分组实验中手忙脚乱甚至束手无策.若是将演示实验设计成为微型实验,上述问题就能妥善地解决.微型实验,可以缩短学生与实验的距离,零距离观察、亲自动手操作,眼到、耳到、手到、心到,全方位的感官刺激,使学生对实验全过程的体验更强烈.
  例如,氯气的制备及性质实验的微型化.出于安全性和环境保护的考虑,有毒气体氯气的实验经常被直接省略演示实验过程,取而代之以播放网络实验视频.这样的做法,对学生造成的最大心理阴影就是总觉得化学药品有毒,化学实验对身体、环境有害,从而对化学实验产生恐惧心理和偏见.设计一个微型化实验装置,就能圆满地解决上述问题.装置设计如图.
  说明:(1)青霉素药瓶(带胶塞)、一次性注射器、圆珠笔芯先用84消毒液浸泡一段时间,再用清水冲洗,也可用酒精擦洗.(2)用在酒精灯火焰上烧热的铁丝烫孔,圆珠笔芯在酒精灯火焰上烤热后弯成直角导管.(3)为保证反应过程的连贯性,考虑到上述选用的仪器不能加热,故选用高锰酸钾和浓盐酸制氯气而非二氧化锰和浓盐酸.(4)选用的盐酸浓度必须较大,在使用过程中应提醒学生用注射器少量滴加,以免反应过于激烈,发生意外事故.(5)装置设计可以串联也可以分拆,使用时视具体需要而定.
  二、课外小实验的微型化
  1.微型化的实验器材.通过选择合适的替代品或者自己动手加以改造,可以得到很多实验器材.例如,各种口服液包装瓶可以替代试管,医用量杯就是最好的家用量筒,医用滴眼液塑料瓶可以用作家用版的滴管,盛放胶囊的铝塑药品包装盒则是家用点滴板,药匙则可用小汤匙代替,玻璃棒可以用筷子替代,滤纸可以多层纱布替代,导管可以用吸管替代,青霉素药瓶可替代圆底烧瓶作反应容器,也可替代广口瓶、细口瓶存放药品,甚至还可替代废液缸.这样的例子还有很多.只有想不到,没有做不到.
  2.微型化的实验药品.日常生活中,只要你是个有心人,到处都能收集到种类繁多的化学药品,经常使用的化学药品基本上在家庭实验室里都可以收集到.在厨房里,我们可以收集到食盐(NaCl)、纯碱(Na2CO3)、白糖和红糖(蔗糖)、食醋(乙酸)、白酒(CH3CH2OH)、食用油(油脂)、鸡蛋清(蛋白质)、鸡蛋壳(碳酸钙)、面粉和马铃薯(淀粉)、小苏打(碳酸氢钠)包装袋内的干燥剂(生石灰或还原铁粉)、柠檬(柠檬酸).家庭常备的药箱中有酒精、pp 粉( KMnO4) 、碘酒(I2)、维生素 C、常用胃药(Al(OH)3)等.生活用品中可以找到铁钉、回形针等铁制物质,烤箱用铝箔、易拉罐、明矾等含铝物质,铜丝、废电线等含铜物质.
  可见,有了这些器材和药品,足以完成许多富有趣味的微型家庭小实验.教师平常要鼓励学生多做家庭小实验,提高学生的动手能力.
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