实验教学是高中化学课程的重要组成部分,对于激发学生学习兴趣、深化理论知识理解、培养科学探究能力与创新精神具有不可替代的作用。然而,常规实验通常使用较大规格的仪器和较多量的试剂,易导致一系列问题:试剂消耗量大,教学经费负担重;产生的“三废”(废水、废气、固体废弃物)较多,对环境不友好;某些实验涉及易燃、易爆、有毒物质,安全隐患较大;实验准备和清洗时间长,课堂时间利用率不高等。
微型化学实验,指在微型化的仪器装置中,用少量的试剂(通常为常规用量的数十分之一至千分之一)来进行的化学实验。其核心思想是“以小见大”,在保证实验现象明显、教学效果达成的前提下,实现化学实验的绿色、安全和高效。但微型实验不是常规实验的简单微缩,而是在微型化条件下对实验进行创新改进。
一、高中化学实验微型化的价值与意义
二、微型实验的设计原则
三、微型实验装置改进案例
四、实践成效及未来展望
笔者做的北京市级研讨课例《聚焦生活中的亚硝酸钠》用到了图5的微型实验装置,可持续发展领域的专家杜越在进行线上评课时指出:这是一堂环保可持续的化学课,注重引导学生尊重环境、尊重资源。装置改进前,学生只能单纯地听实验、看实验,参与度几乎为0;若是全班参与的话,据相关教师反映,在实验室外都能闻到刺鼻的氯气或氨气味道,教室内的学生受刺激性气味影响明显。装置改进后,每个学生都可以亲自参与实验,教室内听课的专家和教师也反映没有闻到异味。可见,微型实验有助于促进理论研究和教学实践相结合,开展科学探究,培养学生科学素养,渗透STS教育思想,传播绿色化学观念,培养学生环保意识等,它也将成为高中化学教学中不可缺少的一部分。
高中化学实验在微型化的过程中,由于所用材料简单,在与现代教育技术装备(如pH传感器、温度传感器、电导率传感器等)相结合时存在一定的困难,难以实现数据的数字化采集与分析,因此需让定性实验向定量探究升华。微型实验在高中化学教学中的研究才刚刚起步,要充分发挥微型实验的作用,还需将微型实验与实际教学有机结合起来,继续深入研究。未来,应进一步加强微型实验装置的研发与推广,推动其与常规教学的有机融合,为培养具有创新精神和实践能力的新时代人才提供有力支持。
王慧 北京市丰台区教育学院 |