简论化学实验初中化学实验微型化科研方法与

义务教育化学课程标准2011年版与2001年实验稿相比，在“实施建议”中有一处发生了显著的变化，让微型实验名正言顺地登上了初中化学教学的殿堂：“教师应根据学校实际情况合理地选择实验形式，……条件有限的学校，可采取教师演示实验或利用替代品进行实验，鼓励开展微型实验、家庭小实验等……”化学是一门以实验为基础的学科，实验对于完成化学课程的任务具有不可替代的作用。化学实验是化学教学的基础和精华，是认识化学科学的源泉，是训练科学方法的有效途径，是科学素养形成和发展的必由之路。当然，开展化学实验教学，必须有充足的实验仪器和药品作为后盾。
2007年江苏省全面启动了包括理化生实验设备在内的农村中小学四项“配套工程”建设，大大改善了农村学校的办学条件，化学实验教学一度生机盎然，令人欣喜。但随着实验仪器、药品尤其是易耗品的不断减少，加之农村初中教学经费的匮乏，无力添置实验器材和贵重药品，学生实验已经难以正常开展，只能重新回到讲实验、写实验、记实验的尴尬境地，至于进行科学探究，则更难做到。化学实验资源的缺乏与新课程改革实施之间的矛盾日益突出，甚至在动摇化学教师实验教学的信念。在此情况下，行之有效的解决办法是师生开发化学实验替代品，进行化学微型实验教学，以达到科学探究的目的。在农村初中的化学课堂教学中，我们不仅要做实验，更应改进实验和创新实验，增强学生探究实验的乐趣，使他们热衷于化学学科的学习。微型实验为农村初中实验教学常态化提供了可能。下面笔者结合平时的教学实践谈谈进行化学微型实验的做法，权作引玉之砖。

一、学生实验微型化

化学实验是进行科学探究的重要方式，化学教师在教学中应高度重视和加强实验教学，充分发挥实验的教育功能。认真组织学生完成新课标中规定的8个必做实验是教师义不容辞的责任。在实验条件欠缺的农村初中，实施微型实验很有必要。开发和利用化学实验替代品进行化学微型实验，符合“绿色化学”对使用化学药品所倡导的“4R”原则，即：不用危害品、减少用量、循环使用和回收利用。微型实验具有实验仪器微型化和实验药品微量化的特点，这不仅能减少药品消耗及实验污染物的排放，而且能大大提高原料的利用率。化学实验替代品的使用能极大地激发农村初中学生学习化学的兴趣，促使学生主动地、创造性地学习，真正使学生领悟到学习化学知识技能的过程也是理解化学、进行科学探究、联系自己社会生活实际和形成科学价值观的过程。
案例1：实验室制取常见气体
实验室制取氧气、二氧化碳、氢气等常见气体是初中阶段重要的化学知识，我们可以从这些具体物质的制法推出一般气体制备的设计思路，以此来解决实际问题。我们知道，氧气、二氧化碳、氢气等气体都可采用固液常温型发生装置（图1）来制取。
在中学化学实验中气体的制取及其性质实验占有较大的比重，目前人教版、沪教版中的实验都采用常规实验的设计思路来编排，其原因主要是考虑到实验操作的规范性。因此，设计并制作出低廉、效果良好且操作较为规范的微型气体实验装置，是化学教师的一项重要任务。遵循化学微型实验的设计思想，笔者收集了医院废弃的青霉素药瓶（或阿司匹林药瓶）、一次性输液管、注射器。为防止病菌的传染，用3%的过氧乙酸将这些材料浸泡24h，然后用水冲洗干净。学生收集了矿泉水瓶、墨水瓶等。实验前，截下一段输液管做成导管，输液管中间的滴壶一端剪去少许，另一端根据需要截下一段做长颈漏斗，滴壶下加上控液器就成了分液漏斗，矿泉水瓶的底部剪下就是水槽，墨水瓶、青霉素药瓶可以做反应器、集气瓶或酒精灯座。
在教学时笔者曾考虑用注射器滴加液体药品更为方便，但为了增强微型实验操作的规范性，还是采用了图

2、图3的方法。

这样的微型实验装置能做到人手一套，1人或2人一组均可完成实验。节省了药品，现象明显，还不失操作的规范性。
案例2：酸碱的化学性质
课本中探究常见酸碱的化学性质的实验大多在试管中进行，药品的用量较多，加之试管是易耗品，2人一组的大量实验往往难以实现。基于以上情况，笔者发动学生自找盛装片药的板壳做点滴板，将输液管的滴壶剪下，一端封口做成滴管。教学常见酸的化学性质时，先在片药板壳的5个凹坑内依次操作：滴加2滴紫萝卜皮提取液（替代石蕊试液），放1小片废电池锌皮，少许铁锈（或1根小锈铁钉），米粒大小的氢氧化钠固体并滴上2滴石蕊试液，少许纯碱。再向5个凹坑内分别滴入2～3滴稀盐酸，观察现象，书写化学方程式，归纳常见酸的化学性质。
利用废弃的片药板壳进行酸、碱的化源于：论文摘要范文www.618jyw.com
学性质实验，现象明显，方便快捷，人人可做。

二、演示实验微型化

实践表明，大多不涉及规范操作的化学实验都可以在不影响实验性能的前提下朝着微型化方向改进，许多演示实验也可以改成微型实验，使学生人人动手操作成为可能，发挥常规实验难以发挥的教育功能。
案例3：测定空气中氧气的含量
课本采用在密闭容器内燃烧红磷生成五氧化二磷固体来消耗氧气，使容器内压强减小导致外界的水进入容器，依据进入容器内水的体积来测量空气中氧气的体积分数，实验如图4所示。该实验有以下不足：红磷在空气中点燃，会污染环境；燃着的红磷伸入集气瓶时速度再快，空气也会外逸，易造成实验结果的误差；装置冷却时间长等。
针对以上问题，笔者带领学生作了如下改进：预先测出青霉素药瓶的体积约15mL，用20mL的注射器吸入15mL水，再向青霉素药瓶中放入绿豆大小的白磷（吸去水），塞上瓶塞，插上注射器，将青霉素药瓶底部放入热水中，一会儿白磷燃烧（图5所示）。使装置冷却（可放入冷水），注射器内的水自然流下（图6所示）。改进后实验的优点是：装置简单，操作方便；反应始终在密闭容器中进行，不会污染空气；注射器中水的体积变化明显（不需给青霉素瓶标刻度），精确度高；实验时间短，提高了课堂效率。
案例4：一氧化碳还原氧化铁 一氧化碳还原氧化铁是初中化学课本中的重要实验。此实验涉及一氧化碳有毒气体的制取及尾气处理问题，在初中教学中一般进行教师演示实验，甚至有老师采用多媒体演示，这往往会使学生对一些涉及有毒物质的实验产生恐惧感。另外，按照课本进行实验（图7），在实际操作过程中有以下弊端：实验前需预先制取并收集一氧化碳气体并贮存在储气瓶中，装置复杂，操作繁琐；所用的氧化铁较多，加热时间长，产生的一氧化碳废气较多；学生因无从知晓一氧化碳的制取过程，对一氧化碳有陌生感、神秘感，还有些许恐惧感。
我们设计了如图8所示的实验装置，采取边制取一氧化碳气体（浓硫酸催化分解甲酸）边进行其性质实验的方式。用玻工制作的方法（将玻管绕线、加热、骤冷再熔光），切取一段细玻管（内径约3mm左右，长约8cm），在酒精灯火焰上将玻管弯曲成“V”型，尾部拉尖（见装置图），制成发生反应的玻璃管。课堂教学时，在靠近“V”型的一端利用滴管将澄清石灰水挤入使其聚于“V”型底部，再用少许玻璃毛（即玻璃纤维）粘取适量氧化铁粉末，通过探针将其从另一端送入细玻璃管中。然后向用作气体发生器的青霉素药瓶中加入5mL浓硫酸，再用自制滴管吸满甲酸，最后按照图8连接好装置（用木质试管夹固定）。挤压自制滴管，使甲酸与浓硫酸接触，反应便开始了。该实验现制现用一氧化碳，并且将一氧化碳对人体和环境造成的危害降到最低，消除了学生的恐惧心理。本微型实验操作简单，安全环保，现象明显，节约实验时间和药品，同时达到了预期的教学效果。

三、家庭实验微型化

教学实践表明，家庭小实验的引入使课堂教学延伸至课外，它对激发学生学习兴趣、巩固知识技能、培养创新能力、开发智力起到一定作用。微型实验的教学涉及到实验仪器潜在功能的开发、微型实验仪器的设计制造，为学生开展家庭实验提供了一个载体。开展家庭小实验有助于把课程内容与学生生活以及社会科技发展联系起来，扩充学校教育资源，使学生形成积极主动的学习态度，从而实现拓宽实验素材的功能。
譬如，在学习对人体吸入空气和呼出气体的比较探究时，由于是初学化学，学生动手能力差，即使教师对一些实验操作进行了演示，有的学生也会由于操作不熟练而使实验失败。为了使学生熟练掌握一些基本操作，让他们体验到成功的快乐，笔者布置学生回家后利用废弃的饮料瓶代替集气瓶，用饮料吸管代替导管，用面盆代替水槽，进行检验氧气含量高低的实验。第二天上课时一了解，大多数学生在家里动手做了这个实验，并且在课堂上对自己的实验讲得头头是道，有的同学甚至还从自己的小实验中发现了一些新问题。这样，同学们既体会到实验成功的快乐和成就感，又对自己实验成败的原因得以充分的探讨，学生都不同程度地获取了知识，增强了创造。再如，我们有时候会感觉到由于课堂教学的时间有限，上一节有探究性实验的化学课，不免显得紧张而忙乱，有时只能草草收场，根本达不到预期效果。为弥补这一缺憾，笔者在教学“二氧化碳的实验室制取”前，先指导学生回家小组合作做家庭小实验，用青霉素药瓶代替集气瓶，用注射器代替长颈漏斗，用输液管代替玻璃导管，利用小石块（或小水泥块）与白醋反应，再用澄清石灰水检验气体。第二天课堂上再采用微型实验与常规实验相结合进行教学。实践证明，这样做课堂效果明显好于以前不做家庭小实验。在探究中通过亲手做实验，培养了学生的观察能力和实践能力，提高了学生学习化学的兴趣，随之产生强烈的求知欲，激发创造热情。
微型化学实验作为一种与常规实验相辅相成的实验方式，能够开发学生的创造性思维，提高学生的思维品质、创新意识和科学素养。课本中的一些实验，诸如分子的运动实验、微粒间隔实验、铁锈蚀条件的探究实验、酸雨模拟实验、溶液的酸碱性实验、常见盐的性质实验，等等，我们都设计成微型实验进行教学。当然，微型源于：硕士论文www.618jyw.com
实验也有其缺点，主要表现为操作规范性不高，严谨性不够；在搅拌、过滤、控温加热等操作上难度较大。鉴于此，课堂教学中应该根据实验的内容、目的、现象和定量要求等进行选择，使常规实验与微型实验相结合，两者取长补短，提高学生化学实验的动手率及实验操作能力，更好地发挥微型实验的特点和它特有的功能。
参考文献
.全日制义务教育化学课程标准（2011年版）.北京：北京师范大学出版社，2012.
人民教育出版社化学室，课程课本研究所.化学（九年级）上下册.北京：人民教育出版社，2012.
[3] 中学化学国家课程标准研制组.化学（九年级）上下册.上海：上海教育出版社，2012.