崔曉靜 劉運(yùn)生

摘 要 高中化學(xué)新課程目標(biāo)在知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)方面對(duì)學(xué)生提出要求。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中占有重要地位，而常規(guī)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中凸顯出一些弊端，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)憑借環(huán)保、成本低、簡(jiǎn)單易操作、安全等優(yōu)點(diǎn)得到推廣。以具體案例介紹微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的推廣價(jià)值，供廣大高中化學(xué)教師參考。

關(guān)鍵詞 高中化學(xué)；綠色化學(xué)；微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)儀器

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）03-0031-03

1 高中化學(xué)新課程目標(biāo)

高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是從學(xué)生未來的發(fā)展出發(fā)，在課程設(shè)計(jì)和要求上注重基礎(chǔ)性、前沿性和選擇性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綠色化學(xué)的環(huán)保理念[1-2]。高中化學(xué)新課程總目標(biāo)主要涉及知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)大方面。

知識(shí)與技能 學(xué)生通過學(xué)習(xí)化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，運(yùn)用化學(xué)知識(shí)技能，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)掌握化學(xué)基本概念和原理，揭示化學(xué)變化的基本規(guī)律，最終幫助學(xué)生形成化學(xué)科學(xué)的基本觀念，在學(xué)習(xí)和生活中可以自主解決化學(xué)有關(guān)的問題[3]。

過程與方法 高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)要求教師在教學(xué)過程中，通過科學(xué)探究過程培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，鼓勵(lì)學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中主動(dòng)思考問題，運(yùn)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，最終實(shí)現(xiàn)化學(xué)綜合能力的提高。

情感態(tài)度與價(jià)值觀 高中化學(xué)新課程要求在高中化學(xué)教學(xué)中達(dá)到德育的最高境界——潤物細(xì)無聲。影響學(xué)生情感態(tài)度與價(jià)值觀的因素很多，如學(xué)校環(huán)境、家庭環(huán)境以及社會(huì)環(huán)境等，都對(duì)學(xué)生價(jià)值觀的樹立起著直接的重要作用。教師在教學(xué)過程中需要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)理念，形成正確的學(xué)習(xí)態(tài)度和科學(xué)的價(jià)值觀。

2 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)和常規(guī)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是一樣的，但是在實(shí)驗(yàn)過程中用到的實(shí)驗(yàn)藥品和實(shí)驗(yàn)儀器不同，所以實(shí)驗(yàn)步驟以及在實(shí)驗(yàn)中需要注意的事項(xiàng)均有差異。和常規(guī)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

1）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器比較簡(jiǎn)單，小巧而容易攜帶。一些微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材來源于平常生活中，如小型注射器、橡膠管、小夾子、礦泉水瓶子等，這些器材便于教師攜帶到教室，直接在課堂教學(xué)中師生共同完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)。常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)大部分是玻璃器材，在搬運(yùn)過程中很容易碎，所以實(shí)驗(yàn)需要在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里完成。因此，設(shè)計(jì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以為學(xué)生大大節(jié)約時(shí)間，提高學(xué)生的參與度，培養(yǎng)學(xué)學(xué)生的動(dòng)手能力和自己組裝器材的技能。尤其是一些辦學(xué)條件差的學(xué)校，缺少實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)藥品，可以采用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

2）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)本著綠色環(huán)保的化學(xué)理念，保證對(duì)一些危險(xiǎn)系數(shù)比較高的化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行安全操作，對(duì)于一些容易揮發(fā)的有毒氣體做到空間完全封閉和后期有毒氣體充分回收，大大節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本。因此，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)適用于一些有氣味或者有毒氣體的制備，如氯氣的制備、硫化氫氣體的制備、二氧化硫氣體的制備、一氧化氮?dú)怏w的制備等。

3）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于推廣項(xiàng)目化教學(xué)、隨堂實(shí)驗(yàn)、課外活動(dòng)實(shí)驗(yàn)等，豐富高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)形式。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)局限于實(shí)驗(yàn)室，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰己舜嬖谝欢ǖ木窒扌浴Ｎ⑿突瘜?shí)驗(yàn)采用多樣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，可以考核學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力、探究能力、動(dòng)手能力、合作能力等，綜合化的考核有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

3 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例分析

以高中化學(xué)“氯氣的制備與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)課為例，這節(jié)課作為高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中比較重要的內(nèi)容，也是每年的高考熱點(diǎn)。高中化學(xué)新課程目標(biāo)要求本節(jié)課的知識(shí)與技能目標(biāo)：學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)掌握氯氣的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)了解氯水的漂白性質(zhì)以及氯氣的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)過程與方法：采用教師指導(dǎo)、學(xué)生主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組合作實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中注意氯氣在制備過程中是否存在泄漏問題，以及如何處理實(shí)驗(yàn)中的突發(fā)事件。情感態(tài)度與價(jià)值觀：實(shí)驗(yàn)中幫助學(xué)生樹立運(yùn)用化學(xué)知識(shí)來解決生產(chǎn)生活中實(shí)際問題的能力。下面對(duì)比介紹常規(guī)性實(shí)驗(yàn)和微型化實(shí)驗(yàn)兩種教學(xué)方法，通過對(duì)比總結(jié)微型實(shí)驗(yàn)的好處，總結(jié)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的推廣價(jià)值。

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)與實(shí)驗(yàn)原理 通過氯氣的制備，驗(yàn)證氯氣的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，并且了解氯氣的用途。比較常規(guī)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)和微型化實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、探究能力、思維創(chuàng)新能力和團(tuán)結(jié)合作能力等。實(shí)驗(yàn)中化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

2MnO2 +4HCl（濃） 2MnCl2+2H2O+Cl2↑

Cl2+H2O==HCl+HClO

Cl2+2KI==2KCl+I2

Cl2+2NaOH==NaClO+NaCl+H2O

常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1）實(shí)驗(yàn)藥品：二氧化錳固體、濃鹽酸、淀粉-碘化鉀溶液、0.1 mol/L氫氧化鈉溶液等。實(shí)驗(yàn)儀器：鐵架臺(tái)、酒精燈、圓底燒瓶、分液漏斗、集氣瓶和燒杯等。高中化學(xué)教材中常規(guī)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置見圖1。

2）實(shí)驗(yàn)步驟：首先檢查各個(gè)裝置的氣密性；由上到下、由左到右進(jìn)行裝置安裝；全套裝置進(jìn)行氣密性檢查；先加固體，再加液體，進(jìn)行藥品添加；開始化學(xué)實(shí)驗(yàn)并收集氣體。

3）實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)：二氧化錳為難溶于水的黑色粉末，實(shí)驗(yàn)前需要對(duì)其進(jìn)行研磨，保證充分快速地進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；反應(yīng)中需要用到濃鹽酸（稀鹽酸不參加化學(xué)反應(yīng)），由于濃鹽酸具有揮發(fā)性，因此在滴加過程中不宜過快；另外，氯氣制備實(shí)驗(yàn)反應(yīng)過程中必須加熱，但是加熱溫度不宜太高。

4）實(shí)驗(yàn)中存在的不足：實(shí)驗(yàn)過程中整套裝置處于半封閉狀態(tài)，有毒氣體的排放會(huì)污染環(huán)境；實(shí)驗(yàn)裝置比較煩瑣；玻璃儀器很容易碎，學(xué)生操作過程中存在不安全因素；安裝實(shí)驗(yàn)裝置比較耗時(shí)，一般學(xué)生需要大半時(shí)間進(jìn)行氣密性檢查，浪費(fèi)寶貴時(shí)間；氯氣的制備實(shí)驗(yàn)和性質(zhì)的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置分開后浪費(fèi)大量實(shí)驗(yàn)藥品；裝置比較復(fù)雜，且有一定的成本，需要實(shí)行小組化實(shí)驗(yàn)，不能保證所有學(xué)生都參與實(shí)驗(yàn)。

微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1）實(shí)驗(yàn)藥品：濃鹽酸、高錳酸鉀固體、淀粉-碘化鉀溶液、0.1 mol/NaOH溶液、無水氯化鈣固體等。實(shí)驗(yàn)儀器：小型注射器一支、微型試管、小夾子一個(gè)、微型干燥室、微型反應(yīng)室等。自主設(shè)計(jì)的微型實(shí)驗(yàn)裝置見圖2。

2）實(shí)驗(yàn)步驟：首先檢查裝置的氣密性；在微型干燥室中放入無水氯化鈣固體，在微型反應(yīng)室中加入紅紙和淀粉-碘化鉀試紙，并且用夾子把橡膠管夾緊，用橡膠塞或者木塞塞緊出口；在微型處理室中加入0.1 mol/NaOH溶液；在微型制取室中加入三匙高錳酸鉀固體，并用橡膠塞塞緊；用小型注射器往微型反應(yīng)室中緩慢加入濃鹽酸，同時(shí)觀察微型反應(yīng)室中紅紙和淀粉碘化鉀試紙的變化；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，打開止水夾，產(chǎn)生的氯氣進(jìn)入微型處理室，吸收比較完全。

3）實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)過程中橡膠塞一定塞緊；往微型反應(yīng)室中滴加鹽酸要緩慢；實(shí)驗(yàn)最后打開止水夾，氯氣完全吸收。

4）實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性表現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)過程中整套裝置處于完全封閉狀態(tài)，防止有毒氣體氯氣逸出，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中無污染，比較環(huán)保；實(shí)驗(yàn)裝置比較簡(jiǎn)單，便于攜帶且操作起來方便，大大節(jié)約課堂時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)效率；整套裝置設(shè)置大方美觀，學(xué)生可實(shí)現(xiàn)零死角觀看；實(shí)驗(yàn)器材生活中都有，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本；實(shí)驗(yàn)尾氣處理中連接很多帶有細(xì)小孔的塑料瓶子，可以保證尾氣吸收完全。

4 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)推廣價(jià)值

以“氯氣的制備與性質(zhì)”這節(jié)實(shí)驗(yàn)課程為例，分別介紹常規(guī)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)和微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)藥品和實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)不足與創(chuàng)新性等，對(duì)比兩種實(shí)驗(yàn)。總結(jié)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)有以下推廣價(jià)值：

1）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在制備氯氣過程中實(shí)現(xiàn)氣體制備、氣體性質(zhì)實(shí)驗(yàn)和有毒氣體尾氣處理，減少了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂效率大大提高；

2）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)氣體制備、性質(zhì)檢驗(yàn)和后期處理一體化，既鞏固了系統(tǒng)化的知識(shí)體系，又培養(yǎng)了學(xué)生良好的環(huán)保意識(shí)和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)[4]；

3）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于一些有氣味、有毒的氣體（氯氣、二氧化硫、硫化氫、一氧化氮等）制備都比較實(shí)用，操作裝置在封閉環(huán)境中，沒有氣味，沒有污染，符合高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)中提倡的綠色化學(xué)理念；

4）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，便于師生攜帶，操作起來簡(jiǎn)單安全，學(xué)生可以獨(dú)立操作，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力；

5）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)藥品用量少，實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)單，大大降低實(shí)驗(yàn)成本[5]。

落實(shí)高中化學(xué)新課程教學(xué)目標(biāo)，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)得到應(yīng)用和推廣。但是目前很多高中學(xué)校中應(yīng)用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的并不多，主要是其除了存在上述優(yōu)點(diǎn)之外，還有一些問題需要在推廣中不斷進(jìn)行改進(jìn)：部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化之后，尤其是定量實(shí)驗(yàn)誤差比較大；微型實(shí)驗(yàn)設(shè)備多是比較常見的塑料制品，不適用于一些需要高溫加熱的實(shí)驗(yàn)；微型實(shí)驗(yàn)中一些操作不是特別規(guī)范，不利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。

總之，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的推廣需要教師、學(xué)校和有關(guān)教育部門的共同支持，充分利用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，如實(shí)驗(yàn)成本低、實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易操作、實(shí)驗(yàn)過程環(huán)保等。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是對(duì)常規(guī)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)的縮小，更不能完全取代常規(guī)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其可以和常規(guī)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中發(fā)揮相輔相成的作用，各自發(fā)揮優(yōu)點(diǎn)，共同提高教學(xué)質(zhì)量。

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