任睿

摘? 要：化學(xué)是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的學(xué)科，教師需要在課堂上通過實(shí)驗(yàn)的形式來加強(qiáng)學(xué)生的理解與認(rèn)識(shí)。因此，本文從中學(xué)化學(xué)教學(xué)中開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性入手，引入可視化微型實(shí)驗(yàn)的有關(guān)概念和設(shè)計(jì)理念，結(jié)合理論與課程實(shí)踐，針對(duì)其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出可視化微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)操作流程，以期能夠?yàn)樘岣咧袑W(xué)化學(xué)教學(xué)的有效性提出新的思路和借鑒。

關(guān)鍵詞：可視化微型實(shí)驗(yàn);中學(xué)化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)設(shè)計(jì)

一、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性

理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合是化學(xué)教學(xué)的兩大要素，兩者不是割裂的關(guān)系，而是相互支撐的，對(duì)于化學(xué)教學(xué)而言是缺一不可的。在化學(xué)教學(xué)中開展實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，能夠加深學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解，還能夠獲得較為系統(tǒng)的知識(shí)體系，也能夠鍛煉學(xué)生總結(jié)與發(fā)現(xiàn)規(guī)律的能力，最終養(yǎng)成獨(dú)立自主探究的能力。因此在化學(xué)教學(xué)當(dāng)中引入實(shí)驗(yàn)，能夠有效地提升課堂效果。目前在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通常利用兩種教學(xué)模式，一是以老師作為主體的演示實(shí)驗(yàn);二是學(xué)生的分組探究實(shí)驗(yàn)。在教師實(shí)驗(yàn)演示中，教師是實(shí)驗(yàn)的操作者，學(xué)生在其中通過理論知識(shí)總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教師也可以通過引導(dǎo)來鍛煉學(xué)生的思考能力，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于化學(xué)教材上內(nèi)容的理解。分組實(shí)驗(yàn)的形式有著一定的不同，學(xué)生既是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察者，也是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作者。學(xué)生可以在教師的引導(dǎo)之下通過分組配合來完成實(shí)驗(yàn)，這種形式能夠很好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，也能夠有效結(jié)合化學(xué)課堂中的理論知識(shí)，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐技能的雙收獲。

二、可視化微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的有關(guān)概念

（一）過程可視化的概念

可視化指的是利用直觀且清晰的方式來表現(xiàn)出事物本身的特點(diǎn)，主要是利用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)將某些抽象的事物直觀地展示到電腦屏幕上，通過概念圖、思維導(dǎo)圖及認(rèn)知地圖等形式實(shí)現(xiàn)知識(shí)的可視化?？梢暬瓦^程可視化之間存在著一定的差別，可視化主要通過輔助設(shè)備使原來不容易觀察到的現(xiàn)象變得更加明顯，而過程可視化涵蓋了兩方面的內(nèi)容，首先，是可視化的延展，也融合了過程的思維，展示出事物變化的過程。其次，過程可視化又和對(duì)事物的感知不同，將過程可視化的概念融入化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能夠更加清晰和直觀地展現(xiàn)出化學(xué)知識(shí)與概念，能夠通過過程可視化方法展現(xiàn)出原本不能夠直接觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更好地提升學(xué)生的觀察效果。

（二）微型實(shí)驗(yàn)的概念

微型實(shí)驗(yàn)指的是利用綠色化學(xué)的理念和小型儀器來開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種方法，能夠利用較少的資源來獲取等量的實(shí)驗(yàn)信息。從表面上來看，微型實(shí)驗(yàn)只是使用較少的化學(xué)試劑和化學(xué)儀器。為了能夠提升實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀測(cè)效果，微型實(shí)驗(yàn)在儀器與試劑方面都有著一定的改變，實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方法要隨之變化。例如可以利用注射針管來充當(dāng)?shù)喂?，也可以利用輸液塑料管來替代玻璃?dǎo)管，這樣能夠有效地降低實(shí)驗(yàn)室的成本。微型實(shí)驗(yàn)消耗的資源比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)形式更少，因此，能夠最大程度上減少對(duì)環(huán)境的損害，還能夠有效提升實(shí)驗(yàn)的效率。

（三）過程可視化微型實(shí)驗(yàn)

過程可視化微型實(shí)驗(yàn)將可視化技術(shù)與微型實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起，能夠通過更少的資源實(shí)現(xiàn)更加明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。過程可視化微型實(shí)驗(yàn)利用某種技術(shù)手段，可以將某些特殊的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行放大，能夠提升教學(xué)實(shí)驗(yàn)的參與感。通常情況下，可以利用微距鏡頭以及具有存儲(chǔ)功能的電子設(shè)備來開展過程可視化微型實(shí)驗(yàn)。微距鏡頭能夠提供更好的觀察體驗(yàn)，電子設(shè)備可以將某些反應(yīng)劇烈的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象放慢，能夠給予學(xué)生足夠的觀察時(shí)間，可以通過反復(fù)觀察，學(xué)生還可以更細(xì)致地分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

三、過程可視化化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則

（一）貼合教學(xué)目標(biāo)

過程可視化微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)需要充分貼合教學(xué)目標(biāo)，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都需要和課程內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都是為了加深學(xué)生對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的理解。因此，當(dāng)進(jìn)行過程可視化微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中，就需要充分的考慮實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是否能夠符合教學(xué)目標(biāo)。

（二）符合學(xué)生的認(rèn)知水平

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生更好地掌握化學(xué)理論知識(shí)，因此，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)就需要符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程可視化微型實(shí)驗(yàn)的過程中，首先需要結(jié)合學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，參考學(xué)生普遍的認(rèn)知能力，不能夠設(shè)計(jì)過于復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，或者過多的考驗(yàn)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。如果實(shí)驗(yàn)中涉及很多學(xué)生未曾接觸的知識(shí)，很有可能就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。

（三）實(shí)驗(yàn)原理科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)需要符合實(shí)際的理論與原理，因此，在進(jìn)行過程可視化微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程中，就需要針對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，否則很容易會(huì)出現(xiàn)觀察不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等問題，影響學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)與理論知識(shí)的掌握。

（四）簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)設(shè)備

開展過程可視化微型實(shí)驗(yàn)的初衷之一是節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，做到實(shí)驗(yàn)的普及。因此，在進(jìn)行可視化微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程中，需要避免采用復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這樣還能夠降低實(shí)驗(yàn)的難度，便于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。通常情況下，開展可視化微型實(shí)驗(yàn)都有著儀器設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，通常只選用比較常規(guī)的器具，使用較小劑量的化學(xué)藥劑。

四、結(jié)合實(shí)例的可視化微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

（一）過氧化氫制備氧氣實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路

過氧化氫制備氧氣是初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)中使用了二氧化錳作為催化劑。在日常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師為了驗(yàn)證氧氣的產(chǎn)生，常用帶火星的木條來進(jìn)行檢驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)方式無法讓學(xué)生直接獲知氧氣的生成速率。為了能夠觀察氧氣生成的速率，教師可以再準(zhǔn)備兩個(gè)彈性較大的氣球，通過氣球的膨脹快慢就可以獲知氧氣的生成速率，在帶火星木條復(fù)燃情況的基礎(chǔ)上，加上氣球來放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使學(xué)生更直觀地看到二氧化錳對(duì)過氧化氫的分解的催化作用。也可采用傳感器，監(jiān)測(cè)繪制氧氣生成的速率圖。這兩種方法都可以體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)可視化的設(shè)計(jì)思想。在講解多種催化劑均可催化過氧化氫分解的這個(gè)反應(yīng)時(shí)，提供儀器和藥品，儀器中加入學(xué)生還未接觸過的點(diǎn)滴板。學(xué)生有的會(huì)采用試管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有的則會(huì)選擇使用點(diǎn)滴板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)、小組對(duì)比分析，學(xué)生在整個(gè)科學(xué)探究過程中，體會(huì)到微型實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，并有可能在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中繼續(xù)設(shè)計(jì)使用微型實(shí)驗(yàn)。

（二）有害有異味物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)產(chǎn)生有害有異味的物質(zhì)，教師如果在此時(shí)選擇播放網(wǎng)絡(luò)視頻的形式來替代實(shí)驗(yàn)，將會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的下降，不利于學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生也無法獲得相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能。例如在教學(xué)微粒運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以利用一個(gè)大燒杯將盛有濃氨水和酚酞試劑的兩個(gè)小燒杯罩在里面。這個(gè)實(shí)驗(yàn)不會(huì)涉及很復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)步驟，也有著比較明顯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此比較適合以課堂展示的形式來進(jìn)行。此外，教師也可以設(shè)計(jì)一套特別的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，將一個(gè)具有分叉的試管用試管塞塞住，分叉試管的兩端分別放置濃氨水和酚酞試劑。這種方法相比原有的方法也有很大的提升，教師可以將實(shí)驗(yàn)裝置交給學(xué)生交換查看，更便于學(xué)生直接觀察，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，也不會(huì)污染教師環(huán)境，符合綠色化學(xué)的有關(guān)理念。

化學(xué)的教學(xué)方式需要充分結(jié)合理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，但是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還存在諸多的問題。為了能夠有效提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，就需要結(jié)合可視化微型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路，從而提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察體驗(yàn)，能夠進(jìn)一步提升教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)效果。

（責(zé)任編輯：胡甜甜）

參考文獻(xiàn)：

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