研究微型化學實驗 提高學生科學素養

論文類別:教育學論文 > 學科教育論文
論文標簽:化學教育論文 化學實驗教學論文 化學教學研究論文
論文作者: 楊誌華
上傳時間:2011/9/23 11:26:00

  摘要:化學是一门以實驗為基礎的學科,微型化學實驗較常規實驗具有較大的优越性。筆者結合自己的教學經验選用一些廢棄物品和儀器,制作多种微型實驗器材。用微型實驗探究调動學習興趣,積極參與,發展創新思維,提高嚴謹治學的科學態度,培養勤儉節約的良好習慣和環保意識,提高學生科學素養。
  關鍵詞:微型實驗;探究實驗;綠色化学;實驗設計;科學素養

  化學是一門以實驗为基礎的自然科學。1998年諾貝爾獎授予科恩(美)和波普爾(英),以表彰他們在理論化學領域作出了重大貢獻。他們的工作使實验和理論能夠共同協力探討分子體系的性質,引起整個化学領域正在經歷一場革命性的變化。未來化學的发展方向不再是經驗化,也不再是純實驗科學,而是兩者的有機結合,在理論的指導下进行實驗,在實驗中不斷地完善理論。
  微型實驗是近20年發展較快的新的化學實驗模式,就是以盡可能少的化學試剂在微型化學儀器裝置中進行實驗來獲取所需化學信息的实驗方法與技術。其试劑用量是常規實驗用量的十分之一至千分之一。在初中化學教學中,采用微型實验進行探究,既能發展學生的思維,培養學生動手操作和設計實驗的能力,也能全面提高學生的科學素養。筆者就這一方面,結合自己的經驗和做法略談一二。
  一、利用微型實驗調動學習興趣,激發學生的求知欲
  興趣是最好的教師,化學實驗是激發學習興趣的最佳途徑。每學年开始,第一堂課可以是生動活潑、妙趣橫生的“化學游戲”課。本人首先向同學們展示各屆同學制作的小巧玲瓏、精美可愛的微型化學實驗儀器“珍品”;再利用微型化學實驗儀器和常規儀器,師生同臺表演的化學趣味实驗和小魔術,像“仙紙顯靈”、“水火相容”、“魔棒點燈”、“清水變牛奶”、“星星點燈”、“點石成金”等……學生被這些神秘莫测的奇妙現象深深吸引, 好像進入了一個神話世界,如醉如癡:真沒想到,用身邊的廢舊物品制出的這些“小東西”竟有如此的魔力。遊戲會雖然落下帷幕,但學习化學的心靈已經打開,他們恨不得立即找來一些廢棄的物品,制作幾件“小東西”顯示一下自己的威力。學生深深地感到:化學並不遙遠,就在我們身邊。
   二、利用微型實驗探究發展思維,提高學生創新意識
   傳統的課堂演示實驗,很多學生既看不清楚,也說不明白,只是“聽”實驗。由於老師的“代勞”,不利於學生創新能力的培養。微型實驗探究改變了“一人做、大家看”的局面,使絕大多數學生都有动手實驗的機會,使“被動等待”的学習方式,變為“主動探究”的學習模式。讓學生在課堂上手脑並用,不僅增強了學生的感性認识,有利於對新知識的理解、记憶,而且發展學生思維,開拓學生視野,提高了創新意識。
   如利用雙氧水和二氧化錳混合制取氧氣時,一位同學不小心將双氧水滴在地上,發現有大量的氣泡產生,提出“寻找催化劑分解雙氧水”的課題。同學們紛紛響應,積極行動起來,利用廢棄的塑料眼药水瓶(內吸雙氧水)和青黴素瓶為儀器,四處尋找催化劑。在興趣小組總結會上,同學們踊躍發言,並用實驗證明自己的想法,既活躍了課堂氣氛,又形成了科學的探究方法。現將部分同學的探究結果匯报如下:
   李華同學應用點滴板和塑料眼藥水瓶(內吸雙氧水)找出多種催化分解雙氧水的物質。
   張明明同學說:去年我患牙痛病時,醫生讓我喝少量的雙氧水消毒,結果口腔內充滿了氣泡。口腔內什麽物質使雙氧水分解呢?我請教醫生知道:血液中的組織酶与雙氧水相遇時,使其分解产生氧氣,氧化細菌體內活性基團而發揮殺菌作用。人體內的組織酶——过氧化氫酶也是其分解的催化劑。
   帥磊同學說:既然人體內的組織酶能分解雙氧水的分解,動物體內是否含有過氧化氫酶呢?我們用動物內臟——豬肝來檢驗一下吧!(設计實驗的過程)(通过實驗可得出結論:豬肝也可作其分解的催化劑)。 轉贴於 免費論文下载中心 http://www.hi138.com
   葛天懌同學說:我上網查閱材料知道硫酸銅溶液、氯化鐵溶液也能催化分解雙氧水,我們能不能验證哪個催化效果更好一些呢?……
   三、利用微型實驗探究積極參與,提高動手操作意識
   傳統的實验教學不是靠學生大量的實驗操作(表象)去體驗,去掌握,去思維,而是由老師演示,學生记憶,生搬硬套去應用。學生不做实驗,更談不上動手能力的培養。而微型實驗探究可使每個學生都可在教師的指導下,按照自已的意願去獨立開展實驗,提高動手操作意識,培養實驗能力。
   在學生熟悉了化學儀器和化學基本操作後,筆者曾放手發動學生,引導鼓勵他們利用生活中的廢棄物開展小制作、小探究活動。如利用廢舊的塑料眼藥水瓶、塑料吸管(或耗完油的圆珠筆芯)制成多用滴管;利用草珊瑚含片的透明真空硬塑板制成微型井穴板;利用小號具支試管、塑料眼藥水瓶、塑料吸管、小號離心試管等制成一套試驗白磷與氧氣反應的裝置;利用裝青黴素的小藥瓶、塑料眼藥水瓶、塑料吸管、裝新簧片的小藥瓶等制成一套制取二氧化碳的實驗裝置;利用音樂賀卡制作測試物質導電的實驗装置,還把它制成使用方便的“導電筆”。學生制作的這些儀器,雖然粗糙了一些,但能避免常規玻璃儀器的一些弱點,即使碰打也不易破損。在規定的時間內微型儀器制作齊全後,再適當地配給學生各種藥品,讓其裝進各自的微型实驗箱中。在空余時間內,甚至在家中都可進行實驗探究,增強了學生動手實驗的機會,提高了學生設計、鑒賞能力和創新精神,又充實豐富了學生活動課的內容。
   四、利用微型实驗探究凸顯實驗現象,提高勤儉節约意識
   微型化學實驗不是常規實驗的縮減或減量,也不是對常規實驗的補充,更不是與常规實驗的對立,而是在微型化的條件下對實驗進行重新设計與探索,達到以盡可能少的試劑來獲取盡可能多的實驗信息。具有實驗藥品用量少,反應產物少,實驗中不会造成危險,使用儀器簡单、反應速率快、實驗現象明显等特點,既節省了时間、提高了效率,又能精確获取實驗中的信息,更能提高學生勤儉節約的意識。下面是近幾年來,筆者指導學生設計的幾組微型实驗探究化學知識的圖示。
  五、利用微型實驗探究減少汙染,提高學生環保意識
   綠色化學又稱環境無害化學、環境友好化學或清潔化學,通俗來说就是無汙染的化學,其根本就是杜絕汙染源,實現零排放和零汙染。在化學實驗中常常會產生一些物質汙染實驗環境,影響師生的身心健康。而利用微型實驗進行探究時,試剂用量少,儀器微型化,反应時產生的廢氣、廢液、廢棄物質的量就少,而且尾氣、廢液等吸收和處理也较容易。特別是有機實驗中易燃、易爆、有毒物質特別多,利用微型實驗進行探究,可大大降低實驗時燃燒、爆炸、中毒的危險,確保人身和實驗的安全,而且能大大地減少了化學實驗對整個周圍環境的汙染,提高學生的環保意識。
   如濃硝酸與銅的實驗中,由於產生較多的劇毒氣體NO2無法消除而嚴重地汙染環境。通過下圖甲組的四個實驗可將反應中產生的NO2被限制在微型氣體發生器内,被NaOH溶液吸收,可從根本上解決了對環境的汙染问題。再如探究燃燒的條件時,由於白磷燃燒時產生大量的白煙——五氧化二磷對空氣有汙染,與水結合成生成偏磷酸,導致肺氣腫等疾病,用下圖乙組實驗可有效控制汙染物的排放,保護師生的健康。

  

參考文獻


  [1]孟憲偉,李春香.微型化學實驗的發展及其意義[J].生物磁學,2005,(3)
  [2]宋廣治.微型化學實驗在課改中的實踐[J].教學儀器與實驗,2004,(1)
  [3]江桂斌.環境化學的回顧與展望[J].化學通報,1999,(11):14~15

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