初中化學教學中開展微型化學實驗的實踐探討

摘 要：在新課程標準實施的背景下，開展微型實驗是初中化學課程改革的重要內容.基于此，為配合化學學科教學，特別是實驗教學，以新課程標準為依據，結合課程改革的實際和微型化學實驗的特點探究開展微型化學實驗的實踐策略，并采取案例分析等方法給出如下參考建議：創設多元情境，激發學生實驗動機；引導方案設計，鍛煉學生實驗能力；提供有效支持，促使學生實驗探究；加強過程控制，提高學生實驗效果.

關鍵詞：微型化學實驗；教學實踐；初中化學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2024）05-0119-03

微型化學實驗是近些年來國內外迅速發展起來的一種化學實驗新方法，它強調的是把教材中的常規實驗從原理、裝置和方法上進行重新設計，使實驗簡單化、生活化、微型化.化學實驗的微型化實踐能夠有效發展學生的環保意識、資源意識、安全意識、創新意識，推動新課程標準的落實.基于此，在初中化學課程指導中，教師可以從以下幾個方面著手展開微型化學實驗實踐.

1 創設多元情境，激發學生實驗動機

1.1 依托現實生活，創設微型實驗情境

化學與現實生活密切相關，從生活中挖掘教育資源來創設微型實驗情境，可以有效激發學生的實驗興趣，實現學生知識經驗的遷移，也可以強化學生對生活中化學的認識.例如，在學習“水”這部分內容時，教師從水污染講到了水的凈化，并依托社會生活中自來水廠凈化水的過程來創設情境，讓學生思考生活用水的來源.在課堂上中，教師利用微型裝置開展“靜置沉淀、過濾和吸附一體化實驗”，即將整個實驗裝置柱狀連接在一起，使凈化水的過程緊密銜接，增補活性炭的吸附實驗，使學生真實感受到自來水的凈化過程.這樣不僅節約了實驗操作時間，也突出了實驗現象，讓學生對生活中自來水的凈化過程形成更加深刻的認識.再如，在學習了“二氧化碳”相關知識后，為了引導學生檢驗二氧化碳，教師利用可樂這一生活中常見的碳酸飲料來設計微型實驗，讓學生檢驗碳酸分解、驗證二氧化碳可以使石灰水變渾濁這一性質.這樣的微型實驗操作簡單、過程簡易，可以讓學生認識到化學來源于生活、認識到平常生活中隨處可見的物品也可以用于實驗，也能夠調動學生自主設計生活化微型實驗的動機.

1.2 結合常規實驗，創設微型實驗情境

初中化學教材中包含多項實驗，教師組織學生走進實驗室，利用常規器材完成實驗操作則可以有效探究化學現象、提升化學素養.當然，這些常規實驗也存在一定的改進空間，尤其是在實驗室條件有限的情況下，組織學生展開微型實驗則是教學創新的必然選擇.基于此，在初中化學微型實驗開展中，教師可以利用常規化學實驗構建情境，引導學生理解其中的基本原理以及實驗目的，然后利用生活中常見的器材設計微型實驗，以更加便捷有效的方式觀察實驗現象、探索化學規律.例如，在“二氧化碳制取及能與水反應性質檢驗”的實驗教學中，教師基于常規實驗的資料構建情境，激發學生制取二氧化碳的動機，然后利用生活常見的器材（10 mL注射器、50 mL小塑料盒、兩個亞克力塑料盒，輸液管、小蘇打、白醋等）展開微型實驗，促使學生觀察實驗現象，完成二氧化碳的制取.在這一微型實驗中，教師一方面聯系常規實驗引入主題，激發學生實驗興趣；另一方面利用生活中常見材料引導探索，提高了學生對化學實驗本質的認識.

1.3 利用媒體資源，創設微型實驗情境

當前，在信息技術與課程教學深度融合的背景下，教師利用媒體資源為學生創設微型實驗情境，強化學生體驗，提高實驗效果.例如，在“粉塵爆炸”的實驗教學中，教師通過分析教材發現這一實驗不易操作，主要原因是裝置氣密性不好，爆炸威力不大，而且用蠟燭點燃蓋子的時候很容易因氧氣提前耗盡而使實驗失敗，同時課堂上展開這一實驗也存在一定的危險性.針對此，為了提高實驗成功率，教師對這一實驗進行微型化改造：用密封性好的大號水杯作為實驗器具，解決裝置的漏氣問題；把蠟燭點火改為用防風點火器在外面控制在里面點火，有效防止因蠟燭燃燒耗盡了氧氣，使實驗失敗.這個實驗流程十分簡約，操作者只需要蓋上水杯、點火、鼓入空氣就可以觀察到爆炸現象［1］，同時控制了實驗過程的危險性.

2 引導方案設計，鍛煉學生實驗能力

2.1 利用實驗任務引導學生探究方案

相較于常規化學實驗，微型化學實驗的過程更加簡約，而引導學生利用微型實驗器材來設計方案是啟發其邏輯思維，培養其科學精神的重要環節.在初中化學教學指導中，教師可以在提供微型實驗器材、明確實驗原理和實驗目的的基礎上，引導學生通過獨立思考、合作討論完成對實驗方案的設計.例如，在上述“二氧化碳制取及能與水反應性質檢驗”的實驗中，教師為學生提供了生活化的微型實驗器材，結合常規實驗講述了其中反應原理和想要達到的實驗目的，然后安排合作學習任務，引導學生嘗試設計實驗方案.通過學生的討論以及教師的點撥完善，最終明確了實驗方案的主要內容，形成了清晰的實驗步驟：（1）在50 mL小塑料盒里放置一藥匙的小蘇打固體，在1號亞克力塑料盒內放置適量飽和小蘇打溶液，在2號亞克力塑料盒內一側放置一小塊干燥的紫色石蕊試紙，一側放置一小塊濕潤的紫色石蕊試紙；（2）先在蒸發皿上向紫色石蕊試紙上滴加一滴白醋，紫色石蕊試紙變紅，證明酸性溶液能使紫色石蕊試紙變紅；（3）用注射器取10 mL白醋，緩緩注入小塑料盒中，觀察實驗現象；（4）濕潤的紫色石蕊試紙變紅，而干燥的紫色石蕊試紙不變色，證明二氧化碳能與水反應生成酸性物質.這樣的實驗方案極大簡化了實驗步驟，并且效果非常明顯，學生在微型實驗中的參與度也得到了提升，有效鍛煉了他們的實驗能力.

2.2 利用參考資料促使學生完善方案

在開展微型化學實驗過程中，部分學生由于認知能力限制、實驗經驗不足等難以設計出合理可行的實驗方案.針對此，教師應給予有效指導，為學生提供參考資料、搭建學習“支架”，進而逐漸理清微型實驗思路，提高設計實驗方案的能力.例如，在“鐵與硫酸銅溶液反應”的微型實驗中，教師考慮到傳統實驗中現象不明顯、實驗耗材較多等問題，自主設置了微型實驗裝置.在實驗指導中，為了提高學生的教學參與度，教師將實驗設計方案的任務交給學生，并出示一份實驗方案模板.模板格式主要包括化學實驗標題、實驗流程圖、所需藥品試劑和儀器、實驗過程控制手段以及實驗記錄表等信息.學生根據模板提示，認真觀察教師提供的微型實驗設備以及相關材料，進而通過合作填寫模板中的內容，完成了對實驗方案的設計［2］.在學生填寫模板的基礎上教師進行糾正、完善，并指導學生利用微型裝置展開實驗，提升了自主實驗能力.

3 提供有效支持，促使學生實驗探究

3.1 提供實驗器材，引導學生高效實驗

在微型化學實驗中，教師可以通過提供實驗器材給予學生充分支持，以保證實驗教學高效展開.例如，在常規條件下展開“測定空氣中氧氣含量”這一實驗需要用到較為復雜的實驗裝置，且裝置的漏氣可能較大，操作繁瑣，燃燒的紅磷點燃后伸入集氣瓶中，過程中有白煙污染空氣，同時加熱了瓶內空氣，導致實驗產生誤差.針對此，教師對實驗進行微型化設計，并將學生分組，為每組提供錐形瓶、燒杯、60 mL注射器、鑷子、銅片、橡膠塞、白磷、濾紙、熱水、冷水等器材，要求學生通過集思廣益自主完成操作.豐富的器材為各組學生創造了實驗探究的條件，教師在課堂巡視中對各組學生及時點撥，提高學生對實驗器材用途的認識，確保學生既能夠規范操作，也能夠創新思考，進而完成實驗要求.

3.2 營造環境氛圍，促使學生深入實驗

微型化學實驗的設計與實施對于初中生而言具有一定的挑戰性，所以，在教學指導中，教師不僅要從實驗器材等物質條件上給予支持，還應該營造良好的學習氛圍，從情感上激勵支持學生，促使實驗探究的不斷深化.例如，在微型實驗指導中，教師可以利用探究性問題進行引入，引導學生從“實驗儀器與藥品”“實驗方法與操作”“實驗記錄與分析”等角度進行探索，基于學生方面也給予創新思考的空間，讓學生能夠自主表達實驗設計的想法；對于演示性實驗，教師可以利用短視頻、圖片等加以展現，圖文互補，使學習多些生動、少些枯燥，以營造寬愉悅的課堂氛圍，激發學生的閱讀和學習興趣，幫助學生快速、準確地掌握實驗方法和要領［3］.此外，教師還應給予學生體會與交流的機會，引導學生積極地投入到學習活動中，給學生提供更多的思維空間，主動構建新知識、深化實驗認識，提高實驗探究效果.

4 加強過程控制，提高學生實驗效果

4.1 重視細節指導，保證實驗效果

在微型化學實驗指導中，教師要提醒學生重視細節，避免疏漏，以保證實驗的最終效果.例如，在上述“測定空氣中氧氣含量”的微型實驗指導中，教師基于各個步驟進行指導，引導學生抓住每一個細節，保證實驗最終效果.在實驗開始，教師要求學生在60 mL注射器底部放一圓形銅片，銅片上放足量的白磷，抽入50 mL空氣，針頭插入橡膠塞堵住注射器管口.在這一步驟中教師提示“白磷有毒，不得用手接觸”“注射器未完全冷卻不要打開”，并記錄相關數據，讓學生在安全環境下展開實驗.接下來，教師指導學生將注射器放入錐形瓶內的熱水中，觀察并記錄白磷燃燒情況和活塞運動情況，以形成推理證據.最后，在白磷燃燒完畢后，教師指導學生從熱水中取出注射器放入室溫下的水中冷卻，繼續觀察活塞運動情況，并記錄活塞停留位置.通過細節指導，學生認真觀察了每一個步驟中的實驗現象、記錄了實驗數據，不僅高效完成了實驗，也獲得了科學可靠的推論.

4.2 強調參與過程，促進學生發展

微型化學實驗既有利于學生在課堂上進行操作，也有利于學生自主展開家庭實驗探索.因此，在化學教學指導中，教師應重視學生的實驗參與，關注學生的實驗探索過程，為學生安排課內外實驗任務，鼓勵學生自主設計微型實驗，進而培養學生的實驗探究能力、動手能力.同時，教師基于學生的實驗參與還應加強過程控制，鼓勵他們化身為化學家，結合課本知識，理論聯系實際，紛紛著手尋找身邊的材料，體驗實驗設計與實施的過程，在微型實驗中獲得全面發展.

5 結束語

總之，初中化學教學中開展微型化學實驗的實踐，對于促進學生學科核心素養發展、落實新課程標準要求有著重要意義.上文結合初中化學實驗的相關內容對如何在有效開展微型實驗提出了幾點建議，為相關研究提供了參考，但是其中依然存在諸多不足.所以，在后續教學研究中，教育工作者應根據課程標準深入探索，從實驗背景、反應機理、材料應用、前人實驗不足之處、制備流程和設計創新點及優勢等方面探索設計更多科學可行的微型實驗，并有序引入教學中來，優化教學實踐，提升化學教學質量.

參考文獻：

［1］ 郝彩云.趣味化學實驗在初中化學教學中的應用[C]//中國管理科學研究院教育科學研究所.2021教育科學網絡研討年會論文集（上），［出版者不詳］，2021：3.

[2] 程小康.初中化學教學中趣味化學實驗的應用探究[J].甘肅教育研究，2022（11）：58-60.

[3] 金秀容.核心素養背景下初中化學教學目標達成策略[J].亞太教育，2022（22）：42-45.

［責任編輯：季春陽］

收稿日期：2023-11-15

作者簡介：張守艷，女，江蘇省揚州人，碩士，中學一級教師，從事初中化學教學研究.