高中化学教学中微型实验的改进及实践

梁 芳 广西南宁市邕宁高级中学

“微”是微型实验显著的特征之一，也是与传统实验相比不同之处，既要从化学用料、试剂等方面微量处理，还需微缩和简化实验操作技术与方法，当然前提是不能影响正常的实验效果。在高中化学教学中，教师需对原有实验进行改进，将微型实验积极落实到实践中，辅助学生顺利学习化学理论知识，使其感悟实验原理，增强记忆效果。

一、结合具体教材内容，精心设计微型实验

在高中化学教学中，要想让微型实验更好地为课堂教学提供服务，首先教师需考虑到具体教材内容，以及教学目标和需求等因素，据此精心设计微型实验，配合常规实验的操作与正常教学计划的实施。因此，高中化学教师在平常教学中应当事先认真研究教材内容，从中发现或者制造运用微型实验的契机，合理设计微型实验，并准备好相应的微型仪器和其他材料，助推学生在不影响原有实验效果前提下学习化学知识，提高他们的学习效率。

比如，氯元素是高中化学课程中系统研究的第一个非金属元素，氯是一种典型的活泼单质，正因其自身特质，较易与其他物质发生反应生成全新的化合物，氯化钠即为其中之一，相比钠及其化合物，氯及其化合物的性质和转化更为复杂，教师在开展“氯及其化合物”教学时，应结合课本中相关知识点来设计微型实验。化学教师可设计“电解饱和食盐水”微型实验：将处于饱和的食盐水装入空的青霉素小药瓶中，紧接着在青霉素小药瓶顶端的塑料盖上相继插入一次性注射管与大头针，切记不能将大头针相碰。随后将电池盒负极与大头针相连，电池盒正极则与另一根相连，安装电池后立即放出大量气泡。经观察可发现，与电池盒正极相连的大头针附近区域形成大量黄绿色气体并散发出刺鼻气味，此时在管口放置湿润的淀粉-KI试纸，试纸颜色转为蓝色。产生均匀气体后利用洗涤剂制造气泡，再用火柴将气泡点燃，会出现持续重复的微小爆鸣声，最后将瓶盖打开，滴入1～2滴无色酚酞试液，发现药瓶内溶液变为红色。这样让学生通过微型实验证明在电解饱和食盐水过程中有氯气生成，使他们切实感受到化学的魅力。

二、利用微型实验导课，引发学生学习热情

在一节课中，难度最大的一个环节并非难点或者疑点知识的讲授，而是新课导入这一环节，只有做好导入工作，才有助于后续各项教学规划的顺利推进，起到事半功倍的效果，可谓是获益良多。在高中化学课堂教学中，教师同样可利用微型实验导入新课，结合具体知识主题设计相应的微型实验，并尽可能突出趣味性，目的是让课堂一开始就吸引住学生的注意力，引发他们学习新化学知识的热情与动力，使其积极踊跃地参与到新课探索中。

例如，在进行“钠及其化合物”教学时，虽然金属钠是一种典型的活泼金属单质，但是学生对其了解并不多，本节课主要介绍钠的性质，常见的钠的化合物及其形成原理和性质，利用微型实验能够加深他们对相关知识的理解与认识。课堂上，教师可以运用微型实验导入新课，具体来说，事先将一小块金属钠藏在酒精灯的灯芯内，包裹严实，不要露在外面，设计导语：大家都知道平常点燃酒精灯用的是火柴，现在用清水也能将酒精灯点燃，大家是否相信？学生结合个人认知与经验思考后说出自己是否相信，引起他们的好奇心，活跃课堂气氛。接着，教师用滴管往酒精灯的灯芯上滴几滴水，一会儿能听到“啪”的一声响，酒精灯被点燃，学生的学习热情也被点燃，教师借机设疑：大家知道酒精灯为什么会被点燃吗？使其思考和研究实验原理，引领他们讨论和总结，发现钠遇到水会发生剧烈的化学反应，放出氢气和大量的热，从而把酒精点燃。如此，教师在新课导入环节利用有趣的微型实验，不仅可以引发学生的学习热情，还能够让他们快速进入到学习状态。

三、借助微型实验优势，优化原有实验教学

在高中化学课程教学中，本身就安排有不少的化学实验，如果按照课程中提供的实验展开教学，将会用到大量的化学原料与试剂，部分化学反应可能会对周边环境产生一定的污染，影响到空气、水或者土壤的质量。为避免化学实验造成材料浪费或者破坏环境，教师可借助微型实验的优势渗透绿色化学思想，优化原有实验教学，引导学生结合微型实验学习新知识，加强他们对化学原理的理解、巩固与认知。

在这里，以“乙醇”教学为例，教师先带领学生学习乙醇的物理性质，了解乙醇的分子式、结构式、结构简式、官能团，以及球棍模型与比例模型两种分子模型，再引导他们通过微型实验探究乙醇的化学性质。接着，教师指导学生操作乙醇与钠反应的微型实验：先往试管中加入5 mL左右的无水乙醇，再往里面放入2 g左右的金属钠，试管中将有气泡产生；将放出的气体用试管搜集起来，点燃，用一个烧杯罩在上方，发现可以在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色；燃烧后烧杯壁上有水珠生成，迅速倒转烧杯后向其中加入澄清石灰水，石灰水不会变浑浊。接着，教师引领学生结合实验过程与现象得出结论：金属钠能够将乙醇分子中的羟基氢置换，生成乙醇钠和氢气，让他们写出化学方程式2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑，使其了解这一微型实验的反应原理。之后，教师指导学生继续采用微型实验探索乙醇的化学性质，研究乙醇同氧气的反应生成二氧化碳与水，而在铜的催化下则生成三聚乙醛与水，乙醇与酸性KMnO4溶液或酸性重铬酸钾溶液反应能够直接氧化成乙酸，辅助他们更好地认识乙醇。

四、运用微型实验良机，锻炼学生动手能力

微型化学实验，即在实验过程中尽可能减少对化学试剂的使用，获取研究所需化学信息的实验技术与方式。虽然用到的化学试剂较少，但是效果同样能够达到明显、安全、方便、准确，降低污染率等目的。高中化学教师在日常教学中需依据教学需求科学设计微型实验，运用微型实验的良机为学生提供更多亲自动手进行实验的机会，包括方案设计、步骤操作、现象积累与归纳结论等，使其在实验中探索神奇的化学世界，使学生实践和动手操作能力得到强化。

在“离子反应”教学实践中，教师指导学生动手操作微型实验“氯化钠在水中的溶解和电离”，按照课本中提供的装置按照以下步骤进行：第一步，在烧杯中放入氯化钠固体；第二步，取出碳棒并擦净，插入盛有纯水的烧杯中；第三步，将氯化钠固体逐勺加入纯水中。可以看到在第一步中小灯泡不会发光，因为离子无法自由移动；第二步中小灯泡也不会发光，原因是自由移动的离子浓度太小；第三步中小灯泡逐渐变亮，因为氯化钠溶于水后能够离解成自由移动的离子。使其发现规律：某些物质溶于水离解成自由移动的离子后能够导电，而且离子的浓度越大，导电能力就越强。得出电离的概念：物质溶于水后或受热熔化时，离解成能够自由移动的离子的过程。之后，教师提出问题：如何表示氯化钠的电离呢？引领学生学习电离的表示方法——电离方程式，着重分析氯化钠的电离方程式NaClNa++Cl-，强调原子守恒和电荷守恒，随后要求他们写出硫酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钡、硫酸铜、氯化钡的电离方程式，使其从电离的角度重新认识酸碱盐。

五、合理应用微型实验，开展研究学习活动

在新课程标准下，教育教学的首要任务是全面发展学生的素质，不仅要求全面培养学生的学习素养，还对思维能力提出更高的要求，并注重他们手、脑、口的配合，真正关注其综合素质的改善。在高中化学教学过程中，通过对微型实验改进与实践的研究，发现微型实验能为学生提供更为广阔的思考空间，大脑与双手均被调动起来，使其结合微型实验开展研究性学习，助推他们更好地理解实验现象及本质之间的联系，最终深刻掌握相关理论知识。

例如，“硫及其化合物”内容主要包括：硫、二氧化硫和硫酸的性质，硫酸根离子的检验，不同价态含硫物质的转化等。在研究硫酸的性质时，教师可指导学生操作“糖蛇”实验：（1）先往大罐头瓶内的小烧杯中加入适量的蔗糖和少量的蒸馏水，紧接着运用玻璃棒将糖调和为糊状，然后小心地加入适量的浓硫酸并运用玻璃棒缓慢搅动液体。（2）当蔗糖变黑时，迅速盖上双孔大橡胶塞，玻璃棒要留在小烧杯中，大橡胶塞上吊着一块品红试纸，可以看到蔗糖由白色逐渐变成黑色，迅速膨胀并释放出大量气体，大量热量也因此产生，品红试纸慢慢褪色，当气体被吸收完后取出玻璃棒，可以观察到生成疏松多孔状的黑物质。最后师生共同分析上述微型化学实验原理，即浓硫酸具有一定的脱水性特征，当其和白色蔗糖相遇时，浓硫酸会根据水的组成比例适当脱去糖中的氧与氢两种元素，经脱水后的糖会游离出碳，因浓硫酸自身的氧化性较强，所以会氧化部分被游离出的碳并在此基础上生成SO2和CO2等气体，此时混合物体积会迅速膨胀，SO2气体会造成品红试纸褪色。

六、巧妙引入微型实验，促使学生深度探究

针对高中化学教学而言，以往的教学模式以“填鸭式”教学为主，教师结合自身多年的教学经验和备考经历，归纳课本中的化学原理与问题，一起灌输给学生，使其死记硬背这些知识点，遇到难理解的知识就通过题海战术加强训练，但是他们的效果并不明显，往往停留在表层。高中化学教师可以依据教学目标巧妙引入微型实验，指引学生结合微型实验学习新知识，促使他们探究化学原理、性质与规律，使其探究性学习能力得以强化。

比如，在讲授“氨和铵盐”过程中，教师先讲述：当前市面上出现大量且应用广泛的制冷剂种类，例如氟利昂、氨是空调常用制冷剂，尤其氨为广泛应用的中压中温制冷剂类型，氨作为制冷剂，是利用什么性质？有什么缺点？组织学生思考与交流，使其结合所学知识知道氨气易液化变为液体，且液氨变为气体时会吸收大量的热，缺点是有刺激性气味、有毒，会因燃烧引发爆炸。接着，教师操作微型实验“喷泉实验”：将氨气灌入干燥圆底烧瓶中，运用带有预先吸入水的胶头滴管和玻璃管的橡胶牢固地将瓶口塞紧，紧接着将圆底烧瓶倒置，在盛水（预先在水中滴入少量酚酞溶液）的烧杯中插入玻璃管，然后打开弹簧夹，对胶头滴管进行挤压，此时烧瓶中会流入水，由学生观察和描述现象，可以看到水往上面喷洒，形成一个微型喷泉，引导学生分析上述实验现象原因，即为氨气与水接触后溶解在水中，容器因此产生负压，所以在大气压作用下有更多的水从另一入口处缓慢流入，喷泉效应因此产生。通过微型实验让学生了解到氨气具有溶于水的性质，使其产生继续探究氨气其他性质的渴望，驱使他们深度探究。

七、积极开辟第二课堂，拓展微型实验范围

微型实验具有便于携带、操作简单等特点，不仅适用于学生在课堂上探究相关实验现象和原理，还可以将他们的课余时间充分利用起来，有效开阔学习空间，使其学习视野变得更为广阔。具体到高中化学教学来说，为更好地改进和应用微型实验，教师除在课堂上做好微型实验的设计和教学外，还要积极开辟第二课堂，引领学生在家中或者在校期间的课余时间进行一些微型实验的探究，拓展他们的学习范围，增强他们的化学认知。

例如，在进行“金属材料”教学时，课内环节，教师带领学生学习常见金属元素银、铜、金、铝、锌、铁、铅和镁等的物理性质，使其学会区分金属和非金属，了解合金的相关性质，让他们知道合金比纯金属的用途更为广泛。当学习完课本中的知识后，教师可以积极开展课外活动，要求学生在家中操作“金属性质谁更强”的微型实验，用到白醋、铝片、铁片、铜片、剪刀、砂纸与玻璃杯等常见的家庭用品，先用三个小玻璃杯各取适量的白醋，用砂纸将铝片、铁片、铜片打磨光亮，再用剪刀将三种金属分别剪去少量，也投入到白醋中，他们可以看到盛放铁片与铝片的玻璃杯中产生气泡，盛放铜片的玻璃杯中不会产生气泡，且盛放铁片的玻璃杯中的溶液颜色变成浅绿色，然后用剪下的铝片放置到盛放铁片的玻璃杯中，充分震荡，能够看到铝片表面出现灰黑色固体，溶液颜色由浅绿色变成无色。随后教师要求学生根据观察到的微型实验现象判断这三种金属的活动性，最终得到活动性铝＞铁＞铜的结论，使其进一步了解常见金属的性质，拓展他们的学习范围，开阔知识视野。

综上所述，在高中化学教学活动中，因为考虑到常规化学实验所消耗的原料较多，成本较大，甚至对环境的污染更大，所以说改进与实践微型实验很有必要，教师应结合具体教学需求与学生实际情况引入微型实验，作为理论知识的补充，使其接受最终的实验效果，有助于自身化学知识体系的构建与形成，提升他们的学习成效。