■吉林省農(nóng)安縣實(shí)驗(yàn)中學(xué) 郭守山

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是20世紀(jì)80年代開(kāi)始出現(xiàn)的，其可解釋為以微型化裝置作為實(shí)驗(yàn)儀器所展開(kāi)的、使用劑量少于常規(guī)實(shí)驗(yàn)90%的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。這類(lèi)實(shí)驗(yàn)儀器是以常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器為依據(jù)進(jìn)行微型化處理，并不是單純體積層面的縮小，它符合新時(shí)代所提出的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)理念，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中具有安全、節(jié)約、綠色等優(yōu)勢(shì)?；跁r(shí)代的發(fā)展與教育的變革，傳統(tǒng)的以教師示范為主的化學(xué)實(shí)驗(yàn)已不能滿(mǎn)足新時(shí)代的發(fā)展需求，學(xué)生必須具備自主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的能力，并在實(shí)踐中創(chuàng)新發(fā)展，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)恰好符合這一要求。同時(shí)，學(xué)生通過(guò)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)的親身體驗(yàn)，也能提升自身在實(shí)踐創(chuàng)新、節(jié)約環(huán)保、安全意識(shí)、社會(huì)責(zé)任等方面的核心素養(yǎng)，對(duì)個(gè)人全面發(fā)展具有積極影響。根據(jù)我國(guó)近些年來(lái)中學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特別是農(nóng)村中學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，在化學(xué)學(xué)科的教學(xué)中開(kāi)展微型實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)被國(guó)內(nèi)化學(xué)教育工作者高度重視。

一、實(shí)驗(yàn)是化學(xué)研究和學(xué)習(xí)的重要途徑和手段

化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展與實(shí)驗(yàn)密不可分，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)習(xí)最直接、最常用、最有效的手段和方法。進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)要在一定的理論基礎(chǔ)上保證化學(xué)實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程均符合實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范和要求，學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲得科學(xué)的理論與知識(shí)，既符合學(xué)生的年齡特征，又符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，因此實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)方面是行之有效的。

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)對(duì)物質(zhì)間發(fā)生反應(yīng)所采用的方法及措施、化學(xué)反應(yīng)變化情況及操作流程、化學(xué)現(xiàn)象的分析，得出化學(xué)反應(yīng)所需要特定的條件與措施。同時(shí)，能夠使學(xué)生學(xué)會(huì)從物質(zhì)平衡與變化的角度進(jìn)行深入分析，了解化學(xué)反應(yīng)的變化規(guī)律及實(shí)質(zhì)。

在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出猜想與假設(shè)，進(jìn)一步在實(shí)驗(yàn)中對(duì)自身的猜想進(jìn)行驗(yàn)證，這一過(guò)程要保證科學(xué)性與合理性，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論符合具體情況。實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，能夠使學(xué)生培養(yǎng)獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，形成科學(xué)思維方法和開(kāi)拓創(chuàng)新的能力，提高分析處理化學(xué)信息及文字表達(dá)的能力，形成團(tuán)隊(duì)精神。

實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度與創(chuàng)新精神，使學(xué)生在日常生活與學(xué)習(xí)中主動(dòng)關(guān)注與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)現(xiàn)象，踴躍參與社會(huì)活動(dòng)，進(jìn)而有效結(jié)合學(xué)習(xí)與生活，了解社會(huì)、環(huán)境、化學(xué)、技術(shù)等領(lǐng)域之間的交互特征，清楚科學(xué)技術(shù)對(duì)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的重要性，主動(dòng)承擔(dān)起促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的使命和責(zé)任，以綠色發(fā)展的健康觀念規(guī)范日常行為和學(xué)習(xí)。

二、微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的新途徑

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是盡可能減少化學(xué)試劑消耗同時(shí)又能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果科學(xué)準(zhǔn)確的一種新興的實(shí)驗(yàn)方法，其宗旨是提倡勤儉節(jié)約與綠色化學(xué)理念，能夠減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)所消耗的試劑量，進(jìn)而減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的污染，符合新時(shí)代提倡的可持續(xù)發(fā)展理念，有利于培養(yǎng)學(xué)生勤儉節(jié)約的生活習(xí)慣，具有創(chuàng)新性、科學(xué)性、可操作性、典型性、趣味性、合作性等特點(diǎn)，適合學(xué)生的年齡特征。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以概括為：實(shí)驗(yàn)室的微型化和超微型化、實(shí)驗(yàn)儀器及裝置的微型化、實(shí)驗(yàn)微型化的創(chuàng)新重組、可操作性家庭實(shí)驗(yàn)的微型化。學(xué)生在運(yùn)用微型化學(xué)儀器進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)安裝操作、動(dòng)腦思考、現(xiàn)象分析等，將化學(xué)學(xué)習(xí)中遇到的枯燥乏味的概念用語(yǔ)、原理定律等變成形象直觀的感性知識(shí)，促使學(xué)生主動(dòng)參與科學(xué)探究，激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)奧秘的欲望，體驗(yàn)成功的喜悅，養(yǎng)成健康的學(xué)習(xí)習(xí)慣和生活習(xí)慣，激發(fā)對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣及創(chuàng)造力，是一項(xiàng)理想的提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力、責(zé)任擔(dān)當(dāng)和樹(shù)立“綠色化學(xué)”環(huán)保意識(shí)的教學(xué)手段。

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，從實(shí)驗(yàn)儀器的改良到實(shí)驗(yàn)藥品的選擇和制備，從實(shí)驗(yàn)期間出現(xiàn)諸多精彩的化學(xué)現(xiàn)象到顏色、狀態(tài)、氣味的改變，以及化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的聲、光、電、熱等現(xiàn)象，都會(huì)呈現(xiàn)出豐富生動(dòng)的感官?zèng)_擊，給學(xué)生帶來(lái)無(wú)限的思考和探究空間。微型實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)查找資料，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟及所用儀器，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行重新組裝與整合，準(zhǔn)備有序開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的化學(xué)試劑與材料等，通過(guò)詳細(xì)記錄化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及發(fā)生的現(xiàn)象，對(duì)其原因及結(jié)果進(jìn)行分析，找到化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生規(guī)律，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性及求知欲，培養(yǎng)了學(xué)生的個(gè)性和團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神。學(xué)生在這期間思維能力與創(chuàng)新精神均能得到強(qiáng)化，使學(xué)生由被動(dòng)接受教師傳授的知識(shí)轉(zhuǎn)向?yàn)橹鲃?dòng)親身參與知識(shí)的獲取，有利于學(xué)生的全面發(fā)展，而教師的教學(xué)目標(biāo)也從簡(jiǎn)單的內(nèi)容傳輸轉(zhuǎn)到對(duì)化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，讓學(xué)生主動(dòng)掌握學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，保持嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度，進(jìn)而提升自身的核心素養(yǎng)。

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的差異在于其具有安全、無(wú)污染、現(xiàn)象明顯、操作簡(jiǎn)單、耗材少等特征，在實(shí)驗(yàn)成本及實(shí)驗(yàn)效果等方面均有顯著優(yōu)勢(shì)。在微型實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的精心設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程可能發(fā)生問(wèn)題的預(yù)判，以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果的分析，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)參與化學(xué)學(xué)習(xí)的激情，使學(xué)生的核心素養(yǎng)得到升華。

三、加強(qiáng)微型實(shí)驗(yàn)的研究，改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

化學(xué)實(shí)驗(yàn)一直是教育工作面對(duì)的難題，十幾年來(lái)，我國(guó)雖然在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上有了較快的發(fā)展，但與許多發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定的差距，主要表現(xiàn)為：一是不做實(shí)驗(yàn)。很多學(xué)校特別是農(nóng)村學(xué)校幾乎沒(méi)有化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，有實(shí)驗(yàn)室的也是擺幾樣儀器和藥品應(yīng)付上級(jí)檢查。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課多是教師在課堂上演示或講解，甚至只播放視頻，而學(xué)生只負(fù)責(zé)觀看和記錄，幾乎沒(méi)有動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，如果需要學(xué)生做實(shí)驗(yàn)也完全是模仿教師的實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容，學(xué)生缺乏自主性與創(chuàng)新性；二是實(shí)驗(yàn)條件差。實(shí)驗(yàn)室不能保證在時(shí)間、空間上滿(mǎn)足教材中所規(guī)定的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生更是可望而不可及，開(kāi)放性與實(shí)用性不高，阻礙了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展；三是實(shí)驗(yàn)室更新慢、資金短缺。由于化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器藥品損耗快，學(xué)校不能及時(shí)引進(jìn)新儀器，購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)藥品。

新高考改革的目的之一是充分發(fā)揮“高考指揮棒”的作用，采取諸多手段培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全方面發(fā)展。新教材是為了配合新高考的實(shí)施和培養(yǎng)全面發(fā)展的學(xué)生而編寫(xiě)的，其編排的順序及內(nèi)容都是為了適應(yīng)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。2020年秋季我省使用的高中化學(xué)新教材從主要欄目設(shè)置就可以看出，實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)踐活動(dòng)等內(nèi)容占有大量的篇幅，幾乎每章每節(jié)都有實(shí)驗(yàn)。因此，新教材的使用中，必須重視實(shí)驗(yàn)教育，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的認(rèn)知水平，進(jìn)而使其科學(xué)探究能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、環(huán)保意識(shí)等都能得到提高，具有社會(huì)責(zé)任感和使命感。為了達(dá)成這一目標(biāo)，要求教師充分發(fā)揮自身的指導(dǎo)作用，為學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)創(chuàng)造條件。開(kāi)展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，既能解決實(shí)驗(yàn)資金短缺和沒(méi)有實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的難題，又能配合新課改培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展的核心素養(yǎng)。

微型實(shí)驗(yàn)已有二三十年的研究歷史，世界上許多國(guó)家和地區(qū)參與了這項(xiàng)研究工作。這些年來(lái)，各國(guó)的化學(xué)教育工作者對(duì)微型實(shí)驗(yàn)的研究取得了大量成就，教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用證明，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中能充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，在全面進(jìn)行高考改革和教學(xué)改革大環(huán)境下，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要手段和化學(xué)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，已經(jīng)超出傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，要求我們能夠利用生活中現(xiàn)有的條件和材料隨時(shí)做實(shí)驗(yàn)，其重要性也日益凸顯出來(lái)。比如，用醫(yī)用點(diǎn)滴管做膠頭滴管、用礦泉水瓶做燒杯、用墨水瓶做酒精燈等來(lái)完成一些課堂實(shí)驗(yàn)、家庭實(shí)驗(yàn)，通過(guò)有趣的小實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)熱情，豐富學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備。同時(shí)在此期間，學(xué)生的社會(huì)責(zé)任、創(chuàng)新水平、科學(xué)意識(shí)等均能得到增強(qiáng)。因此，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有很好的教學(xué)效果和功能，在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)受到關(guān)注，并逐漸生活化。

總之，微型實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中作為常規(guī)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，其作用與功能是無(wú)法代替的，學(xué)生通過(guò)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)可在實(shí)踐創(chuàng)新、健康生活、責(zé)任意識(shí)等素養(yǎng)方面均得到大幅提升。在當(dāng)前高考改革和教學(xué)改革中，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的發(fā)展又是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新和變革，化學(xué)教育工作者應(yīng)根據(jù)微型實(shí)驗(yàn)的發(fā)展引入新的教學(xué)觀念與教學(xué)方法，完成提升學(xué)生核心素養(yǎng)的重要目標(biāo)。因此，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究前景非常廣闊。