微型化学实验与“有效教学”的构建，本文主要内容关键词为：化学实验论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
“有效教学”是指老师在遵循教学活动的客观规律下，以尽可能少的时间、精力和物力投入，取得尽可能多的教学效果，满足社会和个人的教育价值需求而组织实施的活动。笔者认为在化学教学活动中全面开展微型化学实验是化学实验“有效教学”的重要途径之一。结合化学学科的特点，积极创造条件，开展微型化学实验，让学生人人有动手的机会，增加学生实验的“参与度”，以实验为载体培养学生发现问题、探究问题及合作学习的意识。通过微型化学实验使学生在实验体验、合作交流中获取化学知识和技能，在师生平等尊重的气氛中形成完美的人生态度和情感体验。下面以小苏打纯度的测定为例构建“有效教学”。
【活动内容】 工业生产的小苏打（NaHCO[，3]）常常含有NaCl杂质，现在可选用的仪器有医用10mL和5mL两种规格的注射器，医用的青霉素小瓶，10mL小量筒，浓度为0.5mol/L的盐酸和硫酸，如果需要其他试剂还可以从实验室中选用。要求利用上述仪器组装一套实验装置，以测定小苏打的纯度。
【学生合作、实验、探究】 根据活动内容及要求学生提出如下方案：
附图
装置如图1：
附图
【问题探究一】 同学们设计的方案，可以测定小苏打的纯度，但准确度有待探讨，按照该实验方案测量出的气体体积有没有误差？如果有应当如何改进？请同学们相互讨论。
学生通过讨论，认为用该装置测定小苏打的纯度有误差，一部分同学指出装置B中的水会吸收一部分CO[，2]而使测定的体积变小。改进的方法是将水换成饱和的NaHCO[，3]溶液，因为NaHCO[，3]溶液可以降低CO[，2]在水中的溶解度，又可以除去CO[，2]中的HCl；而另一部分同学认为将水换成饱和的NaHCO[，3]溶液反而会使误差变大，因为HCl气体通过饱和NaHCO[，3]溶液时，会产生一部分CO[，2]，我让同学们继续讨论，能否提出一个较为合理的方案？通过讨论学生最后提出的方案是：
①实验中可以用稀硫酸代替稀盐酸。
②在A、B装置之间增加一个除去HCl气体的装置。
【问题探究二】 该实验装置通过上述改进是否误差就很小了呢？有人设计了图2的实验装置进行验证：
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用注射器向广口瓶中注入50mL空气，实验结果发现只收集到38mL水（装置的气密性良好）。根据该实验装置你能否分析一下，为什么量筒中收集到的水的体积不是50mL？
学生共同讨论分析其中的原因，最后形成统一的看法：广口瓶中排除的水并未完全排入量筒中，有一部分水要用于填充广口瓶和量筒之间导管。这时我对学生的回答给予肯定，然后进一步引导学生：你能否在上述实验装置的基础上进一步完善该实验以解决上述实验中存在的问题？学生们进一步展开讨论，最后达成共识：设法让B、C之间的玻璃管先充满水，就可以弥补上述装置的不足。经过探究，将上述实验装置改进成如图3形式。
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实验前先关闭b打开a，将注射器的活塞慢慢向里推压，当广口瓶中排除的液体恰好将广口瓶与量筒之间的导管充满时关闭a，实验时打开b即可实验。
【问题探究三】 同学们经过上面一系列探讨设计出了图3的实验装置，那么，该实验装置是否完美无缺了呢？当用注射器向青霉素瓶中注入稀硫酸时，注入的稀硫酸的体积对于气体体积的测定有没有影响？你能否用注射器和青霉素瓶设计一个实验装置加以验证？
在上述探究和实验设计的基础上，学生经讨论和尝试设计出如图4的实验装置：
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用A注射器向空青霉素瓶中加入一定体积水时，B注射器的活塞向右移动，且加水的体积与注射器内的读数非常接近。由此我们可以得出结论：加入烧瓶内液体体积会使测得的CO[，2]体积偏大。对于这种误差你能否提出一个合理的解决方案？学生们很快找到解决问题的方法：将加入到青霉素瓶中的酸液的体积从测得的二氧化碳体积中扣除即可。
【问题探究四】 经过同学们的努力，设计了图3的实验装置，用此装置测定小苏打的纯度比较理想。但有人指出该装置涉及到的仪器数量较多，连接点也较多，较难保证装置的气密性良好。为此他改变设计思路，设计出了如图5的微型实验装置。请你分析该实验装置，如果让你用该装置完成小苏打纯度的测定，应该如何操作？
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学生们相互进行了充分的探讨，通过分析发现该装置的特点是：不是用排液法测定二氧化碳的体积，而是借助于气体平衡管，利用装置中的注射器进行气体的收集与测量（即注射器既作为反应器又作为量气管）。该实验的操作为：在注射器内吸入少量的稀H[，2]SO[，4]，在未挤入H[，2]SO[，4]前，先插入针头，使青霉素瓶内外压强平衡，然后针头与针筒连接，准确记录注射器活塞的刻度V[，1]，挤入稀H[，2]SO[，4]，立即产生气体，用手帮助拉出注射器活塞（注意平衡管内液面），反应结束、冷却、调压强，使平衡管内液面保持水平，精确记录注射器活塞刻度V[，2]。则二氧化碳的体积为：
V（CO[，2]）=（V[，2]-V[，1]）。
这是一种“活动－探究式”有效教学策略，我们借助于微型实验，大大地激发了学生主体参与、主动实践、主动思考和主动探究的意识，充分展示了学生学习知识的过程，有效地提高了教学效率。