微型化學(xué)實驗的課程資源開發(fā)和利用 4300字

微型化學(xué)實驗的課程資源開發(fā)和利用4300字摘要：微型化學(xué)實驗課程資源的開發(fā)和利用就是以微型化學(xué)實驗為載體，使其能夠進入化學(xué)課程，與化學(xué)教育教學(xué)活動相聯(lián)系，并充沛挖掘已開發(fā)出來的微型化學(xué)實驗在化學(xué)課程中的教育教學(xué)價值。它對于傳播綠色化學(xué)理念、促進化學(xué)新課程改革、轉(zhuǎn)變化學(xué)學(xué)習(xí)方式、培養(yǎng)創(chuàng)新能力有重要意義。我們可以從國家、地方、學(xué)校三個層面對微型化學(xué)實驗課程資源進行開發(fā)和利用。

關(guān)鍵詞：微型化學(xué)實驗；課程資源；開發(fā)和利用

一、微型化學(xué)實驗課程資源的內(nèi)涵及其開發(fā)和利用的價值

〔一〕微型化學(xué)實驗課程資源的內(nèi)涵

微型化學(xué)實驗，英文名稱為microscalechemicalexperiment或microscalelaboratory，簡寫為M.L。美籍華裔化學(xué)家馬祖圣教授提出微型化學(xué)實驗是以盡可能少的試劑，獲取所需化學(xué)信息的實驗原理和技術(shù)。中國微型化學(xué)實驗研究中心主任周寧懷教授認為微型化學(xué)實驗是在微型化的儀器裝置中進行的化學(xué)實驗，其試劑用量為常規(guī)用量的1/1000～1/10，用量比對應(yīng)的常規(guī)實驗節(jié)省90%左右。這里提出微型化學(xué)實驗的兩個根本特征：儀器的微型化和試劑的微量化。因而，微型化學(xué)實驗是指用微量的藥品在微型的儀器中進行的實驗。

課程資源是教育教學(xué)活動中一切可資利用的人力、物力以及自然資源的總和，它具有多樣性、多質(zhì)性、具體性、價值潛在性等特點。［1］課程資源種類繁多，研究者根據(jù)不同規(guī)范把課程資源分為：素材性資源和條件性資源；自然課程資源和社會課程資源；文字資源、活動資源和信息資源；顯性資源和隱性資源；思想資源、知識資源、人力資源、物力資源等幾個子系統(tǒng)。［2］從化學(xué)實驗的地位看，化學(xué)實驗是中學(xué)化學(xué)課程內(nèi)容不可短少的組成局部，是學(xué)生認識化學(xué)科學(xué)知識的重要工具和媒體，是化學(xué)教學(xué)認識過程中一個重要環(huán)節(jié)。［3］微型化學(xué)實驗作為一種辦法與技術(shù)，不僅是人們認識化學(xué)物質(zhì)世界的結(jié)果與結(jié)晶，更是生成化學(xué)課程的強有力的工具和推動力，是目的與伎倆的統(tǒng)一。其課程資源既是素材性資源又是條件性資源。

從系統(tǒng)角度看，微型化學(xué)實驗課程資源是由微型化學(xué)實驗儀器〔硬件〕，微型化學(xué)實驗內(nèi)容的設(shè)計〔軟件〕，微型化學(xué)實驗的課程與教學(xué)設(shè)計〔應(yīng)用〕，掌握微型化學(xué)實驗的教師和學(xué)生等多個要素組成的系統(tǒng)。微型化學(xué)實驗課程資源的開發(fā)和利用就是以微型化學(xué)實驗為載體，使其能夠廣泛地進入化學(xué)課程，與化學(xué)教育教學(xué)活動相聯(lián)系，并充沛挖掘已開發(fā)出來的微型化學(xué)實驗在化學(xué)課程中的教育教學(xué)價值。其開發(fā)的價值取向是有利于學(xué)生對化學(xué)物質(zhì)世界探究的學(xué)習(xí)化課程資源，把重心放在為學(xué)生學(xué)習(xí)構(gòu)筑一個意義建構(gòu)的生態(tài)化學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生“學(xué)〞的進程提供顯性和隱性的資源支持。

〔二〕微型化學(xué)實驗課程資源開發(fā)和利用的價值

1.傳播綠色化學(xué)理念

綠色化學(xué)可詮釋為環(huán)境友好化學(xué)，其核心內(nèi)涵是指在化學(xué)反饋過程和生產(chǎn)過程中，盡量減少或徹底去除使用和產(chǎn)生有害物質(zhì)，即不是被動地治理環(huán)境污染，而是主動地避免化學(xué)污染，將污染毀滅在生產(chǎn)源頭的化學(xué)。它使用化學(xué)藥品的根本原那么是：〔1〕不用危害品〔Reject〕；〔2〕減少用量〔Reduce〕；(3)循環(huán)使用〔Recycle〕；〔4〕收回利用〔Reuse〕。微型化學(xué)實驗使用了盡可能少的試劑，減少了實驗的“三廢〞，與上述4R原那么是一致的。它把預(yù)防化學(xué)污染的思想貫通于化學(xué)教育的全過程中，有利于學(xué)生綠色化學(xué)意識的形成。

2.促進化學(xué)新課程改革

在化學(xué)新課程的實施過程中，我們絕不能忘記前車之鑒：布魯納在20世紀(jì)60年代初引導(dǎo)的那場結(jié)構(gòu)課程改革，那些精選優(yōu)編的結(jié)構(gòu)課程及教材，如CBA化學(xué)教材，到20世紀(jì)60年代末已經(jīng)備受冷落。“其理論價值遠未得到廣泛肯定，而在教學(xué)實踐的檢驗中幾乎遭到完全的失敗。〞［4］在此，美國馳名的課程論專家施瓦布認為，廣闊教師被排除在課程開發(fā)過程之外是其失敗原因之一。［5］這表明教師作為重要的課程資源未能得到開發(fā)。就化學(xué)新課程改革看，我國中學(xué)班級多且規(guī)模大，常規(guī)化學(xué)實驗課程資源的缺乏，是制約化學(xué)新課程改革深入的重要因素。推廣微型化學(xué)實驗，實現(xiàn)人手一套微型儀器，能給每個學(xué)生提供平等的學(xué)習(xí)時機，是化學(xué)課程資源開發(fā)和利用的新的生長點。

3.轉(zhuǎn)變化學(xué)學(xué)習(xí)方式

化學(xué)新課程理念強化科學(xué)探究意識，促進學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。這實際上是教學(xué)重心由教轉(zhuǎn)向?qū)W。如果學(xué)生各自擁有一套微型實驗裝置和藥品，則，就有權(quán)決定何時、何地、以什么方式使用此資源，示例學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)都能按照自己的思維進行實驗，能在實驗室、教室甚至家庭做實驗。它拓寬了學(xué)生科學(xué)探究的空間，讓學(xué)生有更多的時機主動地體驗探究過程，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，學(xué)會科學(xué)辦法。

4.培養(yǎng)創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的化學(xué)實驗教學(xué)，學(xué)生往往“照方抓藥〞，無需太多的思考，經(jīng)常處于被動地位。這主要是受常規(guī)實驗條件的限制，一組多人實驗，有的學(xué)生親自動手完成實驗的時機少。如果能在教學(xué)中引入微型化學(xué)實驗，由于儀器的微型化和試劑的微量化，給實驗辦法的重新設(shè)計、改造和組合發(fā)明一個很大的思維空間。這對活潑學(xué)生思維，激發(fā)發(fā)明欲望，培養(yǎng)創(chuàng)新能力有重要價值。

二、我國微型化學(xué)實驗課程資源開發(fā)和利用的現(xiàn)狀分析

崛起于20世紀(jì)80年代末的微型化學(xué)實驗至今已成為國際化學(xué)教育開展重要趨勢的一個標(biāo)志。我國的微型化學(xué)實驗研究在周寧懷教授的倡導(dǎo)與推動下，從上世紀(jì)90年代初開始進行研究至今，已經(jīng)取得了重要成果。1989年微型化學(xué)實驗課題研究協(xié)作組成立；1992年教育部公布的化學(xué)教學(xué)大綱中特別指出“進行微型實驗，以完成實驗教學(xué)任務(wù)〞；1995年國家教委已將微型化學(xué)實驗儀器列入中學(xué)理科教學(xué)儀器配備目錄，2000年配備目錄又增加了塑料儀器；1999年正式成立全國微型化學(xué)實驗中心；微型化學(xué)儀器研制開發(fā)呈現(xiàn)“百花齊放〞、多種型號并存的局面；出版了?微型有機化學(xué)實驗》?微型無機化學(xué)實驗》?微型化學(xué)實驗設(shè)計與實踐》等書；舉行了六屆全國微型化學(xué)實驗研討會和四屆中學(xué)微型化學(xué)實驗學(xué)術(shù)會議。微型化學(xué)實驗儀器的開發(fā)及其研究取得了一定的成就，但是，它并沒有在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中得到大面積的推廣。［6］微型化學(xué)實驗未能作為課程資源進入化學(xué)教學(xué)中，究其原因，大致有下列幾點。

其一，教師對微型化學(xué)實驗認識的偏差。有的教師提出：微型化學(xué)實驗好是好，中考、高考考不考？微型化學(xué)實驗是否會影響學(xué)生掌握常規(guī)實驗的操作標(biāo)準(zhǔn)？采用微型實驗后，常規(guī)實驗怎么辦？筆者認為，隨著新課程改革的推進，高考實驗題在逐步發(fā)生變革。高考命題強調(diào)靈活運用所學(xué)的自然科學(xué)理論、實驗辦法和儀器，設(shè)計簡單的實驗計劃并處理相關(guān)的問題。微型化學(xué)實驗與此并無矛盾。事實上，近年來，高考化學(xué)試題已經(jīng)出現(xiàn)了類似于微型化學(xué)實驗設(shè)計的實驗辦法和儀器的試題。示例，2022年高考理科綜合能力測試〔北京卷〕的第27、28題，2022年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試化學(xué)試卷〔上?！车牡?1、18、26題等。同時，從第29屆國際奧林匹克化學(xué)競賽開始，以后各屆奧賽的實驗局部都有采用微型實驗儀器的操作，這說明我國和國際化學(xué)界對微型化學(xué)實驗的重視。應(yīng)該看到，操作的標(biāo)準(zhǔn)性是相對的，實驗操作是否標(biāo)準(zhǔn)取決于實驗的平安、科學(xué)、簡潔和方便以及實驗現(xiàn)象明顯和實驗誤差降低到最小。從這個意義上說，微型實驗和常規(guī)實驗操作，形式上可能有所不同，但本質(zhì)上是一致的。示例，用膠頭滴管向試管內(nèi)滴加液體與用多用滴管向點滴板中滴加液體，其本質(zhì)是相通的。至于微型化學(xué)實驗和常規(guī)化學(xué)實驗的關(guān)系應(yīng)是有機結(jié)合，是實驗教學(xué)的“一體兩翼〞。這是因為微型化學(xué)實驗不能完全代替常規(guī)化學(xué)實驗。如別離和提純的辦法和技術(shù)，微型實驗難以實現(xiàn)。

其二，微型化學(xué)實驗課程資源開發(fā)的缺陷?！?〕微型化學(xué)實驗儀器和實驗設(shè)計的缺乏。示例，微型塑料型儀器不能加熱，塑料本身能與一些化學(xué)試劑起反饋而使其應(yīng)用受到了影響。微型化學(xué)實驗的缺乏，有微型實驗本身固有的缺陷，有開發(fā)微型化學(xué)實驗的辦法與技術(shù)存在的局限性等?！?〕微型化學(xué)實驗研究的單一。從已發(fā)表的微型化學(xué)實驗研究的看，研究集中于微型實驗裝置的設(shè)計和儀器的改良方面，很少波及教師和學(xué)生如何運用微型化學(xué)實驗的教與學(xué)，沒有形成系統(tǒng)的整體的微型化學(xué)實驗改革計劃，微型化學(xué)實驗的教學(xué)功能和教學(xué)效果未能得到科學(xué)的論證。有關(guān)微型化學(xué)實驗的課程與教學(xué)設(shè)計的資源相對較少。

三、微型化學(xué)實驗課程資源開發(fā)與利用的根本途徑

〔一〕國家層面的微型化學(xué)實驗課程資源的開發(fā)和利用

1．國家化學(xué)課程規(guī)范要明確微型化學(xué)實驗的內(nèi)涵

對于微型化學(xué)實驗的定義，目前國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的說法，由此，人們在一定程度上對微型化學(xué)實驗存在著認識偏差。示例有人把“用量為5mL的濃硫酸和細銅絲、用量為10mL30%的H2O2溶液與生銹的鐵絲，分別在具支試管里的反饋〞說成是微型實驗，［7］這是明顯不妥的。所以，有必要明確“儀器的微型化和試劑的微量化〞的相對規(guī)范。教育部2022年制訂的?普通高中化學(xué)課程規(guī)范〔實驗〕》中提出的“課程資源的開發(fā)與利用倡議〞中，卻未能明確提出微型化學(xué)實驗課程資源的開發(fā)，這不能不說是一種遺憾。筆者認為，鑒于微型化學(xué)實驗已經(jīng)成為二十世紀(jì)八十年代以來的化學(xué)領(lǐng)域引人矚目的重大變革之一，國家化學(xué)課程規(guī)范理應(yīng)明確闡明微型化學(xué)實驗的內(nèi)涵。

2．國家化學(xué)新教材中要滲透微型化學(xué)實驗

目前，依據(jù)初、高中化學(xué)課程規(guī)范編寫的多部化學(xué)教科書已陸續(xù)出版發(fā)行。對于有關(guān)化學(xué)實驗的教學(xué)和習(xí)題設(shè)計，教材多采用常規(guī)化學(xué)實驗裝置，很少波及微型實驗裝置。人教版選修模塊教材?實驗化學(xué)》中，在“化學(xué)實驗的綠色追求〞課題中，提出了實驗小型化、微型化的倡議，并安頓了用微型實驗儀器和代用品進行的實驗，這也是在我國首次把微