1、立項編號開遠市教育科研小課題申報評審書課 題名稱小班化課堂教學中開展微型化學實驗的研究課題主持人王芳工 作 單 位開遠市第一中學學科化學申報日期 2014 年7月開遠市教育局開遠市教育科學規劃領導小組辦公室2014年5月開遠市教育科研小課題申報評審信息表課題名稱小班化課堂教學中開展微型化學實驗的研究研究周期從2014年6月起至2015年6月止課題 主持人姓名土芳性別女出生年月1982、12學歷本科行政職務專業技術職中教手一級工作單位開遠一中E mailWf5221310課題組 其他成 貝（取多4人）姓名性別年齡職稱工作單位研究專長葉曦女29中二開遠市第一中學化學教學張

2、淼女26見習開遠市第一中學化學教學P何長東男：24見習開遠市第一中學化學教學教育教學 中遇到的 問題或困 惑闡述（150字以 內）微型化學實驗是由美國 Mayo博士于80年代初提出，其特點是實驗藥品微量化及 實驗儀器微型化。優點是減少試劑用量，降低實驗費用；降低實驗排廢量，減少環境 污染；縮短實驗時間、且安全可靠。80年代末，微型實驗介紹到我國后，國內廣大化學工作者對它的興趣有增無減。近十年來，發表了許許多多有關實驗微型化的文章， 也研制出了形形色色的微型實驗儀器。但是，在高中化學教學中，只有少部分教師作 為實驗改正而應用少量微型實驗，至今尚未見到從整體著眼的系統研究和廣泛應用微 型實驗的報道

3、，因此，我們提出了本課題。其目的是：探索微型實驗在小班化高中化 學中的廣泛應用，創新化學教學方法，提高化學教學質量。研究的目的、意義本課題的假設是：在高中小班化化學教學中， 運用微型實驗，創新化學教學方法， 能激發學生學習興趣，提高學生的實驗操作、觀察、分析、設計和創新等能力，訓練 學生解決實際問題的能力，培養學生的科學精神和品德，從而有效地提高化學教學質 量。研究的主 要內容（1）咼中化學教材演示實驗和學生實驗的分類研究：通過查閱、收集、整理相關 的資料，找出本課題的重點研究方向。對一些重點實驗進行探究化實驗改進研究，微 型化改進研究或生活實驗改進研究。（2）高中化學教材實驗的改進與創新設計

4、研究：完善現行高中化學教材中有不足 之處的實驗儀器、方案及方法；補充現行高中化學教材中沒有的重要實驗儀器、方案 及方法；對3-5個重要演示實驗儀器、方案及方法進行改進創新。（3）高中化學實驗的改進與創新的應用研究：研究如何將實驗探究過程與教學實 踐結合起來，如何將研究的成果更好地應用于以后的化學教學，為學校的化學教學服 務。（4）高中化學實驗改進與創新的方式與方法研究：研究如何利用教師資源與學生 資源，在教學過程中更好地開展研究工作，以何種方式進行實驗的創新與改進。研究中的重要概念界定微型化學實驗統的編排與整理演示實驗和學生實驗的改進與創新研究，實現高中化學實驗的儀器微型化， 試劑微量化，努力

5、對化學實驗進行微型化改進，生活化改進，探究型改進，根據教材教學的需要進行創新實驗研究。研究的主要方法文獻法，實驗法，調查法，觀察法，個案研究法，比較研究法，行動研究法，敘事研 究法等。研究步驟及進程序號研究步驟起訖時間進程及工作任務人員分工12014年6月至2014年8月準備啟動階段獨立完成22014年9月至2014年1月實驗實施階段獨立完成32014年2月至2015年4月鞏固提高階段獨立完成42015年5月至應用總結結題階段獨立完成課題研究 預期成果1、根據教材教學的需要，實現高中化學實驗的儀器微型化，試劑微量化，努力對化學實驗進行微型化改進，生活化改進，探究型改進。2.在高中小班化化學教學

6、中，運用微型實驗，創新化學教學方法，能激發學生學習 興趣，提高學生的實驗操作、觀察、分析、設計和創新等能力，訓練學生解決實際問 題的能力，培養學生的科學精神和品德，從而有效地提高化學教學質量。、問題的提出著名化學家戴安邦先生說過：“化學實驗室應該是學生學習的最有效和收獲最豐富的場所，培養化學科學素質，不僅要傳授知識，最重要的是發展學生的智力。”新一輪課程改革突出了過程與方法的重要性，更強調學生在學習這一過程中的主體性體 驗。這說明，以學生動手為主的化學實驗必將在新一輪課程改革中扮演無法替代的角 色。一、化學實驗的教育功能1. 喚起興趣、引起探索的動機和行為。學生通過感知教師演示實驗的現象和觀察

7、各種實驗儀器、裝置而產生感覺興趣； 學生通過親自動手操作獲得實驗現象而產生操作興趣；學生通過探究實驗現象產生的 原因和規律性激發了探究興趣；學生在運用所學知識、技能和方法進行創造性的實驗 活動中會形成創造興趣。這四種實驗興趣決定了教師應該注意采取相應的措施來培養 學生的實驗興趣，激發學生的學習動機，并促使其逐漸由低級向高級水平發展，以激發學生的 學習動機。課題研究 論證報告2. 培養學生的實驗技能廣義上說，實驗技能包括智力技能和操作技能，二者在實驗教學過程中相互聯系、相互促進。智力技能主要是指對實驗操作方法、儀器裝置及原理、現象處理方面的認 識和理解。操作技能則體現在操作演練方面達到準確、靈活

8、、協調及規范。顯然，學 生實驗技能的培養必須以學生親自動手進行實驗操作為主，這是其他教學形式所不能 替代的。3. 訓練學生科學的思維方法眾所周知，化學是一門邏輯性十分嚴密的課程。在化學實驗操作中，要想獲得預 知的實驗現象，就必須準確地運用實驗方法，比如反應物的用量、反應的時間、溫度 的控制等，如果沒有嚴密的邏輯思維能力，則準確地完成一組實驗操作是很難想像的。二、化學課堂引入微型實驗的新理念所謂微型化學實驗，就是以盡可能少的化學試劑獲取所需化學信息的實驗方法與 技術。同常規化學實驗相比，微型化學實驗具有以下特點。1. 節省實驗經費微型實驗的試劑用量比常規實驗節約90%比如，點滴板代替試管可廣泛應

9、用于元素及其化合物的溶液性質與離子檢驗實驗，具有試劑用量 少，對比現象明顯，滴加試劑和洗滌簡便等優點。同時，可以用很多廢棄的物品替換實驗儀器進行實驗（如廢棄的青霉素瓶、易拉罐瓶等），故微型實驗可大大節約實驗經費。2. 操作安全，污染小由于微型實驗所需實驗試劑用量少，反應產物少，實驗中不會造成危險，生成的 污染物的量少，故對環境的污染大大減少。3. 激發學生學習化學的興趣微型實驗有助于絕大多數學生動手做實驗，改變了過去那種“一人做、大家看” 的局面，學生由被動“等待”和“接受式”的學習方式，變為“主動”和“探索式” 的學習方式，極大地促進了學生學習化學的興趣。4. 節省實驗時間微型實驗同常規實驗

10、相比，具有儀器簡單、反應速率快、現象明顯的特點。 所以，微型實驗在化學課堂上的有效運用能節省實驗時間，提高課堂教學質量。5. 培養學生的創造能力微型實驗可以利用生活中常見的廢棄物開展實驗，教師可以和學生一起尋找代用 品進行實驗，可以鼓勵學生積極開動腦筋，集思廣益，在現有的條件下自行設計一些 裝置，自己動手制作一些簡單的儀器用于實驗。如用廢棄的小藥瓶加以改造變成小試 管、小酒精燈；用一些廢棄的藥品包裝鋁箔代替井穴板；用廢舊的青素瓶做集氣瓶； 用輸液管改裝成導氣管；用廢棄的塑料眼藥水瓶替代多用滴管；等等。三、微型化學實驗的發展前景從20世紀80年代末開始，中國先在大學化學教學中引入微型化學實驗。不

11、久，這項實驗方法與技術又被部分中學化學實驗教師所接受，促進了教學改革。1994年，中國化學學會化學教育委員會委托河南鄭州鐵路分局普教委舉辦了中國第一屆“全國 中學微型化學實驗研討會”。這次研討會的成功舉辦對微型化學實驗在中國中學化學 實驗教學中的推廣起到了重要推動作用。目前，常規儀器和基本實驗操作與微型實驗 結合已成為微型實驗的發展方向。相信在不久的將來，微型實驗的運用必將在全國范 圍內廣泛而有效地開展起來。二、相關概念的界定1. 微型化學實驗，英文名稱為micro scale chemical experiment ，簡寫為 ML是以盡可能少的試劑，獲取所需化學信息的實驗原理和技術。在微型化

12、的儀器裝置中 進行的化學實驗，其試劑用量為常規用量的1/1 0001/10 ,用量比對應的常規實驗節省90%左右。微型化學實驗的兩個基本特征：儀器的微型化和試劑的微量化。2. 課程資源是教育教學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、多質性、具體性、價值潛在性等特點。課程資源種類繁多，研究者根 據不同標準把課程資源分為：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。3. 微型化學實驗課程資源是由微型化學實驗儀器（硬件），微型化學實驗內容的設計（軟件），微型化學實

13、驗的課程與教學設計（應用） ，掌握微型化學實驗的教師和 學生等多個要素組成的系統。4“高中化學微型實驗課程資源的探索與研究”就是以微型化學實驗為載體，使其能夠進入化學課程，與化學教育教學活動相聯系，并充分挖掘已開發出來的微型化 學實驗在化學課程中的教育教學價值。其開發的價值取向是有利于學生對化學物質世 界探究的學習化課程資源，把重心放在為學生學習構筑一個意義建構的生態化學習環 境，為學生“學”的進程提供顯性和隱性的資源支持。其課程資源既是素材性資源又 是條件性資源，既對現有資源有機整合、豐富提質，又對缺失資源或潛在資源全面開 發，探索與研究課程資源，旨在使課程資源質量最優化、效益最大化。三、課

14、題研究的理論支撐1. 哲學依據：馬克思主義關于人的全面發展學說包含社會應向人提出全面教育、要給每個人發展個性的權力，因此，注重個性、發展個性是開發人的創造性思維能力、落實全面發展的重要前提。馬克思主義關于人的全面發展理論通過“高中化學微型實 驗課程資源的探索與研究”的開展可以得到更好的貫徹。2. 政策法規依據：普通高中化學課程標準（實驗）在實施建議中特別指出：充分和利用化學課程資源，對于豐富化學課程內容，促進學生積極主動地學習具有重要的意義，學校和教師都應努力建設、開發與利用校內外的課程資源，并爭取社會各 方面的支持與幫助。“高中化學微型實驗課程資源的探索與研究”尊重和滿足學生發展需要，給學生

15、的學習以較大的選擇空間，充分開發和利用化學課程資源，對于豐富 化學課程內容，促進學生積極主動地學習具有重要意義。3. 教育理論依據：建構主義學習理論認為，學習是學生的自主建構過程，學生 通過新舊知識經驗來形成、充實或改造自己的經驗體系，教學不能無視學生的生活經 驗與體驗，教師應提供富有挑戰性的學習環境和真實任務，然后從旁提供資源，記錄 學生的進展情況，指導學生細化分解問題。“高中化學微型實驗課程資源的探索與研究”的開展就是讓學生能更深刻地認識實驗在化學科學中的地位，掌握化學實驗的基 本方法和技能，培養學生的科學素養、激發學習化學熱情、感受化學的奇妙和魅力， 利于創新意識的萌發，自主探究知識的產

16、生過程。4心理學依據：皮亞杰認知結構理論認為，知識的形成，是主體和外部世界在 連續不斷的相互作用中，通過同化和順應引起個體內部圖式一認知結構的變化，從而 達到認識上的平衡。皮亞杰認為，每一個認知活動都含有一定的認知結構，認知結構 的形成和發展過程，也就是主體的認識由不斷發展的平衡一不平衡一平衡的過程。“高中化學微型實驗課程資源的探索與研究”通過學生親身實踐，自主開發課程資源，符 合心理學關于“境域一啟迪一躍遷一頓悟一驗證”創造性思維訓練的要求。四、課題研究的過程與方法第一階段：準備階段（2014年6月至2014年8月）采用文獻資料法、確定課題研 究目標、界定與課題相關的概念、確定課題研究的創新

17、點及難點及課題組活動時間及內容、消除來自實驗操作人員的無關影響、對高二學生進行前測，并將對前測數據進行分析、統計，作為實驗對象在實驗前水平的依據。第二階段：實驗實施階段（2014年9月至2014年1月）采用行動研究法、調查法 等手段，使課題組成員按照課題分工和實施方案分頭開展工作，并根據自己承擔的實 驗內容，確定相應的重點，使課題研究有序進行；開齊、上足實驗課程，探索微型化 學實驗儀器的設計、制作；挖掘現有實驗儀器資源，收集、選擇、整理微型化學實驗 儀器；確認那些切實可行的訓練途徑和手段；做個案分析、實驗報告或專題論文，為 課題的總結論證階段積累資料。第三階段：鞏固提高階段（2014年2月至2

18、015年4月）采用討論法、比較研究法等手段對課題組教師開設的課題研究實驗課，進行情況反饋和經驗交流，及時“刷 新”實施方案；在研究過程中結合研究實際，積極撰寫論文。在課題組例會上交流， 并參加各級論文評選，或向報刊、雜志投稿，把課題研究成果推向社會；根據課題研 究的進展情況，開展一次中期匯報工作，接受上級領導和市教科所真心實意的檢查與 指導。第四階段：應用總結階段（2015年5月至）采用 定性與定量相結合方法、歸納法 等手段，對課題各階段有價值的研究成果進行匯總、整理、修訂，研究各個維度上的 變量關系，制作相關圖表；對課題研究的資料進行分類、整理、分析，做好歸檔工作；討論無關變量的影響；分析課

19、題存在的不足；展望課題繼續深入研究的可能性及前景；撰寫出結題報告。五、研究成果1. 論證了高中化學微型實驗課程資源的探索與研究的價值（1）傳播綠色化學理念綠色化學可詮釋為環境友好化學，其核心內涵是指在化學反應過程和生產過程 中，盡量減少或徹底清除使用和產生有害物質，即不是被動地治理環境污染，而是主 動地防止化學污染，將污染消滅在生產源頭的化學。它使用化學藥品的基本原則是：（1）不用危害品（Reject）；（ 2）減少用量（Reduce）; （3）循環使用（Recycle）；（ 4） 收回利用（Reuse）。微型化學實驗使用了盡可能少的試劑，減少了實驗的“三廢”， 與上述4R原則是一致的。它把預

20、防化學污染的思想貫穿于化學教育的全過程中，有 利于學生綠色化學意識的形成。（2）促進化學新課程改革在化學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60年代初引導的那場結構課程改革，那些精選優編的結構課程及教材，如CBA化學教材，到20世紀60年代末已經備受冷落。“其理論價值遠未得到廣泛肯定，而在教學實踐 的檢驗中幾乎遭到完全的失敗。”在此，美國著名的課程論專家施瓦布認為，廣大教師被排除在課程開發過程之外是其失敗原因之一。這說明教師作為重要的課程資源 未能得到開發。就化學新課程改革看，我國中學班級多且規模大，常規化學實驗課程 資源的不足，是制約化學新課程改革深入的重要因素。推廣

21、微型化學實驗，實現人手 一套微型儀器，能給每個學生提供平等的學習機會，是化學課程資源開發和利用的新的生長點。（3）轉變化學學習方式化學新課程理念強化科學探究意識，促進學習方式的轉變。這實際上是教學重 心由教轉向學。如果學生各自擁有一套微型實驗裝置和藥品，那么，就有權決定何時、何地、以什么方式使用此資源，例如學生課前預習、課中學習、課后復習都能按照自 己的思維進行實驗，能在實驗室、教室甚至家庭做實驗。它拓寬了學生科學探究的空 間，為培養學生終生學習能力服務其最大的價值在于引導教師和學生真正從基于教科 書的教與學走向基于課程資源的教與學。（4）培養創新能力在教學中引入微型化學實驗， 由于儀器的微型

22、化和試劑的微量化， 給實驗方法的 重新設計、改造和組合創造一個很大的思維空間。 這對活躍學生思維， 激發創造欲望， 培養創新能力有重要價值。2. 形成了高中化學微型實驗課程資源的構建模式（1）資源構建的時空范疇高中化學微型實驗課程資源的構建以“班級學生”為主體，以“年級學生”為輔 助，“以學生自身的經歷和體驗”為核心。其涉及的空間范圍隨學生活動范圍而變化， 可能是學生生活中的體驗、也可能是局限與某堂課的見聞。高中化學微型實驗課程資源可表現為有形資源和無形資源兩種，其中有形資源包 括與班級學生有關的一些資料、微型實驗裝置等，無形資源包括學生的體驗、經歷等。（2）資源開發的三條主線主線1:高中化學

23、親身體驗的資源開發實踐證明，在化學實驗中，學生自己動腦設計的實驗、動手制作的儀器，其體驗 要比教材設計的理想實驗、教師提供的成套儀器來得更深刻。因此，在教學過程中， 如果是學生可以親身體驗的探究活動，就不要用教材中的實驗或教師的經驗來代替。案例1： 一些實驗的設計、藥品的選擇、儀器的安裝等，要充分發揮學生的主觀 能動性，鼓勵學生自制儀器代用品（如用廢棄的飲料瓶或小藥瓶作為反應容器）、自 選低成本藥品（如用貝殼或雞蛋殼代替碳酸鈣，用食用堿代替碳酸鈉），這樣不僅可 以消除實驗的神秘感，激發學生的實驗興趣，訓練學生的實踐技能，還可以降低課程 資源成本，培養學生的節約與環保意識。主線2:高中化學社會生

24、活信息的資源開發案例2:學生獲取信息的渠道是多種多樣的。教師要善于把學生已經掌握的和能 夠發現的信息作為課程資源，以使教學內容更豐富、貼近生活、貼近學生。如：調查 家庭中金屬廢棄物的種類和數量，分析回收利用金屬廢棄物的價值和可能性，提出具 體的可行性方案等。主線3:高中化學個性化的思維方法和多樣化探索的資源開發學生的思維方法可能千差萬別，教師應尊重和珍惜每個學生充滿個性的思維方 法，并善于把這些思維方法作為一種課程資源加以利用。比如微型化學實驗裝置的設 計、課本實驗開發成家庭小實驗、等大都體現出學生的創新思維，學生在解決這類問 題時，不乏有很多的奇思妙想和捷徑，教師要有意識地把這些個性化的思維

25、方法和多 樣化的探索成果轉化為一種課程資源，幫助學生分析每種方法的優缺點和應用環境，使敢想、敢說的學生得到充分的肯定和鼓勵，同時也拓寬了其他學生的思路，這樣不僅使學生在知識技能方面得到充分提高，而且在思維方法上也會得到有效的訓練。案例3:學生在設計氣體發生裝置，就有學生以注射器為基礎，設計能制備多種氣體的微型裝置，其方法為：取甲、乙兩支干燥潔凈的注射器（5ml規格）。先將甲注射器活塞抽出，用小藥勺取固體（細塊或粉狀）微量（0.1克左右或所占體積為米粒、豆粒大小）從大孔放入空筒底部內側，然后再將活塞放入注射器內，接近底部。乙注射器小孔與吸管連接后，吸入反應液體（2ml左右），用連接管將甲、乙注射器小孔頭連接。實驗開始將乙注射