時(shí)間：2022-02-07 22:34:43
導(dǎo)語：在實(shí)驗(yàn)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
1929年哈勃宣布：“宇宙正在膨脹著。星系之間的空間隨時(shí)間線性增加，星系本身并沒有改變；而且星系越遠(yuǎn)，離去得越快”〔1-P115〕。而后，由列梅特、伽莫夫等人發(fā)展為大爆炸理論，基本要點(diǎn)是：在100-200億年之前，宇宙生之于一次大爆炸，物質(zhì)、能量、時(shí)間和空間都由爆炸中創(chuàng)生，爆炸前那種原始的無限稠密被稱為“奇點(diǎn)”,由爆炸引起的膨脹，現(xiàn)在仍在繼續(xù)著。從30年代開始，膨脹的宇宙模型已經(jīng)為大多數(shù)宇宙學(xué)家所接受，現(xiàn)在被稱為現(xiàn)代宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型。現(xiàn)代宇宙學(xué)被定義為：“以廣義相對(duì)論為理論基礎(chǔ)，以哈勃定律為觀測(cè)依據(jù)，并在宇宙學(xué)原理的假設(shè)下,研究整體宇宙的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和演化規(guī)律的一門學(xué)科”(2-P85)。
此前15年，斯利弗在美國天文學(xué)協(xié)會(huì)的一次會(huì)議上，公布的觀察結(jié)果是：“一些明亮星云(后來被證實(shí)是星系)，既有藍(lán)移的，也有紅移的”；更遠(yuǎn)的弱光星云，“全都展示紅移”(1-P111)。沒有做出任何解釋。哈勃有效地以“宇宙梯”法解決了確定星系距離的問題之后，通過對(duì)自己測(cè)定的24個(gè)河外星系距離的分析，發(fā)現(xiàn)紅移量大致同星系距離成正比，即(λ1-λ0)/(λ2-λ0)＝D1/D2。當(dāng)時(shí)普遍認(rèn)為，這個(gè)結(jié)果“唯一可能的物理學(xué)解釋便是河外星系都在以正比于它們距離的速度退離我們而去”〔3-P140〕，由此得出的H＝V/D，被稱為哈勃定律。其中H為哈勃常數(shù)，D為星系距離，V為星系退離速度。D和V“都不是可測(cè)量的量”(8-P403)。
哈勃定律作為膨脹宇宙論的基礎(chǔ)原典、現(xiàn)代宇宙學(xué)的觀測(cè)依據(jù)，存在如下紕漏：1、該定律中既沒有可觀測(cè)的物理量，何以能成為“觀測(cè)依據(jù)”?又缺乏作為必要條件的觀測(cè)數(shù)據(jù)，如何判定其正確?
2、設(shè)星系在t內(nèi)退離距離D=Vt=HDt；依據(jù)哈勃關(guān)系式λ/λ=D/D，λ應(yīng)隨時(shí)間線性增加，即該定律成立的必要條件是紅移譜線持續(xù)移動(dòng)而不是紅移。
3.取H=3×10-2m/s光年，代入λ/λ=D/D=Ht=3×10-2m/s光年·t=10-10/年·t可知，任一星系的λ/λ都將以每年10-10持續(xù)增加。60年代觀測(cè)精度(λ/λ～2.5×10-15)已達(dá)這個(gè)數(shù)據(jù)的4×104倍，要證明哈勃定律成立，就必須提供對(duì)同一星系λ/λ隨時(shí)間線性增加的觀測(cè)證據(jù)。
近40年來，新理論與新技術(shù)的結(jié)合，相繼發(fā)現(xiàn)了一些不調(diào)和的紅移現(xiàn)象。海爾天文臺(tái)的阿普80年代末就宣稱：“我們已知有38個(gè)不調(diào)和紅移天體與24個(gè)星系相關(guān)聯(lián)。這個(gè)數(shù)字之大，不允許我們將它一筆勾銷”(1-P151)。依據(jù)這些佐證，至少在某些情況下，關(guān)于紅移跟膨脹關(guān)聯(lián)的傳統(tǒng)解釋是錯(cuò)的。
紅移跟運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)確實(shí)并不具有唯一性。依據(jù)狹義相對(duì)論，運(yùn)動(dòng)物體發(fā)出的光被靜止者觀測(cè)時(shí)將發(fā)生頻移，和聲波頻移機(jī)理相同，用多普勒效應(yīng)解釋沒有錯(cuò)。依據(jù)廣義相對(duì)論，具有強(qiáng)引力場(chǎng)的靜止物體發(fā)出的光，在引力勢(shì)較高處觀測(cè)也要紅移。即光的頻移有兩種機(jī)制，聲波頻移卻僅有一種，用多普勒頻移解釋光現(xiàn)象就必然會(huì)丟失引力頻移機(jī)制。通常的解釋是：“引力不能定量解釋星系的普遍紅移，引力效應(yīng)至少不占主導(dǎo)地位”(4-P509)，可以忽略不計(jì)；霍金的說法是：“星系的引力場(chǎng)沒有足夠強(qiáng)到對(duì)它有明顯的效應(yīng)”(5-P47)。
哈勃宣布宇宙在膨脹時(shí)，全世界能夠理解廣義相對(duì)論的人寥若晨星，“據(jù)記載，本世紀(jì)20年代初有一位記者告訴愛丁頓，說他聽說世界上只有三個(gè)人能理解廣義相對(duì)論，愛丁頓停了下，然后回答：我正在想這第三個(gè)人是誰”(5-P83)；50年代之前，“廣義相對(duì)論大體上是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支”，60年代之后才“從考察數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)到開始按照物理來思考”(6-P72)；尤為重要的是，這個(gè)時(shí)期利用穆斯堡爾效應(yīng)在高度差H=22.5m的條件下，“極其精密地測(cè)得57Fe的一條γ譜線的紫移，波長相對(duì)變化僅有λ/λ≌gH/C2～2.5×10-15，與理論預(yù)告值在誤差范圍內(nèi)符合”(7-P94)。引力頻移被精確地測(cè)量出來后，就不得不承認(rèn)“引力是一種極其巨大的力量”(6-P66)。即此不難算出，在地球引力場(chǎng)中γ光子通過22.5m，需時(shí)t1=h/C=22.5m/3×108ms-1=7.5×10-8s。
由哈勃關(guān)系λ/λ=D/D=Ht=10-10/年·t；當(dāng)λ/λ～2.5×10-15時(shí)，t2=2.5×10-15×3.15×107s/10-10=7.88×102s。
依據(jù)平直而各向同性的宇宙學(xué)原理,當(dāng)λ/λ～2.5×10-15時(shí)，引力效應(yīng)/哈勃效應(yīng)=7.88×102s/7.5×10-8s=1.5×1010。很顯然忽略引力效應(yīng)肯定是個(gè)重大失誤。
大爆炸——膨脹宇宙論被稱為標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型，存在3個(gè)問題：其一、不考慮引力效應(yīng)就不符合現(xiàn)代宇宙學(xué)的定義；其二、40年前就測(cè)出的引力頻移比膨脹效應(yīng)大1010數(shù)量級(jí)，早已粉碎了“唯一的物理學(xué)解釋”神話；其三、“廣義相對(duì)論用時(shí)空結(jié)構(gòu)的幾何性質(zhì)來表示引力場(chǎng)”(8-P328)，哈勃當(dāng)時(shí)并不理解，用多普勒效應(yīng)解釋紅移屬于以偏概全；時(shí)至今日如果仍不考慮引力效應(yīng)，宇宙常數(shù)偏小、退離速度偏大的錯(cuò)謬，將永遠(yuǎn)不可能得到糾正。
為了確定引力跟紅移的定量關(guān)系，特作如下討論：
一、改變高度差重做穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)，依據(jù)兩次測(cè)得的數(shù)據(jù)，可以確定：
1、紅移相對(duì)變化量跟距離還是距離平方相關(guān)；
2、導(dǎo)出相關(guān)公式，為比較引力貢獻(xiàn)和哈勃貢獻(xiàn)提供依據(jù)。
二、有人認(rèn)為，光在漫長的星際旅途中會(huì)受到無數(shù)恒星的影響，其左彎右折必然使紅移量產(chǎn)生較大改變，無法予以判定。其實(shí)并非如此，可依據(jù)右圖闡明如下：圖中A為發(fā)光恒星，M、N為兩個(gè)恒星，P為太陽；光線AB受它們影響的實(shí)際傳播線路為AB、BC、CD、DE、EF；F為地球，F(xiàn)A為依據(jù)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)定的光傳播線路。實(shí)際上BC是光在M附近沿能級(jí)相同的測(cè)地線通過的軌跡，能夠影響紅移的僅為B′C′。即此可得如下推論：
推論1、光無論受多少恒星影響發(fā)生左彎右折，決定紅移或紫移的只有直線距離。
推論2、A使光紅移，F(xiàn)使光紫移，由于M地《M恒，地球的影響可以忽略不計(jì)。
推論3、由實(shí)驗(yàn)得出的公式，可以用于定量解釋星系的普遍紅移，同時(shí)將成為確證哈勃定律正確與否的判據(jù)。
參考書目
1、(美)巴里·派克著愛因斯坦的夢(mèng)湖南師范大學(xué)出版社1989年
2、薛曉舟等著現(xiàn)代物理學(xué)的哲學(xué)問題河南大學(xué)出版社1996年
3、袁正光主編領(lǐng)導(dǎo)干部科普知識(shí)全書改革出版社2000年
4、大百科全書編委會(huì)大百科全書·物理卷大百科全書出版社
5、(英)霍金著許明賢等譯時(shí)間簡史湖南科技出版社1995年
6、(英)霍金著胡小明等譯時(shí)間簡史續(xù)篇湖南科技出版社1995年
7、倪光炯等著近代物理上?？萍汲霭嫔?979年
8、董光璧等著世界物理學(xué)史吉林教育出版社1994年
二、光速不變與波粒二象性
在討論這兩個(gè)問題之前，首先需要廊清物理學(xué)理論中的3種觀念。
1、物理學(xué)不研究“物質(zhì)”，正如沒有人能夠講出“水果”是什么滋味一樣，因?yàn)槎叨际浅橄蟮念惛拍?。?shí)際上物理學(xué)只研究質(zhì)量、電量、能量跟時(shí)空的關(guān)系，“物質(zhì)”屬于誤用的哲學(xué)概念。
2、從牛頓那個(gè)時(shí)代開始，物理學(xué)就分牛頓范式和非牛頓范式，前者研究孤立質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，后者探討熱、光、電、磁的本質(zhì)；現(xiàn)在已經(jīng)非常清楚，熱、光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)都是電磁波，統(tǒng)稱為能量。
3、現(xiàn)代物理學(xué)理論可以分為以質(zhì)量計(jì)量、用時(shí)空描述，以能量計(jì)量、用位形描述兩大體系，物理客體理應(yīng)分為質(zhì)量系統(tǒng)和能量系統(tǒng)兩大類。同理粒子物理學(xué)就應(yīng)該分清質(zhì)量子(即費(fèi)米子)和能量子(即玻色子)，本質(zhì)差異在于有沒有靜質(zhì)量。
據(jù)此，先討論光速不變問題。
所謂的光速不變是一種簡稱，實(shí)際所指是光速與光源運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)，或曰：光總是各向同性的。依據(jù)“質(zhì)量是慣性的量度”，光子沒有靜質(zhì)量，自然就應(yīng)該與光源的慣性無關(guān)。人們通常表現(xiàn)出的“不理解”，根源在于誤認(rèn)為任何“物質(zhì)”都具有慣性，忘記了慣性只與質(zhì)量相關(guān)，屬于牛頓范式獨(dú)霸天下產(chǎn)生的常識(shí)性錯(cuò)誤，不清楚物理客體應(yīng)該分為質(zhì)量系統(tǒng)和能量系統(tǒng)兩大類。
討論光的各向同性，首先必須依據(jù)兩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)論確立如下觀念：所謂的宇宙是質(zhì)量體(包括電子、質(zhì)子、原子、分子到其大無比的天球)懸浮在能量海洋(即連續(xù)輻射)中的巨系統(tǒng)。只有當(dāng)能量(子)從質(zhì)量體中放出(或被吸收)時(shí)，才表現(xiàn)出一份一份的粒子屬性，被稱為光子；而這種能量(團(tuán))在連續(xù)輻射的海洋中傳播時(shí)，則總表現(xiàn)為波。只需要以石塊擲入水中后，水波總是各向同性傳播為類比，就很容易理解光波總是各向同性的道理。
得布羅意提出波粒二象性，至今已有七十余年，開始時(shí)說微觀“物質(zhì)”既是粒子又是波，后來改為既不是粒子又不是波；由于實(shí)際測(cè)量的結(jié)果是：用干涉儀得到衍射圖象，用計(jì)數(shù)器記下的是粒子數(shù)，就將微觀粒子的實(shí)在性跟意識(shí)聯(lián)系起來，認(rèn)為究竟是粒子還是波，由測(cè)量者的意識(shí)所決定，關(guān)鍵在于選用什么樣的儀器。直到今天波粒二象性依舊是個(gè)說不清道不明的謎。
實(shí)際上只需要擯棄掉“物質(zhì)”這個(gè)誤用的哲學(xué)概念，并承認(rèn)物理客體分質(zhì)量、能量兩個(gè)系統(tǒng)，問題即可以迎刃而解。光子的波粒二象性已如前述，只需要將在能量海洋中傳播和由質(zhì)量體吸收(或放出)分開考慮，答案就已經(jīng)非常明確：波屬于能量系統(tǒng)的屬性，而粒子性總跟質(zhì)量系統(tǒng)相關(guān)。
光子屬于能量子，現(xiàn)在討論質(zhì)量子的問題。依據(jù)量子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，粒子永遠(yuǎn)不會(huì)停止運(yùn)動(dòng)。按En＝n2h2/8mL2被關(guān)在L＝4A箱內(nèi)的電子(m=me=9.1×10-31kg)，最低能量狀態(tài)(基態(tài))也還有2.3eV能量，通常稱它為電子的動(dòng)能，又是一種植根于“物質(zhì)”這個(gè)誤用概念的常識(shí)性錯(cuò)誤。量子場(chǎng)論承認(rèn)微觀存在分粒子和場(chǎng)，每一種粒子都對(duì)應(yīng)著一種場(chǎng)，卻講不清二者之間的關(guān)系究竟如何。只需要將電子放到質(zhì)能兩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)論的框架去考察，就不難發(fā)現(xiàn)所謂的電子動(dòng)能并非屬于電子，而是網(wǎng)絡(luò)態(tài)的能量海洋作用于電子的結(jié)果。任何粒子實(shí)際上都處在“樹欲靜而風(fēng)不止”的被動(dòng)狀態(tài)，傳統(tǒng)將這種能量理解為電子“自能”，是基于質(zhì)、能不分產(chǎn)生的常識(shí)性錯(cuò)誤。試想：空中懸浮的氣球不能靜止的原因在于空中能量分布不均衡，水中木屑的動(dòng)能亦來自于水，都不屬于氣球和木屑自身所有；即此為類比就不難理解粒子性和波之間的相互關(guān)系。
結(jié)論：所謂的波粒二象性，是使用分別適用于能量或質(zhì)量系統(tǒng)的儀器，檢測(cè)由質(zhì)量子和能量子構(gòu)成的復(fù)合態(tài)產(chǎn)生的不同效應(yīng)。
驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：同時(shí)使用干涉儀和計(jì)數(shù)器對(duì)質(zhì)量子進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)光柵的隙縫小于粒子的直徑時(shí)，放在光柵背后的計(jì)數(shù)器就不會(huì)記下粒子數(shù)。理由是通過光柵的只能是能量海洋中傳遞的一列波，具有靜質(zhì)量的粒子將被“濾”掉。
三、絕對(duì)時(shí)間和相對(duì)相間
牛頓將時(shí)間分為“自身在那里流”的絕對(duì)時(shí)間和“可感知的及外界的度量”的相對(duì)時(shí)間。狹義相對(duì)論預(yù)言“動(dòng)鐘變慢”；廣義相對(duì)論預(yù)言“一個(gè)鐘所處的引力勢(shì)越低(深)，它走得越慢”。通常都說相對(duì)論的預(yù)言被證實(shí)，說明牛頓的時(shí)間觀念是錯(cuò)的；實(shí)際上恰恰相反，即此正好證明了時(shí)間確實(shí)有絕對(duì)和相對(duì)之分。
牛頓之前，惠更斯已導(dǎo)出單擺周期公式T＝2π(L/g)1/2，據(jù)此發(fā)明的擺鐘至今仍在使用，其走時(shí)快慢與g直接相關(guān)：g越大，T越小，走時(shí)讀數(shù)即變大；反之即被稱為變慢。這個(gè)結(jié)果為什么正好跟廣義相對(duì)論的預(yù)言相反呢?因?yàn)槲锢韺W(xué)研究的客體分兩個(gè)系統(tǒng)：一是由牛頓范式沿襲而來的，用質(zhì)量計(jì)量、用時(shí)間和空間描述運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量系統(tǒng)；一是由非牛頓范式沿襲而來的，用能量計(jì)量、用位形描述運(yùn)動(dòng)的能量系統(tǒng)。擺鐘的讀數(shù)屬于質(zhì)量系統(tǒng)計(jì)量的相對(duì)時(shí)間，可以通過調(diào)節(jié)擺長L使所有的鐘走時(shí)一致，其作用直接源于發(fā)條的彈性勢(shì)。剛旋緊發(fā)條時(shí)走時(shí)慢些，發(fā)條松弛時(shí)走時(shí)即變快。
用原子鐘實(shí)測(cè)的結(jié)果正好跟廣義相對(duì)論預(yù)言一致，這又是為什么呢?由于原子釋放能量子跟它所處環(huán)境的能級(jí)直接相關(guān)，而能量子的T即代表該能級(jí)的內(nèi)稟時(shí)間，由能密梯度g′決定，是無法人為改變的，故而稱之為絕對(duì)時(shí)間。
如圖所示，行星R從遠(yuǎn)日點(diǎn)N向近日點(diǎn)M運(yùn)行時(shí)，動(dòng)能(正能)逐漸增大，g亦隨之增大；由M向N運(yùn)行時(shí)，勢(shì)能(負(fù)能)逐漸增大，g′亦隨之增大。沿NM方向，正能密梯度g遞增，負(fù)能密梯度g′遞減。原子鐘走時(shí)由g′決定，顯示的是絕對(duì)時(shí)間；擺鐘走時(shí)由g決定，顯示的則是相對(duì)時(shí)間。
小結(jié)：絕對(duì)時(shí)間是彎曲時(shí)空(負(fù)能密梯度決定其曲率)的內(nèi)稟時(shí)間，傳統(tǒng)使用的擺鐘“度量”的屬于相對(duì)時(shí)間。當(dāng)使用人為規(guī)定的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)去度量負(fù)能量海的內(nèi)稟時(shí)間時(shí)，就必然會(huì)出現(xiàn)時(shí)間變快或變慢的實(shí)測(cè)結(jié)果。
驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：將在同一地點(diǎn)校準(zhǔn)的擺鐘和原子鐘各一枚，用氣球帶上高空，依據(jù)電臺(tái)播放的校鐘訊號(hào)去校鐘時(shí)，原子鐘的讀數(shù)要大些(變快)，擺鐘則變慢。
意義：該實(shí)驗(yàn)可以確證：
1、狄拉克所說的負(fù)能量海即是充滿連續(xù)輻射的廣袤空域；
2008年上海高考第12題取材于筆者在《化學(xué)教學(xué)》發(fā)表的論文“試紙上的微型電解實(shí)驗(yàn)”[1], 該題依據(jù)實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象,由于采用簡單易行的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作,實(shí)驗(yàn)真實(shí)性得以顯現(xiàn),在知識(shí)與能力的考查基礎(chǔ)上更加培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)求實(shí)的態(tài)度。
自從29屆國際奧林匹克化學(xué)競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)試題采用微型化以來,國內(nèi)各類化學(xué)試卷中都不同程度地出現(xiàn)以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)為背景的題目。試題中的信息在學(xué)生中快捷、廣泛地傳播;從以微型實(shí)驗(yàn)為情境的化學(xué)習(xí)題入手,另辟蹊徑,可以展現(xiàn)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的應(yīng)用,表達(dá)綠色化學(xué)的設(shè)計(jì)理念。
從期刊的影響力出發(fā),筆者從目前化學(xué)教育研究領(lǐng)域比較權(quán)威的三刊(《化學(xué)教學(xué)》、《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》、《化學(xué)教育》)以及以實(shí)驗(yàn)儀器研究為特色的期刊《教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)》中的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)論文中取材,從不同角度出發(fā)編擬化學(xué)習(xí)題。
1以微型反應(yīng)裝置創(chuàng)設(shè)情境
如同常規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置的組裝目的一樣,微型實(shí)驗(yàn)儀器同樣可以完成氣體的制備、物質(zhì)的合成、氣體的干燥和凈化、尾氣的吸收等基本操作。以此創(chuàng)設(shè)化學(xué)試題情境,考查基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能。表面上看,只是提供給學(xué)生化學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置的縮微化,但儀器的微型化給解題帶來了陌生感,尤其是儀器體積小帶來的特殊操作細(xì)節(jié),例如試劑的取量、反應(yīng)程度的控制、尾氣處理等――這些都是實(shí)驗(yàn)論文作者闡述的實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn),也恰是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中容易忽略的因素。
例1、硫化氫是一種有臭雞蛋氣味的有毒氣體,采用常規(guī)儀器進(jìn)行制備和性質(zhì)檢驗(yàn),常因氣密性不佳而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。周老師采用六孔井穴板和注射器組裝出以下微型反應(yīng)裝置(如圖1所示),向各井穴加入指定的試劑與物料,然后用生料帶纏繞井穴塞1-2圈后插入6 孔井穴板的井穴中并旋緊塞子,使井穴塞緊密地蓋住井穴,以細(xì)乳膠管把前一單元出氣管與相鄰單元的進(jìn)氣管逐一連接起來,保證沒有硫化氫泄漏。該實(shí)驗(yàn)無需通風(fēng)櫥即可進(jìn)行,對(duì)反應(yīng)廢物摸索了實(shí)驗(yàn)后處理方法,體現(xiàn)了綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求[2]。
(1)1號(hào)井穴里裝有少量FeS固體,實(shí)驗(yàn)裝置按圖搭建完畢后,把吸有稀硫酸的注射器緩緩下推,就可以有連續(xù)平緩的氣流產(chǎn)生。請(qǐng)問1號(hào)井穴孔發(fā)生反應(yīng)應(yīng)為_______________________________。
(2)2號(hào)井穴內(nèi)只放入一張濕潤的白色醋酸鉛試紙,且“短管進(jìn)、長管出”。其作用是(填寫兩點(diǎn)):____________________________________。
(3)3號(hào)井穴孔盛放少量溴水,其主要作用是證明H2S的____________________(能呈現(xiàn)出該性質(zhì)的),還可以用____________________溶液代替。
(4)4、5、6井穴孔分別盛放了0. 1 mol?L-1 ZnSO4、0.1 mol?L-1 CdSO4、0. 1 mol?L-1 CuSO4溶液,在實(shí)驗(yàn)中分別產(chǎn)生了白色、黃色和黑色沉淀,說明了這些金屬硫化物的________(性質(zhì))。
(5)7號(hào)井穴孔盛有________(填寫藥品),其目的在于____________________。
評(píng)點(diǎn):該題主要考查硫化氫氣體的制備、氣體檢驗(yàn)、性質(zhì)驗(yàn)證、尾氣處理等。一切都基于基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能,只是通過微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置呈現(xiàn)情境。
答案:(1)FeS+2HCl=FeCl2+H2S; (2)緩沖作用(安全瓶), 檢驗(yàn)硫化氫氣體; (3)還原性, 酸性高錳酸鉀; (4)難溶性; (5)NaOH溶液,吸收尾氣
例2、“電凝聚氣浮法”是一種工業(yè)上處理廢水的常用方法,我們用塑料多用滴管作為載體,以微型實(shí)驗(yàn)的形式呈現(xiàn)了該方法的原理。先在100 mL燒杯中加約50 mL蒸餾水,再添加3滴CrCl3溶液作為無機(jī)污染物,另加少許泥沙和硫酸鈉,用玻璃棒攪拌使之渾濁,得模擬廢水,標(biāo)記為A。用塑料多用滴管吸取廢水A,從液泡兩側(cè)分別插入兩根大頭針(兩針不相互接觸), 用鱷魚夾、 導(dǎo)線將兩根大頭針與電池(9V)相連,即可對(duì)廢水進(jìn)行電解[3]。
(1)電解開始,陰極釋放出大量氣體,請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式________________________________;
(2)陽極現(xiàn)象不明顯;片刻后,溶液中生成大量綠色沉淀,隨著陰極氣泡大量逸出,綠色沉淀隨之上浮至液面。已知大頭針主要成分為鐵,請(qǐng)推測(cè)陽極可能發(fā)生的兩個(gè)反應(yīng)式為:____________;
(3)綠色沉淀中不僅包括由陽極產(chǎn)生物與溶液酸堿性變化而生成的不溶物,還包括沉淀_______(填寫化學(xué)式),這就表現(xiàn)出對(duì)污水中的金屬離子進(jìn)行清除。
(4)本實(shí)驗(yàn)中在電解液中添加硫酸鈉的目的是____________________。
(5)另取一份相同廢水,滴加3滴苯酚溶液作為有機(jī)污染物,再加3滴亞甲基藍(lán)使其顯示顏色,添加食鹽至飽和,標(biāo)記為B;用塑料多用滴管吸取廢水B,采用如上圖的裝置,只不過將陽極大頭針更換成全活動(dòng)鉛筆專用筆芯,在電解后的溶液中滴加FeCl3溶液不發(fā)生顯色反應(yīng),說明____________。更換陽極材料原因是__________________________(用電極反應(yīng)式說明);
評(píng)點(diǎn):化工生產(chǎn)是化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容,但一直是實(shí)際教學(xué)中欠缺的,通過微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)際問題可以幫助中學(xué)生了解化學(xué)與技術(shù)、體會(huì)時(shí)代性增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的使命感和責(zé)任感。該類試題適用于《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊的“電解池”、《化學(xué)與技術(shù)》模塊中的“水處理技術(shù)”、《化學(xué)與生活》模塊中的“化學(xué)與環(huán)境保護(hù)”,以及《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》模塊中提出的“能發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)和生產(chǎn)、生活中有意義的化學(xué)問題,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究”。
答案:(1)2H++2e-H2; (2)Fe-2e-Fe2+,Fe2++2OH-Fe(OH)2; (3)Cr(OH)3;(4)增強(qiáng)導(dǎo)電性; (5)苯酚在陽極釋放的強(qiáng)氧化性氣體作用下已發(fā)生了轉(zhuǎn)化,避免陽極材料本身被氧化。
2以微型實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)思維
在各大期刊發(fā)表的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)論文多為一線化學(xué)教師或高校實(shí)驗(yàn)研究者發(fā)表,如果只是簡單地在學(xué)生面前重現(xiàn)這些素材,對(duì)他們自身的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)提高有限;而通過試題的巧妙設(shè)置,將學(xué)生也引入到對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路中去,有利于提高他們對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的深刻認(rèn)識(shí),也有利于他們創(chuàng)新思維的發(fā)展。
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的簡單縮微或減量,而是要在微型化的條件下對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和探索,達(dá)到以盡可能少的試劑獲取盡可能多的化學(xué)信息的目標(biāo)。
例3、用一個(gè)小注射器和小塑料反應(yīng)管做反應(yīng)儀器,兩者中各有一種化學(xué)物質(zhì),反應(yīng)后將注射器針頭扎入一根帶火星的香煙里推動(dòng)活塞,發(fā)現(xiàn)竄起一大串火苗[4]。請(qǐng)問,塑料試管中盛放藥品為________,注射器中盛放_(tái)___________藥品。該實(shí)驗(yàn)可以代替常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)是_______________。
評(píng)點(diǎn):注射器是化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中常用的替代品,在微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常常需要挖掘其功能進(jìn)行設(shè)計(jì),在命題中應(yīng)用中能幫助學(xué)生體會(huì)到。圖3中的注射器代替分液漏斗,圖4中的注射器起到氧氣收集的作用。
答案:MnO2,雙氧水,氧氣的制備和氧氣的助燃性質(zhì)
3以微型實(shí)驗(yàn)題干提供探究和評(píng)價(jià)的平臺(tái)
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近年來科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)在化學(xué)新課程考試中廣被重視,這些實(shí)驗(yàn)題不再象以往的實(shí)驗(yàn)題平鋪直敘――單純的“課本知識(shí)加實(shí)驗(yàn)加填空”,也不象大學(xué)知識(shí)“下放”的新信息實(shí)驗(yàn)題,而是促使考生多想實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程:“做什么”、“怎么做”、“為什么這樣做”、“選取哪些因素作為實(shí)驗(yàn)變量”、“可能什么原因”、“還有沒有更好的改進(jìn)方法”、“這樣的實(shí)驗(yàn)有什么實(shí)際用途”等等,更加促使考生像科學(xué)家一樣進(jìn)行探索,達(dá)到真正考查科學(xué)思維的目的。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)相比,一樣能提供符合教學(xué)需要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,更能提供多個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程和滿足使用者自主探究的基本條件[5]。以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)論文素材命題,為訓(xùn)練學(xué)生探究思維和評(píng)價(jià)能力提供了一個(gè)適宜的平臺(tái),也為一線化學(xué)教師提供了巧妙的探究思路,有助于教師拓寬視野。
例4、紫甘藍(lán),又名紫卷心菜,所含花色苷色素的顏色會(huì)隨pH改變,一般遇酸變紅,遇堿變綠。向點(diǎn)滴板上一凹槽滴加一滴紫甘藍(lán)汁,再滴加一滴硫酸鈉溶液,用連接導(dǎo)線的鱷魚夾各夾住一根鉛筆芯,將電極一端浸入紫甘藍(lán)汁液面以下[7]。
(1)當(dāng)導(dǎo)線分別與電池兩極相連,發(fā)生現(xiàn)象是:
陽極_______________________________;
陰極_______________________________。
用鉛筆芯將兩極所在位置的溶液攪拌均勻,發(fā)現(xiàn)整個(gè)液滴呈現(xiàn)紫色,(用離子方程式)說明發(fā)生反應(yīng)為_________________________________;
(2)若采用大頭針作為______極電極,則對(duì)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有極大干擾,這是因?yàn)開____________;
(3)以各類典型的酸堿鹽溶液作為輔助試劑加入紫甘藍(lán)汁中,以鉛筆芯作為電極進(jìn)行電解。請(qǐng)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并完成下表1:
(4)將添加NaCl溶液的甘藍(lán)汁電解后溶液攪勻,最終竟然消褪為無色。這是因?yàn)開_________;
(5)以上實(shí)驗(yàn)是以_______、_______作為變量開展的探究活動(dòng),如果你是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者,從該實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)出發(fā),你還會(huì)挑選_______作為變量。(開放性問題,答案合理即可);
(6)如果你是實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的評(píng)委,你將該實(shí)驗(yàn)與你們常見的電解實(shí)驗(yàn)對(duì)比,請(qǐng)?zhí)岢鲆恍┰u(píng)價(jià)意見(至少寫出兩點(diǎn),開放性問題,答案合理即可)。
評(píng)點(diǎn):微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題取材于實(shí)驗(yàn)探究論文,突出真實(shí)性;注重實(shí)驗(yàn)條件,突出思考性。本題不僅以紫甘藍(lán)汁作為創(chuàng)新情境考查電解規(guī)律、中和反應(yīng)等基本原理,還從異?，F(xiàn)象原因探究、變量控制等角度促使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行深層思考,并且通過開放性的問答培養(yǎng)學(xué)生評(píng)價(jià)和鑒別能力。
答案:(1)2H2O-4e-O2+4H+; 2H2O+2e- H2+2OH-; H++OH-=H2O; (2)陽極;作為陽極的金屬電極比水更容易被氧化,產(chǎn)生有色離子如亞鐵離子、鐵離子對(duì)甘藍(lán)汁顏色有干擾; (3)電極附近溶液變紫,有氣泡產(chǎn)生;電極附近有大量氣泡產(chǎn)生;紫色;迅速冒出刺激性氣味的氣泡,電極附近溶液變紅;迅速冒出氣泡,電極附近溶液變紅; (4)電解NaCl溶液陽極產(chǎn)生的Cl2將電解對(duì)象漂白; (5)電極,電解質(zhì)溶液;載體、電解體系等; (6)參考評(píng)價(jià)意見:評(píng)價(jià)之一:紫甘藍(lán)汁不僅充當(dāng)電解對(duì)象,還兼作實(shí)驗(yàn)中的酸堿指示劑,一舉兩得;評(píng)價(jià)之二:該微型實(shí)驗(yàn)只采用了一滴紫甘藍(lán)汁液作為電解對(duì)象,降低成本,操作方便,大大減少了實(shí)驗(yàn)時(shí)間,適合學(xué)生自己動(dòng)手操作觀察探究;評(píng)價(jià)之三:紫甘藍(lán)汁取材于純天然,整個(gè)實(shí)驗(yàn)用量又是微量,所以充分體現(xiàn)綠色環(huán)保的理念;評(píng)價(jià)之四:實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,有利于學(xué)生加深對(duì)電解本質(zhì)的理解。
4 反思
在科學(xué)教育中引入習(xí)題的初衷是鞏固和加深對(duì)知識(shí)的理解,考查學(xué)生掌握知識(shí)的水平,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力。每一道習(xí)題都是從原始問題抽象而來,然而有相當(dāng)一部分已經(jīng)把其中的一些次要細(xì)節(jié)、非本質(zhì)的聯(lián)系舍去,也沒有將科學(xué)現(xiàn)象與事實(shí)作為背景,甚至完全脫離科學(xué)現(xiàn)象,學(xué)生思維的一部分已經(jīng)被習(xí)題編制人員“越俎代皰”地完成了。同時(shí),習(xí)題教學(xué)還存在著模式化傾向,缺乏科學(xué)思想的分析,太重視程序與計(jì)算、熟練與技巧。因此,在一定意義上說,我國學(xué)生創(chuàng)造能力的匾乏是習(xí)題教學(xué)的直接后果。事實(shí)上,科學(xué)最重要的基礎(chǔ)是源自實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的,首都師范大學(xué)專家曾提出通過引進(jìn)原始問題來逐步使習(xí)題教學(xué)與原始問題教學(xué)相結(jié)合,從而達(dá)到提高科學(xué)教育效能的目的。而發(fā)表在各種期刊上的實(shí)驗(yàn)論文能表現(xiàn)論文作者所作出的技術(shù)性和認(rèn)知性研究的原始工作,是教學(xué)科研過程中的一種生成資源[8],也是原始問題的一種表現(xiàn)形式。筆者近年來以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主要研究方向,并嘗試將所設(shè)計(jì)的原創(chuàng)實(shí)驗(yàn)素材融合入課堂教學(xué)、探究活動(dòng)中,發(fā)現(xiàn)對(duì)提高學(xué)生解決問題能力、實(shí)驗(yàn)分析評(píng)價(jià)能力有較明顯的促進(jìn)作用;于是進(jìn)而取材命題,拋磚引玉,目的之一是及時(shí)推廣課程改革中來自教學(xué)一線和高校專家的實(shí)驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn),從而使研究成果迅速轉(zhuǎn)化為“生產(chǎn)力”,不斷推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究工作向縱深發(fā)展;更希望這些原汁原味的實(shí)驗(yàn)素材呈現(xiàn)出反映科學(xué)概念、規(guī)律本質(zhì)的原始問題和未被加工的典型實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和事實(shí),使學(xué)生大腦充分開放、思維觸角充分發(fā)展,體會(huì)到與原論文作者研究過程中類似的思路和體驗(yàn),甚至在條件允許前提下,用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)這種耗材少成本小的實(shí)驗(yàn)手段完成符合綠色化學(xué)理念的驗(yàn)證、改進(jìn)和探究,達(dá)到知識(shí)升華的目的。
建議化學(xué)命題者可以認(rèn)真研究各種期刊登載的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)專題文章,將其素材開發(fā)為創(chuàng)新試題:具有提問多樣化、知識(shí)探究化、信息情境化以及形式開放化等多方面特點(diǎn),為促進(jìn)化學(xué)習(xí)題教學(xué)提供優(yōu)質(zhì)的題材[9],同時(shí)也促進(jìn)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)茉谥袑W(xué)得到普遍重視和合理應(yīng)用。
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一、激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的實(shí)驗(yàn)探究興趣
如何使學(xué)生切身感受到科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的妙趣橫生、樂趣無窮。這是科學(xué)老師的職責(zé)所在?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)就是建立在充分利用學(xué)生的好奇心、求知欲和與生俱來的實(shí)驗(yàn)探究天性的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。當(dāng)教師把學(xué)生感興趣的問題提出來時(shí)，他們會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心，并且會(huì)產(chǎn)生一種搞清楚是怎么回事的科學(xué)探究的本能，這就激起了學(xué)生的探究欲望。如《玩轉(zhuǎn)電磁鐵》這一課，對(duì)學(xué)生而言，磁鐵并不陌生，也知道磁鐵的一些性質(zhì)。我教學(xué)時(shí)，他們看到的只是電池、導(dǎo)線、鐵芯，聽到的卻是“電磁鐵，根磁鐵一樣能吸起鐵釘、大頭針、曲別針之類的東西”的話。他們短暫的疑惑，激起了實(shí)驗(yàn)探究的情趣。于是各個(gè)實(shí)驗(yàn)小組開始行動(dòng)。繞線、接電路、吸曲別針、觀察、填記錄表，人人有事，人人有樂。然后老師趁機(jī)提問“：誰能告訴老師什么是電磁鐵？舉例說說電磁鐵磁力大小與哪些因素有關(guān)？”學(xué)生們齊刷刷舉起了手，答得很對(duì)。我用同樣方法，演示了電磁鐵磁極的實(shí)驗(yàn)。由于學(xué)生做到了仔細(xì)觀察，很快就總結(jié)出“可以通過改變線圈的繞向和電流的方向來控制電磁鐵的磁極”這一實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
二、創(chuàng)造條件完成實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生享用實(shí)驗(yàn)探究的成就感
學(xué)生在物理方面的認(rèn)知雖然還處于基礎(chǔ)水平，但是對(duì)于教師的實(shí)驗(yàn)演示他們很感興趣，正因?yàn)橐恢虢獠艜?huì)更有好奇心繼續(xù)研究物理知識(shí)。教師應(yīng)適當(dāng)?shù)貙⒁恍┭菔拘詫?shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)，這樣才能夠達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生不同能力的目標(biāo)。探索性的實(shí)驗(yàn)更能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，構(gòu)建更廣闊的活動(dòng)空間和思維空間，激發(fā)不同層次學(xué)生的探索和創(chuàng)新的欲望。學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)的過程中，能夠?qū)?dòng)手和動(dòng)腦很好地結(jié)合在一起。在實(shí)施過程中教師應(yīng)當(dāng)選取合適的問題作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在教學(xué)過程中利用探究式實(shí)驗(yàn)的方法培養(yǎng)學(xué)生的能力。創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)滲透在物理實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生對(duì)各種實(shí)驗(yàn)的基本環(huán)節(jié)都進(jìn)行觀察和處理，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生積極對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行探究，并將探究的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和創(chuàng)新能力很好地聯(lián)系在一起。
二、教師首先要注重觀念的轉(zhuǎn)變，提高自己的創(chuàng)新能力
要讓學(xué)生具備創(chuàng)新意識(shí)，教師本身必須轉(zhuǎn)變觀念，注重提高自己的創(chuàng)新能力。教師要從自身做起，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)起主導(dǎo)作用。教師不可能像百科全書一樣儲(chǔ)存各種各樣的知識(shí)，但無論物理教師的資質(zhì)如何，都必須對(duì)物理教學(xué)有自己的教學(xué)思想，必須在自己的教學(xué)領(lǐng)域有獨(dú)特的見解和創(chuàng)新能力。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，教師要轉(zhuǎn)變自己的教學(xué)觀念和角色意識(shí)，不要照本宣科，單調(diào)地傳授書本上的知識(shí)，而是創(chuàng)造更多的機(jī)會(huì)讓學(xué)生積極思考，幫助學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)學(xué)生的整體情況進(jìn)行判斷。綜上所述，教師應(yīng)當(dāng)有創(chuàng)新教學(xué)教育制度的意識(shí)，必須轉(zhuǎn)變阻礙學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的教育觀念和教學(xué)模式。如果教師只是單方面地進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，只是為了達(dá)到書本上的要求，以完成任務(wù)的思想完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，那么這種教學(xué)是沒有任何效果的，特別要注意，有些教師會(huì)單方面地傳授知識(shí)并不讓學(xué)生自己動(dòng)手完成，如果簡單地將考試分?jǐn)?shù)作為衡量教育成果的唯一標(biāo)準(zhǔn)，那么就無法在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中真正提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
三、注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析能力
很多學(xué)生只是抱著“好玩”的思想學(xué)習(xí)的，很多時(shí)候做完了實(shí)驗(yàn)就懶得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)整理。創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)不僅僅在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過程中，還應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)后的整理過程中。很多學(xué)生認(rèn)為，只要學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)操作就可以，根本不會(huì)重視實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所以數(shù)據(jù)會(huì)有很大的誤差。針對(duì)這些情況，教師應(yīng)當(dāng)硬性地要求學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)整，讓學(xué)生學(xué)會(huì)處理不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和誤差的分析，并作出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)效果圖。通過整理和歸納的過程，最終可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)操作的重要性，整理數(shù)據(jù)的過程也能讓學(xué)生再一次對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作出思考，創(chuàng)新意識(shí)不僅能在實(shí)驗(yàn)過程中初步形成，在整理數(shù)據(jù)之后還能進(jìn)一步強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)。
四、結(jié)語
當(dāng)前的時(shí)代，是科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，其中物理實(shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的貢獻(xiàn)也是非常巨大的。與物理相關(guān)的新技術(shù)、新產(chǎn)品，正在不斷地融入我們的日常生活中，而且其中有很多成果在我們的生活中逐漸地普及，成為日常生活的必需品，而且這一趨勢(shì)有增無減。所以，讓學(xué)生多參與物理實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生們多多討論，不僅能夠開拓思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)，而且能夠幫助他們更加適應(yīng)未來社會(huì)的發(fā)展需要。
由于新課程標(biāo)準(zhǔn)的提出，對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的目標(biāo)要求也高。這需要每位物理教師精心地設(shè)計(jì)并組織一堂高效的實(shí)驗(yàn)課，教師要通過這堂課激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生去觀察與思考，啟發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，這是實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的關(guān)鍵所在。素質(zhì)提高的重要途徑是讓學(xué)生主動(dòng)地去學(xué)習(xí)、去發(fā)展。只有讓學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，才能培養(yǎng)學(xué)生的各方面能力，才能提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。這就需要教師以訓(xùn)練并培養(yǎng)學(xué)生的思維能力為核心，包括培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，培養(yǎng)學(xué)生通過現(xiàn)象看本質(zhì)的能力等等。這更需要教師在現(xiàn)行的教材基礎(chǔ)上，通過認(rèn)真分析教材的特點(diǎn)結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，用心地去教學(xué)，不僅要傳授給學(xué)生知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
二、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是初中物理教學(xué)中的一個(gè)重要內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)也是組成物理學(xué)的一個(gè)很重要的部分，因此，要求學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)也是初中物理教學(xué)中一個(gè)不可或缺的環(huán)節(jié)。然而，在目前的初中物理教學(xué)中的普遍現(xiàn)狀是，教師重點(diǎn)講授理論知識(shí)，學(xué)生被要求做大量的習(xí)題，對(duì)于實(shí)驗(yàn)，則很少讓學(xué)生動(dòng)手操作，教師也是偶爾做做演示實(shí)驗(yàn)。這種狀況對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展有一定的影響。學(xué)生通過做實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)物理科學(xué)，更符合人類探索自然認(rèn)識(shí)規(guī)律的過程，可以讓學(xué)生更清晰地更具體地認(rèn)識(shí)物理事實(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、動(dòng)手操作能力。實(shí)驗(yàn)也可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的學(xué)習(xí)生活態(tài)度，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的興趣。由于學(xué)生能參與其中，且體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，進(jìn)而可激發(fā)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
三、綜合素質(zhì)的培養(yǎng)
通過讓學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，把學(xué)生分為兩人或者三人一組，在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生之間在操作、問題解決方面的合作意識(shí)，培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。通過讓學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，也可以較好的培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力。例如，在做實(shí)驗(yàn)之前，教師可以讓學(xué)生表述該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；在做?shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生遇到了問題，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生之間多做交流，互抒己見，或者向自己多提問，以加強(qiáng)口頭表達(dá)能力；在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，教師則以要求學(xué)生做實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式，培養(yǎng)學(xué)生的書面表達(dá)能力。通過加強(qiáng)教師與學(xué)生或者學(xué)生與學(xué)生之間的交流，既鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力，又加深了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的印象，使學(xué)生獲得較好的學(xué)習(xí)效果。通過讓學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，也可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，而自學(xué)能力的具備對(duì)學(xué)生今后的學(xué)習(xí)生活有很大的益處。
四、結(jié)語
學(xué)生是教學(xué)的主體，我們的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅是要讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也不僅僅是要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)是探索未知的過程，是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的重要方式，借助于學(xué)生的自主探究可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，體驗(yàn)探究的過程，在做中學(xué)，在對(duì)現(xiàn)象分析的過程中突破對(duì)難點(diǎn)的理解，從而實(shí)現(xiàn)釋疑解惑提升的目的．初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該注重學(xué)生的自主探究，唯有如此，學(xué)生的收獲才會(huì)更多，新課程才能實(shí)現(xiàn)知識(shí)、技能、情感和科學(xué)素養(yǎng)的多維提升，這恰恰就是新課程的要求．
二、強(qiáng)化演示實(shí)驗(yàn)
演示實(shí)驗(yàn)是操作最簡便，占用課堂時(shí)間最少，調(diào)節(jié)課堂情緒功能最強(qiáng)的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式．不過千萬不能上成只有教師表演沒有學(xué)生思維的費(fèi)環(huán)節(jié)，我們的演示實(shí)驗(yàn)力求做到操作到位，可視度高，思維提煉度高．圖1例如，在講“對(duì)可燃物燃燒條件的探究”時(shí)，筆者如圖1進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，按照?qǐng)D1標(biāo)識(shí)進(jìn)行了介紹，然后引導(dǎo)學(xué)生自主觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．演示完畢后，讓學(xué)生提自己想知道的問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)學(xué)生是可以提出與核心規(guī)律相關(guān)的問題的．問題1:為什么都是放置在銅片上，白磷能燃燒，而紅磷不能?問題2:為什么都是白磷，放在銅片上能燃燒，而放置于水中不能?問題3:是不是紅磷不能燃燒?對(duì)于問題1和問題2引導(dǎo)學(xué)生討論，對(duì)于問題3可以讓學(xué)生猜測(cè)不能燃燒的原因，并思考怎樣讓其燃燒，接著在學(xué)生猜測(cè)的基礎(chǔ)上再補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)，觀察到紅磷在空氣中燃燒的現(xiàn)象，最后再討論總結(jié)燃燒的條件．
三、注重貼近學(xué)生的生活
對(duì)于學(xué)生而言，其最熟悉的情境莫過于生活，從學(xué)生的生活和社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā)也是新課程標(biāo)準(zhǔn)提出來的教學(xué)要求，化學(xué)學(xué)科與生活密切聯(lián)系，教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)置也有很多與生活有關(guān)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)生活化不僅僅能夠減少學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的枯燥感和陌生感，還能讓學(xué)生真切地體驗(yàn)到化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的實(shí)用性和價(jià)值性．例如，在學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)前，都知道吸進(jìn)去的是氧氣，而呼出的是二氧化碳，那么是不是呢?可以讓學(xué)生自己探究，通過探究深化理解“人體吸入空氣和呼出的氣體的不同”．化學(xué)實(shí)驗(yàn)生活化除了教授知識(shí)，還能給學(xué)生滲透一種觀察生活、思考生活的意識(shí)，提升改善生活質(zhì)量和保護(hù)生活環(huán)境的情感．
四、將實(shí)驗(yàn)由課堂延伸到課外
20世紀(jì)80年代中期美國化學(xué)家提出微型實(shí)驗(yàn)（Micro－scaleExperiment或Micro－scaleLaborato－ry）概念，并在大學(xué)和中小學(xué)推廣微型實(shí)驗(yàn)，美國的化學(xué)教育雜志（JournalofChemicalEducation）為此還開設(shè)了微型實(shí)驗(yàn)專欄，報(bào)道微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究成果，促進(jìn)了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在世界范圍的推廣。與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)省實(shí)驗(yàn)藥品用量的數(shù)倍甚至數(shù)十倍，而隨著藥品用量的減少，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢液和廢氣也將降低80％以上［1］。作為一種新型實(shí)驗(yàn)手段，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有綠色環(huán)保、操作便捷等特點(diǎn)，并且它在開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力方面有著獨(dú)特的作用，符合新課程倡導(dǎo)的綠色化學(xué)思想和科學(xué)探究理念。經(jīng)過在國內(nèi)20余年的研究和推廣，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)有了大量成果，這些成果主要涉及微型實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能的理論和實(shí)踐分析，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，運(yùn)用微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究活動(dòng)等方面。廣西于20世紀(jì)90年代中后期引入微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并在化學(xué)師范生培養(yǎng)和教師職后培訓(xùn)等方面做了相關(guān)的探索，在中學(xué)領(lǐng)域，微型實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的舉措之一，在解決實(shí)驗(yàn)條件不足，提高實(shí)驗(yàn)開設(shè)率，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面發(fā)揮了重要作用。2000年在昆明召開的第五屆微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)，激發(fā)了中學(xué)化學(xué)教師的研究興趣，也加速推進(jìn)了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在廣西、云南等西部省份的實(shí)施?？傮w上看，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在我國已取得了可喜的發(fā)展，但是在中學(xué)的推廣應(yīng)用依然不夠理想，仍然存在著“研制者熱，使用者冷”的局面［2］。影響微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的原因是多方面的，其中教師對(duì)它的認(rèn)識(shí)、理解和實(shí)踐行為是重要因素之一。為了發(fā)現(xiàn)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)實(shí)踐中的困難和問題，以更好地應(yīng)對(duì)、解決這些問題，我們從中學(xué)教師的角度開展調(diào)查研究。
2調(diào)查對(duì)象及方法
本次調(diào)查對(duì)象來自廣西全區(qū)14個(gè)地市的化學(xué)教師，包括各地區(qū)參加骨干教師培訓(xùn)的初、高中教師，以及部分在職研修班的學(xué)員，調(diào)查對(duì)象的基本情況如表1所示。調(diào)查采用無記名問卷調(diào)查的方式，結(jié)合對(duì)部分教師的訪談，調(diào)查問卷共發(fā)放180份，回收有效問卷164份，有效率為91．1％。調(diào)查對(duì)象以中青年教師為主，年齡集中在30～45歲之間，該年齡段的教師也是化學(xué)教師隊(duì)伍的生力軍。從學(xué)歷層次來看，大多數(shù)是大學(xué)本科學(xué)歷，研究生（含研究生班和碩士）畢業(yè)的占9．2％。從教師的職稱上看，中級(jí)和高級(jí)職稱分別占64％和31．1％。此外，初、高中化學(xué)教師各占43．9％和56．1％。
3調(diào)查的內(nèi)容
問卷的內(nèi)容包括5個(gè)方面：（1）對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)和理解；（2）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用；（3）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生能力發(fā)展的作用；（4）教學(xué)實(shí)踐中微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的困境；（5）對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展的期望。另外，結(jié)合教師回答問題的情況設(shè)計(jì)并實(shí)施了非結(jié)構(gòu)性訪談，以便全面深入地了解教師對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)觀念、應(yīng)用現(xiàn)狀和前景期待。
4調(diào)查結(jié)果分析
4．1對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)和理解
從表2可以看出，化學(xué)教師對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)均有不同程度的了解，其中大多數(shù)教師對(duì)微型實(shí)驗(yàn)了解較多，說明微型實(shí)驗(yàn)通過多年宣傳推廣，已經(jīng)被廣大中學(xué)化學(xué)教師所熟悉。教師接觸和學(xué)習(xí)微型實(shí)驗(yàn)的渠道比較廣，其中最主要途徑是參加相關(guān)培訓(xùn)和閱讀期刊雜志，這說明在很多教師培訓(xùn)中，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)已成為培訓(xùn)內(nèi)容的一部分，許多教師從期刊雜志上學(xué)習(xí)，與同行的相互交流中了解微型實(shí)驗(yàn)，特別是近年來化學(xué)教育教學(xué)領(lǐng)域的重要學(xué)術(shù)期刊，如《化學(xué)教育》、《化學(xué)教學(xué)》等在新課程實(shí)施以來每年都刊發(fā)了一定數(shù)量的關(guān)于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究論文［3］，在宣傳報(bào)道微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和教學(xué)實(shí)踐成果推廣方面發(fā)揮了重要的引領(lǐng)作用。
4．2微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在當(dāng)前教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)如表4、表5所示。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在化學(xué)教學(xué)中經(jīng)?；蛴袝r(shí)運(yùn)用到微型實(shí)驗(yàn)的學(xué)校和教師個(gè)人約占40％，還有近60％的學(xué)校或個(gè)人在教學(xué)中較少運(yùn)用，這說明微型實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的使用率總體偏少。筆者通過訪談進(jìn)一步了解到，有些學(xué)校和教師個(gè)人還處在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的嘗試和探索中，考慮到其他外界因素影響，目前很少在日常教學(xué)中使用。然而，不少教師在教學(xué)研討和教學(xué)比賽中使用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，這說明在教學(xué)研討課上，微型實(shí)驗(yàn)作為一種新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和手段受到普遍歡迎，并值得同行們交流和學(xué)習(xí)。我們通過分析當(dāng)前的優(yōu)質(zhì)課、比賽課等一些高水平的教學(xué)活動(dòng)，可以看到微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)常會(huì)成為實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)得到專家和老師們的好評(píng)，說明微型實(shí)驗(yàn)作為一種創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)手段已被大家認(rèn)可，這也是對(duì)推廣微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種積極引導(dǎo)。值得我們深思的是，既然微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)得到化學(xué)教師的認(rèn)同，為何日常教學(xué)中卻并不多見？通過訪談發(fā)現(xiàn)，除了一些客觀原因外，教師的教學(xué)觀念和思維惰性仍然是主要制約因素，要讓教師由觀念上的理解認(rèn)同轉(zhuǎn)化為行為上自覺實(shí)施仍有很長路要走。微型實(shí)驗(yàn)不同于常規(guī)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)實(shí)際已蘊(yùn)含了創(chuàng)新元素，在教學(xué)實(shí)踐中教師可以進(jìn)行不同層次、不同角度的創(chuàng)造性運(yùn)用。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，能自行設(shè)計(jì)制作微型實(shí)驗(yàn)裝置的教師非常少，只有3．7％，能對(duì)課本中常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化改進(jìn)的也只有9．8％，大多數(shù)教師還處于對(duì)已有實(shí)驗(yàn)儀器裝置上改進(jìn)操作和借鑒他人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的水平，這說明中學(xué)化學(xué)教師在微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新運(yùn)用能力上還有待提高。
4．3微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生能力發(fā)展的作用
在調(diào)查中可看出，認(rèn)為微型實(shí)驗(yàn)?zāi)芴岣邔W(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的教師占了90％左右。這也說明了微型實(shí)驗(yàn)由于器材微型化、生活化，便于操作和攜帶，藥品耗費(fèi)少，適合學(xué)生實(shí)驗(yàn)等特點(diǎn)，在提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ矫婢哂幸欢▋?yōu)勢(shì)，尤其是微型實(shí)驗(yàn)器材來源廣泛、裝置靈活多變的特點(diǎn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力上可以發(fā)揮重要作用。
4．4教學(xué)實(shí)踐中微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的困境
微型實(shí)驗(yàn)在國內(nèi)推廣實(shí)施已20多年，但一直進(jìn)展緩慢，從總體上說明了微型實(shí)驗(yàn)在教學(xué)實(shí)踐中遇到了一些困難，這從調(diào)查中也得到了印證。這些困難主要為：實(shí)驗(yàn)器材、參考資料、實(shí)驗(yàn)技術(shù)的缺乏；相關(guān)培訓(xùn)不夠；教學(xué)時(shí)間有限；考試評(píng)價(jià)不夠重視等，特別是多數(shù)教師反映了教學(xué)時(shí)間有限和考試評(píng)價(jià)不重視是當(dāng)前推廣微型實(shí)驗(yàn)最主要的困難。這說明目前中學(xué)化學(xué)教學(xué)任務(wù)太重而將教師的教學(xué)時(shí)間限制在教材中已有的實(shí)驗(yàn)上。另一方面現(xiàn)行的化學(xué)考試評(píng)價(jià)對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不夠關(guān)注也在很大程度上影響了教師的積極性，從而影響了微型實(shí)驗(yàn)的推廣應(yīng)用。
4．5微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用前景及個(gè)人期望
盡管當(dāng)前存在一些困難，但大多數(shù)化學(xué)教師對(duì)微型實(shí)驗(yàn)的前景依然看好，并充滿著個(gè)人期待。調(diào)查中有38．4％的教師對(duì)微型實(shí)驗(yàn)的前景非?？春?，48．2％的教師比較看好它的前景，眾多化學(xué)教師已意識(shí)到微型實(shí)驗(yàn)必將成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展方向之一，對(duì)微型實(shí)驗(yàn)的發(fā)展持樂觀態(tài)度。在調(diào)查教師個(gè)人期望時(shí)有37．2％的人表示會(huì)多學(xué)習(xí)微型實(shí)驗(yàn)技術(shù)，并在教學(xué)中盡可能多運(yùn)用，45．7％的人表示會(huì)關(guān)注微型實(shí)驗(yàn)的發(fā)展，較多地應(yīng)用于教學(xué)。這說明大多數(shù)教師愿意參與微型實(shí)驗(yàn)的推廣和應(yīng)用，以此推動(dòng)微型實(shí)驗(yàn)的發(fā)展。
4．6教師的建議
調(diào)查中我們?cè)O(shè)置了“教師對(duì)微型實(shí)驗(yàn)推廣應(yīng)用的個(gè)人建議”開放性問題，許多教師提出了自己的建議，主要概括為：課程中增加微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；增加微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)軟硬件設(shè)施的配備；增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間；加強(qiáng)對(duì)教師應(yīng)用微型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)和培訓(xùn)；改變現(xiàn)行的紙筆測(cè)驗(yàn)考查實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ姆绞降取?/p>
5結(jié)論
通過調(diào)查與分析可知，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)通過在國內(nèi)20余年的發(fā)展，中學(xué)教師通過不同渠道熟悉或了解了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其功能與作用已被大多數(shù)化學(xué)教師認(rèn)同；在實(shí)踐層面，教師在日常教學(xué)中運(yùn)用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)偏少，多數(shù)人只是在教學(xué)比賽和教研活動(dòng)中運(yùn)用，教師應(yīng)用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)還未上升為自覺；教師在教學(xué)中對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新運(yùn)用意識(shí)和能力還有待提高；微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)推廣實(shí)施中的困難較多，主要在于教師得到的指導(dǎo)和培訓(xùn)不足，教學(xué)時(shí)間限制和考試評(píng)價(jià)導(dǎo)向等因素影響；盡管當(dāng)前存在著一些困難，但是中學(xué)教師對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的前景普遍看好，大多數(shù)教師表示將會(huì)更多地關(guān)注并學(xué)習(xí)微型實(shí)驗(yàn)并將其應(yīng)用于教學(xué)中。6討論及建議近20年來，我國微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)雖然獲得了較大的發(fā)展，但是在教學(xué)實(shí)踐中的推廣運(yùn)用比較緩慢，遇到的困難和問題不容忽視，為推動(dòng)它在中學(xué)化學(xué)教學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，筆者在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上提出以下建議。
（1）開展中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐研究
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在學(xué)生的科學(xué)探究活動(dòng)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但在教學(xué)實(shí)施的操作層面還存在一些問題，如怎樣將微型實(shí)驗(yàn)用于演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)中，如何設(shè)計(jì)適合課程內(nèi)容的微型實(shí)驗(yàn)等，這些問題需要開展相關(guān)的教學(xué)研究去解決。各級(jí)教研部門都應(yīng)鼓勵(lì)化學(xué)教師作為主要參與者進(jìn)行研究，這些研究可以包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，如實(shí)驗(yàn)過程的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)裝置的微型化、生活化創(chuàng)新等；也包括教學(xué)應(yīng)用研究，如運(yùn)用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)開展實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知性研究［4］，以及對(duì)培養(yǎng)學(xué)生探究能力、創(chuàng)新思維的功能與作用研究。
（2）加強(qiáng)對(duì)中學(xué)教師的培訓(xùn)和指導(dǎo)
目前中學(xué)教師缺乏微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，特別新技術(shù)賦予微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)新的內(nèi)涵。如現(xiàn)代傳感技術(shù)、顯微技術(shù)與傳統(tǒng)微型實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，已經(jīng)與傳統(tǒng)微型實(shí)驗(yàn)理念中的“簡、易”有所不同［5］。因而，組織相關(guān)的培訓(xùn)和指導(dǎo)十分必要。現(xiàn)在國內(nèi)一些高校如杭州師大、南京師大、廣西師大等師范院校多年來在微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域進(jìn)行了一系列研究，并取得了不少的成果，師范院校可利用自身的研究優(yōu)勢(shì)與教師職前教育和職后培訓(xùn)結(jié)合起來，將微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)成果融入教師職前教育和職后培訓(xùn)中，提高中學(xué)教師對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究和教學(xué)應(yīng)用能力。
（3）開發(fā)與利用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源
實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源是實(shí)施微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要載體，開發(fā)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)資源可以解決中學(xué)教師困惑于對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇的難題。新課程3個(gè)版本的化學(xué)教材都已開設(shè)了實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)欄目，增加了開放性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，化學(xué)教師可以圍繞“提高學(xué)生科學(xué)探究能力”這一主旨，在教學(xué)中開發(fā)一些具有地域特色的實(shí)驗(yàn)課程資源，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究的主題、內(nèi)容、活動(dòng)方式，這些微型實(shí)驗(yàn)資源的開發(fā)將促進(jìn)中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施。
（4）發(fā)揮教學(xué)評(píng)價(jià)的引導(dǎo)和促進(jìn)功能
1.探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)1：在廢棄的空飲料瓶側(cè)壁不同高度的地方用釘子鉆出上、中、下3個(gè)小孔，先用手指堵住小孔，往里面倒?jié)M水，然后松開手指，可以觀察到水從3個(gè)小孔中分別流了出來，其中最下面的小孔流出的水噴得最急、最遠(yuǎn)，上面小孔流出的水噴得最慢、最近。實(shí)驗(yàn)證明，液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大。
2.探究液體壓強(qiáng)規(guī)律。
實(shí)驗(yàn)2：把廢棄的空飲料瓶（較柔軟的）蓋子打開，正立著逐步伸入水中，觀察到空飲料瓶向內(nèi)凹陷，飲料瓶發(fā)生了形變，伸入水中越深，飲料瓶凹陷越大。實(shí)驗(yàn)證明，液體內(nèi)部在各個(gè)方向上都有壓強(qiáng)，壓強(qiáng)隨深度的增加而增大。實(shí)驗(yàn)3：把廢棄的空飲料瓶側(cè)壁同一深度不同的方向刺好幾個(gè)小孔，把空瓶插入水中，發(fā)現(xiàn)外面的水從各個(gè)不同方向的小孔向瓶入。實(shí)驗(yàn)證明，液體內(nèi)部向各個(gè)方向都存在壓強(qiáng)。把廢棄的空飲料瓶側(cè)壁不同深度同一方向扎好幾個(gè)小孔，發(fā)現(xiàn)外面的水從各個(gè)小孔向瓶入，上孔射入又近又慢，下孔射入又遠(yuǎn)又急。實(shí)驗(yàn)證明，液體內(nèi)部存在壓強(qiáng)，液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大。實(shí)驗(yàn)4：在廢棄的空飲料瓶不同側(cè)壁上的同一高度扎好幾個(gè)小孔，先用手指堵住小孔，最后給瓶里充滿水，再松開手指，瓶中的水會(huì)向外噴向不同的方向，但噴射的距離是相同的。實(shí)驗(yàn)證明，同種液體在液體內(nèi)部的同一深度處液體內(nèi)部向各個(gè)方向的壓強(qiáng)是相等的。實(shí)驗(yàn)5：用橡皮泥將飲料瓶側(cè)壁扎有的幾個(gè)小孔堵住，將空飲料瓶裝滿紅色的濃鹽水（目的是使效果明顯），再把裝滿紅色濃鹽水的塑料瓶插入盛水的水槽中，使瓶內(nèi)外的液面相平，再把橡皮泥同時(shí)拔出。結(jié)果顯示，飲料瓶里紅色的濃鹽水從各個(gè)小孔向瓶外射向水槽中的水里。實(shí)驗(yàn)證明，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)和液體的密度有關(guān)系。
3.探究液體壓強(qiáng)特點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)6：將一飲料瓶去底，在底部包上橡皮膜并用橡皮筋系緊，向內(nèi)部灌水，可以看到橡皮膜向外凸起，說明液體對(duì)容器底部有壓強(qiáng)；不裝水，將橡皮膜的一端壓入水中，橡皮膜向內(nèi)凹陷，實(shí)驗(yàn)證明，液體內(nèi)部存在壓強(qiáng)，當(dāng)向飲料瓶內(nèi)加水到與外面水位等高時(shí)，橡皮膜又會(huì)變平，這說明液體內(nèi)部同一深度處的壓強(qiáng)相等。
4．演示帕斯卡定律。
實(shí)驗(yàn)7：在廢棄的空飲料瓶側(cè)壁不同地方用釘子扎4個(gè)小孔，打開瓶蓋，用手按入水中使其充滿水，再擰緊瓶蓋，用手?jǐn)D壓飲料瓶，會(huì)觀察到從4個(gè)孔中射出來的水的射程是相等的。實(shí)驗(yàn)證明，加在密閉液體上的壓強(qiáng)能夠按照原來的大小使液體向各個(gè)方向進(jìn)行傳遞。
二、設(shè)計(jì)與液體壓強(qiáng)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行小制作、小發(fā)明實(shí)驗(yàn)
8：自動(dòng)澆花。將盛滿水的飲料瓶連接一個(gè)打點(diǎn)滴的帶開關(guān)的細(xì)管，懸掛在花盆上面，通過開關(guān)控制滴水的大小，在重力及液體壓強(qiáng)的作用下，水滴長流，保證主人不在家的幾天里水能自動(dòng)澆花。通過這個(gè)小實(shí)驗(yàn)?zāi)芙鉀Q生活中的一些小問題，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行小制作、小發(fā)明。實(shí)驗(yàn)9：水簾實(shí)驗(yàn)。在廢棄的空飲料瓶中裝滿水，并在側(cè)壁扎上幾個(gè)小洞，打開瓶蓋，可觀察到有水射出，這說明液體內(nèi)部在各個(gè)方向上都有壓強(qiáng)。當(dāng)飲料瓶盛滿水?dāng)Q緊瓶蓋后，在側(cè)壁不同的方向扎幾個(gè)小洞（直徑小于2mm），水并不流出來。當(dāng)用手?jǐn)Q松瓶蓋時(shí)，水就從所扎的小孔向外射出來，形成美麗的水簾。
三、結(jié)語
根據(jù)傳統(tǒng)考試的不足，結(jié)合社會(huì)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)技術(shù)，我們可以構(gòu)想分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)考試。在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上創(chuàng)建分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試系統(tǒng)，其中包括虛擬的分析實(shí)驗(yàn)室(通過配備一定數(shù)量的計(jì)算機(jī)及虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，從而可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行各種相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與測(cè)試)、虛擬實(shí)驗(yàn)儀器(利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)相應(yīng)的硬件和專用軟件，形成既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所沒有的特殊功能的高檔低價(jià)的新型儀器)、虛擬實(shí)驗(yàn)(利用鼠標(biāo)的點(diǎn)擊、拖動(dòng)、將微機(jī)上虛擬的各種儀器，按實(shí)驗(yàn)要求、過程組裝成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，同時(shí)在這個(gè)系統(tǒng)上完成整個(gè)實(shí)驗(yàn))、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試題庫(其中包括學(xué)生所學(xué)實(shí)驗(yàn)而提煉出來自動(dòng)組成的考試試題)、評(píng)分系統(tǒng)。當(dāng)學(xué)生通過相應(yīng)的Web頁面登錄進(jìn)入管理系統(tǒng)或分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試系統(tǒng)時(shí)，打開界面考試題庫選擇題目后通過虛擬實(shí)驗(yàn)及虛擬儀器進(jìn)行考試?？荚囃瓿珊髮W(xué)生即可看到成績和在操作過程中的問題，從而幫助學(xué)生及時(shí)地改正和提高。
二、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的構(gòu)建
1.實(shí)驗(yàn)考試系統(tǒng)組織形式考試系統(tǒng)采用WWW網(wǎng)站形式，進(jìn)入分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試系統(tǒng)。教師和學(xué)生可分別通過相應(yīng)的Web頁面登錄進(jìn)入管理系統(tǒng)或?qū)嶒?yàn)考試系統(tǒng)。2.試題庫建立考試系統(tǒng)建立在試題庫之上，試題庫涵蓋分析化學(xué)的操作和理論。操作包括實(shí)驗(yàn)基本原理、實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器性能及使用方法、數(shù)據(jù)處理方法、實(shí)驗(yàn)技能技巧等相關(guān)的題目。理論包括基本概念、操作過程中注意事項(xiàng)、儀器使用方法等。題目內(nèi)容注重實(shí)際操作和使用技巧，內(nèi)容來源于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課本或者是實(shí)驗(yàn)的引申，這就要求學(xué)生有一定的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)積累，學(xué)生使用的成套考試試題隨機(jī)產(chǎn)生，加入智能化的干預(yù)條件，使每套試題難度相當(dāng)，內(nèi)容各異。
三、化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的功能特點(diǎn)