生活化学实验,顾名思义,与生活有关的化学实验。它既可以与实验原材料相关,也可以与实验器材相关,还可以与研究问题相关等。实验原材料相关是指以生活中的食品、饮料、药品等作为实验试剂。实验器材相关是指以生活中的日常器皿、常用工具为实验设备。研究问题相关是指以解决日常生活中的实际问题为实验目的。在一个具体的生活化学实验方案中,原料相关、器材相关和问题相关可以只涉及其中某一项,也可以全部涉及。总之,只要与日常生活有密切联系的化学实验均可认为是生活化学实验。或者说,植根于生活经验的化学实验均是生活化学实验。
生活化学实验与家庭小实验都是以生活物品为原料和器材进行实验,其目的都是为促进学生动手做实验,培养科学兴趣和科学素养。它们有着必然联系,但不完全相同。家庭小实验属于生活化学实验的范畴,但生活化学实验的外延更为宽泛。
初、高中化学教材中设置了大量家庭小实验,以教材栏目的形式出现,依附于教材中的化学知识点,实验内容难以自成体系,系统性不强。通常来讲,这类实验的实施场地是在家里,实施时间是课余,实施主体是学生及其家长。学生在家里自行开展家庭小实验,教师的指导与监管很难到位,实验过程中还可能存在一定安全风险。生活化学实验的风险源主要来源于麻痹的安全意识。由于生活化学实验所用原料和器材大多非常安全,所以实验者容易放松警惕,忽视实验安全,养成不良的实验习惯。本着安全第一的原则,不提倡在家中做生活化学实验,主张在实验室里开展生活化学实验。
生活化学实验将实验安全放在首要位置。不鼓励学生独自一人做实验。即使是最安全的实验,也要求有专业人士进行指导与监管。专业人士可以是教师,也可以是具备一定化学实验基本常识的父母或其他成年人。
生活化学实验强调实施过程的结构化系统设计。“结构决定性质”是化学学科的基本思想。生活化学实验的实施也一样强调课程结构。只有结构化设计的课程,才能产生理想的实施效果。生活化学实验的结构化系统设计是指从实验内容、实验器材、实验时间、实验场地、实验人员等几个方面做通盘考虑,进行统筹安排。系统设计的生活化学实验不但能取得较高的育人效率,获得较好的教学效果,而且能将实验中的安全风险降到最低。校本课程或者科学社团是开展生活化学实验的较好形式。
微型实验兴起于20世纪80年代。其产生背景是发达国家对环境保护的重视,加强对实验室三废排放的监控,要求对废弃化学品进行分门别类处理。各高校花在三废处理上的费用激增,成为化学系的沉重负担。于是,微型实验应运而生。它能以尽可能少的化学试剂来获得尽可能多的实验信息,既满足教学需要,又达到化学实验的绿色化环保要求。
全国微型实验研究中心主任周宁怀教授认为,微型实验不是常规实验的简单减量或缩小,而是在绿色化学理念与实施素质教育主导下的化学实验创新变革。绿色化学强调化学品使用的5R原则:减量(reduce)、重复使用(reuse)、循环回收(recycle)、再生使用(regenerate)、拒用危害品(reject)。微型实验不但要遵循5R原则,兼顾实验现象明显,而且还要考虑降低成本,易于操作,便于推广等因素。
我国在基础教育阶段引进微型化学实验,最初的着眼点是为了解决学生实验动手率低的问题。戴安邦先生在97岁高龄并身患重病时,还为“微型化学实验”题词,他说:要大力推行微型化学实验,使全国中学的化学教学皆有学生的单人实验作业,以加强化学教学的素质教育作用。使学生在化学实验的作业中,不仅学到第一手的化学知识和动手技术,更受到科学方法和思维的训练,还得到科学精神和品德的培养。
生活化学实验与微型实验的基本理念相一致。着眼于绿色环保,提高学生实验动手率,并强调实验的安全性。但是,生活化学实验与微型实验又合而不同。
首先,从字面上来看,“微型实验”以试剂用量和实验器材的微型化为显性特征。通过减小实验规模实现绿色环保,增加实验安全性的目的。“生活化学实验”强调实验所用试剂和器材取材于生活,对于用量多少以及实验器材的大小不予关注。通过原材料与器材自身的安全性以达到绿色环保、操作安全的实验要求。
其次,两者产生的背景有差异。微型实验的产生背景主要是国家对实验室三废排放的监控。生活化学实验的产生背景既有国家对实验室三废排放的监控,也有国家对易制毒、易制爆类化学试剂的严格管控。在此背景下,即使中学化学实验中最常用的化学试剂,比如浓盐酸、高锰酸钾、氯酸钾、白磷、硝酸盐等都受到严格管理,在购买和使用过程中存在诸多不便。而生活化学实验所用原料来源于日常生活,通常在超市、药店等处即可购买,使用起来十分方便。有利于提高化学实验的开出率,提高学生的化学实验动手率。
最后,从教学理念来看,生活化学实验向公众传达“化学在身边”的学科理念。近年来我国发生了多起化工厂和高校化学化工实验室的爆炸事故,以及有毒食品添加剂等丑闻,在公众中产生了恶劣影响,使公众对化学产生过度恐惧感,对化学科学的社会价值产生怀疑。在很多省份的高考方案中,化学学科地位急剧下降,甚至被边缘化。化学科学和化学学科处于危机中。生活化学实验通过展示生活中的化学实验,纠正公众错误的化学观,树立实用科学的化学价值观。
微型实验与生活化学实验可以结合起来,采用微型实验仪器做生活化学实验,既能满足化学实验的绿色环保、安全性好、成功率高、易于操作、便于推广等要求,也能让每个学生都动手做实验,充分发挥化学实验在人才培养中的积极作用。