高中化學實驗的微型化研究教育論文

　　摘要：該文通過對中學化學實驗微型化研究的闡述與實踐，通過微型實驗和常量實驗的對比，明確化學實驗微型化的優(yōu)越性：藥品用量少(一般為常規(guī)量的1／10～1／1000)、儀器容量小、污染減少、操作簡單、方便省時、節(jié)約能源(70％左右)、實驗現(xiàn)象直觀明顯、實驗過程快速安全，并且也指出其儀囂不配套、實驗設計不足及產率低等局限性。

　　關鍵詞：高中化學實驗；微型化；實踐；優(yōu)越性；局限性

　　以教師演示實驗為主的化學實驗教學，已經不能適應新課程的要求。化學是一門以實驗為基礎的學科，在中學化學實驗中，更應注重對學生動手動腦能力的培養(yǎng)。如果把化學教材中的實驗改為以學生自擬實驗方案的啟發(fā)性、探索性為主的微型實驗(Microscale Laborato—ry，簡稱M.L.)。在教學中打破“照方抓藥”的傳統(tǒng)實驗模式，就能有針對性的解決這一問題，培養(yǎng)學生的環(huán)保意識、資源意識、安全意識、創(chuàng)新意識。因此，要深入的進行中學化學實驗微型化的研究，開發(fā)新型的化學實驗教學方法。

　　起源于20世紀80年代的微型化學實驗是國際公認的一種在微型化的條件下進行化學實驗的新技術和新方法。簡單地說，就是以盡可能少的藥品用量來獲取最有效的實驗信息，其特點是：藥品用量少(一般為常規(guī)量的1／10～1／1000)、儀器容量小、污染減少、操作簡單、方便省時、實驗現(xiàn)象直觀明顯、實驗過程快速安全等優(yōu)點，并以其良好的教學功能和教學效果，在化學實驗教學改革等領域扮演著重要的角色，引起世界各國化學界的高度重視。

　　一、微型化試驗的概括況

　　(一)什么是微型試驗

　　中學微型化學實驗就是把微型化學實驗的理念應用于中學化學實驗中，其基本特征是：(1)儀器微型化。藥品用量少；(2)微型化學實驗不是常規(guī)化學實驗的簡單縮微或機械減量，而是在微型化的條件下對實驗重新設計與探索，達到以盡可能少的藥品來獲取盡可能多的、最為有效化學信息的目標，是在微型化的條件下對常規(guī)化學實驗的創(chuàng)新性變革。

　　(二)常規(guī)化學實驗與微型化學實驗的比較

　　常規(guī)化學實驗課要求規(guī)范統(tǒng)一，往往是一堂實驗課，學生用一種方法做同一實驗，這種千人一面的實驗課抑制了學生的個性化和創(chuàng)造思維的發(fā)展，而微型實驗的實驗方法靈活多樣，可一種儀器多種功能。也可以一功能多儀器，學生有較大的自主發(fā)揮空間，學生人手一套微型實驗儀器，更能促進學生自主學習，學會自主地發(fā)現(xiàn)問題、設計實驗、觀察實驗，學會用學過的知識來解決問題或發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律。微型化學實驗在強化學生實驗技能和提高學生的創(chuàng)新意識上有特殊的功效。

　　二、化學試驗微型化的實踐與探索

　　在實驗教學過程中，利用小試管、點滴板、多用滴管、井穴板等微型化的儀器，如高一的《氯、溴、碘的性質氯離子的檢驗》、《同周期、同主族元素性質的遞變》、《濃硫酸的性質 硫酸根離子的檢驗》，高二的《鎂、鋁及其化合物的性質》、《乙烯的制取和性質》、《鐵及其化合物》、《化學反應速率 化學平衡》等實驗中均以12×70mm的小試管來代替常規(guī)試管，儀器成本低，而且一些儀器在日常生活中很易找到代用品，如青霉素藥瓶可以做試劑瓶、集氣瓶，一次性輸液器可做導氣管等，所以比常量儀器可節(jié)省成本費60％。左右。

　　微型儀器其反應物用量以取得明顯的實驗現(xiàn)象為宗旨，可將試劑用量降低到最低限度，在達到理想的實驗效果的前提下，可比常量實驗少加80％左右，節(jié)約藥品費85％，左右。如在《乙烯的制取和性質》的實驗中，改換反應容器后使得乙醇與濃硫酸的混合液由課本上的18ml降為2~3ml；銅與濃硝酸反應的實驗，可以用銅絲代替銅片，耗酸量少，試劑用量大大節(jié)��；再如《同周期、同主族元素性質的遞變》這一實驗中進行如下微型實驗設計：(1)在1張濾紙的中心處，滴上1滴飽和NaBr溶液，待其潤濕之后，再滴上1滴氯水，濾紙呈現(xiàn)黃色的斑點： (2)在呈黃色的斑點處，再滴上1滴飽和NaI溶液，濾紙上的斑點顏色又變成淺褐色；(3)淺褐色的斑點處，再滴上1滴淀粉溶液，濾紙上的斑點再變?yōu)樗{色。以上實驗藥品的減量都增強了實驗效果。因此，在保證獲取最有效實驗信息的前提下，應盡可能地降低實驗藥品用量，減少藥品損耗，預防環(huán)境污染。

　　由于微型儀器體積小，試劑加量少，所以微型實驗加熱、攪拌等所用的時間短，回流冷凝等過程縮短，大大降低了水電能源的消耗，比常量實驗節(jié)約能源70％左右。

　　微型實驗還能縮短實驗時間，如《乙烯的制各和性質實驗》，按常量實驗，完成性質實驗的全過程一般需十多分鐘。現(xiàn)在只需三分鐘左右即可。

　　微型化學實驗儀器的微型化及試劑用量的微量化，將使實驗所排放的廢氣、廢水、廢渣等污染物數(shù)量大大減少，從而減小對環(huán)境的污染，同時也降低了實驗操作過程中的危險性，例如爆炸、起火、液體飛濺等實驗事故發(fā)生的可能性大大降低，提高了安全系數(shù)，對保護實驗室周圍環(huán)境、為實驗教學提供安全和舒適的環(huán)境起到重要作用。 三、中學化學實驗微型化的評價

　　微型實驗儀器具有小巧便攜、不易破碎、液體試劑在多用滴管中不易流出等優(yōu)點，微型實驗與常量實驗相比具有獨到的特點，對學生的綜合素質具有更高的要求，應用在教學上，效果十分突出，在知識技能、過程方法、情感態(tài)度和價值觀念等方面都對學生有很好的教育意義，能更好地培養(yǎng)學生的良好品質，提高學生各方面的能力。微型化學實驗的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：

　　(一)有利于激發(fā)學生學習興趣。由于微型化學實驗儀器微型化，操作簡捷，經濟省時，安全便攜，使得人人都能動手實驗、全面提高學生科學素質、培養(yǎng)學生的探索精神、實踐能力和創(chuàng)造能力。

　　(二)有利于提高實驗的科學性，培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度。微型儀器精巧細小，加入量少，所以實驗過程學生必須小心裝拆，規(guī)范操作，注意力高度集中，密切注意觀察實驗現(xiàn)象。隨時記錄反應過程中出現(xiàn)的變化，方能獲得預期的結果；有利于培養(yǎng)學生規(guī)范化的操作技能，培養(yǎng)嚴謹科學的工作態(tài)度。

　　(三)有利于傳播綠色化學觀念，增強學生的環(huán)保意識。常量化學實驗不僅嚴重污染環(huán)境，而且實驗中廢氣、廢液的排放也不可避免地人為造成污染。微型化學實驗由于盡可能少的用試劑，盡可能的減少了實驗的“三廢”，把預防化學污染的思想貫穿于化學教育的全過程中，有利于從小對學生進行環(huán)境保護意識教育。

　　微型化學實驗也存在一定的局限性：

　　(一)微型化學實驗儀器需要進一步完善成套，以便實施與不同層次微型化學實驗教學的銜接。

　　(二)微型化學實驗儀器和實驗設計的不足。例如，微型塑料型儀器不能加熱。塑料本身能與一些化學試劑起反應而使其應用受到了影響。

　　(三)微型化學實驗制備物質的產率偏低。這是因為儀器粘附等損耗相對于原料用量的比例較大。因此必須要注意實驗技巧。否則實驗不易成功；微型化學實驗與一般實驗儀器差別很大，在進行微型化學實驗時一定要注意實驗條件的選擇。

　　總之，中學微型化學實驗不是常規(guī)實驗的簡單微縮，也不是對常規(guī)實驗的補充，更不是與常規(guī)實驗的對立，而是在整個實驗過程中貫穿了綠色化學的思想，有效實現(xiàn)“盡可能小劑量實驗、省資源、少污染、減成本”，還能增強學生的環(huán)境保護意識，是對中學化學常量實驗進行的改革和發(fā)展。

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