中学化学微型实验应用之初探

esoxilusayita

摘 要 通过微型实验研究的阐述与实践，经由过程微型尝试和常量尝试的对比，明晰化学微型实验的优越性：药品用量少（一般为常规量的1/10～1/1000）、仪器容量小、污染削减、操作简单、便利省时、节约能源、实验现象直观、实验过程快速安全，而且也指出其仪器不配套、实验仪器设计不足及产率低等局限性。
关键词 化学实验 微型化 实践 优越性 局限性
中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2012）02-0075-02
中学化学教学大纲强调指出：实验教学可以帮助学生形成化学概念，理解和巩固化学知识，培养学生能观察现象、分析问题、解决问题，初步掌握一些常用的化学实验技能，培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和科学方法。因此，实验教学是化学教育的一种最有效的教学手段。随着新课程标准的推广，原有的常规化学实验由于具有仪器要求高、药品用量大、安全性能差、效果不太明显、对环境污染较大等缺点。严重限制了学生参与程度，致使学生在化学教学中的绝大部分实验，只能停留在观看老师演示的程度，这与主张学生自主学习，注重知识形成过程与方法、情感与价值观的新课标理念严重相违背。正因为这个原因，常规化学实验已经不能很好的适应新课标条件下的化学教学需要，化学实验微型化改革势在必行。
一、微型化试验的概括
中学微型化学实验就是把微型化学实验的理念应用于中学化学实验中，其基本特征是：（1）仪器微型化。药品用量少；（2）微型化学实验不是常规化学实验的简单缩微或机械减量，而是在微型化的条件下对实验重新设计与探索，达到以尽可能少的药品来获取尽可能多的、最为有效化学信息的目标，是在微型化的条件下对常规化学实验的创新性变革。
二、微型实验的优点
（一）推行微型化学实验，有利于学生对化学知识的掌握
在这几年的的教学实践中，我发现了一个奇怪的现象，就是对于一些内容教师无论是在课堂上强调多少次，学生总是掌握不好，遗忘得很快。这种情况在非重点中学尤其明显，让许多身处教学第一线的教师们感到困惑和沮丧。最后很多教师不得不用学生素质差来解释这一现象。我开始遇上这种情况时，困惑和沮丧也是长期困扰着我。觉得自己教的学生差的没法想象，信心大打折扣。后来一次偶然的机会，让我改变了看法。金属铝的两性是高中化学教学一个非常重要的内容，在金属铝的两性教学中，由于实验室安排不过来，我教的三个学习能力差不多的平衡班只有其中一个班的学生亲自做过这个实验，另二个班只是演示，学生记录。结果亲自做过实验的学生，大多数在半年后的期末测试中，仍能复述实验的整个过程，并能较好的运用这一知识解题。但没亲自做实验的学生，这半年中，就算这一内容在练习或者课堂上同样被多次强调，但学生在解答涉及这一内容的题目时，有相当部分的学生还是回忆不起这一内容，要靠一次又一次的提示。化学是一门建立在实验基础上的科学，化学知识既来源于实验，也要靠实验来验证。实验在化学知识的形成中，是最重要的一环。微型化学实验与常规化学实验比较，微型化学实验由于其仪器便宜、省时等优点很容易解决以上出现的问题。可使绝大部分学生都有动手做实验的机会，改变了过去那种演示，大家看的局面，使学生由过去的被动学习转为主动学习，使新课程标准中提倡的“启发式”“学生为主体、教师为主导”的教学理念得得以体现。不仅大大提高了学生学习化学兴趣，学生的知识与操作技能的也得到了相应的提高。
（二）推行微型化学实验，有利于培养学生环保意识与创新能力
微型实验试剂用量少，这样既节约了药品、保证了实验效果，又减少了环境污染。这本身就是一个很好的保护环境的意识。如果我们再在化学微型实验教学中将节约药品、尾气的吸收、循环利用药品、妥善处理废弃物等思想渗透到实验的每一个过程中，对学生来说这不仅是一节化学课还是一节非常好的环境保护教育课。微型实验由于只使用了较少的药品，为了保证良好的实验效果，必须对实验从实验技术、方法、仪器等方面进行重新设计，才能达到实验的目的。微型实验的仪器与实验方法的设计，本身就是一门集智慧与创意的艺术。将会给师生们提供更多的参与机会，去改良这些仪器与方法，发挥学生与教师的无限创意。
三、化学试验微型化的实践与探索
（一）有毒试验的应用
在高中阶段存在一些有毒的试验教师不愿意做更不愿意让学生进行分组实验，而这些实验对应的性质往往很重要只通过描述达不到很好的教学效果。如果利用微型实验，对身体的伤害小还可以进行分组实验提高学生地学习兴趣。
第四章第二节氯中关于氯水性质的探究进行如下微型实验设计：（1）利用点滴板制取氯气，观察氯气颜色，闻氯气的气味。（2）用湿润的滤纸覆盖在点滴板上形成氯水，再利用其他孔穴当试管作性质试验。（3）用湿润的试纸直接覆盖在点滴板上作性质实验。这样即使学生了解了氯气的试验室制法，又探究了氯水的性质，亲自动手，印象深刻。
（二）常规试验的应用
微型仪器其反应物用量以取得明显的实验现象为宗旨，可将试剂用量降低到最低限度，在达到理想的实验效果的前提下，可比常量实验少加80％左右，节约药品费85％左右。
《同周期、同主族元素性质的递变》这一实验中进行如下微型实验设计：（1）在1张滤纸的中心处，滴上1滴饱和NaBr溶液，待其润湿之后，再滴上1滴氯水，滤纸呈现黄色的斑点：（2）在呈黄色的斑点处，再滴上1滴饱和NaI溶液，滤纸上的斑点颜色又变成浅褐色；（3）浅褐色的斑点处，再滴上1滴淀粉溶液，滤纸上的斑点再变为蓝色。以上实验药品的减量都增强了实验效果。因此，在保证获取最有效实验信息的前提下，应尽可能地降低实验药品用量，减少药品损耗，预防环境污染。
四、微型实验存在的局限性
任何事物都有其两面性，微型化学实验也是如此。其局限性表现在：
（一）在实际实验操作过程中可以发现，化学实验试剂用量所能减少的程度是有限的，受到一些因素的制约：
1.用液体取用仪器（如滴管等）取用试剂，其可控制加液量不能少于1滴。
2.测量物理量时，由于仪器规格的限制，要求有一定的试剂用量才能有效进行。例如，用pH计测量溶液pH值时，盛放溶液的容器的口径必须足以放入电极，溶液的高度至少要能浸过玻璃电极的玻璃球。
3.用于称量质量和测量体积的仪器的精度是有限的，为使实验结果具有符合要求的精确性，所用试剂必须达到一定数量。一般而言，在仪器精度一定的情况下，试剂用量越少，实验结果精度越低。
4.制备实验中，难以避免的操作损失（如仪器沾附等）也限制了试剂用量所能减少的程度。通常试剂用量减少，操作损失比重增大，产率降低。而且还必须要注意实验技巧，否则实验不易成功。
5.因微型实验所用试剂极少，所以用微型实验的方法不能做从大量原料中提取微量成分的实验。
（二）对于现在的教育，统一性的考试是检验学生学习的一个重要的手段，也是检验教师教学工作优劣的一个重要指标。由于在化学考试中一般是采用常规实验的装置和实验方法，故完全采用微型实验可能会影响学生的学习成绩和教师的教学成果的体现。
（三）目前微型实验相对于常规实验而言，还是不成熟的，其一是实验的用量科学性的问题；其二是实验仪器标准化的问题；其三是实验的操作规范化的问题；其四是仪器购买是否方便的问题。
（四）有些教师习惯于做化学实验“照方抓药”，没有领会微型实验的真谛，以为微型就是把实验仪器缩小或者简化，就是把药品的用量减量再减量，而忽视了实验的科学性原则。
（五）现在全国微型化学实验普及还不高，需要更加广地进行宣传，同时还需要多出版相应的配套书籍。
参考文献：
[1]周宁怀.微型无机化学实验[M].北京：科学出版社，2000.
[2]黄瓅.化学新课程中微型实验探究活动的设计[M].北京：化学工业出版社，2005.