無機微型化實驗教學現(xiàn)狀分析及對策

王麗輝 徐 玲 段莉梅 劉宗瑞 白鎖柱

內蒙古民族大學化學化工學院 內蒙古通遼 028043

無機微型化實驗教學現(xiàn)狀分析及對策

王麗輝 徐 玲 段莉梅 劉宗瑞 白鎖柱

內蒙古民族大學化學化工學院 內蒙古通遼 028043

概括了微型化學實驗的發(fā)展歷程，分析了無機微型化實驗教學現(xiàn)狀和存在的問題，探討了如何將微型化學實驗更好地應用于無機化學實驗教學中，有利于培養(yǎng)學生的實驗能力和良好的實驗素質。

微型化實驗；無機化學；現(xiàn)狀；問題；對策

1 微型化學實驗的意義

20世紀80年代，美國化學家Mayo提出微型化學實驗的概念，即用盡可能少的化學藥品與試劑獲取所需要的化學信息與原理的實驗技術。這一實驗理念的提出掀起了美國化學界對于化學實驗微型化的研究熱潮。與此同時，微型化學實驗的理念也得到了世界性的關注。1992年，我國微型化學研究中心的周寧懷教授組織編寫了《微型化學實驗》一書，使得有關微型化學實驗的研究與教學在我國得以推廣。截至目前，國內近千余所高等院校和中小學校不同程度地開展了有關化學實驗微型化的教學與研究。

微型化實驗理念迎合了當今世界可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和環(huán)境保護意識的需求。這是由于與常規(guī)化學實驗相比，微型化學實驗具有以下優(yōu)點。

（1）化學試劑用量少。微型化學實驗所需藥品用量為常規(guī)化學實驗所需藥品用量的1/1 000～1/10。

（2）節(jié)約空間。微型化學實驗器材通常為常規(guī)實驗器材規(guī)格的1/5～1/2，節(jié)約了實驗空間，有利于緩解高等院校實驗室空間緊張的問題。

（3）降低環(huán)境成本。化學研究在造福人類的同時，也會對環(huán)境帶來危害。相比較來說，微型化學實驗減少了藥品與試劑的使用量，這等于是從源頭上降低了由化學實驗帶來的環(huán)境損害。

（4）節(jié)約實驗成本。相比于常規(guī)實驗來講，微型化學實驗降低了實驗成本，因為微型化學實驗中大大降低了藥品的使用量，有效地節(jié)約了實驗成本。

隨著微型化實驗研究的深入和微型化實驗教學的廣泛推廣，無機微型化實驗教學在高校中得到了越來越高的重視。［1］無機化學實驗作為高等院?；瘜W專業(yè)學生的必修課程，有其自身的特點。

（1）在課程設置中無機化學實驗通常是化學專業(yè)學生的實驗入門課程，承擔著培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度和良好的實驗素質的任務。

（2）無機化學實驗中元素的性質分析與驗證部分，所需實驗藥品不僅種類繁多且數(shù)量較大，需要投入較大的實驗成本。

（3）無機化學實驗中涉及一些濃酸，濃堿及有害氣體的制備和使用，易于造成環(huán)境污染和損害實驗人員的身體健康。［2］基于此我們在教學中推廣無機化學實驗微型化。隨著無機化學實驗微型化的推廣和教學研究進展，科研人員發(fā)現(xiàn)無機化學實驗微型化不僅節(jié)約實驗成本，降低環(huán)境污染，同時有利于培養(yǎng)學生節(jié)約和環(huán)境保護的思想意識。［3］然而不可否認的是，在教學推廣中也存在一些問題。例如，混淆了實驗微型化和微量化學（微量或者痕量分析化學中采用的微量或這痕量組分的定量測定的理論和技術）的含義。［4］認為實驗過程中，藥品用量越少越好，器材越小越好。另一方面過于盲目地將所有無機化學實驗微型化，不能正確處理微型化實驗和常規(guī)實驗的關系。［5］基于此，本文結合多年無機化學教學經(jīng)驗，對于目前無機微型化實驗，從實驗選題、教學環(huán)節(jié)以及實驗環(huán)節(jié)等方面進行了分析，并提出了一些解決當今現(xiàn)狀的建議和對策。

2 無機微型化實驗的教學現(xiàn)狀

2.1 無機微型化學實驗教材的編寫日趨完善

1986年，美國化學家Mayo等編寫了《微型有機化學實驗》一書，該書基本覆蓋了高等院校基礎有機化學實驗的教學內容，不僅如此，Mayo等人研制出了微型化學儀器，并在有機化學基礎實驗中得以使用取得了較好的效果。有機化學實驗微型化的研究成果的取得，帶動了無機化學微型化實驗的研究。20世紀90年代初期，Zvi Szafram和他的合伙人編著并出版了《微型無機化學實驗》和《微型普通實驗》等一系列教材，使得無機微型化實驗教學體系日趨完善。［6］

1992年，我國微型化學研究中心的周寧懷教授組織編寫了《微型化學實驗》一書，使得有關微型化學實驗的研究與教學在我國得以推廣，由此有關無機化學實驗微型化的研究也相應展開，截至目前正式出版的微型化學實驗書籍已經(jīng)超過20本， 研究性論文超過800余篇。［7］

2.2 微型化學實驗理念逐漸被師生所接受

隨著有關微型化學實驗教學的專著及一系列教材的出版，特別是一些國家級的微型化學實驗教學成果的取得，使得微型化學實驗理念獲得了廣大師生的認可。這主要表現(xiàn)在一方面教師在教學過程中不僅熱衷于向學生傳授微型化學實驗的相應技能，而且致力于探討如何更好地將無機化學實驗微型化。另一方面由于微型化學實驗更適合于一人一組實驗，極大地調動了學生的實驗熱情，激發(fā)了學生的學習興趣。

2.3 微型化學實驗研究交流平臺的建立大大加速了微型化實驗的研究進展及教學推廣

迄今，我國已經(jīng)召開了九屆微型化學實驗研討會，并成立了中國微型化學實驗研究中心網(wǎng)站，先后與美國、德國、日本、新加坡、德國等地區(qū)的相關學者建立了友好的學術聯(lián)系。為眾多致力于此項研究的學者提供了較為便捷的交流平臺。［8］

3 無機微型化學教學中存在的問題

3.1 無機化學實驗微型化和微量化學概念的混淆

微量化學是微量或者痕量分析化學中采用的微量或痕量組分的定量測定的理論和技術。然而在無機微型化學實驗中，試劑的用量不是要采用微量或者痕量，是在保證實驗順利進行的條件下，試劑用量盡可能的少。例如，五水合硫酸銅結晶水的測定實驗，如果采用微量藥品進行實驗，將對學生觀察實驗現(xiàn)象和計算實驗結果帶來很大的困難。

3.2 微型化實驗和常規(guī)化學實驗在教學中的比重問題

相比于常規(guī)化學實驗，微型化學實驗具有化學試劑用量少，節(jié)約空間，降低環(huán)境成本，節(jié)約實驗成本和教學效果好等優(yōu)點。但是在看到其優(yōu)點的同時，微型化學實驗也存在一些難以避免的缺陷。例如一些常規(guī)的基本操作，學生利用微型化學實驗儀器很難掌握。［9］且儀器的微型化和較少的藥品用量不利于初學者學習實驗技能和觀察實驗現(xiàn)象。特別是無機化學實驗通常為高等院?；瘜W系學生所開設的第一門實驗課程，必須要注重學生實驗技能和實驗素質的培養(yǎng)。所以不能盲目地將所有實驗都改為微型化實驗。這就需要教師根據(jù)學生的掌握程度及具體實驗題目的性質進行靈活掌握，將微型化實驗和無機化學常規(guī)實驗較好都結合起來。

4 無機微型化實驗需要完善的地方

4.1 微型化實驗內容設置要考慮學生的素質

相比于常規(guī)化學實驗，微型化實驗藥品用量少，儀器型號小，所以需要實驗人員在操作過程中具有較高的精度和較好的實驗習慣。但是無機化學實驗課程所面對的學生大多為初學者，較難精準的掌握所需實驗技巧和掌控實驗流程。所以基于此，我們在設計微型實驗課程時，盡可能地將一些較容易進行操作，現(xiàn)象明顯的化學反應進行微型化實驗。而涉及復雜操作過程的化學實驗應盡量使用實驗常規(guī)化學實驗方法。

4.2 教師應深刻理解微型化學實驗的內涵

微型化學實驗理念之所以受到了人們的廣泛關注，不僅僅是由于其具有藥品用量少和儀器規(guī)格小的優(yōu)勢，更主要是其在節(jié)約了實驗成本的同時減少了環(huán)境污染，適應了21世紀對于資源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和加強環(huán)境保護的理念的重視。 所以要充分利用微型化實驗的優(yōu)勢，實現(xiàn)無機化學實驗的綠色化教育。

4.3 加強對高校教師微型實驗技能的培訓

微型化學儀器不僅僅是常規(guī)化學儀器的縮小后的產(chǎn)品，有些儀器的使用方法，連接方式以及注意事項與常規(guī)實驗儀器有很大不同。目前，由于微型化實驗推廣時間短，部分高校教師并沒有熟練掌握微型化學儀器的實驗技能，因此有必要組織相關的培訓和指導。

4.4 編寫無機微型化實驗儀器操作規(guī)范的講義

由于我國對于微型化學實驗的研究歷史并不長，部分高校微型化學實驗儀器的操作與使用偏離于規(guī)范化和標準化，這就需要全面提高教師的微型化學實驗操作素質，提高教師的微型化學實驗操作規(guī)范化意識和加強對學生微型化實驗技能的培養(yǎng)。我?；瘜W化工學院無機化學教研室準備編寫適合無機微型化儀器規(guī)范化操作的講義，并通過實際教學對講義內容逐步修正和總結，盡快使無機微型化實驗操作規(guī)范化和標準化。

4.5 合理設置微型實驗操作和常規(guī)操作的考評比重

由于目前各個高校的實驗課的考評內容以常規(guī)實驗操作為主，使得部分學生不重視掌握微型化學實驗儀器的操作技能，學習積極性不高，不利于微型化學實驗的推廣。所以在結業(yè)考試時適當?shù)靥砑游⑿蛯嶒瀮x器操作內容，迫使學生重視微型化學實驗技能的掌握也是改進無機微型化實驗教學的必要方式。

5 結束語

本文概括了微型化學實驗的發(fā)展歷程，總結了微型化學實驗所具有的優(yōu)勢，揭示了無機化學微型實驗的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，并對無機微型化實驗教學提出了一些建議。希望無機化學實驗教學朝著微型化和綠色化的方向發(fā)展。

［1］ 師素芳.推廣微型化學實驗，深化中中學教學改革［D］.武漢:華中師范大學，2005-05-01.

［2］ 李長聲.微型化學實驗運用于課堂教學的實踐研究［D］.蘇州:蘇州大學，2013-11.

［3］ 胡益民.探究式微型化學實驗設計與研究［D］.南京:南京師范大學，2005.

［4］ 王麗輝，徐玲，段莉梅，白鎖柱.有機化學實驗教學現(xiàn)狀分析與對策［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2014（5）:59-61.

［5］ 唐勁軍，黃瓅，王凡.中學微型化學實驗的實施現(xiàn)狀及對策研究［J］.化學教育，2014（3）:69-72.

［6］ 劉宗瑞，李增春.樹立綠色化學理念，推廣微型化學實驗［J］.內蒙古民族大學學報，2009，15（4）:6-8.

［7］ 吳文華，史同娜，施鎮(zhèn)江，朱冰潔，羅偉強，楊偉.微型實驗在材料加工中探索與實踐［J］.實驗室研究與探索，2015，34（1）:48-51.

［8］ 張海艦，苗深花，韓慶奎.微型實驗中幾個問題探析［J］.臨沂師范學院學報，2014，26（6）:137-139.

［9］ 崔玉，王志玲，劉志蓮，劉思全，楊春霞.探究式有機化學實驗教學體系的研究與實踐［J］.化工高等教育，2011（6）:44-45.

Analysis and Solution on Teaching System of Inorganic Chemistry Mini-Experiments

Wang Lihui， Xu Ling， Duan Limei， Liu Zongrui， Bai Suozhu
College of Chemistry and Chemical Engineering， Inner Mongolia University for Nationalities，Tongliao， 028043， China

This paper gaves a brief development history of Mini-experiments， exhibits the current situation and the current problem of inorganic chemistry Mini-experiments， discusses how to use Min-experiments in the inorganic chemistry teaching， which will benefcial for students to improve the ability and quality of experiments.

mini-experiments； inorganic chemistry； current situation； problem； suggestion.

2015-04-19

王麗輝，在讀博士研究生，副教授。徐玲，博士，教授。

內蒙古民族大學校級精品課程建設項目；內蒙古民族大學教育教學研究課題（編號：MDYB2013040）。