淺談初中化學(xué)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)的微型化

王福中++葉紅梅

摘 要：在國家大力提倡綠色化學(xué)、低碳生活、新能源新材料，節(jié)能減排的環(huán)境下，研究了中學(xué)化學(xué)幾種常規(guī)實(shí)驗(yàn)的微型設(shè)計，對微型實(shí)驗(yàn)跟常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較后，描述了微型實(shí)驗(yàn)具有的不可替代的優(yōu)點(diǎn)和微型實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)；常規(guī)實(shí)驗(yàn)；化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；綠色化學(xué)；藥品用量少；污染??；實(shí)驗(yàn)安全

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，英文名稱為micro scale chemical experiment或micro scale laboratory，簡寫為M.L。美籍華裔化學(xué)家馬祖圣教授提出微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以盡可能少的試劑，獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)。其試劑用量一般為常規(guī)實(shí)驗(yàn)的1/10至1/1000，儀器微型化和試劑微量化是它的兩個基本特征。因而，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是指用微量的藥品在微型的儀器中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。近幾年化學(xué)教材改版的特點(diǎn)之一就是大力改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)生活化、簡單化和微型化，以適應(yīng)21世紀(jì)綠色化學(xué)的發(fā)展到來。例如，教材P42第4（2）小題“尋找新的催化劑”探究實(shí)驗(yàn)：

（2）設(shè)計制取氧氣和試驗(yàn)其性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方案（下表可供參考，你也可以利用一些其他代用品自行設(shè)計其他方案），征得教師同意后實(shí)施你的方案，實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行小結(jié)。

學(xué)生設(shè)計的方案大體有兩種：一種以試管作反應(yīng)容器，另一種以點(diǎn)滴板為反應(yīng)容器。兩組學(xué)生實(shí)驗(yàn)后均成功，隨后我要求學(xué)生對兩種方案作比較，通過學(xué)生討論小結(jié)出：后者較前者，藥品用量少，簡便易行，便于實(shí)驗(yàn)對比，易清洗等優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上我又將學(xué)生思維觸角伸向生活，尋找替代微型儀器（如盛西瓜霜含片的吹塑板），試驗(yàn)后，效果良好。使用微型儀器實(shí)驗(yàn)，可讓學(xué)生養(yǎng)成節(jié)約意識，也可培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識。

一、幾種常規(guī)演示實(shí)驗(yàn)的微型化設(shè)計

近幾年的教學(xué)，備課中我始終在思考一個問題：教材中的一些演示實(shí)驗(yàn)尤其是一些可能會對環(huán)境造成污染的實(shí)驗(yàn)，能否使其裝置更微型化、實(shí)驗(yàn)藥品更微型化、實(shí)驗(yàn)步驟更簡單、實(shí)驗(yàn)時間更短等。因此，我在課前實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中對教材中的一些演示實(shí)驗(yàn)，嘗試著在保持科學(xué)性基礎(chǔ)上做了改進(jìn)。下面結(jié)合本人平時教學(xué)中如何使實(shí)驗(yàn)微型化與同行進(jìn)行探討與交流，談?wù)勎业囊恍┎怀墒斓脑O(shè)計想法。

例1 “氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”：用燃燒匙盛硫或紅磷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，存在的問題是用量過大，燃燒時間長，做完實(shí)驗(yàn)后仍有剩余物質(zhì)，同時產(chǎn)生大量的SO2、P2O5等物質(zhì)污染環(huán)境。對這個實(shí)驗(yàn)我將燃燒匙進(jìn)行改進(jìn)，取一細(xì)玻璃棒的一端燒至半融后用鑷子壓出一個小凹槽，微型燃燒匙就制成了；再用青霉素瓶替作微型反應(yīng)容器。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，節(jié)約藥品，污染非常小。

例2 “探究分子運(yùn)動性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)：教材設(shè)計實(shí)驗(yàn)如下左圖所示：在A燒杯中倒入約10mL濃氨水，在B燒杯的蒸餾水中滴加數(shù)滴酚酞試液，用大燒杯罩住A、B燒杯，觀察。一會兒，可見B燒杯中溶液變紅色。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，操作簡便，是比較好的實(shí)驗(yàn)方案。但缺點(diǎn)是，由于濃氨水有較強(qiáng)的揮發(fā)性，大燒杯口不平，環(huán)境中會彌漫著難聞的氣味。為解決以上問題，我設(shè)計了一套進(jìn)行分子運(yùn)動實(shí)驗(yàn)的微型化裝置，如下右圖所示：在Y形管左支管中加少量無色酚酞試液，右支管中加少量濃氨水。一會兒可見左支管的酚酞試液變紅。該實(shí)驗(yàn)裝置簡單，易于操作，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，藥品用量少，便于攜帶走動。

例3 “二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)：備課時我曾在某省的一道中考題中看到一套制取裝置（如下左圖所示），當(dāng)時我就在思考教材中有關(guān)“二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”這一常規(guī)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，經(jīng)過一段時間的思索與搜尋，我發(fā)現(xiàn)用青霉素瓶、輸液管、注射器、塑料袋、娃哈哈飲料瓶、一礦泉水瓶半截、滴眼液瓶（扎有許多針孔）等儀器可組裝二氧化碳的制取裝置（如下右圖所示）。

同時在試驗(yàn)階段，我還嘗試著用下列三套裝置組合來驗(yàn)證二氧化碳的性質(zhì)。

A B C

利用A和B組合來驗(yàn)證二氧化碳的密度比空氣密度大、不能燃燒和不支持燃燒的性質(zhì)，利用A和C組合來驗(yàn)證二氧化碳與水（紫色石蕊試液）及澄清石灰水的反應(yīng)情況，實(shí)驗(yàn)中藥品用量少且現(xiàn)象明顯。

二、微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用價值

通過具體實(shí)驗(yàn)的微型實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)比較可以看出微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)同常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比具有很大的優(yōu)越性：藥品用量大大地減少；實(shí)驗(yàn)時間明顯地縮短；實(shí)驗(yàn)污染大大降低；實(shí)驗(yàn)安全性大大地提高。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，由于受設(shè)備、藥品等的限制，大量的實(shí)驗(yàn)都無法由學(xué)生親自實(shí)踐，而由教師演示完成，影響了學(xué)生動手及思考能力的發(fā)展。因此，采用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)來輔助中學(xué)化學(xué)教學(xué)有著很大的應(yīng)用價值。具體體現(xiàn)在：（1）有利于學(xué)生樹立環(huán)保意識；（2）有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣；（3）有利于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?；?）有利于加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的安全性；（5）有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

三、微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的不足

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是萬能的，與任何新生事物一樣，應(yīng)該一分為二地看待，它也不可避免地存在不足之處。主要表現(xiàn)在：

（1）由于儀器、裝置及實(shí)驗(yàn)規(guī)模小，實(shí)驗(yàn)的可見度低，如果不采用放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的補(bǔ)救措施，不宜用于演示實(shí)驗(yàn)；（2）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)物及產(chǎn)物的量都小，黏附在容器壁上的藥物占整個反應(yīng)物或生成物的比值大，在定量實(shí)驗(yàn)（粗鹽提純）中因產(chǎn)率過低使實(shí)驗(yàn)無法得到準(zhǔn)確的結(jié)果；（3）現(xiàn)行的微型化學(xué)儀器主要以塑料制品為主，體現(xiàn)出其方便易于操作等優(yōu)點(diǎn)。但塑料儀器不耐高溫，塑料本身能與一些化學(xué)試劑起反應(yīng)導(dǎo)致其推廣應(yīng)用受到阻礙。

由于上述不足之處，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)壳霸谥袑W(xué)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的推廣受到了一定的限制。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)有它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、目的、現(xiàn)象和定量要求等進(jìn)行選擇，使常規(guī)實(shí)驗(yàn)和微型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，兩者取長補(bǔ)短，這樣可以發(fā)揮更好的效果。

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（作者單位：1.安徽省蒙城第一中學(xué) 2.安徽省蒙城實(shí)驗(yàn)中學(xué)）