微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用

楊慶云

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，發(fā)揮各個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育教學(xué)作用，就能很好的培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、探究能力、創(chuàng)新能力、科學(xué)方法以及非智力因素等。作為一名化學(xué)教師，我們應(yīng)該把培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維方法滲透到化學(xué)教學(xué)中。在化學(xué)教學(xué)改革的大潮中，人們尤其重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革，而微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外迅速發(fā)展起來(lái)的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)新方法。通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，不僅教師課堂上講解的理論知識(shí)如物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)得以驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的親身體會(huì)必將加深學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的掌握，一些不預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和問(wèn)題還可以激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的欲望。下面我將結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，探究微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在農(nóng)村高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

一、開(kāi)展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的意義

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是20世紀(jì)80年代崛起，由美國(guó)的MaYo博士和他的同事們自1982年開(kāi)始研究使用的一種新型實(shí)驗(yàn)方法，國(guó)際公認(rèn)能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新技術(shù)和新方法，受世界各國(guó)的化學(xué)領(lǐng)域的高度重視。基于目前國(guó)內(nèi)中學(xué)發(fā)展?fàn)顩r，實(shí)施常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于化學(xué)藥品用量較大，浪費(fèi)資源的同時(shí)也對(duì)環(huán)境也造成了較大污染，對(duì)學(xué)校財(cái)政支出也造成了較大負(fù)擔(dān)，最終致使在很多高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的幾率很小，而且能做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)也非常少，使學(xué)生不能達(dá)到預(yù)期的培養(yǎng)目標(biāo)。而微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)相對(duì)于常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中藥品用量較少，反應(yīng)快速，安全，對(duì)環(huán)境污染也較小，正逐步地在高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中得到了推廣。

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)”，這是美籍華裔化學(xué)家馬祖圣教授提出的關(guān)于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的定義。它的特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)綠色化、藥品微量化、儀器微型化，是能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的一種實(shí)驗(yàn)方法。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)還具有常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所不具備的相關(guān)特點(diǎn)，例如更加節(jié)省操作成本，更加節(jié)省時(shí)間成本，安全性能良好，反應(yīng)速率快、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、污染減少等等，學(xué)生們能夠在其中通過(guò)自己的操作感受到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的各種操作過(guò)程和結(jié)果，使其能夠在化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自我思考、自我操作、自我解決問(wèn)題、自我反思等一系列學(xué)習(xí)過(guò)程，也能夠幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中樹(shù)立綠色化學(xué)的意識(shí)。

二、微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究

高中微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)有助于提高學(xué)生探究能力，實(shí)踐能力，發(fā)散他們的思維能力，進(jìn)而達(dá)到未來(lái)所需要的人才，除了這些還可以使學(xué)生能正確對(duì)待環(huán)境及其環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)對(duì)環(huán)境狀況及環(huán)境知識(shí)的理解，培養(yǎng)解決和預(yù)防環(huán)境問(wèn)題的技能，樹(shù)立正確對(duì)待環(huán)境的價(jià)值觀與態(tài)度。在全國(guó)大力推行循環(huán)經(jīng)濟(jì)、構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)的今天，我們更應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)微型實(shí)驗(yàn)的研究與實(shí)踐，逐步消除實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最薄弱環(huán)節(jié)，努力提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶動(dòng)化學(xué)教學(xué)改革，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力：

（一）氯氣的制取與性質(zhì)微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、儀器：青霉素小瓶5 個(gè)（帶膠塞）;一次性輸液器1 套，一次性注射器1 個(gè)（1ml），膠頭滴管，小水槽（也可以用大燒杯代替），酒精燈1 個(gè)，三角架，坩堝鉗，鑷子，小刀，石棉網(wǎng)，濾紙，火柴，砂紙。

2、藥品：固體高錳酸鉀，粗鹽，濃鹽酸，10%氫氧化鈉溶液，稀硫酸溶液（1：4），金屬鈉，鋅粒，鎂帶，細(xì)鐵絲，砂紙。

3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作：在干凈的青霉素小瓶中裝入0.5g 固體高錳酸鉀（需先壓碎），塞緊膠塞用膠頭滴管吸取濃鹽酸約1ml，插到青霉素小瓶中，制成微型氣體發(fā)生裝置，用輸液器較細(xì)處的塑料管在兩頭連上毛細(xì)吸管做導(dǎo)管，一端插入裝有高錳酸鉀的青霉素小瓶中，另一端連接收集裝置。如圖1所示。反應(yīng)方程式：]2KMnO（固）+16HCl（濃）=2MnCl+2KCl+8H2O+5Cl↑用排飽和食鹽水的方法收集氯氣于青霉素小瓶中，收集4 瓶備用?？捎^察到氯氣呈黃綠色，尾氣用10%的氫氧化鈉溶液吸收。用膠頭滴管控制濃鹽酸的滴入，從而控制氯氣的產(chǎn)生速度，可減少不必要的氣體外溢。

（1）氫氣在氯氣中的燃燒

①用青霉素小瓶制成微型簡(jiǎn)易啟普發(fā)生器，制取氫氣，驗(yàn)純度后，裝一支微型燃?xì)涞募庾鞆澒埽ㄓ米⑸淦麽橆^），點(diǎn)燃。

②調(diào)節(jié)氫焰，慢慢放入盛有氯氣的青霉素小瓶中，可看到純凈的氫氣在氯氣中安靜地燃燒，發(fā)出蒼白色火焰，反應(yīng)生成的氣體是氯化氫氣體，它與空氣中的水蒸氣結(jié)合，呈現(xiàn)霧狀。如圖2所示。反應(yīng)方程式：H+Cl =2HCl

（2）氫氣—氯氣混合氣體見(jiàn)光爆炸實(shí)驗(yàn)

①在同一青霉素小瓶?jī)?nèi)用排飽和食鹽水法先后收集純凈的氯氣和氫氣，體積比大致為1：1，集滿后，用比青霉素瓶口略大的潤(rùn)濕濾紙蓋住，移出水面。

②將鎂帶用砂紙打磨光亮后，用酒精燈點(diǎn)燃，在距離小瓶2cm 處進(jìn)行照射，可看到氫氣和氯氣的混合氣體迅速爆炸，將濾紙片向上彈起或炸破。如圖3所示。

（2）下圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)NH的催化氧化并檢驗(yàn)反應(yīng)生成的酸性物質(zhì)的微型裝置（圖中必要的鐵架臺(tái)、鐵夾、微型酒精燈等均已略去）試驗(yàn)中所用試劑不出下列范圍：

①NHCl和Ca（OH）的混合物;②4∶1的氨水;③NaO;④KClO3和MnO;⑤蒸餾水;⑥NHHCO固體;⑦6mol/L NaOH溶液;⑧0.5mol/L NaOH溶液;⑨酚酞試液;⑩堿石灰。試回答下列問(wèn)題：

（1）微型叉形管中液態(tài)物質(zhì)A是（ ），固體物質(zhì)B是

（2）C處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是（ ）。

（3）混合物D是為了檢驗(yàn)酸性物質(zhì)的生成而放入的，其組成是（ ），實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象是（ ）。

（4）E處球形玻璃管的作用是（ ）。

（5）F處的棉花應(yīng)蘸取的物質(zhì)是（ ），反應(yīng)的化學(xué)方程式是（ ）。

由于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，使每個(gè)學(xué)生都有條件裝備自己的化學(xué)實(shí)驗(yàn)箱。這就為改革化學(xué)課堂教學(xué)提供了方便與可能。實(shí)踐證明，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)高中化學(xué)教學(xué)的改革有如下主要優(yōu)點(diǎn)：

首先可使絕大多數(shù)學(xué)生都有動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，改變過(guò)去那種"一人做、大家看"的局面;使學(xué)生由過(guò)去被動(dòng)"等待"和"接受式"的學(xué)習(xí)方式，變?yōu)?主動(dòng)"和"探索式"的學(xué)習(xí)方式;使多年來(lái)提倡的"啟發(fā)式"、"學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)"的教學(xué)方法得以實(shí)驗(yàn)。其次極大地培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。由于微型實(shí)驗(yàn)既安全又節(jié)約，教師可以放心地讓學(xué)生一人一組做實(shí)驗(yàn)。通過(guò)親手做實(shí)驗(yàn)，以可幫助學(xué)生理解和形成化學(xué)概念，可以培養(yǎng)觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，同時(shí)，有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。學(xué)生盼著上微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，做作業(yè)、復(fù)習(xí)或預(yù)習(xí)等，根本不用教師督促。第三使隨堂實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室分組實(shí)驗(yàn)、家庭小實(shí)驗(yàn)和課外活動(dòng)實(shí)驗(yàn)等都得以開(kāi)展。有利于培養(yǎng)學(xué)生既動(dòng)腦又動(dòng)手、理論聯(lián)系實(shí)際和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。有利于培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心自然、關(guān)心社會(huì)的情感和創(chuàng)新精神。

總之，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的內(nèi)核以及靈魂所在，是激發(fā)學(xué)生具有濃厚化學(xué)興趣的重要方法。高中微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)就是其中一種最為生動(dòng)有效的良好方法，在課堂中，不僅能夠幫助學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)，還能讓當(dāng)前綠色化學(xué)理念充分得到落實(shí)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)更好地與化學(xué)課堂教學(xué)進(jìn)行良好融合，讓化學(xué)教學(xué)過(guò)程成為再現(xiàn)式思維和創(chuàng)造性思維有機(jī)結(jié)合的典范，教學(xué)中盡可能把教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)成發(fā)現(xiàn)問(wèn)題--分析問(wèn)題--解決問(wèn)題的創(chuàng)造型模式，著力營(yíng)造"情感共鳴溝通，信息反饋暢通，思維活潑流暢，創(chuàng)造精神涌動(dòng)"的最佳意境。

（作者單位：云南省鳳慶縣第一中學(xué)）