微型實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用探索

郝東旭

（河北省承德縣第一中學(xué)，河北 承德 067400）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的只有老師自己來(lái)做并為學(xué)生演示已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前高中化學(xué)教學(xué)的要求，取而代之的是適合學(xué)生群體的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，它以探索性、啟發(fā)性為主，能有效地激發(fā)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，使得他們更好地收獲知識(shí)、技巧和主動(dòng)探究的能力。

一、微型實(shí)驗(yàn)介紹

微型實(shí)驗(yàn)的概念是上個(gè)世紀(jì)八十年代在美國(guó)多家高校進(jìn)行的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)成功后提出來(lái)的，是基于綠色化學(xué)的理念，提出的有別于傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的思想、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法。它不是傳統(tǒng)化學(xué)中對(duì)常規(guī)實(shí)踐的簡(jiǎn)單縮小，而是會(huì)用最少的實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)效果。這種技術(shù)和方法迅速得到了推廣和普及，到八十年代末期，它已經(jīng)從有機(jī)化學(xué)延伸到無(wú)機(jī)化學(xué)以及中學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方面。對(duì)于化學(xué)界的這種實(shí)驗(yàn)性的改革創(chuàng)新，也引來(lái)的國(guó)際化學(xué)教育界的目光。這種實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方式的環(huán)保效益與經(jīng)濟(jì)效益比常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有更大的優(yōu)勢(shì)，故而面世以來(lái)得到了廣大化學(xué)工作者與化學(xué)教育工作者的喜愛(ài)。在西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)里已經(jīng)逐漸推廣與審定了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材，正朝著規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。在上個(gè)世紀(jì)八十年代我國(guó)引入了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，先應(yīng)用在大學(xué)化學(xué)教學(xué)之中，后來(lái)逐漸地?cái)U(kuò)展到中學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在我國(guó)教育工作者的不懈努力下，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理論和實(shí)踐都得到很大的發(fā)展，已經(jīng)在我國(guó)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到很大程度的普及。

盡管微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)擁有很多優(yōu)點(diǎn)，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮了很大的作用，但實(shí)際的應(yīng)用中還存在一些不足，在教學(xué)的實(shí)際操作中往往不注重操作的規(guī)范性、還沒(méi)有完全達(dá)到綠色環(huán)保的要求、無(wú)法替代一些重大的級(jí)及關(guān)鍵性的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)等。所以微型實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性雖然很大，但還沒(méi)有做到替代所有實(shí)驗(yàn)的地步。在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要依據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容、現(xiàn)象以及定量等情況選擇是否采取微型實(shí)驗(yàn)，要實(shí)現(xiàn)微型實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的有效融合，兩種實(shí)驗(yàn)類型互為補(bǔ)充，才能提升化學(xué)教學(xué)的質(zhì)量和效果。

二、微型實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的作用

（一）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

化學(xué)的微型實(shí)驗(yàn)的儀器一般都具有精巧制作、設(shè)計(jì)靈巧、安全好用等特點(diǎn)，這會(huì)讓學(xué)生很喜歡，增加了他們學(xué)習(xí)化學(xué)的濃厚興趣。微型實(shí)驗(yàn)因?yàn)楣?jié)約、安全，老師可以放手讓學(xué)生進(jìn)行一人一組的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生親自操作來(lái)做實(shí)驗(yàn)，會(huì)讓他們更好地理解和掌握化學(xué)概念，培養(yǎng)他們實(shí)驗(yàn)與觀察的能力，并且能激發(fā)他們學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情[1]。化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)沒(méi)有污染，展示現(xiàn)象的特征非常明顯，成功率又高，這些會(huì)讓學(xué)生心理障礙消除，進(jìn)而喜歡做實(shí)驗(yàn)，敢于做實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)生心中的地位大幅提升。這樣不但讓學(xué)生的學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性增加，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量也得到很大的提升。

（二）提升學(xué)生安全意識(shí)

通過(guò)實(shí)施微型化改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置，在實(shí)驗(yàn)時(shí)明顯降低了危險(xiǎn)性。微型實(shí)驗(yàn)儀器藥品用量少，組裝安全，污染低，大大降低了腐蝕、液體飛濺、爆炸、起火等實(shí)驗(yàn)事故發(fā)生的機(jī)率。提升了實(shí)驗(yàn)的安全性，可以為學(xué)生打造安全、良好的實(shí)驗(yàn)氛圍，能夠培養(yǎng)他們積極參與實(shí)驗(yàn)探索的興趣[2]。

（三）增加了學(xué)生親身實(shí)踐的機(jī)會(huì)

在高中化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，由于受實(shí)驗(yàn)藥品、設(shè)備等方面的制約，導(dǎo)致學(xué)生的很多實(shí)驗(yàn)都不能自己親自完成，大多數(shù)情況是，老師代替學(xué)生進(jìn)行操作演示，學(xué)生只能在下面觀察。因?yàn)樽约簞?dòng)手的機(jī)會(huì)減少，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力受到了很大的限制。把化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)引入教學(xué)之中，其實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)藥品都實(shí)現(xiàn)了微型化，讓每名學(xué)生都具備了親自操作實(shí)驗(yàn)的條件，他們就可以親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)明顯增多[3]。例如，周懷寧教授設(shè)計(jì)的一套塑料制的裝置，加上一些微型的玻璃儀器，其中包含微型燒杯和微型試管等，在高中階段這樣一套實(shí)驗(yàn)設(shè)備就能完成幾乎所有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生增加了更多動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，他們的操作能力必然會(huì)得到大幅提高，確保了高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。

（四）培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約意識(shí)

所有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)都需要化學(xué)儀器和試劑，而大多數(shù)的試劑都是有保質(zhì)期的，很多的橡膠、玻璃等材質(zhì)儀器也是易耗件，可見(jiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是投入資金較大的教學(xué)活動(dòng)。微型實(shí)驗(yàn)的試劑用量很小，儀器簡(jiǎn)單體積小，無(wú)形中降低了實(shí)驗(yàn)成本，讓本來(lái)的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)與老師的演示實(shí)驗(yàn)都可以變成隨堂課上的實(shí)驗(yàn)操作，讓每名學(xué)生都能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并可以重復(fù)多次。微量的用品、微型的儀器的投入使用，大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，也節(jié)省了大量的空間，再加上實(shí)驗(yàn)成本降低，這些節(jié)約讓學(xué)生懂得了化學(xué)實(shí)驗(yàn)取樣的意義，也明白節(jié)約的意義，進(jìn)而能樹(shù)立他們良好的節(jié)約意識(shí)。

三、微型實(shí)驗(yàn)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

對(duì)于微型實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用，就以硝酸的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)為例，分別采取中學(xué)里常規(guī)實(shí)驗(yàn)與微型實(shí)驗(yàn)兩種實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行對(duì)比，來(lái)展示微型實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性。

（一）常規(guī)實(shí)驗(yàn)

1.濃硝酸與銅的作用。在很干凈的一支試管里放進(jìn)去一片銅片，然后滴進(jìn)去幾滴濃硝酸，對(duì)放出的顏色進(jìn)行觀察。5 毫升水注入這個(gè)試管內(nèi)，然后觀察溶液的顏色。

2.稀硝酸與銅的作用。安裝好所用儀器，并對(duì)裝置進(jìn)行氣密性檢查。向試管內(nèi)放入3 到4 個(gè)銅片，然后把稀硝酸倒入試管內(nèi)，以把銅片浸沒(méi)為止。加入燒瓶，運(yùn)用排水法進(jìn)行試管NO 氣體的收集。

（二）微型實(shí)驗(yàn)

1.濃硝酸與銅的作用。把少許銅放入微型試管內(nèi)，然后滴入5滴濃硝酸，仔細(xì)觀察出現(xiàn)的現(xiàn)象。當(dāng)看到棕色氣體出現(xiàn)在液面時(shí)，立即把蒸餾水加入。需要注意的是不要把NO 溢出到試管之外，防止出現(xiàn)環(huán)境污染。然后用棉花在少許 NaOH 溶液里潤(rùn)濕，再蓬松地塞在試管口，觀察試管里溶液的顏色。

2.稀硝酸與銅的作用。把一片銅片放入注射器里，銅片的橫截面積要略小于試管的橫截面積，把稀硝酸裝進(jìn)燒杯中，進(jìn)行片刻的加熱，隨后拉動(dòng)活塞，把稀硝酸吸入，同時(shí)用膠帽快速地堵住注射頭。認(rèn)真觀察發(fā)現(xiàn)活塞向后移動(dòng)，說(shuō)明有氣體產(chǎn)生，對(duì)溶液顏色進(jìn)行觀察。稍后取消膠帽，把空氣吸進(jìn)去，隨后把氣體注入只有30%的NaOH 溶液里。

（三）兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

1.對(duì)比試劑用量

常規(guī)實(shí)驗(yàn)：銅片約5 片，稀硝酸約30 毫升。

微型實(shí)驗(yàn)：銅片約2 片，稀硝酸約5 毫升。

2.對(duì)比儀器損耗

常規(guī)實(shí)驗(yàn)：需要很大的試管，使用時(shí)很不方便，而且很容易被摔壞。燒瓶的圓底也容易被燒壞，清洗不易，需要有步驟的組裝。

微型實(shí)驗(yàn)：采用很小的試管即可，十分方便使用，也不容易摔壞，小型的注射器操作方便，不需要組裝。

3.對(duì)比實(shí)驗(yàn)安全

常規(guī)實(shí)驗(yàn)：容易溢出產(chǎn)生的NO 氣體，對(duì)實(shí)驗(yàn)室空氣造成污染，對(duì)人的身體有害。

微型實(shí)驗(yàn)：很少產(chǎn)生氣體，也不容易溢出。使用小型的注射器不需要組裝，操作安全可靠，對(duì)人體無(wú)損害。

4.對(duì)比學(xué)生興趣

常規(guī)實(shí)驗(yàn)：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)有毒氣出現(xiàn)，同時(shí)儀器組裝起來(lái)繁瑣，容易碎裂，故而參與興趣不高，不愿做實(shí)驗(yàn)。

微型實(shí)驗(yàn)：操作儀器簡(jiǎn)單并且安全，讓學(xué)生有了更多自主自由發(fā)揮的空間，故而參與興趣極大。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；提升學(xué)生安全意識(shí)；增加了學(xué)生親身實(shí)踐的機(jī)會(huì)，通過(guò)在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用微型實(shí)驗(yàn)，能充分發(fā)揮其實(shí)驗(yàn)教學(xué)價(jià)值，讓學(xué)生更好地理解化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和原理，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)能力，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效益。