微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的運用研究

孫麗麗

(江蘇省連云港市城頭高級中學(xué) 222000)

微型化學(xué)實驗，最為重要的就是“微”，也就是選擇更加簡易的化學(xué)實驗裝置，實驗中減少化學(xué)試劑，簡化實驗流程的一種化學(xué)實驗方式.受實驗中化學(xué)藥品和試劑使用量減少這一因素的影響，化學(xué)實驗中所需的反應(yīng)時間也明顯減少，但卻能夠達到安全、準確、操作簡便、綠色環(huán)保等目標(biāo).微型化學(xué)實驗于20世紀80年代起源于美國，并在逐步推廣，80年代末引入我國，并在高等院校的化學(xué)教學(xué)中開展教學(xué)實踐.自此以后，微型化學(xué)實驗的教學(xué)模式逐漸被認可，技術(shù)逐漸成熟，并慢慢推動中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)的改革.所以，在教學(xué)中高中化學(xué)教師應(yīng)重視化學(xué)實驗教學(xué)，根據(jù)教學(xué)改革的需求，積極優(yōu)化與推廣.

1 微型化學(xué)實驗的特點

1.1 微小

微型化學(xué)實驗提倡在實驗中盡可能少的使用化學(xué)試劑和藥品，使用微小的儀器開展實驗研究，以減少實驗過程中的材料損耗，節(jié)約實驗成本.比如，在合成實驗操作中，使用容量為10mL的小燒瓶替代傳統(tǒng)儀器，可以有效節(jié)省超過80%的實驗成本，也能夠為學(xué)生提供更多自主參與實驗的機會.另外，微小的實驗儀器要求學(xué)生在實驗操作中細心、認真，在不知不覺中培養(yǎng)學(xué)生的耐心、毅力，以及嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度.

1.2 快捷

微型化學(xué)實驗的操作流程簡便，耗時較少，能夠有效提升實驗效率.比如，與常規(guī)合成阿司匹林的實驗方式相比，微型實驗?zāi)軌驅(qū)⒃袑嶒炈璧?小時縮短至1.5小時.傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ较?，只能完成紙層析一項實驗，而在微型化學(xué)實驗?zāi)Ｊ较?，能夠同時實現(xiàn)紙層析、薄層層析兩項實驗內(nèi)容，留給學(xué)生自主思考和鉆研的時間較多，能夠靜心觀察實驗反應(yīng)中的變化情況，培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習(xí)慣.

1.3 靈活

微型化學(xué)實驗所使用的儀器設(shè)備較為靈活，相互之間能夠?qū)崿F(xiàn)巧妙的配合.比如，可以使用玻璃釘、小漏斗組合而成過濾裝置，使用醫(yī)用點滴管替代滴管，將小漏斗與燒瓶組合成簡易裝置以起到回流作用，使實驗過程中加熱產(chǎn)生的溶劑揮發(fā)減少等.小巧輕便的實驗儀器不但能夠激發(fā)學(xué)生參與實驗的熱情，更能夠集中注意力專心實驗.并且儀器之間的分配與組合，還鼓勵學(xué)生積極想象，大膽創(chuàng)造，開展具有創(chuàng)新性的嘗試，這樣可以使學(xué)生的發(fā)散思維得到鍛煉，并且在實踐中提升動手能力.

2 微型化學(xué)實驗的優(yōu)勢

2.1 節(jié)約實驗成本

所謂微型化學(xué)實驗就是采用微劑量的試劑盒微型實驗儀器開展的化學(xué)實驗，這樣能夠減少購置化學(xué)試劑的支出，且微型儀器價格相對低廉，能夠有效緩解化學(xué)實驗課的經(jīng)費壓力.

2.2 提升實驗效率

由于微型實驗過程中所需的化學(xué)藥品和試劑用量較少，所以能夠明顯縮短實驗所需的時間，提高實驗效率.這樣，就可以在實驗教學(xué)的過程中適當(dāng)?shù)卦黾訉嶒瀮?nèi)容，使學(xué)生獲得更加豐富的體驗，收獲更多的知識.

2.3 增強環(huán)保效果

化學(xué)實驗需要對物質(zhì)成分進行反應(yīng)、置換等，其中必不可少的會產(chǎn)生一些有害的物質(zhì)，對環(huán)境污染具有一定負面影響.而微型化學(xué)實驗?zāi)Ｊ降膽?yīng)用在減少化學(xué)試劑用量的同時，也能夠有效減少廢棄物的生成.對于綠色化學(xué)的發(fā)展和推廣具有重要意義.

2.4 提升學(xué)生實踐能力

微型化學(xué)實驗儀器微小、操作簡便，實驗過程中化學(xué)反應(yīng)快，所以對實驗操作的精細度提出更高的要求.只有學(xué)生懷有認真嚴謹?shù)膽B(tài)度才能完成實驗任務(wù)，所以高中生做好實驗課前的預(yù)習(xí)和準備，在實驗過程中精準操作，認真觀察十分必要，對于提升學(xué)生動手實踐能力至關(guān)重要.

3 微型化學(xué)實驗的應(yīng)用路徑

3.1 鼓勵創(chuàng)新，增強實驗效果

在實踐操作中驗證猜想是開展高中化學(xué)實驗教學(xué)的主要目的.所以在教學(xué)活動中，教師應(yīng)充分打破傳統(tǒng)教學(xué)理念和課堂模式對學(xué)生的約束，為學(xué)生提供親手操作、親眼觀察、靜心思考的機會，在開展實驗操作的過程中，通過設(shè)計實驗、組裝實驗裝置、開展實驗操作、觀察實驗反應(yīng)、分析實驗結(jié)果，學(xué)生能夠更加深刻地認識到化學(xué)實驗的科學(xué)嚴謹性，對于培養(yǎng)學(xué)生正確的科研態(tài)度具有重要意義.在高中化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用微型化學(xué)實驗?zāi)Ｊ娇梢詾閷W(xué)生提供更多自主參與實驗的機會，并且更具安全性.在教學(xué)中結(jié)合教材內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗，能夠鍛煉學(xué)生的實踐能力，促進培養(yǎng)高中生思維創(chuàng)新.在此過程中，學(xué)生更能夠發(fā)現(xiàn)化學(xué)實驗的奧秘，通過動手實踐證明化學(xué)理論，在探究中培養(yǎng)興趣，獲得成就感，可以促使高中生在實驗中嚴格要求自己，養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣.

例如，在乙酸乙酯的實驗教學(xué)中，實驗伊始，需要做好準備裝置準備，即由兩支試管相連的導(dǎo)管、酒精燈、鐵架臺組成.實驗中，將乙醇、濃硫酸混合物放置于其中一支試管中，再將放入乙酸.點燃酒精燈加熱試劑，并使用連接裝置向另一支裝有飽和碳酸鈉的試管中導(dǎo)入生成的蒸汽，再次加熱后振蕩試管，分層.通常，這種實驗操作較為枯燥，難以激發(fā)學(xué)生的興趣.所以，為有效提升實驗課堂的教學(xué)效率，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揚創(chuàng)新精神，改進實驗裝置，比如將傳統(tǒng)的實驗裝置改成W型裝置，簡化操作程序，節(jié)省操作和試劑反應(yīng)時間，提升實驗效率.由此可見，微型化學(xué)實驗的開展是鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新，培養(yǎng)發(fā)散思維的良好方式，并有助于提升實驗教學(xué)的效果.

3.2 滲透問題，深化實驗內(nèi)涵

微型實驗要求在實驗過程中全面把握實驗的目的、步驟、內(nèi)容、現(xiàn)象以及實驗結(jié)果，只有這樣，才能深入地理解化學(xué)知識和原理，達到滿意的教學(xué)效果.然而，教學(xué)問題的設(shè)置是引導(dǎo)學(xué)生思考，推動學(xué)生掌握知識重點，突破知識難點的重要線索，在化學(xué)實驗教學(xué)中也應(yīng)充分重視起來.所以，在微型實驗教學(xué)的開展中，教師可以結(jié)合教學(xué)目標(biāo)滲透化學(xué)問題，鼓勵學(xué)生帶著疑問自主探究，在實驗過程中能夠認真觀察、仔細分析、嚴密思考，嚴格把握試劑的用量，明確實驗儀器的操作方法，熟練掌握實驗流程，使實驗過程變成實驗問題的求解過程.

比如，在關(guān)于采用沉淀法去除粗鹽中雜質(zhì)的微型實驗中，教師可以根據(jù)教材的內(nèi)容在實驗前提出問題：實驗中為什么使用蒸餾水溶解粗鹽？怎樣確定使用蒸餾水的量？在實驗操作中，需要應(yīng)用到哪些化學(xué)方法？怎樣用化學(xué)語言解釋實驗現(xiàn)象？這些問題的設(shè)置貫穿于實驗操作的始終，學(xué)生帶著這些疑問認真操作、觀察和分析，能夠循序漸進地引導(dǎo)學(xué)生深入思考，加深學(xué)生對化學(xué)實驗的了解，掌握課堂教學(xué)的重要知識內(nèi)容.同時，微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)實驗教學(xué)中所具有的應(yīng)用價值也被充分地顯示出來，能夠促使學(xué)生提升對微型實驗的重視程度.

3.3 巧用實驗儀器，提升實驗效率

微型化學(xué)實驗重視簡約裝置和減量試劑，所以教師應(yīng)鼓勵學(xué)生結(jié)合實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容合理選擇實驗儀器，以達到最佳的實驗效果.

比如，在開展物質(zhì)的制取與性質(zhì)的探究實驗中，可以使用塑料滴管進行操作.W型玻璃管與微型塑料滴管的配合使用能夠更加快速地實現(xiàn)實驗制取的目的，并且具有重要的環(huán)保價值.比如，在二氧化硫、氧氣、氯氣、氫氣等的制取中都十分適用.例如在氧化銅的還原實驗中，可以適用微型塑料滴管和W型玻璃管將氫氣的制取和性質(zhì)進行整合實驗，將裝有稀鹽酸的微型塑料滴管與W型玻璃管組合連通成為簡易實驗裝置，W型玻璃管內(nèi)側(cè)凹點位置放置Zn，外側(cè)凹點部位放置氧化銅，并使用微型酒精燈在下方加熱.在實驗過程中，應(yīng)提醒學(xué)生細心操作，注意安全，酒精燈加熱前先通入氫氣，將實驗裝置中的空氣排除，以免實驗中出現(xiàn)爆炸情況.

另外，注射器管壁有刻度，且具有良好密閉性，高中化學(xué)實驗中有許多需要借助注射器進行，所以，值得在教學(xué)中充分利用起來.在教學(xué)中，教師應(yīng)先結(jié)合實驗教學(xué)的內(nèi)容激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣，鼓勵學(xué)生自主開展實驗.比如，在濃氨水和濃鹽酸的化學(xué)反應(yīng)實驗中，引導(dǎo)學(xué)生將制作好的棉花團放置在玻璃管中，并使用注射器向棉花中注射濃鹽酸、濃氨水，發(fā)現(xiàn)白煙生成后，依據(jù)白煙的位置推測HCl、NH3分子運動速率.不但能夠通過實驗獲得教材中說明的實驗效果，還可以觀察到實驗中的趣味現(xiàn)象，使課堂教學(xué)更具趣味性，吸引學(xué)生積極觀察，加強對實驗原理的理解，能夠自主學(xué)習(xí)化學(xué)知識.

3.4 廢物利用，響應(yīng)環(huán)?；瘜W(xué)理念

減少化學(xué)實驗過程中的浪費，節(jié)約化學(xué)試劑和實驗成本是微型實驗應(yīng)用于高中化學(xué)實驗的重要目的，使用生活中的廢舊物品開展化學(xué)實驗也是微型化學(xué)實驗提倡的方式.基于此，教師應(yīng)在化學(xué)微型實驗教學(xué)中鼓勵學(xué)生收集并利用身邊的廢舊物品，利用生活中常見的容器、材料等替代常規(guī)化學(xué)實驗裝置，以減少化學(xué)實驗中的儀器損耗，減少不必要的實驗支出.比如，使用滴眼液瓶代替滴瓶、使用帶有刻度的廢舊玻璃奶瓶代替燒杯、使用點滴管替代滴管等.這樣能夠縮減準備化學(xué)實驗器材所需的成本和時間，并且可以保證化學(xué)實驗的順利開展.這要求高中化學(xué)教師能夠善于發(fā)現(xiàn)生活中的廢舊物品，并能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到微型實驗之中，分析利用廢物的化學(xué)實驗與標(biāo)準化學(xué)實驗的差別，以免所使用的器材難以滿足化學(xué)實驗的要求.同時，教師還應(yīng)鼓勵學(xué)生自主收集廢舊物品、制作實驗器材，挖掘?qū)W生的想象力和創(chuàng)造力.對于學(xué)生而言，收集和制作實驗器材的過程其實就是對化學(xué)實驗材料深入了解的過程，不但能夠鍛煉學(xué)生的動手能力，還能夠更加系統(tǒng)、全面地理解化學(xué)實驗的內(nèi)涵.

化學(xué)實驗是高中化學(xué)的重要組成部分，隨著課程改革的推進，實驗的作用受到廣泛關(guān)注.但是，傳統(tǒng)的化學(xué)實驗相對刻板，且實驗消耗較大，微型實驗的引入突破了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的限制，采用簡便的化學(xué)儀器，少量的化學(xué)試劑，能夠達到實驗準確性和安全性的目的.對此，高中化學(xué)教師應(yīng)優(yōu)化微型實驗教學(xué)的設(shè)計，結(jié)合生活實際，靈活引導(dǎo)學(xué)生開展微型化學(xué)實驗.