淺談初中化學教學中實驗的微型化

王福中++葉紅梅

摘 要：在國家大力提倡綠色化學、低碳生活、新能源新材料，節能減排的環境下，研究了中學化學幾種常規實驗的微型設計，對微型實驗跟常規實驗進行比較后，描述了微型實驗具有的不可替代的優點和微型實驗在中學化學實驗教學中的重要應用價值。

關鍵詞：微型化學實驗；常規實驗；化學實驗教學；綠色化學；藥品用量少；污染??；實驗安全

微型化學實驗，英文名稱為micro scale chemical experiment或micro scale laboratory，簡寫為M.L。美籍華裔化學家馬祖圣教授提出微型化學實驗是以盡可能少的試劑，獲取所需化學信息的實驗原理和技術。其試劑用量一般為常規實驗的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，微型化學實驗是指用微量的藥品在微型的儀器中進行的實驗。近幾年化學教材改版的特點之一就是大力改革實驗內容，使實驗生活化、簡單化和微型化，以適應21世紀綠色化學的發展到來。例如，教材P42第4（2）小題“尋找新的催化劑”探究實驗：

（2）設計制取氧氣和試驗其性質的實驗方案（下表可供參考，你也可以利用一些其他代用品自行設計其他方案），征得教師同意后實施你的方案，實驗后進行小結。

學生設計的方案大體有兩種：一種以試管作反應容器，另一種以點滴板為反應容器。兩組學生實驗后均成功，隨后我要求學生對兩種方案作比較，通過學生討論小結出：后者較前者，藥品用量少，簡便易行，便于實驗對比，易清洗等優點。在此基礎上我又將學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），試驗后，效果良好。使用微型儀器實驗，可讓學生養成節約意識，也可培養他們的創新意識。

一、幾種常規演示實驗的微型化設計

近幾年的教學，備課中我始終在思考一個問題：教材中的一些演示實驗尤其是一些可能會對環境造成污染的實驗，能否使其裝置更微型化、實驗藥品更微型化、實驗步驟更簡單、實驗時間更短等。因此，我在課前實驗準備中對教材中的一些演示實驗，嘗試著在保持科學性基礎上做了改進。下面結合本人平時教學中如何使實驗微型化與同行進行探討與交流，談談我的一些不成熟的設計想法。

例1 “氧氣的性質實驗”：用燃燒匙盛硫或紅磷進行實驗，存在的問題是用量過大，燃燒時間長，做完實驗后仍有剩余物質，同時產生大量的SO2、P2O5等物質污染環境。對這個實驗我將燃燒匙進行改進，取一細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容器。實驗現象明顯，節約藥品，污染非常小。

例2 “探究分子運動性質”實驗：教材設計實驗如下左圖所示：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。該實驗現象明顯，操作簡便，是比較好的實驗方案。但缺點是，由于濃氨水有較強的揮發性，大燒杯口不平，環境中會彌漫著難聞的氣味。為解決以上問題，我設計了一套進行分子運動實驗的微型化裝置，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。該實驗裝置簡單，易于操作，實驗現象明顯，藥品用量少，便于攜帶走動。

例3 “二氧化碳的實驗室制取與性質”實驗：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），當時我就在思考教材中有關“二氧化碳的實驗室制取與性質”這一常規實驗的改進，經過一段時間的思索與搜尋，我發現用青霉素瓶、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）。

同時在試驗階段，我還嘗試著用下列三套裝置組合來驗證二氧化碳的性質。

A B C

利用A和B組合來驗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，利用A和C組合來驗證二氧化碳與水（紫色石蕊試液）及澄清石灰水的反應情況，實驗中藥品用量少且現象明顯。

二、微型化學實驗的應用價值

通過具體實驗的微型實驗與常規實驗比較可以看出微型化學實驗同常規實驗相比具有很大的優越性：藥品用量大大地減少；實驗時間明顯地縮短；實驗污染大大降低；實驗安全性大大地提高。在中學化學教學中，由于受設備、藥品等的限制，大量的實驗都無法由學生親自實踐，而由教師演示完成，影響了學生動手及思考能力的發展。因此，采用微型化學實驗來輔助中學化學教學有著很大的應用價值。具體體現在：（1）有利于學生樹立環保意識；（2）有利于激發學生學習化學的興趣；（3）有利于提高學生的實驗能力；（4）有利于加強實驗的安全性；（5）有利于培養學生的創新能力。

三、微型化學實驗的不足

微型化學實驗不是萬能的，與任何新生事物一樣，應該一分為二地看待，它也不可避免地存在不足之處。主要表現在：

（1）由于儀器、裝置及實驗規模小，實驗的可見度低，如果不采用放大實驗現象的補救措施，不宜用于演示實驗；（2）微型化學實驗反應物及產物的量都小，黏附在容器壁上的藥物占整個反應物或生成物的比值大，在定量實驗（粗鹽提純）中因產率過低使實驗無法得到準確的結果；（3）現行的微型化學儀器主要以塑料制品為主，體現出其方便易于操作等優點。但塑料儀器不耐高溫，塑料本身能與一些化學試劑起反應導致其推廣應用受到阻礙。

由于上述不足之處，微型化學實驗目前在中學化學教學實驗中的推廣受到了一定的限制。微型化學實驗有它獨特的優點，在教學中，應根據實驗的內容、目的、現象和定量要求等進行選擇，使常規實驗和微型實驗相結合，兩者取長補短，這樣可以發揮更好的效果。

參考文獻：

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（作者單位：1.安徽省蒙城第一中學 2.安徽省蒙城實驗中學）