微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的實踐

呂君霞

（平?jīng)鍪徐`臺縣第一中學(xué) 甘肅 平?jīng)?744400）

化學(xué)實驗是高中化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，但傳統(tǒng)的化學(xué)實驗存在著試劑使用量大、廢棄物產(chǎn)生量大等問題，同時，一些實驗器材昂貴，也存在危險性，因此，微型化學(xué)實驗應(yīng)運(yùn)而生[1]。微型化學(xué)實驗以小體積、簡單器材為特點，不僅可以減少試劑的使用量和廢棄物的產(chǎn)生，還能夠降低實驗成本、提高實驗效率。本文旨在探討微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用及其實踐效果，以期為高中化學(xué)教學(xué)的改革和創(chuàng)新提供借鑒。

1.微型化學(xué)實驗的基本概述

1.1 含義

微型化學(xué)實驗是指在小體積、少量試劑、簡單器材條件下進(jìn)行的化學(xué)實驗，以取代傳統(tǒng)大量試劑和復(fù)雜器材的實驗方式。微型化學(xué)實驗通常使用微量試管、小型容器和微型滴管等微型器材，并采用少量的試劑來完成實驗。由于微型化學(xué)實驗具有省試劑、節(jié)能環(huán)保、節(jié)約時間、安全方便等優(yōu)點，因此在教學(xué)和科研等領(lǐng)域被廣泛采用。

1.2 特點

（1）小體積：微型化學(xué)實驗使用小量的試劑，通常比傳統(tǒng)實驗用量少10 倍甚至更多，這有助于節(jié)省試劑并減少廢棄物的產(chǎn)生。（2）簡單器材：微型化學(xué)實驗所需的器材相對簡單，如微量試管、小型容器和微型滴管等，可以減少實驗室設(shè)備的投資和維護(hù)成本。（3）快速高效：微型化學(xué)實驗不需要冗長復(fù)雜的實驗步驟，實驗周期較短，節(jié)省了實驗時間，有助于學(xué)生更好地掌握實驗方法和結(jié)果。（4）安全環(huán)保：由于微型化學(xué)實驗所需試劑量少，化學(xué)品使用量減少，能有效地減少環(huán)境污染，降低實驗風(fēng)險和危害，提高實驗安全性[2]。（5）可重復(fù)性好：微型化學(xué)實驗中試劑用量小，反應(yīng)迅速，試驗結(jié)果較為穩(wěn)定，可以多次重復(fù)實驗，提高實驗結(jié)果的可靠性。

2.微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢

2.1 提高學(xué)生的實驗技能

微型化學(xué)實驗的操作比傳統(tǒng)實驗更加精細(xì)，需要學(xué)生具備更高的實驗技能和操作能力，通過微型化學(xué)實驗的實踐，學(xué)生可以鍛煉自己的實驗技能，掌握更多的實驗技巧和方法。

2.2 增強(qiáng)學(xué)生的實驗安全意識

由于微型化學(xué)實驗所需的試劑量和器材較少，相對傳統(tǒng)實驗更加安全，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的實驗安全意識和實驗操作的安全性，減少實驗中的事故發(fā)生。

2.3 提高實驗效率

微型化學(xué)實驗所需的試劑量較少，反應(yīng)速度也會更快，實驗過程也會更迅速，這可以讓學(xué)生更好地理解實驗原理和方法，并且可以完成更多的實驗項目，提高實驗效率。

2.4 減少試劑浪費和環(huán)境污染

微型化學(xué)實驗所需的試劑量較少，可以減少化學(xué)試劑的浪費和廢棄物的產(chǎn)生。這有助于保護(hù)環(huán)境，降低實驗成本。

2.5 節(jié)約實驗成本

微型化學(xué)實驗所需的試劑和器材較少，可以減少實驗室試劑的采購成本，而且實驗器材也相對簡單，減少了投資和維護(hù)成本。

2.6 增強(qiáng)學(xué)生的實驗探究能力

微型化學(xué)實驗通常要求學(xué)生進(jìn)行一定的實驗設(shè)計和探究，這有助于增強(qiáng)學(xué)生的實驗探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力[3]。

3.微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用流程

微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用涉及實驗器材的準(zhǔn)備和使用、實驗步驟的設(shè)計和實施、實驗數(shù)據(jù)的記錄和處理、實驗結(jié)果的分析和討論等多個方面。以下是具體的介紹：

3.1 實驗器材的準(zhǔn)備和使用

微型化學(xué)實驗所需的器材相對簡單，如微量試管、小型容器和微型滴管等。在進(jìn)行微型化學(xué)實驗前，需要對實驗器材進(jìn)行準(zhǔn)備和檢查。對于使用過的器材，需要進(jìn)行清洗和消毒。在使用微型化學(xué)實驗器材時，需要特別注意器材的容量和準(zhǔn)確度，以確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.2 實驗步驟的設(shè)計和實施

微型化學(xué)實驗的實驗步驟相對簡單，但也需要進(jìn)行合理的設(shè)計和實施。在設(shè)計實驗步驟時，需要考慮試劑的用量、反應(yīng)時間、反應(yīng)條件等因素，并合理選擇實驗器材和操作方法。在實施實驗步驟時，需要認(rèn)真按照實驗步驟進(jìn)行操作，并注意安全和環(huán)保問題。在實驗過程中，還需要注意實驗現(xiàn)象的觀察和記錄，以便后續(xù)數(shù)據(jù)的分析和討論。

3.3 實驗數(shù)據(jù)的記錄和處理

微型化學(xué)實驗的實驗數(shù)據(jù)相對較少，但也需要進(jìn)行合理的記錄和處理。在記錄實驗數(shù)據(jù)時，需要注意數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，并盡可能使用數(shù)字化工具進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和處理。在數(shù)據(jù)處理時，需要根據(jù)實驗設(shè)計和要求進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，以獲得實驗結(jié)果并進(jìn)行后續(xù)討論。

3.4 實驗結(jié)果的分析和討論

微型化學(xué)實驗的實驗結(jié)果通常比較明顯，但也需要進(jìn)行合理的分析和討論。在分析實驗結(jié)果時，需要將實驗數(shù)據(jù)和實驗步驟進(jìn)行對比和分析，并結(jié)合化學(xué)原理和理論進(jìn)行解釋和推斷。在討論實驗結(jié)果時，需要探討實驗結(jié)果的意義和應(yīng)用，從而更好地理解和掌握化學(xué)知識。

4.微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中對策

4.1 鼓勵創(chuàng)新，增強(qiáng)實驗效果

在高中化學(xué)教學(xué)中，鼓勵創(chuàng)新和增強(qiáng)實驗效果是微型化學(xué)實驗應(yīng)用的重要方面之一。教師要鼓勵學(xué)生提出新的實驗想法和方案，幫助他們探索實驗問題和解決方案，同時指導(dǎo)他們評估實驗可行性和實驗效果[4]。創(chuàng)新實驗器材的使用方式，比如將微型試管、小型容器和微型滴管等器材組合使用，從而實現(xiàn)更多種類的實驗操作和化學(xué)反應(yīng)。此外還要增加實驗的多樣性和趣味性，比如設(shè)計一些具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)意性的實驗項目，鼓勵學(xué)生進(jìn)行自主探究和創(chuàng)新實驗，并增強(qiáng)實驗效果的可視化和感性化，通過視頻、模擬實驗和數(shù)字化實驗等方式，幫助學(xué)生更好地理解實驗原理和化學(xué)反應(yīng)。

4.2 合理提出問題，深化實驗內(nèi)涵

在化學(xué)實驗教學(xué)中，合理提出問題是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神的重要方法之一。合理提出問題需要從實驗現(xiàn)象出發(fā)，通過對化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、原理和影響因素的分析，找到問題的本質(zhì)，提出具有一定深度和探究性質(zhì)的問題。同時，在實驗中，合理提出問題可以幫助學(xué)生加深對實驗原理和機(jī)理的理解，掌握科學(xué)探究的方法和思維，同時也能夠增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新意識。其中以沉淀法去除粗鹽中雜質(zhì)的微型化學(xué)實驗為例，進(jìn)一步說明如何合理提出問題并深化實驗內(nèi)涵。實驗?zāi)康氖亲寣W(xué)生了解沉淀法去除雜質(zhì)的原理和操作方法，實驗原理為粗鹽中的雜質(zhì)可以通過添加適量的沉淀劑，形成難溶的沉淀物，從而被過濾除去。實驗步驟包括以下幾點：（1）取一定量的粗鹽，加入一定量的水中，攪拌均勻。（2）加入適量的沉淀劑，如硫酸鈣，繼續(xù)攪拌。（3）靜置一段時間，觀察是否出現(xiàn)沉淀。（4）使用濾紙過濾，收集沉淀物。（5）將沉淀物轉(zhuǎn)移到燒杯中，加入一定量的水，攪拌均勻，觀察是否溶解。（6）將溶解的液體倒入漏斗中，過濾，收集過濾液。（7）將過濾液蒸干，稱取干燥后的鹽，計算出沉淀法去除雜質(zhì)的去除率。化學(xué)教師要根據(jù)學(xué)生的實際情況提出實驗問題，如“如何確定適量的沉淀劑添加量？如何提高沉淀法去除雜質(zhì)的去除率？”然后引導(dǎo)學(xué)生通過實驗探究調(diào)整沉淀劑的添加量，觀察沉淀的形成和去除率的變化，找到最佳的沉淀劑添加量，從而提高沉淀法去除雜質(zhì)的效果，探究沉淀法去除雜質(zhì)的影響因素。經(jīng)過實踐證明，合理的提出問題，可以激發(fā)學(xué)生的興趣，實現(xiàn)實驗與課程內(nèi)容和學(xué)科知識聯(lián)系起來，從而深化學(xué)生對化學(xué)知識的理解

4.3 合理使用實驗儀器展開微型化學(xué)實驗

在微型化學(xué)實驗中，合理使用實驗儀器可以提高實驗的效率和精度，從而更好地達(dá)到教學(xué)目的。以下是一些合理使用實驗儀器展開微型化學(xué)實驗的方法：

（1）微型滴管：微型滴管是微型化學(xué)實驗中常用的儀器之一，它可以精確地分配小量試劑，使試劑的用量更加精準(zhǔn)。在實驗中，可以使用微型滴管逐滴加入試劑，從而減小誤差，并且不會造成試劑浪費。（2）微量試管：微量試管是一種小型試管，它具有非常精細(xì)的刻度線，可以精確地測量小量液體的體積。在微型化學(xué)實驗中，可以使用微量試管測量試劑的體積，使實驗結(jié)果更加準(zhǔn)確。（3）過濾器具：在一些微型化學(xué)實驗中，需要將反應(yīng)混合物中的固體分離出來。這時，可以使用過濾器具，如濾紙和玻璃棒等，進(jìn)行過濾操作。這不僅可以將雜質(zhì)分離出來，還可以使實驗過程更加干凈、簡單。（4）顯微鏡：在一些微型化學(xué)實驗中，需要觀察反應(yīng)產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)和形態(tài)。這時，可以使用顯微鏡進(jìn)行觀察，從而更加直觀地了解反應(yīng)的過程和結(jié)果。（5）熱源：在微型化學(xué)實驗中，需要對試劑進(jìn)行加熱或加熱反應(yīng)混合物。這時，可以使用小型的加熱裝置，如酒精燈或熱板等，進(jìn)行加熱操作。這不僅可以加速反應(yīng)的進(jìn)行，還可以避免試劑的過度加熱，從而更好地控制反應(yīng)的過程。總之，合理使用實驗儀器可以使微型化學(xué)實驗更加高效、精準(zhǔn)和方便。在實驗過程中，應(yīng)根據(jù)實驗要求選擇適當(dāng)?shù)膬x器，并且正確地操作和維護(hù)儀器，以確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

其中在教授“在濃氨水和濃鹽酸的化學(xué)反應(yīng)實驗”的時候，便可以使用微型滴管和微型試管等小型器材，能夠提高實驗的靈敏度和準(zhǔn)確性。實驗器材包括濃氨水、濃鹽酸、微型滴管、微型試管，實驗步驟為：（1）使用微型滴管向微型試管中加入一滴濃氨水。（2）再使用微型滴管向微型試管中加入一滴濃鹽酸。（3）觀察微型試管內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，并記錄反應(yīng)現(xiàn)象和結(jié)果。（4）根據(jù)反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行分析和討論。通過合理使用實驗儀器，并開展微型化學(xué)實驗，可以在不影響實驗效果的情況下，減少試劑用量和實驗器材的大小，從而降低了實驗成本，同時提高了實驗的敏感度和準(zhǔn)確性。

4.4 將廢物利用融入到微型化學(xué)實驗中

廢物利用是一種可持續(xù)發(fā)展的理念，它在化學(xué)實驗中的應(yīng)用可以減少廢棄物的產(chǎn)生，從而更加環(huán)保，在微型化學(xué)實驗中，廢物利用也同樣適用。（1）回收溶劑：在傳統(tǒng)的化學(xué)實驗中，使用的溶劑一般需要大量使用，產(chǎn)生大量的廢液。而在微型化學(xué)實驗中，由于使用的是小量試劑，所需的溶劑也相對較少，因此可以通過回收和再利用溶劑來減少廢液的產(chǎn)生。例如，可以使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器將有機(jī)溶劑回收，并重新使用。（2）利用廢液：在諸多實驗中，廢液可以再次利用，如，在酸堿滴定實驗中，廢棄液可以被中和并再次使用。又如，在某些化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)廢液可以用作其他反應(yīng)的試劑。（3）廢物處理：在化學(xué)實驗中，廢物處理是必不可少的。例如，在金屬離子分析實驗中，使用的定量分析試劑會與金屬離子反應(yīng)形成沉淀，這些沉淀需要進(jìn)行處理和處置，以避免對環(huán)境造成污染。在微型化學(xué)實驗中，廢物處理同樣重要，需要對廢棄物進(jìn)行正確的處理和處置。通過合理利用廢物，可以減少廢液的產(chǎn)生，節(jié)約試劑，降低成本，并減少環(huán)境污染。因此，在進(jìn)行微型化學(xué)實驗時，應(yīng)該注重廢物利用和環(huán)保理念的融入。

4.5 設(shè)計生活化微型化學(xué)實驗

生活化微型化學(xué)實驗是將日常生活中的物品或場景與化學(xué)知識結(jié)合，設(shè)計出具有實用性、趣味性和生活性的微型化學(xué)實驗，這種實驗設(shè)計方法可以激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的興趣和熱情，增強(qiáng)化學(xué)教學(xué)的趣味性和實用性，使學(xué)生更好地理解和掌握化學(xué)知識[5]。

在設(shè)計生活化微型化學(xué)實驗時，需要注意以下幾點：（1）實驗安全。要確保實驗過程中的安全，使用無毒、無害或低毒的試劑，并采取相應(yīng)的安全措施，如佩戴手套、護(hù)目鏡等。（2）實驗簡單。要盡量選用簡單的器材和試劑，以方便實驗的進(jìn)行和操作。（3）實驗經(jīng)濟(jì)。要選用經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、易得的試劑和器材，避免浪費和造成資源浪費。（4）實驗趣味。要設(shè)計富有趣味性的實驗，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的興趣和熱情。

在學(xué)習(xí)“氯及其化合物”知識的時候，教師可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計生活化微型化學(xué)實驗，可以通過家庭漂白水、食鹽水等生活中的物品，設(shè)計出以下實驗：

實驗一：家庭漂白水的檢測

實驗步驟：取一小量家庭漂白水（含氯化合物），滴加少量苯甲酸溶液，觀察是否產(chǎn)生白色沉淀。將所得白色沉淀滴加少量濃氨水，觀察是否產(chǎn)生明顯的氨氣味。

實驗原理：苯甲酸與氯化合物反應(yīng)，生成相應(yīng)的苯甲酸氯化物沉淀。而氨氣可以與氯離子反應(yīng)生成無色的氯化銨鹽，產(chǎn)生明顯的氨氣味。

實驗二：漂白劑的制備及性質(zhì)研究

實驗步驟：（1）將一小撮普通食鹽放入微量試管中。（2）加入一滴濃鹽酸，觀察試管中物質(zhì)的變化。（3）加入1 毫升蒸餾水，并搖勻。（4）加入一滴濃氨水，并再次搖勻。加入一滴次氯酸鈉溶液，并搖勻。（5）觀察試管中物質(zhì)的顏色變化，并記錄結(jié)果。

實驗結(jié)果分析：通過實驗可以發(fā)現(xiàn)，將食鹽與濃鹽酸混合后，加入蒸餾水和濃氨水可以中和酸性，并轉(zhuǎn)化為氯離子和氫氧根離子。然后，加入次氯酸鈉可以生成漂白劑——次氯酸鈉溶液，試管中溶液逐漸變?yōu)闊o色或淡黃色。

經(jīng)過設(shè)計生活化微型化學(xué)實驗，可以實現(xiàn)理論與實踐的整合，也能將高中化學(xué)的生活化與科學(xué)性加以表現(xiàn)，促使高中化學(xué)更加“接地氣”，從而吸引學(xué)生的興趣。

4.6 設(shè)計操作性微型化學(xué)實驗

操作性微型化學(xué)實驗是一種以培養(yǎng)學(xué)生實驗操作技能為目的的實驗形式，它不僅僅是單純地進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的觀察和分析，更注重學(xué)生的操作技能、實驗設(shè)計和實驗方案的合理性。

濃硫酸是一種廣泛應(yīng)用的化學(xué)試劑，具有很強(qiáng)的腐蝕性和氧化性，在高中化學(xué)教學(xué)中，可以通過設(shè)計操作性微型化學(xué)實驗，讓學(xué)生掌握濃硫酸的性質(zhì)、制備方法以及其在實際應(yīng)用中的應(yīng)用。

實驗材料包括濃硫酸、純凈水、小碗、塑料滴管、濾紙、玻璃棒。

實驗步驟：（1）將小碗放在三角架上，并加入適量的濃硫酸。（2）在濃硫酸中滴加少量純凈水，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。（3）將一張濾紙放在小碗內(nèi)側(cè)，用玻璃棒輕輕推平。（4）在濾紙中央滴加1 滴濃硫酸，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。（5）用滴管將純凈水滴加到濾紙上，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

實驗原理：濃硫酸和水反應(yīng)會放出大量的熱量，導(dǎo)致溶液溫度升高，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的蒸汽。濃硫酸具有強(qiáng)酸性，在水中加入濃硫酸時應(yīng)當(dāng)緩慢加入，以避免劇烈反應(yīng)。濃硫酸對有機(jī)物質(zhì)具有強(qiáng)烈的脫水性，可用于脫水、酯化和硝化等化學(xué)反應(yīng)。

通過以上實驗，學(xué)生可以深入了解濃硫酸的性質(zhì)及其實際應(yīng)用，同時也可以提高學(xué)生的實驗操作技能。此外，操作性實驗?zāi)軌蛱岣邔W(xué)生的動手能力，讓學(xué)生對化學(xué)實驗產(chǎn)生興趣，在開展微型化學(xué)實驗的時候，學(xué)生動手操作能夠深入了解化學(xué)原理，掌握化學(xué)知識。

結(jié)語

微型化學(xué)實驗是一種有效的化學(xué)教學(xué)方法，具有節(jié)約資源、環(huán)保、安全等諸多優(yōu)點。在高中化學(xué)教學(xué)中，微型化學(xué)實驗已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，為學(xué)生提供了更加安全、高效、創(chuàng)新的化學(xué)實驗體驗。本文通過對微型化學(xué)實驗的特點、應(yīng)用進(jìn)行探討，結(jié)合具體實驗案例，展示了微型化學(xué)實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的實踐效果。筆者相信隨著科技的不斷發(fā)展和教學(xué)理念的創(chuàng)新，微型化學(xué)實驗將會越來越多地應(yīng)用于高中化學(xué)教學(xué)中，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力做出更大的貢獻(xiàn)。