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高中化學(xué)實(shí)驗的微型化研究教育論文
摘要：該文通過(guò)對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗微型化研究的闡述與實(shí)踐，通過(guò)微型實(shí)驗和常量實(shí)驗的對比，明確化學(xué)實(shí)驗微型化的優(yōu)越性：藥品用量少(一般為常規量的1／10～1／1000)、儀器容量小、污染減少、操作簡(jiǎn)單、方便省時(shí)、節約能源(70％左右)、實(shí)驗現象直觀(guān)明顯、實(shí)驗過(guò)程快速安全，并且也指出其儀囂不配套、實(shí)驗設計不足及產(chǎn)率低等局限性。
關(guān)鍵詞：高中化學(xué)實(shí)驗；微型化；實(shí)踐；優(yōu)越性；局限性
以教師演示實(shí)驗為主的化學(xué)實(shí)驗教學(xué)，已經(jīng)不能適應新課程的要求�；瘜W(xué)是一門(mén)以實(shí)驗為基礎的學(xué)科，在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗中，更應注重對學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力的培養。如果把化學(xué)教材中的實(shí)驗改為以學(xué)生自擬實(shí)驗方案的啟發(fā)性、探索性為主的微型實(shí)驗(Microscale Laborato—ry，簡(jiǎn)稱(chēng)M.L.)。在教學(xué)中打破“照方抓藥”的傳統實(shí)驗模式，就能有針對性的解決這一問(wèn)題，培養學(xué)生的環(huán)保意識、資源意識、安全意識、創(chuàng )新意識。因此，要深入的進(jìn)行中學(xué)化學(xué)實(shí)驗微型化的研究，開(kāi)發(fā)新型的化學(xué)實(shí)驗教學(xué)方法。
起源于20世紀80年代的微型化學(xué)實(shí)驗是國際公認的一種在微型化的條件下進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗的新技術(shù)和新方法。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是以盡可能少的藥品用量來(lái)獲取最有效的實(shí)驗信息，其特點(diǎn)是：藥品用量少(一般為常規量的1／10～1／1000)、儀器容量小、污染減少、操作簡(jiǎn)單、方便省時(shí)、實(shí)驗現象直觀(guān)明顯、實(shí)驗過(guò)程快速安全等優(yōu)點(diǎn)，并以其良好的教學(xué)功能和教學(xué)效果，在化學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革等領(lǐng)域扮演著(zhù)重要的角色，引起世界各國化學(xué)界的高度重視。
一、微型化試驗的概括況
(一)什么是微型試驗
中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗就是把微型化學(xué)實(shí)驗的理念應用于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗中，其基本特征是：(1)儀器微型化。藥品用量少；(2)微型化學(xué)實(shí)驗不是常規化學(xué)實(shí)驗的簡(jiǎn)單縮微或機械減量，而是在微型化的條件下對實(shí)驗重新設計與探索，達到以盡可能少的藥品來(lái)獲取盡可能多的、最為有效化學(xué)信息的目標，是在微型化的條件下對常規化學(xué)實(shí)驗的創(chuàng )新性變革。
(二)常規化學(xué)實(shí)驗與微型化學(xué)實(shí)驗的比較
常規化學(xué)實(shí)驗課要求規范統一，往往是一堂實(shí)驗課，學(xué)生用一種方法做同一實(shí)驗，這種千人一面的實(shí)驗課抑制了學(xué)生的個(gè)性化和創(chuàng )造思維的發(fā)展，而微型實(shí)驗的實(shí)驗方法靈活多樣，可一種儀器多種功能。也可以一功能多儀器，學(xué)生有較大的自主發(fā)揮空間，學(xué)生人手一套微型實(shí)驗儀器，更能促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習，學(xué)會(huì )自主地發(fā)現問(wèn)題、設計實(shí)驗、觀(guān)察實(shí)驗，學(xué)會(huì )用學(xué)過(guò)的知識來(lái)解決問(wèn)題或發(fā)現新的規律。微型化學(xué)實(shí)驗在強化學(xué)生實(shí)驗技能和提高學(xué)生的創(chuàng )新意識上有特殊的功效。
二、化學(xué)試驗微型化的實(shí)踐與探索
在實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中，利用小試管、點(diǎn)滴板、多用滴管、井穴板等微型化的儀器，如高一的《氯、溴、碘的性質(zhì)氯離子的檢驗》、《同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變》、《濃硫酸的性質(zhì) 硫酸根離子的檢驗》，高二的《鎂、鋁及其化合物的性質(zhì)》、《乙烯的制取和性質(zhì)》、《鐵及其化合物》、《化學(xué)反應速率 化學(xué)平衡》等實(shí)驗中均以12×70mm的小試管來(lái)代替常規試管，儀器成本低，而且一些儀器在日常生活中很易找到代用品，如青霉素藥瓶可以做試劑瓶、集氣瓶，一次性輸液器可做導氣管等，所以比常量?jì)x器可節省成本費60％。左右。
微型儀器其反應物用量以取得明顯的實(shí)驗現象為宗旨，可將試劑用量降低到最低限度，在達到理想的實(shí)驗效果的前提下，可比常量實(shí)驗少加80％左右，節約藥品費85％，左右。如在《乙烯的制取和性質(zhì)》的實(shí)驗中，改換反應容器后使得乙醇與濃硫酸的混合液由課本上的18ml降為2~3ml；銅與濃硝酸反應的實(shí)驗，可以用銅絲代替銅片，耗酸量少，試劑用量大大節��；再如《同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變》這一實(shí)驗中進(jìn)行如下微型實(shí)驗設計：(1)在1張濾紙的中心處，滴上1滴飽和NaBr溶液，待其潤濕之后，再滴上1滴氯水，濾紙呈現黃色的斑點(diǎn)： (2)在呈黃色的斑點(diǎn)處，再滴上1滴飽和NaI溶液，濾紙上的斑點(diǎn)顏色又變成淺褐色；(3)淺褐色的斑點(diǎn)處，再滴上1滴淀粉溶液，濾紙上的斑點(diǎn)再變?yōu)樗{色。以上實(shí)驗藥品的減量都增強了實(shí)驗效果。因此，在保證獲取最有效實(shí)驗信息的前提下，應盡可能地降低實(shí)驗藥品用量，減少藥品損耗，預防環(huán)境污染。
由于微型儀器體積小，試劑加量少，所以微型實(shí)驗加熱、攪拌等所用的時(shí)間短，回流冷凝等過(guò)程縮短，大大降低了水電能源的消耗，比常量實(shí)驗節約能源70％左右。
微型實(shí)驗還能縮短實(shí)驗時(shí)間，如《乙烯的制各和性質(zhì)實(shí)驗》，按常量實(shí)驗，完成性質(zhì)實(shí)驗的全過(guò)程一般需十多分鐘�，F在只需三分鐘左右即可。
微型化學(xué)實(shí)驗儀器的微型化及試劑用量的微量化，將使實(shí)驗所排放的廢氣、廢水、廢渣等污染物數量大大減少，從而減小對環(huán)境的污染，同時(shí)也降低了實(shí)驗操作過(guò)程中的危險性，例如爆炸、起火、液體飛濺等實(shí)驗事故發(fā)生的可能性大大降低，提高了安全系數，對保護實(shí)驗室周?chē)h(huán)境、為實(shí)驗教學(xué)提供安全和舒適的環(huán)境起到重要作用。 三、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗微型化的評價(jià)
微型實(shí)驗儀器具有小巧便攜、不易破碎、液體試劑在多用滴管中不易流出等優(yōu)點(diǎn)，微型實(shí)驗與常量實(shí)驗相比具有獨到的特點(diǎn)，對學(xué)生的綜合素質(zhì)具有更高的要求，應用在教學(xué)上，效果十分突出，在知識技能、過(guò)程方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀(guān)念等方面都對學(xué)生有很好的教育意義，能更好地培養學(xué)生的良好品質(zhì)，提高學(xué)生各方面的能力。微型化學(xué)實(shí)驗的優(yōu)越性主要體現在：
(一)有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣。由于微型化學(xué)實(shí)驗儀器微型化，操作簡(jiǎn)捷，經(jīng)濟省時(shí)，安全便攜，使得人人都能動(dòng)手實(shí)驗、全面提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、培養學(xué)生的探索精神、實(shí)踐能力和創(chuàng )造能力。
(二)有利于提高實(shí)驗的科學(xué)性，培養學(xué)生嚴謹求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。微型儀器精巧細小，加入量少，所以實(shí)驗過(guò)程學(xué)生必須小心裝拆，規范操作，注意力高度集中，密切注意觀(guān)察實(shí)驗現象。隨時(shí)記錄反應過(guò)程中出現的變化，方能獲得預期的結果；有利于培養學(xué)生規范化的操作技能，培養嚴謹科學(xué)的工作態(tài)度。
(三)有利于傳播綠色化學(xué)觀(guān)念，增強學(xué)生的環(huán)保意識。常量化學(xué)實(shí)驗不僅嚴重污染環(huán)境，而且實(shí)驗中廢氣、廢液的排放也不可避免地人為造成污染。微型化學(xué)實(shí)驗由于盡可能少的用試劑，盡可能的減少了實(shí)驗的“三廢”，把預防化學(xué)污染的思想貫穿于化學(xué)教育的全過(guò)程中，有利于從小對學(xué)生進(jìn)行環(huán)境保護意識教育。
微型化學(xué)實(shí)驗也存在一定的局限性：
(一)微型化學(xué)實(shí)驗儀器需要進(jìn)一步完善成套，以便實(shí)施與不同層次微型化學(xué)實(shí)驗教學(xué)的銜接。
(二)微型化學(xué)實(shí)驗儀器和實(shí)驗設計的不足。例如，微型塑料型儀器不能加熱。塑料本身能與一些化學(xué)試劑起反應而使其應用受到了影響。
(三)微型化學(xué)實(shí)驗制備物質(zhì)的產(chǎn)率偏低。這是因為儀器粘附等損耗相對于原料用量的比例較大。因此必須要注意實(shí)驗技巧。否則實(shí)驗不易成功；微型化學(xué)實(shí)驗與一般實(shí)驗儀器差別很大，在進(jìn)行微型化學(xué)實(shí)驗時(shí)一定要注意實(shí)驗條件的選擇。
總之，中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗不是常規實(shí)驗的簡(jiǎn)單微縮，也不是對常規實(shí)驗的補充，更不是與常規實(shí)驗的對立，而是在整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中貫穿了綠色化學(xué)的思想，有效實(shí)現“盡可能小劑量實(shí)驗、省資源、少污染、減成本”，還能增強學(xué)生的環(huán)境保護意識，是對中學(xué)化學(xué)常量實(shí)驗進(jìn)行的改革和發(fā)展。
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