微型实验：体验化学的微秒之美

    杨俊毅

    摘要：微型实验是一种绿色的化学实验手段，既环保，又节约剂量，倍受国际化学教育界重视。本文主要从化学微型实验的概念，特点，在教学中的实践及其教育功能进行阐述，希望广大教师能够重视微型实验的研究和实施，提高化学实验教学的有效性。

    关键词：化学教学 ； 微型实验 ； 教学实践； 教育功能

    中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2015）07-006-001

    化学实验教学对提高教学质量有着不可替代的作用。但是，目前化学常规实验教学大多采用传统的玻璃仪器，实验方法也是“照单抓药”。这种传统的实验仪器和方法功能单一，用药量大，实验效率低，且污染严重，有的甚至危险性大。我在教学中尝试着进行微型实验教学，竟发现了一个意想不到的新天地。

    一、微型实验：课堂实验教学的首选

    1 .初探微型实验

    微型化学实验就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一，但其效果却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的，符合“绿色化学”理念，因其试剂用量省、环境污染少等特点，使其有了更大的生存空间，并迅猛发展起来。

    2 .微型实验的特点

    ① 所需药品的量比较少

    一方面，微型实验的试剂用量平均减少为常规实验的十分之一或者更少，另一方面，进行微型实验时所需的仪器可用生活中的常见物品代替，就地取材，充分利用身边的器具，组建微型实验室，实践“绿色化学”。

    ② 对环境影响小

    因为试剂量减少了，自然就会减少有毒有害物质的排放，有益于师生的健康，而且实验后产生的尾气、尾料和废弃物处理起来也比较的方便。

    ③ 容易开展，且利于培养探究能力

    微型实验药剂量少，器材多数是自制的简易器材，每生一套，因此，随堂实验、实验室分组实验、家庭小实验和课外活动实验等都得以开展，而且实验器材每生一套，使绝大多数学生都有动手做实验的机会，改变了过去那种“一人做、大家看”的局面；使学生由过去被动“等待”和“接受式”的学习方式，变为“主动”和“探究式”的学习方式；使多年来提倡的“启发式”、“学生为主体、教师为主导”的教学方法得以实验。

    二、开展微型实验：化学教学实践的重要途径

    1. 微型实验需要自制实验器材

    一些简单的化学仪器可用生活中的常见物品代替。如试管用口服液小瓶代替；烧杯用小玻璃杯代替；量筒用带刻度的咳嗽糖浆瓶代替；滴管用滴眼液塑料瓶（或开塞露瓶）代替；点滴板用铝塑药品包装板代替；药匙用不锈钢小匙代替； 玻棒用竹筷代替；滤纸用棉花或多层纱布代替；导管用饮料吸管代替；广口瓶用各种药瓶代替；废液缸用玻璃罐头瓶代替。还有的化学仪器需要自己动手制作。例如长滴管用废圆珠笔芯套在眼药水瓶口制成；酒精灯用墨水瓶制成；试管夹用晾衣夹绑在牙刷柄上制成；漏斗用塑料饮料瓶截取上半部制成；长颈漏斗用注射器加饮料吸管制成等等。

    2. 微型实验需要改革常规的实验装置

    初中化学教材气体的制备与性质实验一般是分开的，即先制备气体，再利用制备的气体进行实验，这样的设计方案缺乏连贯性和综合性，实验操作不方便、 气体的利用率较低，在环保、节能等方面也同样会产生一些弊端。若将气体的制备与性质实验融为一体同时进行，既节约药品，又方便操作，还避免对环境的污染。如二氧化碳气体的制备及性质实验我们可用如图1所示的微型化实验装置对教材中的实验进行改进：

    该装置集二氧化碳的制备、收集、性质实验于一体，实验装置简单、便于操作，实验药品用量少、实验现象明显，能控制反应的发生或停止。

    3 .微型实验需要对一些特殊实验大胆尝试

    例如对义务教育九年级化学上（沪教版）铁冶炼的化学原理的实验改进① 反应原理

    ② 改进后的微型实验装置（如图2）和实验用品

    实验用品：小试管、胶头滴管、硬质玻璃管、尖嘴管、导管、酒精喷灯、酒精灯、铁架台、Fe2O3、浓H2SO4、Ca（OH）2溶液、HCOOH（1.2g/ml）。

    ③ 实验步骤和操作

    Ⅰ 检查装置气密性后，装入药品，甲酸只需要一滴管（约2ml），浓硫酸5 ml。

    Ⅱ 滴入几滴甲酸，点燃A处酒精灯，然后点燃C处酒精灯，当A处试管中有大量气泡时熄灭A处酒精灯。（利用放热反应）

    Ⅲ 当C处澄清的石灰水中有连续均匀的气泡冒出时， 点燃B处酒精喷灯加热，不时从A处滴管滴入甲酸保证稳定的气流。

    Ⅳ 3分钟后熄灭B处酒精喷灯观察现象，用条形磁铁在硬质玻璃管上壁处移动，黑色粉末则会在硬质玻璃管上壁“舞动”。

    Ⅴ 待硬质玻璃管完全冷却至室温后，停止反应， 熄灭D处酒精灯。

    Ⅵ 将所得粉末加入稀盐酸中观察有何现象。判断生成的粉末是什么？

    ④ 实验评价。该微型装置：

    Ⅰ 设计简单、巧妙、安全，适合于学生人人动手实验，提高动手操作能力；

    Ⅱ 大大降低了CO和其它试剂的用量，甲酸的用量及反应进程均实现可控；

    Ⅲ 时间短（5--8分钟可完成实验） ，而且现象明显；

    Ⅳ 学生还可观察到CO尾气处理燃烧时发出的蓝色火焰，学生亲身体验了如何消除CO对大气的污染，增强了环保意识。

    三、创新化学实验教学：传播微型实验的教育功能

    1 .传播绿色化学理念

    微型化学实验具有现象明显、效果良好、试剂用量少、实验费用低、污染小、实验时间短且安全可靠的优点，体现了绿色化学的思想。

    2. 转变学生的学习方式

    化学新课程改革强化科学探究意识，促进学习方式的转变。这实际上是教学重心由教转向学。它拓宽了学生科学探究的空间，让学生有更多的机会主动地体验探究过程，养成科学态度，学会科学方法。

    总之，微型化学实验作为一种与常规实验相辅相成的实验方式，能够开发学生的创造性思维，提高学生的思维品质、创新意识和科学素养。