陳偉 李華帝 袁旗棟 龍曉峰 陳強均 梁麗君

摘要：高中化學(xué)微型實驗，絕不是常規(guī)實驗儀器和化學(xué)藥品的用量的縮小版，其目的是改進(jìn)常規(guī)實驗，在教學(xué)中創(chuàng)新出優(yōu)秀的實驗的方案，更好地體現(xiàn)高中化學(xué)微型實驗的教學(xué)的優(yōu)勢。能直觀有效體現(xiàn)實驗現(xiàn)象，更重要的是能很好地培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力和創(chuàng)新能力，不僅在課堂上開展，更須要在課外活動下開展，充分調(diào)動學(xué)生的積極性。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);微型實驗;設(shè)計與創(chuàng)新

在這里所提的“化學(xué)微型實驗”，具體來說是指在進(jìn)行化學(xué)實驗過程中使用微型的儀器或者裝置的一種實驗方式，此種實驗通過盡可能用最少的試劑，來減輕化學(xué)實驗對環(huán)境的污染以及減少試劑在器皿上的附著用量。這樣一種實驗方式，能夠在達(dá)到原有的實驗效果基礎(chǔ)上，極大地減少實驗的“三廢”，進(jìn)而在化學(xué)實驗教學(xué)中將“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”很好地體現(xiàn)出來。在微型實驗中，其本質(zhì)的目的是對常規(guī)實驗進(jìn)行改進(jìn)，在教學(xué)中創(chuàng)新出優(yōu)秀的實驗的方案，更好地體現(xiàn)高中化學(xué)微型實驗的教學(xué)效果?，F(xiàn)將我們在教學(xué)過程的化學(xué)實驗微型化的一些創(chuàng)新寫出與大家共勉。

1. 在“氯氣的性質(zhì)”測試實驗中，往往存在著需要現(xiàn)制造現(xiàn)使用的問題，而反應(yīng)物的用量也不好控制，造成氣體容易外泄從而導(dǎo)致污染環(huán)境。但是如果在這測試實驗中采用“微型實驗”方式，則可以對原本的實驗過程進(jìn)行有效的改進(jìn)。在“微型實驗”中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在全學(xué)段只進(jìn)行一次制取，并且讓學(xué)生利用多個注射器將一定量的氯氣分別收集起來，再用橡膠塞將其進(jìn)行封閉，這樣一來，便能夠?qū)⑦@些氯氣隨時取用。不僅可以在一定程度上避免試劑的消耗浪費以及氯氣多次制造與浪費后出現(xiàn)的環(huán)境污染，更關(guān)鍵的是通過對比性實驗讓學(xué)生對氯氣的性質(zhì)形成一個系統(tǒng)性的、整體性的認(rèn)識。

2. 鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)：在一張濾紙的中心處滴一滴飽和NaBr溶液，然后在此處滴一滴稀氯水，觀察實驗現(xiàn)象為黃色，再在此處滴一滴較濃的NaI溶液，此處顏色變?yōu)闇\褐色，再滴一滴淀粉溶液，變?yōu)樗{(lán)色。此設(shè)計操作簡單，現(xiàn)象明顯，教學(xué)直觀易懂，減少試劑的消耗和環(huán)境污染。

3. 與此同時，教師需要注意的一點便是需要將物質(zhì)的制取和性質(zhì)實驗盡可能地合并同時進(jìn)行，采用此種方式能夠在減少反應(yīng)物用量的同時，使實驗生成的排放盡可能地減少。而且，在這個實驗階段，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生對實驗進(jìn)行進(jìn)一步摸索，圖1使得學(xué)生探究出能夠用最低用量來獲取實驗反應(yīng)的方式。此后，教師便可以將相關(guān)的實驗用量手冊進(jìn)行整理編冊并有效推廣，最終使得實驗資源能夠得到節(jié)約，進(jìn)而將綠色環(huán)保的目的予以實現(xiàn)。利用V、W、Y形玻璃曲管組成反應(yīng)容器，如圖1：

仔細(xì)觀察下圖，能夠發(fā)現(xiàn)這樣一個特點，即對于是需要少量氣體的反應(yīng)實驗而言，這個實驗自身具備這樣一些特征，分別是試劑用量少、串聯(lián)反應(yīng)管道化、反應(yīng)現(xiàn)象明顯、能夠加熱且雖然依舊存在有害氣體泄漏，但是分量極少，以及對環(huán)境的污染少等。例如，氯化氫的制備和性質(zhì)通過簡單的實驗組合形成了一個完整的知識體系，以此來使得學(xué)生的探究欲望被有效地激發(fā)出來。然后教師再借助一定的啟迪，讓學(xué)生對實驗組合與現(xiàn)有儀器進(jìn)行重新設(shè)計，使最終的教學(xué)目的更加簡單、環(huán)保以及科學(xué)合理。其他的實驗，如氨的催化氧化，苯的溴化和香煙中的有害物質(zhì)，可以通過這些組合的微儀器進(jìn)行，以達(dá)到環(huán)保的效果。

圖24. 采用常規(guī)實驗制備有毒二氧化氮氣體，導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重。利用微型實驗儀器的優(yōu)勢，設(shè)計新實驗方案，如圖2：

首先微型實驗制備出二氧化氮氣體，該氣體與水反應(yīng)生成稀硝酸，再利用稀硝酸與銅反應(yīng)，這樣的實驗操作;第一，減少NO2的排放量，第二，將NO2轉(zhuǎn)化為稀硝酸，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生運用知識能力，同時培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識。通過改進(jìn)微型實驗方案來完成產(chǎn)生污染物這關(guān)實驗，從而有效地減少污染物，也可以減少反應(yīng)的藥品的用量而降低對環(huán)境的污染。由此可知這個實驗巧妙地將銅與濃硝酸，銅與稀硝酸和一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化碳的實驗有機結(jié)合起來，同時藥品用量少，污染物少甚至沒有污染物，做到真正意義地保護(hù)環(huán)境。

5. 由于一些易操作的常規(guī)實驗所用的藥品用量對環(huán)境造成污染，我們可以利用微型實驗優(yōu)勢解決這類的問題。例如關(guān)于二氧化硫、乙烯、乙炔與溴的四氯化碳溶液和酸性高錳酸鉀溶液實驗探究，常規(guī)實驗中的溴水的用量多，對學(xué)生、教師的健康有危害且容易揮化污染環(huán)境。

6. 在具體實驗過程中，教師需要對學(xué)生進(jìn)行鼓勵，以此來使得學(xué)生的動手實踐能力得到鍛煉。然后在這一情況下，培養(yǎng)學(xué)生觀察生活的能力，讓他們懂得將生活中的廢舊物品有效地利用起來，懂得將這些物品進(jìn)行消毒處理并加以改制。在經(jīng)過這樣的鍛煉與制作后，一些微型儀器代用品便被學(xué)生制作出來。此種方式能夠使學(xué)生的課外活動得到豐富，也能夠?qū)λ麄兊膭邮帜芰M(jìn)行針對性的鍛煉以及提升學(xué)生的科學(xué)實驗素養(yǎng)。例如二氧化硫制備和性質(zhì)實驗，讓學(xué)生利用如下材料和藥品設(shè)計實驗：（1）材料：小型塑料試管架1個、醫(yī)用小藥瓶2個、注射器1個、小橡皮塞4個、醫(yī)用輸液管若干、橡皮筋、滴管若干等。（2）藥品：Na2SO4（固體）、H2SO4（1∶1）、紫色石蕊試液、Ba（OH）2溶液、溴水、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液。學(xué)生設(shè)計如圖3：

實驗操作：緩慢地控制注射器活塞，使硫酸注入玻璃瓶中，通過觀察氣泡的數(shù)量控制硫酸的量，直至各塑料瓶的現(xiàn)象明顯才停止硫酸加入，記錄實驗現(xiàn)象并分析現(xiàn)象，從而得出結(jié)論。

該裝置的特點及評價：①這個實驗巧妙地將制二氧化硫氣體與驗證二氧化硫的性質(zhì)的實驗有機結(jié)合。而且做到配備氣體發(fā)生裝置，凈化裝置，防倒吸裝置。②實驗藥品用量少，成本低。③操作簡單，有利學(xué)生實驗成功，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力。④能有效地吸收二氧化硫氣體，防止污染環(huán)境。⑤能夠為學(xué)生學(xué)習(xí)二氧化硫減少實驗時間。⑥學(xué)生可根據(jù)自己的個人水平來調(diào)整實驗的操作，從而使得實驗具備創(chuàng)新性。

微型實驗不能僅僅作為獲得直觀實驗現(xiàn)象的手段，還要作為培養(yǎng)動手能力、創(chuàng)造能力的手段，不僅在課堂上開展，更須要在課外活動下開展，充分調(diào)動學(xué)生積極性。不能完全擯棄常規(guī)實驗的基本操作去照搬微型實驗，是學(xué)習(xí)化學(xué)的關(guān)鍵。由此，在“微型實驗”過程中，教師需要借助此種實驗，來對學(xué)生的探索能力、實踐技能以及綜合素養(yǎng)進(jìn)行提升，要使微型化實驗真正成為中學(xué)實驗的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧文海，劉和平.談高中化學(xué)部分實驗微型化設(shè)計[J].中學(xué)生數(shù)理化，2014：11.

[2]劉長勝.對中學(xué)化學(xué)實驗微型化策略的探究[J].中國教育技術(shù)裝備，2011：17.

作者簡介：

陳偉，李華帝，袁旗棟，龍曉峰，陳強均，梁麗君，廣東省湛江市，吳川市第三中學(xué)。