陳偉　李華帝　袁旗棟

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的靈魂，是學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)世界的窗口，是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要手段。以綠色理念為指導(dǎo)興起的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，以優(yōu)異的實(shí)驗(yàn)功能給新課程的化學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)示著樂觀的前景，它是在微型化儀器裝置中對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)的一種新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，近十多年?lái)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展很快，被國(guó)際公認(rèn)的一種在微型化條件下對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性變革的新技術(shù)和新方法。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器微型化、試劑用量少，這使學(xué)生可以在教室、甚至在家庭做實(shí)驗(yàn)。它為實(shí)施素質(zhì)教育，開展研究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力提供了一條有效的途徑。如何充分發(fā)揮微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能作用，筆者談?wù)勛约旱囊恍┛捶ā?/p>

一、 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，英文名稱為microscale chemical experiment或microscale labotatory（簡(jiǎn)寫為M.L.），是20世紀(jì)80年代經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的高校為解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境污染、實(shí)驗(yàn)操作安全以及節(jié)省開支等方面考慮而發(fā)展起來(lái)的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)新方法和新技術(shù)，它的明顯優(yōu)點(diǎn)為各國(guó)化學(xué)工作者接受并得到推廣。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單微縮，也不是對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，而是在綠色化學(xué)思想指導(dǎo)下，用預(yù)防化學(xué)污染的新思想、新方法和新技術(shù)對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革和發(fā)展的成果。

二、 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

與常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)相比較，微型實(shí)驗(yàn)具有體積小、省時(shí)間、反應(yīng)快、效果好、易操作、較安全、動(dòng)手操作機(jī)會(huì)多、趣味性高、用藥少、污染低等特點(diǎn)。微型儀器通常價(jià)格低廉，實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)成本較低，易于實(shí)現(xiàn)人手一套儀器，使學(xué)生能夠人人動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，有利于拓展化學(xué)教育的功能，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，培養(yǎng)良好的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)起到積極作用。

三、微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)課堂教學(xué)的實(shí)踐探究

根據(jù)學(xué)習(xí)的循序漸進(jìn)的過(guò)程，剛開始時(shí)，老師通過(guò)示范和設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)步驟，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟自行驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，等學(xué)生大致了解儀器連接，對(duì)微型儀器有個(gè)全面的感知之后，在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)可靈活安排，哪些實(shí)驗(yàn)需要給出實(shí)驗(yàn)步驟讓學(xué)生重復(fù)驗(yàn)證一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)。哪些實(shí)驗(yàn)可以設(shè)計(jì)為探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生根據(jù)已經(jīng)掌握的知識(shí)，經(jīng)過(guò)查資料、討論后，開展自主的實(shí)驗(yàn)探究。又或者有的實(shí)驗(yàn)可以給出部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程，剩下的讓學(xué)生自主探究?？傊?，老師在這里要充當(dāng)引導(dǎo)者，讓學(xué)生由原來(lái)的被動(dòng)接受轉(zhuǎn)化成主動(dòng)探究，由模仿變?yōu)閯?chuàng)造，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，學(xué)會(huì)做科研。下面，以《乙烯的制備及性質(zhì)》為例作探究。

儀器和藥品：

V型反應(yīng)管、直角形通氣管、酒精燈、具支試管、U型管、尖嘴管、塑料滴管、0.05 % 酸性KMnO4、1 % Br2/CCl4溶液、95 % 乙醇、濃硫酸、磷酸等。

1. 教學(xué)設(shè)計(jì)思路及目標(biāo)

乙烯作為中學(xué)階段一個(gè)重要的有機(jī)物，其化學(xué)性質(zhì)是重要的知識(shí)點(diǎn)之一，作為有機(jī)合成的一個(gè)中間產(chǎn)物，在進(jìn)入高二的《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》這本書的學(xué)習(xí)之后，會(huì)更深入學(xué)習(xí)。因此開展乙烯的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)非常有必要。通常是加熱濃硫酸和乙醇的混合物，在溫度達(dá)到 170℃使乙醇發(fā)生消去反應(yīng)脫水制得。通過(guò)微型實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以深刻了解乙烯的實(shí)驗(yàn)室制備方法，對(duì)其具有的化學(xué)性質(zhì)會(huì)更加熟悉和掌握。另外學(xué)生又可以增加對(duì)微型儀器的感知，掌握實(shí)驗(yàn)的原理及操作方法，提高學(xué)生動(dòng)手能力。

2. 教學(xué)過(guò)程

引入：介紹乙烯是一種重要的基本化工原料，對(duì)一個(gè)國(guó)家的重要性，從而引入乙烯的實(shí)驗(yàn)室的制法原理，并且開始介紹本節(jié)課做的乙烯制備和性質(zhì)一體化的微型實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生馬上按照教師事先設(shè)計(jì)好的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)期間，按照給出的實(shí)驗(yàn)步驟，教師提出問(wèn)題，讓學(xué)生邊做實(shí)驗(yàn)邊思考：①具支試管里的NaOH溶液起什么作用？②在實(shí)驗(yàn)中若只用乙醇與濃硫酸反應(yīng)而不加磷酸來(lái)制取乙烯，反應(yīng)混合液容易變黑色。其中會(huì)發(fā)生哪些副反應(yīng)？所制得的乙烯氣體會(huì)有哪些雜質(zhì)氣體產(chǎn)生？應(yīng)采取什么措施來(lái)獲得純凈的乙烯氣體？

實(shí)驗(yàn)操作方法：

①在U形管中加入約0.6 mL乙醇和0.2 mL磷酸，然后邊搖動(dòng)邊慢慢滴加約1 mL濃硫酸，再加入一小粒沸石（碎瓷片）。在具支試管中加入約1.5 mL NaOH溶液，在V形反應(yīng)管的側(cè)泡上分別加入2滴Br2/CCl4溶液、酸性KMnO4溶液，在V形反應(yīng)管末端連接尖嘴管，如圖1連接儀器裝置。②加熱反應(yīng)混合液，使溫度迅速升至170℃。觀察U形管、具支試管和V形反應(yīng)管各處的現(xiàn)象。③在尖嘴管的管口處點(diǎn)燃?xì)怏w，觀察火焰顏色及燃燒情況。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師可以根據(jù)學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)操作中，出現(xiàn)的各種問(wèn)題及時(shí)地進(jìn)行有針對(duì)性的介紹和輔導(dǎo)，如微型儀器的正確安裝、各儀器間的連接等，并提醒同學(xué)們做實(shí)驗(yàn)時(shí)將觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作記錄。

3. 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與課堂教學(xué)情況分析

通過(guò)該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠自己掌握到較多的知識(shí)：制備乙烯的原理、乙烯的除雜、乙烯化學(xué)性質(zhì)的檢驗(yàn)等，教學(xué)效果良好。通過(guò)微型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的動(dòng)手能力得到極大提高，創(chuàng)新精神有所發(fā)揮。實(shí)驗(yàn)微型化后乙醇用量很少就可以足夠驗(yàn)證乙烯的性質(zhì)，大大縮短了開展實(shí)驗(yàn)時(shí)間，可以看出在教學(xué)適當(dāng)引入微型實(shí)驗(yàn)，變枯燥的文字知識(shí)為立體可以動(dòng)手操作得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

4. 結(jié)論

通過(guò)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的模式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生交流與合作的能力、探究能力和創(chuàng)新思維能力。將微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用在中學(xué)課堂，改進(jìn)了以往教學(xué)模式，促進(jìn)了學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)，并實(shí)際教學(xué)中取得了較好的結(jié)果。讓學(xué)生領(lǐng)悟到做實(shí)驗(yàn)不僅要關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更重要的是關(guān)注實(shí)驗(yàn)過(guò)程。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)為化學(xué)實(shí)驗(yàn)加入了新內(nèi)容，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生興趣，鞏固知識(shí)和提高能力都有重要的意義。

四、化學(xué)課堂教學(xué)與微型實(shí)驗(yàn)結(jié)合的效果評(píng)價(jià)

將微型實(shí)驗(yàn)與化學(xué)課堂教學(xué)結(jié)合起來(lái)，其目的是為了改變?cè)谀壳暗恼n堂教學(xué)中大部分老師都是做演示實(shí)驗(yàn)甚至只是單純的播放實(shí)驗(yàn)視頻學(xué)習(xí)具體實(shí)驗(yàn)操作的現(xiàn)狀，利用微型實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生盡可能多的做實(shí)驗(yàn)，將部分演示實(shí)驗(yàn)改變?yōu)閷W(xué)生實(shí)驗(yàn)，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)，達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)興趣、提高動(dòng)手實(shí)踐能力、形成主動(dòng)學(xué)習(xí)的方式、培養(yǎng)探索求真的科學(xué)態(tài)度的目的。

責(zé)任編輯徐國(guó)堅(jiān)