王麗輝 徐 玲 段莉梅 劉宗瑞 白鎖柱

內(nèi)蒙古民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 內(nèi)蒙古通遼 028043

無(wú)機(jī)微型化實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析及對(duì)策

王麗輝 徐 玲 段莉梅 劉宗瑞 白鎖柱

內(nèi)蒙古民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 內(nèi)蒙古通遼 028043

概括了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的發(fā)展歷程，分析了無(wú)機(jī)微型化實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，探討了如何將微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)更好地應(yīng)用于無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰土己玫膶?shí)驗(yàn)素質(zhì)。

微型化實(shí)驗(yàn)；無(wú)機(jī)化學(xué)；現(xiàn)狀；問(wèn)題；對(duì)策

1 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的意義

20世紀(jì)80年代，美國(guó)化學(xué)家Mayo提出微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的概念，即用盡可能少的化學(xué)藥品與試劑獲取所需要的化學(xué)信息與原理的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。這一實(shí)驗(yàn)理念的提出掀起了美國(guó)化學(xué)界對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化的研究熱潮。與此同時(shí)，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理念也得到了世界性的關(guān)注。1992年，我國(guó)微型化學(xué)研究中心的周寧懷教授組織編寫(xiě)了《微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)》一書(shū)，使得有關(guān)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究與教學(xué)在我國(guó)得以推廣。截至目前，國(guó)內(nèi)近千余所高等院校和中小學(xué)校不同程度地開(kāi)展了有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化的教學(xué)與研究。

微型化實(shí)驗(yàn)理念迎合了當(dāng)今世界可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的需求。這是由于與常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）化學(xué)試劑用量少。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需藥品用量為常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需藥品用量的1/1 000～1/10。

（2）節(jié)約空間。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)器材規(guī)格的1/5～1/2，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)空間，有利于緩解高等院校實(shí)驗(yàn)室空間緊張的問(wèn)題。

（3）降低環(huán)境成本?；瘜W(xué)研究在造福人類的同時(shí)，也會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)危害。相比較來(lái)說(shuō)，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)減少了藥品與試劑的使用量，這等于是從源頭上降低了由化學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的環(huán)境損害。

（4）節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本。相比于常規(guī)實(shí)驗(yàn)來(lái)講，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)降低了實(shí)驗(yàn)成本，因?yàn)槲⑿突瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中大大降低了藥品的使用量，有效地節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本。

隨著微型化實(shí)驗(yàn)研究的深入和微型化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的廣泛推廣，無(wú)機(jī)微型化實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高校中得到了越來(lái)越高的重視。［1］無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為高等院?；瘜W(xué)專業(yè)學(xué)生的必修課程，有其自身的特點(diǎn)。

（1）在課程設(shè)置中無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)通常是化學(xué)專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)入門(mén)課程，承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度和良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的任務(wù)。

（2）無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中元素的性質(zhì)分析與驗(yàn)證部分，所需實(shí)驗(yàn)藥品不僅種類繁多且數(shù)量較大，需要投入較大的實(shí)驗(yàn)成本。

（3）無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中涉及一些濃酸，濃堿及有害氣體的制備和使用，易于造成環(huán)境污染和損害實(shí)驗(yàn)人員的身體健康。［2］基于此我們?cè)诮虒W(xué)中推廣無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化。隨著無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化的推廣和教學(xué)研究進(jìn)展，科研人員發(fā)現(xiàn)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化不僅節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，降低環(huán)境污染，同時(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的思想意識(shí)。［3］然而不可否認(rèn)的是，在教學(xué)推廣中也存在一些問(wèn)題。例如，混淆了實(shí)驗(yàn)微型化和微量化學(xué)（微量或者痕量分析化學(xué)中采用的微量或這痕量組分的定量測(cè)定的理論和技術(shù)）的含義。［4］認(rèn)為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，藥品用量越少越好，器材越小越好。另一方面過(guò)于盲目地將所有無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化，不能正確處理微型化實(shí)驗(yàn)和常規(guī)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系。［5］基于此，本文結(jié)合多年無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于目前無(wú)機(jī)微型化實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)選題、教學(xué)環(huán)節(jié)以及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行了分析，并提出了一些解決當(dāng)今現(xiàn)狀的建議和對(duì)策。

2 無(wú)機(jī)微型化實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 無(wú)機(jī)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材的編寫(xiě)日趨完善

1986年，美國(guó)化學(xué)家Mayo等編寫(xiě)了《微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》一書(shū)，該書(shū)基本覆蓋了高等院?；A(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，不僅如此，Mayo等人研制出了微型化學(xué)儀器，并在有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中得以使用取得了較好的效果。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化的研究成果的取得，帶動(dòng)了無(wú)機(jī)化學(xué)微型化實(shí)驗(yàn)的研究。20世紀(jì)90年代初期，Zvi Szafram和他的合伙人編著并出版了《微型無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》和《微型普通實(shí)驗(yàn)》等一系列教材，使得無(wú)機(jī)微型化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系日趨完善。［6］

1992年，我國(guó)微型化學(xué)研究中心的周寧懷教授組織編寫(xiě)了《微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)》一書(shū)，使得有關(guān)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究與教學(xué)在我國(guó)得以推廣，由此有關(guān)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化的研究也相應(yīng)展開(kāi)，截至目前正式出版的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)書(shū)籍已經(jīng)超過(guò)20本， 研究性論文超過(guò)800余篇。［7］

2.2 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)理念逐漸被師生所接受

隨著有關(guān)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的專著及一系列教材的出版，特別是一些國(guó)家級(jí)的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果的取得，使得微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)理念獲得了廣大師生的認(rèn)可。這主要表現(xiàn)在一方面教師在教學(xué)過(guò)程中不僅熱衷于向?qū)W生傳授微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的相應(yīng)技能，而且致力于探討如何更好地將無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化。另一方面由于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)更適合于一人一組實(shí)驗(yàn)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究交流平臺(tái)的建立大大加速了微型化實(shí)驗(yàn)的研究進(jìn)展及教學(xué)推廣

迄今，我國(guó)已經(jīng)召開(kāi)了九屆微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)，并成立了中國(guó)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中心網(wǎng)站，先后與美國(guó)、德國(guó)、日本、新加坡、德國(guó)等地區(qū)的相關(guān)學(xué)者建立了友好的學(xué)術(shù)聯(lián)系。為眾多致力于此項(xiàng)研究的學(xué)者提供了較為便捷的交流平臺(tái)。［8］

3 無(wú)機(jī)微型化學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題

3.1 無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化和微量化學(xué)概念的混淆

微量化學(xué)是微量或者痕量分析化學(xué)中采用的微量或痕量組分的定量測(cè)定的理論和技術(shù)。然而在無(wú)機(jī)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，試劑的用量不是要采用微量或者痕量，是在保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的條件下，試劑用量盡可能的少。例如，五水合硫酸銅結(jié)晶水的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，如果采用微量藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將對(duì)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)很大的困難。

3.2 微型化實(shí)驗(yàn)和常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的比重問(wèn)題

相比于常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有化學(xué)試劑用量少，節(jié)約空間，降低環(huán)境成本，節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本和教學(xué)效果好等優(yōu)點(diǎn)。但是在看到其優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)也存在一些難以避免的缺陷。例如一些常規(guī)的基本操作，學(xué)生利用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器很難掌握。［9］且儀器的微型化和較少的藥品用量不利于初學(xué)者學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)技能和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。特別是無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)通常為高等院?；瘜W(xué)系學(xué)生所開(kāi)設(shè)的第一門(mén)實(shí)驗(yàn)課程，必須要注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的培養(yǎng)。所以不能盲目地將所有實(shí)驗(yàn)都改為微型化實(shí)驗(yàn)。這就需要教師根據(jù)學(xué)生的掌握程度及具體實(shí)驗(yàn)題目的性質(zhì)進(jìn)行靈活掌握，將微型化實(shí)驗(yàn)和無(wú)機(jī)化學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)較好都結(jié)合起來(lái)。

4 無(wú)機(jī)微型化實(shí)驗(yàn)需要完善的地方

4.1 微型化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置要考慮學(xué)生的素質(zhì)

相比于常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，微型化實(shí)驗(yàn)藥品用量少，儀器型號(hào)小，所以需要實(shí)驗(yàn)人員在操作過(guò)程中具有較高的精度和較好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。但是無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程所面對(duì)的學(xué)生大多為初學(xué)者，較難精準(zhǔn)的掌握所需實(shí)驗(yàn)技巧和掌控實(shí)驗(yàn)流程。所以基于此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，盡可能地將一些較容易進(jìn)行操作，現(xiàn)象明顯的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行微型化實(shí)驗(yàn)。而涉及復(fù)雜操作過(guò)程的化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡量使用實(shí)驗(yàn)常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。

4.2 教師應(yīng)深刻理解微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)理念之所以受到了人們的廣泛關(guān)注，不僅僅是由于其具有藥品用量少和儀器規(guī)格小的優(yōu)勢(shì)，更主要是其在節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本的同時(shí)減少了環(huán)境污染，適應(yīng)了21世紀(jì)對(duì)于資源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的理念的重視。 所以要充分利用微型化實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化教育。

4.3 加強(qiáng)對(duì)高校教師微型實(shí)驗(yàn)技能的培訓(xùn)

微型化學(xué)儀器不僅僅是常規(guī)化學(xué)儀器的縮小后的產(chǎn)品，有些儀器的使用方法，連接方式以及注意事項(xiàng)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器有很大不同。目前，由于微型化實(shí)驗(yàn)推廣時(shí)間短，部分高校教師并沒(méi)有熟練掌握微型化學(xué)儀器的實(shí)驗(yàn)技能，因此有必要組織相關(guān)的培訓(xùn)和指導(dǎo)。

4.4 編寫(xiě)無(wú)機(jī)微型化實(shí)驗(yàn)儀器操作規(guī)范的講義

由于我國(guó)對(duì)于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究歷史并不長(zhǎng)，部分高校微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的操作與使用偏離于規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，這就需要全面提高教師的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作素質(zhì)，提高教師的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范化意識(shí)和加強(qiáng)對(duì)學(xué)生微型化實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。我?；瘜W(xué)化工學(xué)院無(wú)機(jī)化學(xué)教研室準(zhǔn)備編寫(xiě)適合無(wú)機(jī)微型化儀器規(guī)范化操作的講義，并通過(guò)實(shí)際教學(xué)對(duì)講義內(nèi)容逐步修正和總結(jié)，盡快使無(wú)機(jī)微型化實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

4.5 合理設(shè)置微型實(shí)驗(yàn)操作和常規(guī)操作的考評(píng)比重

由于目前各個(gè)高校的實(shí)驗(yàn)課的考評(píng)內(nèi)容以常規(guī)實(shí)驗(yàn)操作為主，使得部分學(xué)生不重視掌握微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的操作技能，學(xué)習(xí)積極性不高，不利于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的推廣。所以在結(jié)業(yè)考試時(shí)適當(dāng)?shù)靥砑游⑿蛯?shí)驗(yàn)儀器操作內(nèi)容，迫使學(xué)生重視微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能的掌握也是改進(jìn)無(wú)機(jī)微型化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文概括了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的發(fā)展歷程，總結(jié)了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)所具有的優(yōu)勢(shì)，揭示了無(wú)機(jī)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，并對(duì)無(wú)機(jī)微型化實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了一些建議。希望無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)朝著微型化和綠色化的方向發(fā)展。

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Analysis and Solution on Teaching System of Inorganic Chemistry Mini-Experiments

Wang Lihui， Xu Ling， Duan Limei， Liu Zongrui， Bai Suozhu
College of Chemistry and Chemical Engineering， Inner Mongolia University for Nationalities，Tongliao， 028043， China

This paper gaves a brief development history of Mini-experiments， exhibits the current situation and the current problem of inorganic chemistry Mini-experiments， discusses how to use Min-experiments in the inorganic chemistry teaching， which will benefcial for students to improve the ability and quality of experiments.

mini-experiments； inorganic chemistry； current situation； problem； suggestion.

2015-04-19

王麗輝，在讀博士研究生，副教授。徐玲，博士，教授。

內(nèi)蒙古民族大學(xué)校級(jí)精品課程建設(shè)項(xiàng)目；內(nèi)蒙古民族大學(xué)教育教學(xué)研究課題（編號(hào)：MDYB2013040）。