李金賢

【摘 要】化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中占有重要的地位。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)較常規(guī)實(shí)驗(yàn)具有較大的優(yōu)越性。要大力推廣，積極應(yīng)用。選用一些有用的材料，制作實(shí)驗(yàn)所需儀器。用微型實(shí)驗(yàn)大力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和探索能力，端正學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度，幫助學(xué)生養(yǎng)成勤儉節(jié)約的良好習(xí)慣，增強(qiáng)學(xué)生環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)；微型實(shí)驗(yàn)；節(jié)約；創(chuàng)新

一、化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)的基本概念及特點(diǎn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)， 英文名稱(chēng)為Micro-scale Chemical Experiment或Micro-scale Laboratory，簡(jiǎn)寫(xiě)為M.L.是為減少資源消耗和化學(xué)污染而發(fā)展起來(lái)的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法、新技術(shù)，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的新變革。它的發(fā)展僅二三十年的歷史（20世紀(jì)80年代才被正式提出），理論體系尚處在不斷完善之中，有關(guān)其名稱(chēng)和定義目前在國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有十分明確、公認(rèn)的說(shuō)法。美國(guó)國(guó)家微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心（NMCC）網(wǎng)站是這樣描述的：“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種安全的防止環(huán)境污染的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，它試劑用量少，且不影響化學(xué)在教育和工業(yè)上應(yīng)用的質(zhì)量水平。”國(guó)內(nèi)也有許多研究者就微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的定義提出了自己的見(jiàn)解，中國(guó)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中心的周寧懷教授認(rèn)為微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在微型化的儀器中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其試劑用量比對(duì)應(yīng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)節(jié)省90%左右。這里提出兩個(gè)基本特征，儀器的微型化和試劑的微量化。由于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)種類(lèi)多，涉及學(xué)科面寬，沒(méi)有必要也難以劃定一個(gè)劑量界限作為試劑用量。實(shí)踐表明，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不只是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的機(jī)械縮減版，而是在綠色化學(xué)思想指導(dǎo)下的有創(chuàng)新的利用各種微型化學(xué)儀器進(jìn)行設(shè)計(jì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其使用的試劑用量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于對(duì)應(yīng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)。

二、依綱扣本、貼近生活，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力

“實(shí)驗(yàn)”是化學(xué)學(xué)科的基本特點(diǎn)。課本將化學(xué)定義為是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，現(xiàn)行課本跟過(guò)去的教材相比，有著明顯的趨勢(shì)，那就是實(shí)驗(yàn)和探究活動(dòng)增多了。新教材大力改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)生活化、簡(jiǎn)單化和微型化，以適應(yīng)21世紀(jì)綠色化學(xué)的發(fā)展到來(lái)。例如：教材p27實(shí)驗(yàn)2-1（空氣中氧氣含量的測(cè)定）：教材原本的裝置是用在集氣瓶?jī)?nèi)燃燒紅磷來(lái)進(jìn)行的，需要消耗大量的藥品，且紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙污染空氣，改為在一端封閉的“U”型管中進(jìn)行，除了出于安全考慮外，更重要的是節(jié)約藥品，減少?gòu)U物排放（廢氣排放和廢物排放），減輕下水道污染。教材第42頁(yè)第4（2）小題“尋找新的催化劑”探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生設(shè)計(jì)的方案大體2種：一種以試管作反應(yīng)容器，另一種以點(diǎn)滴板為反應(yīng)容器。學(xué)生實(shí)驗(yàn)后均成功。學(xué)生在享受實(shí)驗(yàn)給學(xué)習(xí)帶來(lái)的快樂(lè)同時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)兩種方案作比較，通過(guò)學(xué)生討論小結(jié)出，后者較前者，藥品用量少，簡(jiǎn)便易行，便于實(shí)驗(yàn)對(duì)比，易清洗等優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上再將思維觸角伸向生活，尋找替代微型儀器（如盛西瓜霜含片的吹塑板），當(dāng)場(chǎng)試用后，效果良好。使用微型儀器實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自主養(yǎng)成了節(jié)約意識(shí)，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識(shí)。

三、改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)力

演示實(shí)驗(yàn)是探索新知識(shí)和訓(xùn)練科學(xué)方法的有效途徑，又是學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作和技能最直接的學(xué)習(xí)模具。用此我在教學(xué)中干方百計(jì)做齊教材中演示實(shí)驗(yàn)，并對(duì)一些實(shí)驗(yàn)在保持科學(xué)性基礎(chǔ)上，做了改進(jìn)。例如：在對(duì)“氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”中，用燃燒匙盛硫或紅磷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，存在的問(wèn)題是用量過(guò)大，燃燒時(shí)間長(zhǎng)，做完實(shí)驗(yàn)后仍有剩余物質(zhì)，不易熄滅，因而產(chǎn)生大量的SO2、P2O5等物質(zhì)污染環(huán)境。對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)我將燃燒匙進(jìn)行改進(jìn)，取一細(xì)玻璃棒的一端燒至半融后用鑷子壓出一個(gè)小凹槽，微型燃燒匙就制成了；再用青霉素瓶替作微型反應(yīng)容器。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，節(jié)約藥品，污染非常小，有利于學(xué)生的節(jié)約意識(shí)和環(huán)保意識(shí)培養(yǎng)，激發(fā)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的欲望。

四、利用分組實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與合作精神

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)對(duì)于激發(fā)學(xué)生的興趣，幫助他們形成科學(xué)概念、鞏固科學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能、堅(jiān)持實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和訓(xùn)練科學(xué)方法有著重意義。分組實(shí)驗(yàn)中，我鼓勵(lì)學(xué)生使用微型儀器做實(shí)驗(yàn)，一方面出于為學(xué)校節(jié)約實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)開(kāi)支，另一方面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。如《物質(zhì)溶解時(shí)的吸熱和放熱現(xiàn)象》實(shí)驗(yàn)中，先由學(xué)生課前設(shè)計(jì)出新方案（要求采用微型儀器）先小組討論，再由小組長(zhǎng)在全班表達(dá)設(shè)計(jì)思路后，經(jīng)全體學(xué)生評(píng)選出較理想的方案。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生興趣，每個(gè)學(xué)生享有一份成就感，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新能力，全面提高了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

五、鼓勵(lì)學(xué)生大量開(kāi)展家庭小實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力

課堂教學(xué)中教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，在時(shí)間、空間及儀器和藥品選擇上都十分有限，學(xué)生的個(gè)性不能充分展示和張揚(yáng)，學(xué)生思維未被完全打開(kāi)，家庭小實(shí)驗(yàn)給學(xué)生提供了一個(gè)更為廣闊的空間，學(xué)生有充裕時(shí)間自主式進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，從問(wèn)題提出方案設(shè)計(jì)、資料查閱、替代藥品和儀器收集，現(xiàn)象觀(guān)察與記錄，結(jié)論與分析等全過(guò)程都是學(xué)生個(gè)人行為，參與意識(shí)強(qiáng)，家庭合作氣氛濃，思維極其活躍，極大“擺脫”課堂教學(xué)的約束。如學(xué)完實(shí)驗(yàn)室制CO2后，要求學(xué)生到家中自制一瓶CO2氣體。反饋結(jié)圖果如下：

藥品：大理石碎粒、雞蛋殼、水垢、石灰石碎粒、貝殼（蚌殼）、堿面、化工商店里買(mǎi)的稀鹽酸、廚房中的醋精等和餅干袋中干燥劑小包（配制澄清石灰水）

儀器：青霉素瓶、輸液管、注射器、塑料袋、娃哈哈飲料瓶、一礦泉水瓶半截、滴眼液瓶（扎有許多針孔）

又比如“1+1≠2”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的好奇心強(qiáng)、采用多種方法實(shí)驗(yàn)。其中有一種方法為：取一滴眼液空瓶做實(shí)驗(yàn)，從尖嘴口用注射器注入紅色的水（溶有灰錳氧）約占總體積的l/2，再注入無(wú)色乙醇至滿(mǎn)瓶，用拇指堵住管口，上下顛倒幾次，使之充分混合，可見(jiàn)瓶壁稍?xún)?nèi)凹，松開(kāi)拇指，液面下降2cm左右。以上微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，因陋就簡(jiǎn)，操作簡(jiǎn)單，藥品用量少，現(xiàn)象明顯，富有趣味性，培養(yǎng)了學(xué)生的探索精神和實(shí)踐能力，鍛煉了學(xué)生思維創(chuàng)新能力。目前，我正著手指導(dǎo)學(xué)生們建立起“個(gè)人化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”。

總之，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的生命線(xiàn)，微型實(shí)驗(yàn)既有助于解決實(shí)驗(yàn)儀器、藥品的短缺問(wèn)題，又可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，使學(xué)生自覺(jué)養(yǎng)成節(jié)約意識(shí)和環(huán)保意識(shí)，從而更好地落實(shí)新課標(biāo)精神。需強(qiáng)調(diào)的是指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將學(xué)生的人身安全擺在首位。綜上所述，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)和整個(gè)素質(zhì)教育中具有十分重要的作用，只有廣大教師不斷創(chuàng)作、探索，及時(shí)總結(jié)整理、推廣，就會(huì)在化學(xué)課堂中占有重要地位，發(fā)揮更好的作用。