高中化学微型实验的实施

文/吴川市第三中学 陈 伟 李华帝 袁旗栋

化学是一门以实验为基础的自然科学，实验是化学的灵魂，是学生认识化学世界的窗口，是学习化学的重要手段。以绿色理念为指导兴起的微型化学实验，以优异的实验功能给新课程的化学实验预示着乐观的前景，它是在微型化仪器装置中对化学实验进行创新性设计的一种新的实验模式，近十多年来在国内外发展很快，被国际公认的一种在微型化条件下对化学实验创新性变革的新技术和新方法。微型化学实验仪器微型化、试剂用量少，这使学生可以在教室、甚至在家庭做实验。它为实施素质教育，开展研究性学习，培养学生创新能力提供了一条有效的途径。如何充分发挥微型化学实验的功能作用，笔者谈谈自己的一些看法。

一、微型化学实验的内涵

微型化学实验，英文名称为microscale chemical experiment或microscale labotatory(简写为 M.L.)，是20世纪80年代经济发达国家的高校为解决化学实验环境污染、实验操作安全以及节省开支等方面考虑而发展起来的一种化学实验新方法和新技术，它的明显优点为各国化学工作者接受并得到推广。微型化学实验不是常规实验的简单微缩，也不是对常规实验的补充，而是在绿色化学思想指导下，用预防化学污染的新思想、新方法和新技术对常规实验进行改革和发展的成果。

二、微型化学实验的特点

与常规化学实验相比较，微型实验具有体积小、省时间、反应快、效果好、易操作、较安全、动手操作机会多、趣味性高、用药少、污染低等特点。微型仪器通常价格低廉，实验耗费成本较低，易于实现人手一套仪器，使学生能够人人动手做实验，有利于拓展化学教育的功能，激发学生对化学的兴趣，强化学生实验操作能力，培养良好的科学素养，提高学生综合素质起到积极作用。

三、微型化学实验在中学课堂教学的实践探究

根据学习的循序渐进的过程，刚开始时，老师通过示范和设计好实验步骤，让学生根据实验步骤自行验证。经过一段时间，等学生大致了解仪器连接，对微型仪器有个全面的感知之后，在开展实验教学时可灵活安排，哪些实验需要给出实验步骤让学生重复验证一些化学实验。哪些实验可以设计为探究实验，让学生根据已经掌握的知识，经过查资料、讨论后，开展自主的实验探究。又或者有的实验可以给出部分实验过程，剩下的让学生自主探究。总之，老师在这里要充当引导者，让学生由原来的被动接受转化成主动探究，由模仿变为创造，养成科学态度，学会做科研。下面，以 《乙烯的制备及性质》为例作探究。

仪器和药品：

V型反应管、直角形通气管、酒精灯、具支试管、U型管、尖嘴管、塑料滴管、0.05%酸性KM-nO4、1%Br2/CCl4溶液、95% 乙醇、浓硫酸、磷酸等。

1.教学设计思路及目标

乙烯作为中学阶段一个重要的有机物，其化学性质是重要的知识点之一，作为有机合成的一个中间产物，在进入高二的 《有机化学基础》这本书的学习之后，会更深入学习。因此开展乙烯的制备和性质实验非常有必要。通常是加热浓硫酸和乙醇的混合物，在温度达到170℃使乙醇发生消去反应脱水制得。通过微型实验的学习，学生可以深刻了解乙烯的实验室制备方法，对其具有的化学性质会更加熟悉和掌握。另外学生又可以增加对微型仪器的感知，掌握实验的原理及操作方法，提高学生动手能力。

2.教学过程

引入：介绍乙烯是一种重要的基本化工原料，对一个国家的重要性，从而引入乙烯的实验室的制法原理，并且开始介绍本节课做的乙烯制备和性质一体化的微型实验。

学生马上按照教师事先设计好的方案进行实验。实验期间，按照给出的实验步骤，教师提出问题，让学生边做实验边思考：①具支试管里的NaOH溶液起什么作用？②在实验中若只用乙醇与浓硫酸反应而不加磷酸来制取乙烯，反应混合液容易变黑色。其中会发生哪些副反应？所制得的乙烯气体会有哪些杂质气体产生？应采取什么措施来获得纯净的乙烯气体？

实验操作方法：

①在U形管中加入约0.6 mL乙醇和0.2 mL磷酸，然后边摇动边慢慢滴加约1 mL浓硫酸，再加入一小粒沸石（碎瓷片）。在具支试管中加入约1.5 mL NaOH溶液，在V形反应管的侧泡上分别加入2滴Br2/CCl4溶液、酸性KMnO4溶液，在V形反应管末端连接尖嘴管，如图1连接仪器装置。②加热反应混合液，使温度迅速升至170℃。观察U形管、具支试管和V形反应管各处的现象。③在尖嘴管的管口处点燃气体，观察火焰颜色及燃烧情况。

在实验过程中，教师可以根据学生们在实验操作中，出现的各种问题及时地进行有针对性的介绍和辅导，如微型仪器的正确安装、各仪器间的连接等，并提醒同学们做实验时将观察到的实验现象作记录。

3.微型化学实验与课堂教学情况分析

通过该实验，学生能够自己掌握到较多的知识：制备乙烯的原理、乙烯的除杂、乙烯化学性质的检验等，教学效果良好。通过微型实验，学生的动手能力得到极大提高，创新精神有所发挥。实验微型化后乙醇用量很少就可以足够验证乙烯的性质，大大缩短了开展实验时间，可以看出在教学适当引入微型实验，变枯燥的文字知识为立体可以动手操作得到的实验现象，激发了学生学习化学的兴趣。

4.结论

通过微型化学实验，学生学习化学的模式发生了转变，可以有效地培养学生交流与合作的能力、探究能力和创新思维能力。将微型化学实验运用在中学课堂，改进了以往教学模式，促进了学生的化学学习，并实际教学中取得了较好的结果。让学生领悟到做实验不仅要关注实验结果，更重要的是关注实验过程。微型化学实验为化学实验加入了新内容，对培养学生兴趣，巩固知识和提高能力都有重要的意义。

四、化学课堂教学与微型实验结合的效果评价

将微型实验与化学课堂教学结合起来，其目的是为了改变在目前的课堂教学中大部分老师都是做演示实验甚至只是单纯的播放实验视频学习具体实验操作的现状，利用微型实验让学生尽可能多的做实验，将部分演示实验改变为学生实验，将验证性实验改变为探究性实验，达到激发学生学习化学兴趣、提高动手实践能力、形成主动学习的方式、培养探索求真的科学态度的目的。