微型化學實驗在教學中的應用探討

一、微型化學實驗的發展

縱觀近代化學發展的歷史，化學實驗試劑和樣品的用量是隨著科學技術的發展、實驗儀器精確程度的提高而逐漸減少的。早在16世紀中葉，冶金工業作為當時工業的前沿，其化學分析的樣品用量為數公斤。在幾十年后的1700年，Homberg在研究化學計量關系時，樣品用量縮減為10～100g。而在科技發展到19世紀三四十年代，已制造出靈敏度達到0.5mg的分析天平，以至重量分析樣品量在1g以下。在接下來的20世紀中，化學實驗技術飛速發展。1900年，Nernst研制了一種可稱到小數后5位的扭力天平，試圖進行1mg樣品的分析。1911年，奧地利科學家F·Emich等開展了主要原料用量在mg級的有機合成的探索研究。1915年，又出現了能夠稱準至小數第六位的Kuhlmann天平。次年Frilz Pregl成功地用3～5mg有機物樣品作碳、氫等元素微量分析。

儀器精確度提高的同時，化學教學實驗也存在著逐漸減少試劑用量的趨勢。早在1835年，愛爾蘭教師D·R·Reicl就提倡實驗小型化（small-scale）。1925年，埃及E.C.Grey出版了《化學實驗的微型方法》作為微型化學實驗大學教材。

本文將就中學化學實驗的微型化演示實驗和學生實驗的部分操作和效果做一些探討。

二、典型中學化學實驗微型化的基本操作及對效果的評述

基本操作。在基本操作中，最常規和典型的是分離操作和溶液配制，通過對分離操作和溶液配制操作的微型化，可以初步判定微型化的可行性。

溶液的配制。以配制10ml 2mol/L硫酸和配制10ml 2mol/l的氯化鈉溶液為例，來研究以微型化學實驗方法進行溶液配制。

表1微型化溶液的配制實驗與效果評述

三、討論

通過上述典型的微型化學實驗，可以初步得出結論：微型化學實驗應用于教學中有好的一面，也有有待于改進的地方。

1.推廣微型化學實驗可以保護環境

微型化學實驗的實際藥品用量只有常規實驗的1%～10%，所以在比常規實驗節省了藥品的同時，能大幅度的減少廢氣、廢水的排放，減輕環境的污染。特別是對毒性大(氯氣，硫酸鋇等)，氣體排放量大的實驗，可以保護大氣，改善實驗室的環境，對實驗人員的健康也有很大的好處。對于易燃易爆的實驗可以提高其安全系數，不至于危害生命。

2.微型化學實驗可以培養學生學習興趣

微型實驗儀器本身小巧，易激發學生興趣，可使每個學生都親自動手；培養了學生觀察和實驗的能力，激發同學們學習化學的興趣，以及嚴謹的科學態度；提高學生即動手，又動腦，以及理論聯系實際的能力；可以培養學生關心自然關心社會的情感；對于辦學條件較差，缺少儀器藥品和實驗設備的學校，學生可以利用廢舊的物品（如青霉素藥瓶、墨水瓶等），自制簡單便攜的微型化學儀器，培養了學生的創新精神。

3.節約經費

由于微型化學實驗儀器本身的特點，藥品用量明顯少于常規實驗，大大減少了實驗藥品用量，節省了購買藥品經費。實驗儀器小，制造儀器所用原料少節省了原料及儀器的費用。有些儀器還可以用廢舊物來自制，也可減少儀器的費用。

4.微型化學實驗在中學化學中的應用范圍

在中學實驗中，有一部分微型儀器，應用于教學中，效果確實很好，完全可以取代常規化學實驗。如傾析分離法，少量溶液的配制，一些化合物的性質鑒定，氣體制備及性質檢驗，利用微型化學實驗操作較簡單，現象明顯，藥品用量少，污染小，安全程度好，準確度高 ，應用于教學中可以面向全體同學，無論作為演示實驗，還是學生個人實驗都是常規實驗的一種進步。

有一部分雖然實驗本身可行，但現象的觀察和儀器的再利用，或在現有條件下應用于教學有困難的需進一步研究。如試管實驗、曲管實驗和離心分離實驗，雖然實驗現象極佳，藥品用量又少，如應用于學生實驗是很成功的實驗改革，但若應用于課堂演示實驗，由于儀器很小，用量少，出現的現象不足以滿足全體學生觀察，實驗失去了其自身的意義。這類實驗是否可以通過投影儀、幻燈機之類的輔助儀器及工具來使演示實驗的效果擴大還有待于在教學實踐中驗證。另外，曲管實驗儀器不易清洗，儀器無法再回收利用。從藥品上得到節省，可是儀器的損壞和不能回收利用問題加重了，在學校演示實驗尚可接受，但要將其應用于學生實驗中，儀器浪費就不可估量了。失去微型化學實驗的一個重要意義——節省開支，這個問題的解決方法也有待探討。

鑒于以上對實驗效果的評述，我們發現，微型化學實驗與常規實驗相比雖然有很多優點，但仍有它的不足之處。所以，在教學中應根據實驗內容、目的、現象和定量要求等進行選擇。使常規實驗與微型化學實驗相結合，兩者取長補短相輔相成，從而提高化學教學質量，推廣和實施素質教育。在不斷的探索中，相信微型化學實驗將會更成熟，在教學中推廣會更普及并充分發揮出微型化學試驗的優越性。

參考文獻：

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