微型化實驗的功能和微型化實驗設計的研究

趙衛華

【摘 要】我校很早提出微型化實驗設計，教師與學生對實驗的設計和創新始終在摸索階段，直到2016年正式開始研究，起步較晚。在研究和運用微型化實驗的過程中，體驗了實驗的樂趣，發揮了微型化實驗的功能，并形成了一套完整的微型化實驗設計新思路新方法（可能還需在研究中不斷完善）。有些實驗案例已經在教學中采用，通過理論和實踐相結合，明確與傳統實驗相比，不僅使化學實驗更加簡捷，節約原材料，提高課堂效率，而且擴大學生的視野，提高學生駕馭實驗的能力，從而帶動對化學的熱愛，激發潛能，培養出素質人才。這正是新課程教學改革對化學實驗課的要求。

【關鍵詞】微型；實驗；功能；設計

微型化學實驗，就是以節約原料簡化裝置為前提來取得化學信息，其效果要求達到現象明顯、安全環保、操作簡便為目的的實驗方法和技術。20世紀80年代初，微型化學實驗起源于美國，是一種被認可的、并以體現“綠色化學”理念為核心的、化學實驗新技術和新方法。被贊譽為化學實驗里的一場革新。本文對微型化實驗的功能和微型化實驗設計進行研究分析以順應新課程教學改革對化學實驗課的要求。

一、微型化實驗的功能

1.微型化的實驗教學，是對化學實驗課的發展和補充，是培養學生實驗能力、提高實驗技能的重要途徑，也是對教師傳統實驗課的實施和實驗技能的挑戰。

2.微型化的實驗教學，能充分張揚學生的個性，激發學生的潛能。

3.微型試驗不僅能滿足學生的求知需求，而且微型化學實驗儀器具有容易攜帶、不易破碎、經濟環保等優點，使每個學生都有條件實現自己的實驗設計，體驗化學的樂趣。

4.微型試驗更能體現啟發性、探索性教學。

5.化學實驗的微型化可以讓更多的學生參與到化學實驗的操作體驗中來，通過準備階段、設計方案到實驗的實施及產品的獲取、結論的得出，培養了學生嚴謹的科學態度。

二、微型化實驗設計

1.微型化實驗設計的原則

型化實驗設計的原則不僅遵循化學實驗的原則還有自身的特點。

（1）科學性是實驗設計的首要原則。微型化實驗設計過程中雖然要求簡捷，但仍然要符合客觀事實，不能憑空設計。

（2）其次是安全性原則。安全性要求對環境無污染，對人身無傷害。

（3）微型化原則。實驗設計能夠體現微型實驗儀器小巧便攜、不易破碎、經濟環保、操作易行等優點。

2.微型化實驗設計的方案

實驗設計的方案的形式有多種，內容主要包括實驗名稱、實驗目的和實驗設計的思路等八個主要方面。

（1）實驗名稱：明確驗證物質的制備、性質或者用途。

制備SO2并驗證其性質實驗

（2）實驗目的和實驗設計的思路。明確實驗的目的，設計合理、科學，選擇最佳途徑。通過實驗，實現哪些實驗的微型化。

①對SO2制備、性質、及尾氣處理實驗進行微型化改進，經濟環保、操作易行。

②培養培養了學生的環保意識、資源意識、安全意識、創新意識。

（3）實驗原理：運用了哪些實驗原理，驗證哪些性質。

運用SO2氣體的制備及檢驗SO2性質漂白性、氧化性、還原性、酸性氧化物性質。

（4）實驗器材和用品：根據實驗目的和實驗設計的思路選擇恰當的實驗器材和用品。

水槽一個、100mL小燒杯、250mL大燒杯、濾紙條

（5）實驗步驟：體現微型化實驗的要求，更加簡便，節約原料，環保及實驗過程中有關注意事項。

步驟：

①把20.0克亞硫酸鈉固體放入100mL的小燒杯里，把100mL的小燒杯放在裝適量濃度約為5moL/LNaOH溶液的培養皿里（可用水槽代替）。

②將一個250mL的干燥大燒杯底部粘上一條濕潤的PH試紙（可用藍色石蕊試紙代替），一條浸有品紅溶液的濾紙條，一條浸有高錳酸鉀溶液的濾紙條，一條浸有硫化氫溶液的濾紙條。

③向小燒杯中的亞硫酸鈉固體上滴加濃硫酸， 立即蓋上250mL的大燒杯（NaOH溶液應封閉250ml燒杯下口），多余的SO2被培養皿里的NaOH溶液吸收。

注意事項：步驟②中將一個250mL的干燥大燒杯底部粘上三條紙條時，操作不能太慢，濾紙條上的溶液不能太多也不能太少，否則實驗現象不佳。

（6）實驗現象：通過現象驗證了什么性質，與預期的效果怎樣。

現象：

①通過PH試紙變紅色不褪色，證明二氧化硫是酸性氧化物。

②通過使浸有品紅溶液的濾紙褪色，證明二氧化硫有漂白性。并能與①對比說明二氧化硫漂白性的局限性。

③通過使浸有硫化氫溶液的濾紙表面產生淡黃色固體說明二氧化硫有氧化性。化學反應方程式：SO2+2H2S=3S↓+2H2O

④通過使浸有高錳酸鉀溶液的濾紙褪色，證明二氧化硫有還原性而不是漂白性。

化學反應方程式：5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4

+2H2SO4

⑤多余的SO2被培養皿里的NaOH溶液吸收。有害氣體不會外泄，保護了工作環境。化學反應方程式是：2NaOH+SO2

=Na2SO3+H2O

效果：顯色效果明顯，課堂效果較好。

（7）實驗裝置：新舊實驗裝置對比，清晰直觀展現微型化實驗的功能。

（8）與傳統實驗相比的創新點：運用對比的方法，寫出實驗的創新點。

與傳統SO2實驗原理（如圖）對比：通過對SO2性質實驗進行改進，打破常規思路中，該裝置中不僅有SO2的制取裝置、性質檢驗裝置、還要有尾氣處理裝置，該設計的創新點是裝置簡單，藥品用量少，操作易行，便于攜帶，低碳環保。

通過微型化實驗的設計，學生們不但需要熟練掌握實驗操作技能，還需要對知識靈活變通；既要動腦又要動手，甚至還要查閱資料，從設計實驗到實驗的實施，學生綜合實驗能力逐步提高，并真真切切體會到化學的神奇，從而帶動學生對化學的熱愛，激發潛能，培養出素質人才。這正是新課程教學改革對化學實驗課的要求。

【參考文獻】

[1]劉貴銀.化學實驗教學中創造能力的培養，《化學教學》

[2]林曉華.新課程理念下的化學教學設計[J].新課程（教師版）

[3]吳俊明.議當前實驗教學的改革和創新[J].化學教學