微型實驗在高中化學教學中的實踐應用探索

郝東旭

（河北省承德縣第一中學，河北 承德 067400）

隨著科學技術的不斷發展，傳統化學實驗的只有老師自己來做并為學生演示已經不能適應當前高中化學教學的要求，取而代之的是適合學生群體的微型化學實驗，它以探索性、啟發性為主，能有效地激發學生進行化學實驗的興趣，使得他們更好地收獲知識、技巧和主動探究的能力。

一、微型實驗介紹

微型實驗的概念是上個世紀八十年代在美國多家高校進行的有機化學實驗成功后提出來的，是基于綠色化學的理念，提出的有別于傳統化學實驗的思想、實驗技術和方法。它不是傳統化學中對常規實踐的簡單縮小，而是會用最少的實驗來實現高質量的實驗效果。這種技術和方法迅速得到了推廣和普及，到八十年代末期，它已經從有機化學延伸到無機化學以及中學的化學實驗方面。對于化學界的這種實驗性的改革創新，也引來的國際化學教育界的目光。這種實驗技術與方式的環保效益與經濟效益比常規化學實驗具有更大的優勢，故而面世以來得到了廣大化學工作者與化學教育工作者的喜愛。在西方一些發達國家的中學化學實驗里已經逐漸推廣與審定了微型化學實驗器材，正朝著規范化和標準化的方向發展。在上個世紀八十年代我國引入了微型化學實驗，先應用在大學化學教學之中，后來逐漸地擴展到中學的實驗教學。在我國教育工作者的不懈努力下，微型化學實驗的理論和實踐都得到很大的發展，已經在我國中學化學實驗教學中得到很大程度的普及。

盡管微型化學實驗擁有很多優點，在中學化學教學中發揮了很大的作用，但實際的應用中還存在一些不足，在教學的實際操作中往往不注重操作的規范性、還沒有完全達到綠色環保的要求、無法替代一些重大的級及關鍵性的傳統實驗等。所以微型實驗的優越性雖然很大，但還沒有做到替代所有實驗的地步。在高中化學實驗過程中，要依據實驗的目的、內容、現象以及定量等情況選擇是否采取微型實驗，要實現微型實驗與傳統實驗的有效融合，兩種實驗類型互為補充，才能提升化學教學的質量和效果。

二、微型實驗在高中化學教學中的作用

（一）激發學生學習興趣

化學的微型實驗的儀器一般都具有精巧制作、設計靈巧、安全好用等特點，這會讓學生很喜歡，增加了他們學習化學的濃厚興趣。微型實驗因為節約、安全，老師可以放手讓學生進行一人一組的實驗。學生親自操作來做實驗，會讓他們更好地理解和掌握化學概念，培養他們實驗與觀察的能力，并且能激發他們學習化學的熱情[1]。化學微型實驗沒有污染，展示現象的特征非常明顯，成功率又高，這些會讓學生心理障礙消除，進而喜歡做實驗，敢于做實驗，讓實驗教學在學生心中的地位大幅提升。這樣不但讓學生的學習的主動性和積極性增加，實驗教學的質量也得到很大的提升。

（二）提升學生安全意識

通過實施微型化改進后的實驗裝置，在實驗時明顯降低了危險性。微型實驗儀器藥品用量少，組裝安全，污染低，大大降低了腐蝕、液體飛濺、爆炸、起火等實驗事故發生的機率。提升了實驗的安全性，可以為學生打造安全、良好的實驗氛圍，能夠培養他們積極參與實驗探索的興趣[2]。

（三）增加了學生親身實踐的機會

在高中化學教學過程中，由于受實驗藥品、設備等方面的制約，導致學生的很多實驗都不能自己親自完成，大多數情況是，老師代替學生進行操作演示，學生只能在下面觀察。因為自己動手的機會減少，培養學生實驗操作能力受到了很大的限制。把化學微型實驗引入教學之中，其實驗裝置、實驗藥品都實現了微型化，讓每名學生都具備了親自操作實驗的條件，他們就可以親自動手進行實驗的機會明顯增多[3]。例如，周懷寧教授設計的一套塑料制的裝置，加上一些微型的玻璃儀器，其中包含微型燒杯和微型試管等，在高中階段這樣一套實驗設備就能完成幾乎所有的化學實驗。學生增加了更多動手實驗的機會，他們的操作能力必然會得到大幅提高，確保了高中實驗教學的有效性。

（四）培養學生節約意識

所有的化學實驗都需要化學儀器和試劑，而大多數的試劑都是有保質期的，很多的橡膠、玻璃等材質儀器也是易耗件，可見化學實驗是投入資金較大的教學活動。微型實驗的試劑用量很小，儀器簡單體積小，無形中降低了實驗成本，讓本來的學生分組實驗與老師的演示實驗都可以變成隨堂課上的實驗操作，讓每名學生都能進行實驗并可以重復多次。微量的用品、微型的儀器的投入使用，大大節省了實驗的時間，也節省了大量的空間，再加上實驗成本降低，這些節約讓學生懂得了化學實驗取樣的意義，也明白節約的意義，進而能樹立他們良好的節約意識。

三、微型實驗高中化學實驗教學中的應用

對于微型實驗在高中化學實驗教學的應用，就以硝酸的性質實驗為例，分別采取中學里常規實驗與微型實驗兩種實驗方式進行對比，來展示微型實驗的優越性。

（一）常規實驗

1.濃硝酸與銅的作用。在很干凈的一支試管里放進去一片銅片，然后滴進去幾滴濃硝酸，對放出的顏色進行觀察。5 毫升水注入這個試管內，然后觀察溶液的顏色。

2.稀硝酸與銅的作用。安裝好所用儀器，并對裝置進行氣密性檢查。向試管內放入3 到4 個銅片，然后把稀硝酸倒入試管內，以把銅片浸沒為止。加入燒瓶，運用排水法進行試管NO 氣體的收集。

（二）微型實驗

1.濃硝酸與銅的作用。把少許銅放入微型試管內，然后滴入5滴濃硝酸，仔細觀察出現的現象。當看到棕色氣體出現在液面時，立即把蒸餾水加入。需要注意的是不要把NO 溢出到試管之外，防止出現環境污染。然后用棉花在少許 NaOH 溶液里潤濕，再蓬松地塞在試管口，觀察試管里溶液的顏色。

2.稀硝酸與銅的作用。把一片銅片放入注射器里，銅片的橫截面積要略小于試管的橫截面積，把稀硝酸裝進燒杯中，進行片刻的加熱，隨后拉動活塞，把稀硝酸吸入，同時用膠帽快速地堵住注射頭。認真觀察發現活塞向后移動，說明有氣體產生，對溶液顏色進行觀察。稍后取消膠帽，把空氣吸進去，隨后把氣體注入只有30%的NaOH 溶液里。

（三）兩種實驗結果對比

1.對比試劑用量

常規實驗：銅片約5 片，稀硝酸約30 毫升。

微型實驗：銅片約2 片，稀硝酸約5 毫升。

2.對比儀器損耗

常規實驗：需要很大的試管，使用時很不方便，而且很容易被摔壞。燒瓶的圓底也容易被燒壞，清洗不易，需要有步驟的組裝。

微型實驗：采用很小的試管即可，十分方便使用，也不容易摔壞，小型的注射器操作方便，不需要組裝。

3.對比實驗安全

常規實驗：容易溢出產生的NO 氣體，對實驗室空氣造成污染，對人的身體有害。

微型實驗：很少產生氣體，也不容易溢出。使用小型的注射器不需要組裝，操作安全可靠，對人體無損害。

4.對比學生興趣

常規實驗：在實驗過程中會有毒氣出現，同時儀器組裝起來繁瑣，容易碎裂，故而參與興趣不高，不愿做實驗。

微型實驗：操作儀器簡單并且安全，讓學生有了更多自主自由發揮的空間，故而參與興趣極大。

結束語：綜上所述，激發學生學習興趣；提升學生安全意識；增加了學生親身實踐的機會，通過在高中化學教學中的應用微型實驗，能充分發揮其實驗教學價值，讓學生更好地理解化學實驗的過程和原理，培養了學生的綜合素質能力，提升了實驗教學效益。