微型化學實驗在高中化學教學中的運用研究

摘 要：化學實驗是驗證化學理論，深化學生化學理論認知，培養化學思維的重要方式，是高中化學教學中不可或缺的重要內容.隨著教育改革的推廣和普及，高中化學實驗教學也在不斷地優化和變革.微型化學實驗應用于高中化學教學能夠有效地縮減學時，節約成本，減少廢棄物排放，增加學生動手實踐的機會，培養學生認真觀察、嚴謹分析、細心實踐等綜合素養.據此，本文簡述了微型化學實驗的特點、優勢，并探究其在高中化學實驗教學中的應用策略.

關鍵詞：微型實驗；實驗目的；實驗操作；高中化學

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2023）03-0122-03

微型化學實驗，最為重要的就是“微”，也就是選擇更加簡易的化學實驗裝置，實驗中減少化學試劑，簡化實驗流程的一種化學實驗方式.受實驗中化學藥品和試劑使用量減少這一因素的影響，化學實驗中所需的反應時間也明顯減少，但卻能夠達到安全、準確、操作簡便、綠色環保等目標.微型化學實驗于20世紀80年代起源于美國，并在逐步推廣，80年代末引入我國，并在高等院校的化學教學中開展教學實踐.自此以后，微型化學實驗的教學模式逐漸被認可，技術逐漸成熟，并慢慢推動中學化學實驗教學的改革.所以，在教學中高中化學教師應重視化學實驗教學，根據教學改革的需求，積極優化與推廣.

1 微型化學實驗的特點

1.1 微小

微型化學實驗提倡在實驗中盡可能少的使用化學試劑和藥品，使用微小的儀器開展實驗研究，以減少實驗過程中的材料損耗，節約實驗成本.比如，在合成實驗操作中，使用容量為10mL的小燒瓶替代傳統儀器，可以有效節省超過80%的實驗成本，也能夠為學生提供更多自主參與實驗的機會.另外，微小的實驗儀器要求學生在實驗操作中細心、認真，在不知不覺中培養學生的耐心、毅力，以及嚴謹的實驗態度.

1.2 快捷

微型化學實驗的操作流程簡便，耗時較少，能夠有效提升實驗效率.比如，與常規合成阿司匹林的實驗方式相比，微型實驗能夠將原有實驗所需的2小時縮短至1.5小時.傳統實驗模式下，只能完成紙層析一項實驗，而在微型化學實驗模式下，能夠同時實現紙層析、薄層層析兩項實驗內容，留給學生自主思考和鉆研的時間較多，能夠靜心觀察實驗反應中的變化情況，培養學生良好的實驗習慣.

1.3 靈活

微型化學實驗所使用的儀器設備較為靈活，相互之間能夠實現巧妙的配合.比如，可以使用玻璃釘、小漏斗組合而成過濾裝置，使用醫用點滴管替代滴管，將小漏斗與燒瓶組合成簡易裝置以起到回流作用，使實驗過程中加熱產生的溶劑揮發減少等.小巧輕便的實驗儀器不但能夠激發學生參與實驗的熱情，更能夠集中注意力專心實驗.并且儀器之間的分配與組合，還鼓勵學生積極想象，大膽創造，開展具有創新性的嘗試，這樣可以使學生的發散思維得到鍛煉，并且在實踐中提升動手能力.

2 微型化學實驗的優勢

2.1 節約實驗成本

所謂微型化學實驗就是采用微劑量的試劑盒微型實驗儀器開展的化學實驗，這樣能夠減少購置化學試劑的支出，且微型儀器價格相對低廉，能夠有效緩解化學實驗課的經費壓力.

2.2 提升實驗效率

由于微型實驗過程中所需的化學藥品和試劑用量較少，所以能夠明顯縮短實驗所需的時間，提高實驗效率.這樣，就可以在實驗教學的過程中適當地增加實驗內容，使學生獲得更加豐富的體驗，收獲更多的知識.

2.3 增強環保效果

化學實驗需要對物質成分進行反應、置換等，其中必不可少的會產生一些有害的物質，對環境污染具有一定負面影響.而微型化學實驗模式的應用在減少化學試劑用量的同時，也能夠有效減少廢棄物的生成.對于綠色化學的發展和推廣具有重要意義.

2.4 提升學生實踐能力

微型化學實驗儀器微小、操作簡便，實驗過程中化學反應快，所以對實驗操作的精細度提出更高的要求.只有學生懷有認真嚴謹的態度才能完成實驗任務，所以高中生做好實驗課前的預習和準備，在實驗過程中精準操作，認真觀察十分必要，對于提升學生動手實踐能力至關重要.

3 微型化學實驗的應用路徑

3.1 鼓勵創新，增強實驗效果

在實踐操作中驗證猜想是開展高中化學實驗教學的主要目的.所以在教學活動中，教師應充分打破傳統教學理念和課堂模式對學生的約束，為學生提供親手操作、親眼觀察、靜心思考的機會，在開展實驗操作的過程中，通過設計實驗、組裝實驗裝置、開展實驗操作、觀察實驗反應、分析實驗結果，學生能夠更加深刻地認識到化學實驗的科學嚴謹性，對于培養學生正確的科研態度具有重要意義.在高中化學教學中應用微型化學實驗模式可以為學生提供更多自主參與實驗的機會，并且更具安全性.在教學中結合教材內容引導學生自主設計實驗，能夠鍛煉學生的實踐能力，促進培養高中生思維創新.在此過程中，學生更能夠發現化學實驗的奧秘，通過動手實踐證明化學理論，在探究中培養興趣，獲得成就感，可以促使高中生在實驗中嚴格要求自己，養成良好的實驗習慣.

例如，在乙酸乙酯的實驗教學中，實驗伊始，需要做好準備裝置準備，即由兩支試管相連的導管、酒精燈、鐵架臺組成.實驗中，將乙醇、濃硫酸混合物放置于其中一支試管中，再將放入乙酸.點燃酒精燈加熱試劑，并使用連接裝置向另一支裝有飽和碳酸鈉的試管中導入生成的蒸汽，再次加熱后振蕩試管，分層.通常，這種實驗操作較為枯燥，難以激發學生的興趣.所以，為有效提升實驗課堂的教學效率，教師應引導學生發揚創新精神，改進實驗裝置，比如將傳統的實驗裝置改成W型裝置，簡化操作程序，節省操作和試劑反應時間，提升實驗效率.由此可見，微型化學實驗的開展是鼓勵學生大膽創新，培養發散思維的良好方式，并有助于提升實驗教學的效果.

3.2 滲透問題，深化實驗內涵

微型實驗要求在實驗過程中全面把握實驗的目的、步驟、內容、現象以及實驗結果，只有這樣，才能深入地理解化學知識和原理，達到滿意的教學效果.然而，教學問題的設置是引導學生思考，推動學生掌握知識重點，突破知識難點的重要線索，在化學實驗教學中也應充分重視起來.所以，在微型實驗教學的開展中，教師可以結合教學目標滲透化學問題，鼓勵學生帶著疑問自主探究，在實驗過程中能夠認真觀察、仔細分析、嚴密思考，嚴格把握試劑的用量，明確實驗儀器的操作方法，熟練掌握實驗流程，使實驗過程變成實驗問題的求解過程.

比如，在關于采用沉淀法去除粗鹽中雜質的微型實驗中，教師可以根據教材的內容在實驗前提出問題：實驗中為什么使用蒸餾水溶解粗鹽？怎樣確定使用蒸餾水的量？在實驗操作中，需要應用到哪些化學方法？怎樣用化學語言解釋實驗現象？這些問題的設置貫穿于實驗操作的始終，學生帶著這些疑問認真操作、觀察和分析，能夠循序漸進地引導學生深入思考，加深學生對化學實驗的了解，掌握課堂教學的重要知識內容.同時，微型化學實驗在高中化學實驗教學中所具有的應用價值也被充分地顯示出來，能夠促使學生提升對微型實驗的重視程度.

3.3 巧用實驗儀器，提升實驗效率

微型化學實驗重視簡約裝置和減量試劑，所以教師應鼓勵學生結合實驗目的和內容合理選擇實驗儀器，以達到最佳的實驗效果.

比如，在開展物質的制取與性質的探究實驗中，可以使用塑料滴管進行操作.W型玻璃管與微型塑料滴管的配合使用能夠更加快速地實現實驗制取的目的，并且具有重要的環保價值.比如，在二氧化硫、氧氣、氯氣、氫氣等的制取中都十分適用.例如在氧化銅的還原實驗中，可以適用微型塑料滴管和W型玻璃管將氫氣的制取和性質進行整合實驗，將裝有稀鹽酸的微型塑料滴管與W型玻璃管組合連通成為簡易實驗裝置，W型玻璃管內側凹點位置放置Zn，外側凹點部位放置氧化銅，并使用微型酒精燈在下方加熱.在實驗過程中，應提醒學生細心操作，注意安全，酒精燈加熱前先通入氫氣，將實驗裝置中的空氣排除，以免實驗中出現爆炸情況.

另外，注射器管壁有刻度，且具有良好密閉性，高中化學實驗中有許多需要借助注射器進行，所以，值得在教學中充分利用起來.在教學中，教師應先結合實驗教學的內容激發學生對實驗的興趣，鼓勵學生自主開展實驗.比如，在濃氨水和濃鹽酸的化學反應實驗中，引導學生將制作好的棉花團放置在玻璃管中，并使用注射器向棉花中注射濃鹽酸、濃氨水，發現白煙生成后，依據白煙的位置推測HCl、NH3分子運動速率.不但能夠通過實驗獲得教材中說明的實驗效果，還可以觀察到實驗中的趣味現象，使課堂教學更具趣味性，吸引學生積極觀察，加強對實驗原理的理解，能夠自主學習化學知識.

3.4 廢物利用，響應環保化學理念

減少化學實驗過程中的浪費，節約化學試劑和實驗成本是微型實驗應用于高中化學實驗的重要目的，使用生活中的廢舊物品開展化學實驗也是微型化學實驗提倡的方式.基于此，教師應在化學微型實驗教學中鼓勵學生收集并利用身邊的廢舊物品，利用生活中常見的容器、材料等替代常規化學實驗裝置，以減少化學實驗中的儀器損耗，減少不必要的實驗支出.比如，使用滴眼液瓶代替滴瓶、使用帶有刻度的廢舊玻璃奶瓶代替燒杯、使用點滴管替代滴管等.這樣能夠縮減準備化學實驗器材所需的成本和時間，并且可以保證化學實驗的順利開展.這要求高中化學教師能夠善于發現生活中的廢舊物品，并能夠將其應用到微型實驗之中，分析利用廢物的化學實驗與標準化學實驗的差別，以免所使用的器材難以滿足化學實驗的要求.同時，教師還應鼓勵學生自主收集廢舊物品、制作實驗器材，挖掘學生的想象力和創造力.對于學生而言，收集和制作實驗器材的過程其實就是對化學實驗材料深入了解的過程，不但能夠鍛煉學生的動手能力，還能夠更加系統、全面地理解化學實驗的內涵.

化學實驗是高中化學的重要組成部分，隨著課程改革的推進，實驗的作用受到廣泛關注.但是，傳統的化學實驗相對刻板，且實驗消耗較大，微型實驗的引入突破了傳統實驗教學的限制，采用簡便的化學儀器，少量的化學試劑，能夠達到實驗準確性和安全性的目的.對此，高中化學教師應優化微型實驗教學的設計，結合生活實際，靈活引導學生開展微型化學實驗.

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［責任編輯：季春陽］

收稿日期：2022-10-25

作者簡介：孫麗麗（1987.4-），女，江蘇省連云港人，本科，中學二級教師，從事高中化學教學研究.