微型化學實驗在高中化學教學中的實踐

呂君霞

（平涼市靈臺縣第一中學 甘肅 平涼 744400）

化學實驗是高中化學教學的重要組成部分，但傳統的化學實驗存在著試劑使用量大、廢棄物產生量大等問題，同時，一些實驗器材昂貴，也存在危險性，因此，微型化學實驗應運而生[1]。微型化學實驗以小體積、簡單器材為特點，不僅可以減少試劑的使用量和廢棄物的產生，還能夠降低實驗成本、提高實驗效率。本文旨在探討微型化學實驗在高中化學教學中的應用及其實踐效果，以期為高中化學教學的改革和創新提供借鑒。

1.微型化學實驗的基本概述

1.1 含義

微型化學實驗是指在小體積、少量試劑、簡單器材條件下進行的化學實驗，以取代傳統大量試劑和復雜器材的實驗方式。微型化學實驗通常使用微量試管、小型容器和微型滴管等微型器材，并采用少量的試劑來完成實驗。由于微型化學實驗具有省試劑、節能環保、節約時間、安全方便等優點，因此在教學和科研等領域被廣泛采用。

1.2 特點

（1）小體積：微型化學實驗使用小量的試劑，通常比傳統實驗用量少10 倍甚至更多，這有助于節省試劑并減少廢棄物的產生。（2）簡單器材：微型化學實驗所需的器材相對簡單，如微量試管、小型容器和微型滴管等，可以減少實驗室設備的投資和維護成本。（3）快速高效：微型化學實驗不需要冗長復雜的實驗步驟，實驗周期較短，節省了實驗時間，有助于學生更好地掌握實驗方法和結果。（4）安全環保：由于微型化學實驗所需試劑量少，化學品使用量減少，能有效地減少環境污染，降低實驗風險和危害，提高實驗安全性[2]。（5）可重復性好：微型化學實驗中試劑用量小，反應迅速，試驗結果較為穩定，可以多次重復實驗，提高實驗結果的可靠性。

2.微型化學實驗在高中化學教學中的優勢

2.1 提高學生的實驗技能

微型化學實驗的操作比傳統實驗更加精細，需要學生具備更高的實驗技能和操作能力，通過微型化學實驗的實踐，學生可以鍛煉自己的實驗技能，掌握更多的實驗技巧和方法。

2.2 增強學生的實驗安全意識

由于微型化學實驗所需的試劑量和器材較少，相對傳統實驗更加安全，這有助于培養學生的實驗安全意識和實驗操作的安全性，減少實驗中的事故發生。

2.3 提高實驗效率

微型化學實驗所需的試劑量較少，反應速度也會更快，實驗過程也會更迅速，這可以讓學生更好地理解實驗原理和方法，并且可以完成更多的實驗項目，提高實驗效率。

2.4 減少試劑浪費和環境污染

微型化學實驗所需的試劑量較少，可以減少化學試劑的浪費和廢棄物的產生。這有助于保護環境，降低實驗成本。

2.5 節約實驗成本

微型化學實驗所需的試劑和器材較少，可以減少實驗室試劑的采購成本，而且實驗器材也相對簡單，減少了投資和維護成本。

2.6 增強學生的實驗探究能力

微型化學實驗通常要求學生進行一定的實驗設計和探究，這有助于增強學生的實驗探究能力，培養學生的科學思維和創新能力[3]。

3.微型化學實驗在高中化學教學中的應用流程

微型化學實驗在高中化學教學中的應用涉及實驗器材的準備和使用、實驗步驟的設計和實施、實驗數據的記錄和處理、實驗結果的分析和討論等多個方面。以下是具體的介紹：

3.1 實驗器材的準備和使用

微型化學實驗所需的器材相對簡單，如微量試管、小型容器和微型滴管等。在進行微型化學實驗前，需要對實驗器材進行準備和檢查。對于使用過的器材，需要進行清洗和消毒。在使用微型化學實驗器材時，需要特別注意器材的容量和準確度，以確保實驗結果的準確性和可靠性。

3.2 實驗步驟的設計和實施

微型化學實驗的實驗步驟相對簡單，但也需要進行合理的設計和實施。在設計實驗步驟時，需要考慮試劑的用量、反應時間、反應條件等因素，并合理選擇實驗器材和操作方法。在實施實驗步驟時，需要認真按照實驗步驟進行操作，并注意安全和環保問題。在實驗過程中，還需要注意實驗現象的觀察和記錄，以便后續數據的分析和討論。

3.3 實驗數據的記錄和處理

微型化學實驗的實驗數據相對較少，但也需要進行合理的記錄和處理。在記錄實驗數據時，需要注意數據的準確性和完整性，并盡可能使用數字化工具進行數據記錄和處理。在數據處理時，需要根據實驗設計和要求進行數據的統計和分析，以獲得實驗結果并進行后續討論。

3.4 實驗結果的分析和討論

微型化學實驗的實驗結果通常比較明顯，但也需要進行合理的分析和討論。在分析實驗結果時，需要將實驗數據和實驗步驟進行對比和分析，并結合化學原理和理論進行解釋和推斷。在討論實驗結果時，需要探討實驗結果的意義和應用，從而更好地理解和掌握化學知識。

4.微型化學實驗在高中化學教學中對策

4.1 鼓勵創新，增強實驗效果

在高中化學教學中，鼓勵創新和增強實驗效果是微型化學實驗應用的重要方面之一。教師要鼓勵學生提出新的實驗想法和方案，幫助他們探索實驗問題和解決方案，同時指導他們評估實驗可行性和實驗效果[4]。創新實驗器材的使用方式，比如將微型試管、小型容器和微型滴管等器材組合使用，從而實現更多種類的實驗操作和化學反應。此外還要增加實驗的多樣性和趣味性，比如設計一些具有挑戰性和創意性的實驗項目，鼓勵學生進行自主探究和創新實驗，并增強實驗效果的可視化和感性化，通過視頻、模擬實驗和數字化實驗等方式，幫助學生更好地理解實驗原理和化學反應。

4.2 合理提出問題，深化實驗內涵

在化學實驗教學中，合理提出問題是培養學生科學探究能力和創新精神的重要方法之一。合理提出問題需要從實驗現象出發，通過對化學反應機理、原理和影響因素的分析，找到問題的本質，提出具有一定深度和探究性質的問題。同時，在實驗中，合理提出問題可以幫助學生加深對實驗原理和機理的理解，掌握科學探究的方法和思維，同時也能夠增強學生的自主學習和創新意識。其中以沉淀法去除粗鹽中雜質的微型化學實驗為例，進一步說明如何合理提出問題并深化實驗內涵。實驗目的是讓學生了解沉淀法去除雜質的原理和操作方法，實驗原理為粗鹽中的雜質可以通過添加適量的沉淀劑，形成難溶的沉淀物，從而被過濾除去。實驗步驟包括以下幾點：（1）取一定量的粗鹽，加入一定量的水中，攪拌均勻。（2）加入適量的沉淀劑，如硫酸鈣，繼續攪拌。（3）靜置一段時間，觀察是否出現沉淀。（4）使用濾紙過濾，收集沉淀物。（5）將沉淀物轉移到燒杯中，加入一定量的水，攪拌均勻，觀察是否溶解。（6）將溶解的液體倒入漏斗中，過濾，收集過濾液。（7）將過濾液蒸干，稱取干燥后的鹽，計算出沉淀法去除雜質的去除率。化學教師要根據學生的實際情況提出實驗問題，如“如何確定適量的沉淀劑添加量？如何提高沉淀法去除雜質的去除率？”然后引導學生通過實驗探究調整沉淀劑的添加量，觀察沉淀的形成和去除率的變化，找到最佳的沉淀劑添加量，從而提高沉淀法去除雜質的效果，探究沉淀法去除雜質的影響因素。經過實踐證明，合理的提出問題，可以激發學生的興趣，實現實驗與課程內容和學科知識聯系起來，從而深化學生對化學知識的理解

4.3 合理使用實驗儀器展開微型化學實驗

在微型化學實驗中，合理使用實驗儀器可以提高實驗的效率和精度，從而更好地達到教學目的。以下是一些合理使用實驗儀器展開微型化學實驗的方法：

（1）微型滴管：微型滴管是微型化學實驗中常用的儀器之一，它可以精確地分配小量試劑，使試劑的用量更加精準。在實驗中，可以使用微型滴管逐滴加入試劑，從而減小誤差，并且不會造成試劑浪費。（2）微量試管：微量試管是一種小型試管，它具有非常精細的刻度線，可以精確地測量小量液體的體積。在微型化學實驗中，可以使用微量試管測量試劑的體積，使實驗結果更加準確。（3）過濾器具：在一些微型化學實驗中，需要將反應混合物中的固體分離出來。這時，可以使用過濾器具，如濾紙和玻璃棒等，進行過濾操作。這不僅可以將雜質分離出來，還可以使實驗過程更加干凈、簡單。（4）顯微鏡：在一些微型化學實驗中，需要觀察反應產物的微觀結構和形態。這時，可以使用顯微鏡進行觀察，從而更加直觀地了解反應的過程和結果。（5）熱源：在微型化學實驗中，需要對試劑進行加熱或加熱反應混合物。這時，可以使用小型的加熱裝置，如酒精燈或熱板等，進行加熱操作。這不僅可以加速反應的進行，還可以避免試劑的過度加熱，從而更好地控制反應的過程。總之，合理使用實驗儀器可以使微型化學實驗更加高效、精準和方便。在實驗過程中，應根據實驗要求選擇適當的儀器，并且正確地操作和維護儀器，以確保實驗結果的準確性和可靠性。

其中在教授“在濃氨水和濃鹽酸的化學反應實驗”的時候，便可以使用微型滴管和微型試管等小型器材，能夠提高實驗的靈敏度和準確性。實驗器材包括濃氨水、濃鹽酸、微型滴管、微型試管，實驗步驟為：（1）使用微型滴管向微型試管中加入一滴濃氨水。（2）再使用微型滴管向微型試管中加入一滴濃鹽酸。（3）觀察微型試管內的化學反應，并記錄反應現象和結果。（4）根據反應結果進行分析和討論。通過合理使用實驗儀器，并開展微型化學實驗，可以在不影響實驗效果的情況下，減少試劑用量和實驗器材的大小，從而降低了實驗成本，同時提高了實驗的敏感度和準確性。

4.4 將廢物利用融入到微型化學實驗中

廢物利用是一種可持續發展的理念，它在化學實驗中的應用可以減少廢棄物的產生，從而更加環保，在微型化學實驗中，廢物利用也同樣適用。（1）回收溶劑：在傳統的化學實驗中，使用的溶劑一般需要大量使用，產生大量的廢液。而在微型化學實驗中，由于使用的是小量試劑，所需的溶劑也相對較少，因此可以通過回收和再利用溶劑來減少廢液的產生。例如，可以使用旋轉蒸發器將有機溶劑回收，并重新使用。（2）利用廢液：在諸多實驗中，廢液可以再次利用，如，在酸堿滴定實驗中，廢棄液可以被中和并再次使用。又如，在某些化學反應中，反應廢液可以用作其他反應的試劑。（3）廢物處理：在化學實驗中，廢物處理是必不可少的。例如，在金屬離子分析實驗中，使用的定量分析試劑會與金屬離子反應形成沉淀，這些沉淀需要進行處理和處置，以避免對環境造成污染。在微型化學實驗中，廢物處理同樣重要，需要對廢棄物進行正確的處理和處置。通過合理利用廢物，可以減少廢液的產生，節約試劑，降低成本，并減少環境污染。因此，在進行微型化學實驗時，應該注重廢物利用和環保理念的融入。

4.5 設計生活化微型化學實驗

生活化微型化學實驗是將日常生活中的物品或場景與化學知識結合，設計出具有實用性、趣味性和生活性的微型化學實驗，這種實驗設計方法可以激發學生對化學的興趣和熱情，增強化學教學的趣味性和實用性，使學生更好地理解和掌握化學知識[5]。

在設計生活化微型化學實驗時，需要注意以下幾點：（1）實驗安全。要確保實驗過程中的安全，使用無毒、無害或低毒的試劑，并采取相應的安全措施，如佩戴手套、護目鏡等。（2）實驗簡單。要盡量選用簡單的器材和試劑，以方便實驗的進行和操作。（3）實驗經濟。要選用經濟、環保、易得的試劑和器材，避免浪費和造成資源浪費。（4）實驗趣味。要設計富有趣味性的實驗，吸引學生的注意力，激發學生對化學的興趣和熱情。

在學習“氯及其化合物”知識的時候，教師可以引導學生設計生活化微型化學實驗，可以通過家庭漂白水、食鹽水等生活中的物品，設計出以下實驗：

實驗一：家庭漂白水的檢測

實驗步驟：取一小量家庭漂白水（含氯化合物），滴加少量苯甲酸溶液，觀察是否產生白色沉淀。將所得白色沉淀滴加少量濃氨水，觀察是否產生明顯的氨氣味。

實驗原理：苯甲酸與氯化合物反應，生成相應的苯甲酸氯化物沉淀。而氨氣可以與氯離子反應生成無色的氯化銨鹽，產生明顯的氨氣味。

實驗二：漂白劑的制備及性質研究

實驗步驟：（1）將一小撮普通食鹽放入微量試管中。（2）加入一滴濃鹽酸，觀察試管中物質的變化。（3）加入1 毫升蒸餾水，并搖勻。（4）加入一滴濃氨水，并再次搖勻。加入一滴次氯酸鈉溶液，并搖勻。（5）觀察試管中物質的顏色變化，并記錄結果。

實驗結果分析：通過實驗可以發現，將食鹽與濃鹽酸混合后，加入蒸餾水和濃氨水可以中和酸性，并轉化為氯離子和氫氧根離子。然后，加入次氯酸鈉可以生成漂白劑——次氯酸鈉溶液，試管中溶液逐漸變為無色或淡黃色。

經過設計生活化微型化學實驗，可以實現理論與實踐的整合，也能將高中化學的生活化與科學性加以表現，促使高中化學更加“接地氣”，從而吸引學生的興趣。

4.6 設計操作性微型化學實驗

操作性微型化學實驗是一種以培養學生實驗操作技能為目的的實驗形式，它不僅僅是單純地進行化學反應的觀察和分析，更注重學生的操作技能、實驗設計和實驗方案的合理性。

濃硫酸是一種廣泛應用的化學試劑，具有很強的腐蝕性和氧化性，在高中化學教學中，可以通過設計操作性微型化學實驗，讓學生掌握濃硫酸的性質、制備方法以及其在實際應用中的應用。

實驗材料包括濃硫酸、純凈水、小碗、塑料滴管、濾紙、玻璃棒。

實驗步驟：（1）將小碗放在三角架上，并加入適量的濃硫酸。（2）在濃硫酸中滴加少量純凈水，觀察并記錄實驗現象。（3）將一張濾紙放在小碗內側，用玻璃棒輕輕推平。（4）在濾紙中央滴加1 滴濃硫酸，觀察并記錄實驗現象。（5）用滴管將純凈水滴加到濾紙上，觀察并記錄實驗現象。

實驗原理：濃硫酸和水反應會放出大量的熱量，導致溶液溫度升高，并產生強烈的蒸汽。濃硫酸具有強酸性，在水中加入濃硫酸時應當緩慢加入，以避免劇烈反應。濃硫酸對有機物質具有強烈的脫水性，可用于脫水、酯化和硝化等化學反應。

通過以上實驗，學生可以深入了解濃硫酸的性質及其實際應用，同時也可以提高學生的實驗操作技能。此外，操作性實驗能夠提高學生的動手能力，讓學生對化學實驗產生興趣，在開展微型化學實驗的時候，學生動手操作能夠深入了解化學原理，掌握化學知識。

結語

微型化學實驗是一種有效的化學教學方法，具有節約資源、環保、安全等諸多優點。在高中化學教學中，微型化學實驗已經得到了廣泛的應用，為學生提供了更加安全、高效、創新的化學實驗體驗。本文通過對微型化學實驗的特點、應用進行探討，結合具體實驗案例，展示了微型化學實驗在高中化學教學中的實踐效果。筆者相信隨著科技的不斷發展和教學理念的創新，微型化學實驗將會越來越多地應用于高中化學教學中，為培養學生的創新思維和實踐能力做出更大的貢獻。