微型化实验的功能和微型化实验设计的研究

【摘 要】我校很早提出微型化实验设计，教师与学生对实验的设计和创新始终在摸索阶段，直到2016年正式开始研究，起步较晚。在研究和运用微型化实验的过程中，体验了实验的乐趣，发挥了微型化实验的功能，并形成了一套完整的微型化实验设计新思路新方法（可能还需在研究中不断完善）。有些实验案例已经在教学中采用，通过理论和实践相结合，明确与传统实验相比，不仅使化学实验更加简捷，节约原材料，提高课堂效率，而且扩大学生的视野，提高学生驾驭实验的能力，从而带动对化学的热爱，激发潜能，培养出素质人才。这正是新课程教学改革对化学实验课的要求。

【关键词】微型；实验；功能；设计

微型化学实验，就是以节约原料简化装置为前提来取得化学信息，其效果要求达到现象明显、安全环保、操作简便为目的的实验方法和技术。20世纪80年代初，微型化学实验起源于美国，是一种被认可的、并以体现“绿色化学”理念为核心的、化学实验新技术和新方法。被赞誉为化学实验里的一场革新。本文对微型化实验的功能和微型化实验设计进行研究分析以顺应新课程教学改革对化学实验课的要求。

一、微型化实验的功能

1.微型化的实验教学，是对化学实验课的发展和补充，是培养学生实验能力、提高实验技能的重要途径，也是对教师传统实验课的实施和实验技能的挑战。

2.微型化的实验教学，能充分张扬学生的个性，激发学生的潜能。

3.微型试验不仅能满足学生的求知需求，而且微型化学实验仪器具有容易携带、不易破碎、经济环保等优点，使每个学生都有条件实现自己的实验设计，体验化学的乐趣。

4.微型试验更能体现启发性、探索性教学。

5.化学实验的微型化可以让更多的学生参与到化学实验的操作体验中来，通过准备阶段、设计方案到实验的实施及产品的获取、结论的得出，培养了学生严谨的科学态度。

二、微型化实验设计

1.微型化实验设计的原则

型化实验设计的原则不仅遵循化学实验的原则还有自身的特点。

（1）科学性是实验设计的首要原则。微型化实验设计过程中虽然要求简捷，但仍然要符合客观事实，不能凭空设计。

（2）其次是安全性原则。安全性要求对环境无污染，对人身无伤害。

（3）微型化原则。实验设计能够体现微型实验仪器小巧便携、不易破碎、经济环保、操作易行等优点。

2.微型化实验设计的方案

实验设计的方案的形式有多种，内容主要包括实验名称、实验目的和实验设计的思路等八个主要方面。

（1）实验名称：明确验证物质的制备、性质或者用途。

制备SO2并验证其性质实验

（2）实验目的和实验设计的思路。明确实验的目的，设计合理、科学，选择最佳途径。通过实验，实现哪些实验的微型化。

①对SO2制备、性质、及尾气处理实验进行微型化改进，经济环保、操作易行。

②培养培养了学生的环保意识、资源意识、安全意识、创新意识。

（3）实验原理：运用了哪些实验原理，验证哪些性质。

运用SO2气体的制备及检验SO2性质漂白性、氧化性、还原性、酸性氧化物性质。

（4）实验器材和用品：根据实验目的和实验设计的思路选择恰当的实验器材和用品。

水槽一个、100mL小烧杯、250mL大烧杯、滤纸条

（5）实验步骤：体现微型化实验的要求，更加简便，节约原料，环保及实验过程中有关注意事项。

步骤：

①把20.0克亚硫酸钠固体放入100mL的小烧杯里，把100mL的小烧杯放在装适量浓度约为5moL/LNaOH溶液的培养皿里（可用水槽代替）。

②将一个250mL的干燥大烧杯底部粘上一条湿润的PH试纸（可用蓝色石蕊试纸代替），一条浸有品红溶液的滤纸条，一条浸有高锰酸钾溶液的滤纸条，一条浸有硫化氢溶液的滤纸条。

③向小烧杯中的亚硫酸钠固体上滴加浓硫酸， 立即盖上250mL的大烧杯（NaOH溶液应封闭250ml烧杯下口），多余的SO2被培养皿里的NaOH溶液吸收。

注意事项：步骤②中将一个250mL的干燥大烧杯底部粘上三条纸条时，操作不能太慢，滤纸条上的溶液不能太多也不能太少，否则实验现象不佳。

（6）实验现象：通过现象验证了什么性质，与预期的效果怎样。

现象：

①通过PH试纸变红色不褪色，证明二氧化硫是酸性氧化物。

②通^使浸有品红溶液的滤纸褪色，证明二氧化硫有漂白性。并能与①对比说明二氧化硫漂白性的局限性。

③通过使浸有硫化氢溶液的滤纸表面产生淡黄色固体说明二氧化硫有氧化性。化学反应方程式：SO2+2H2S=3S+2H2O

④通过使浸有高锰酸钾溶液的滤纸褪色，证明二氧化硫有还原性而不是漂白性。

化学反应方程式：5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4

+2H2SO4

⑤多余的SO2被培养皿里的NaOH溶液吸收。有害气体不会外泄，保护了工作环境。化学反应方程式是：2NaOH+SO2

=Na2SO3+H2O

效果：显色效果明显，课堂效果较好。

（7）实验装置：新旧实验装置对比，清晰直观展现微型化实验的功能。

（8）与传统实验相比的创新点：运用对比的方法，写出实验的创新点。

与传统SO2实验原理（如图）对比：通过对SO2性质实验进行改进，打破常规思路中，该装置中不仅有SO2的制取装置、性质检验装置、还要有尾气处理装置，该设计的创新点是装置简单，药品用量少，操作易行，便于携带，低碳环保。

通过微型化实验的设计，学生们不但需要熟练掌握实验操作技能，还需要对知识灵活变通；既要动脑又要动手，甚至还要查阅资料，从设计实验到实验的实施，学生综合实验能力逐步提高，并真真切切体会到化学的神奇，从而带动学生对化学的热爱，激发潜能，培养出素质人才。这正是新课程教学改革对化学实验课的要求。

【参考文献】

[1]刘贵银.化学实验教学中创造能力的培养，《化学教学》

[2]林晓华.新课程理念下的化学教学设计[J].新课程（教师版）

[3]吴俊明.议当前实验教学的改革和创新[J].化学教学