微型化学实验教育的作用

作者：杨慰堵 单位：江苏盐城技师学院

1微型化学实验的内涵与我国实验教学的现状

微型化学实验，英文名称为mierosealechemicalexpe巧ment或mierosealezaborato理，简写为M.L。美籍华裔化学家马祖圣教授提出微型化学实验是以尽可能少的试剂，获取所需化学信息的实验原理和技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的儿十分之一乃至几千分之一，但其效果却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。我国的微型化学实验研究在周宁怀教授的倡导与推动下，从上世纪90年代初开始进行研究至今，已经取得了重要成果。目前扩展到分析化学、物理化学、医用化学和高分子化学实验的微型化探索并取得了可喜的成果，形成了中国开展微型化学实验工作的特点:微型仪器配套比较完整且价格低廉，在国际上具有竞争力。微型化学实验与常规实验相比，具有明显的绿色环保、节约药品和节省时间的特点。微型化学实验的优势己经在教学中呈现出来，受到了广大师生的欢迎。目前，国内已有800余所大、中院校开始采用微型化学实验。

2微型化学实验教学的优点

由于微型化学实验仪器具有小巧便携、不易破碎、液体试剂在多用滴管中不易流出等优点，使每个学生都有条件拥有自己的化学实验箱。这就为改革化学课堂教学提供了方便与可能。实践证明，微型化学实验对化学教学的改革有如下主要优点。

(l)节约实验经费。由于微型化学实验是以尽量少的试样或试剂获取尽可能多的化学信息，化学试剂用量一般只为常规实验用量的几分之一、几十分之•乃至几千分之一，这就大大降低了实验试剂用量，节约了经费。（表略）为常规实验与微型实验的比较。以上的二组实验可以看出微型实验与常规实验得出相同的实验结果，但是它们的药品用量是常规实验的l乃到l/5左右。既节省f药品的用量，也减少了对环境的污染。由此可见，微型化学实验不是常规实验的简单微缩，也不是对常规实验的补充，更不是与常规实验的对立，它是在绿色化学思想下用预防化学污染的新实验思想、新方法和新技术对常规实验进行改革和发展的必然结果。

(2)传播绿色理念，增加实验安全。微型化学实验把预防化学污染的思想贯穿于化学教育的全过程中，有利于学生绿色化学意识的形成。对于当今受到严重污染的环境来说，这无疑减少了无数个污染源。特别是有机实验中易燃、易爆、有毒物质特别多，采用微型实验后，由于用量少，人大降低f实验时燃烧、爆炸、中毒的危险，确保了人身和实验的安全。很多实验我们不能用常规实验来做，危险性太大，而且如果实验设施不够完善，还很容易使人中毒，例如氯气的制备，但是我们可以用微型实验来做。因为微型实验使操作的危险性和实验对环境污染等的危害性大为降低，不仅能够使环境污染大大降低，而且可以使学生在较安全的环境中进行实验，其社会效益是显著而长远的。

(3)提高了学生实验操作的能力。微型化学实验所用的仪器有的是通过对常规实验仪器缩制成的，如微型酒精灯、微型分液漏斗、微型烧杯等;有些仪器是根据微型实验的要求特制的，如微型演示实验箱、组合式实验架等;有的是利用生活中的废旧物品改制成的。越来越多的学生在微型实验中能够亲自动手制作实验仪器，同时微型实验要求学生有准确熟练的操作技能，从而大大地提高了学生的动手操作能力。微型化学实验仪器体积小，在仪器的组装和实验操作时要掌握比常规实验更准确、细微、熟练、灵巧的技能。如用微型漏斗过滤时，按照常规过滤操作倾倒液体，常因流量太大使液体溢出漏斗。如果动作缓慢或粗糙出现错误操作，就使实验失败。这就需要反复练习，不断摸索。微型化学实验使操作协调连贯起来，形成准确、灵活、协调的操作动作和操作习惯，从而提高了能力。

(4)提高学生实验设计的能力。没有创新，社会就不能发展，也不能前进。学生创新能力的培养是顺应当今社会的发展，不但在化学领域，在其他领域也一样很需要这方面的人才。在常规的化学实验中，大部分都是由老师在上面做而学生在下面看，只注重实验结果;然而微型实验的开展，改变了传统教学模式，学生每人都有自己的实验箱，这样学生可以自己动手做，而不只是看，亲自体验做实验带来的乐趣，自己得出结论，印象深刻。例如，教师可以布置一些有趣的实验课题来培养学生的创新精神。如让学生自行设计隐形墨水。在教师指导下，学生们进行探索性设计与实验。他们获得了多种隐形墨水的方案:如A酬03显色试剂为N姚S;FeCI，显色试剂为KSCN。出人意料的是有的同学竟然使用价旧月)ZSq做隐形墨水，显色方法为加热，这个设计学生将钱盐分解和浓硫酸脱水性这两方面知识综合起来加以灵活运用，从而发现了一种新颖的隐形墨水。从上面的例子可以看出，微型化学实验能力激发学生大脑深处蕴藏的巨大的创造潜能。培养学生的创新精神，使学生的创新天地更宽阔，极大程度的提高学生的创新能力。

3徽型化学实脸教学的弊端

(l)微型化学实验教学的演示功能欠缺。演示实验能直观形象地为学生提供感性认识，是学生形成概念、理解反应原理的基础。因此在实际的教学中往往需要一个视野开阔、现象鲜明生动的演示实验来集中学生的注意力，启发他们的思维，从而突破教材的重点和难点。而微型实验由于仪器小，药品量少的特点，就有点力不从心了。此时，很多教师会借助投影仪进行放大处理，但由于投影的光线遇到液体会产生折射，效果往往不理想。如铜与浓硝酸、产生的Nq溶于水的系列反应，一些教师会将反应在注射器内进行:先取下注射器活塞，在注射器内放入一团铜丝，塞上活塞后，吸入适量的浓硝酸，将注射器细管端用橡皮塞密封。反应即开始，生成的红棕色气体被富集在筒内，取下橡皮塞，拉动活塞吸入水，红棕色气体即变为无色气体。该实验的优点是:实验过程无Nq、NO气体排放，避免产生空气污染，药品用量少;缺点是:实验现象的可见范围小。整个实验现象对于教师和前排的学生来说是一清二楚，可绝大多数的学生观察不到颜色的变化，只留下影影绰绰的印象。如果教师采用投影仪将实验现象投影到银幕上，由于生成物的浓度较大，本该绿色的硝酸铜溶液，在银幕上得到的却是黑色影响，铜片表面冒气泡，银幕上出现的却是许多小黑点，反而干扰了学生对真实现象的观察。这些都会使学生对实验的兴趣减弱，实验参与的主动性降低，那么，演示实验的功能就得不到最佳的发挥。

(2)微型化学实验装备和教学资源的缺陷。一是微型化学实验仪器不能适应实验设计的多种需要;例如，微型塑料型仪器不能加热，塑料本身能与一些化学试剂起反应而使其应用受到了影响;以及微型实验本身固有的缺陷，有开发微型化学实验的方法与技术存在的局限性。二是微型化学实验研究领域的单一;从已发表的微型化学实验研究的论文看，研究集中于微型实验装置的设计和仪器的改进方面，很少涉及教师和学生如何运用微型化学实验的教与学，没有形成系统的整体的微型化学实验改革方案，微型化学实验的教学功能和教学效果未能得到科学的论证;有关微型化学实验的课程与教学设计的资源相对较少。