微型化学实验研究与实践

一、问题的提出与实验目的

微型化学实验是由美国Mayo博士于80年代初提出，其特点是实验药品微量化及实验仪器微型化。优点是减少试剂用量，降低实验费用；降低实验排废量，减少环境污染；缩短实验时间、且安全可靠。80年代末，微型实验介绍到我国后，国内广大化学工作者对它的兴趣有增无减。近十年来，发表了许许多多有关实验微型化的文章，也研制出了形形色色的微型实验仪器。但是，在高中化学教学中，只有少部分教师作为实验改正而应用少量微型实验，至今尚未见到从整体着眼的系统研究和广泛应用微型实验的报道，因此，我们提出了本课题。其目的是：探索微型实验在高中化学中的广泛应用，创新化学教学方法，提高化学教学质量。

本课题的假设是：在高中化学教学中，运用微型实验，创新化学教学方法，能激发学生学习兴趣，提高学生的实验操作、观察、分析、设计和创新等能力，训练学生解决实际问题的能力，培养学生的科学精神和品德，从而有效地提高化学教学质量。

二、实验方法

本项科题研究时间是从1999年9月至2003年6月。具体方法是采用单项实验方法：即实验过程中主试所操纵的自变量只有单一因素。我们在99级、00级学生中各选二个平行班，其中各定一个班为实验班，一个班为对照班。实验班用微型实验优化教学法，普通班用常规实验常规教学法，其他条件：如教师的教学能力，开始实验时学生的学业水平，教学时间、教学环境尽可能保持一致。实验时间各为2年；即从高一开始到高二毕业考试后结束。实验过程中及时记录每学期期末化学考试成绩，毕业文化考试成绩，毕业实验考查成绩，各类竞赛得奖人次等。最后观察比较实验班与对照班成绩是否出现差异，得出结论。

三、实验过程

㈠自制微型化学实验箱

1、微型实验仪器制作

首先，我们把中学化学教学中遇到的实验分成以下几类：a.固体加热制气体。b.因液加热制气体。c.固液不需加热制气体。d.试管实验。e.其它。

然后，指导学生设计制作上述实验相应的微型仪器。并要求学生在设计制作时掌握以下几个原则：取材容易、制作方便、实用性大。在教师的指导下，学生们利用医院或家中的废旧物品，发挥自己的聪明智慧，自己动手加工制成一套套各具特色的微型仪器。如把医院安培瓶、一次性输液管、一次性小针筒、各种口服液瓶、饮料瓶等收集起来，整理归类，代替烧杯、集气

瓶、广口瓶、细口瓶、试管、量筒、导管等。又如：取一次性输液管的壶腹（中间膨大处）部分，在壶腹中间开一小口，把它插入广口小瓶中，制成简易微型气体发生器。限于篇幅，仪器的制作过程这里不再详细介绍。

2、药品配给

实验箱内的药品一部分是众废旧物品中收集，如从废电池中收集到锌、石墨、二氧化锰等物质；一部分由教师一次性为学生配备（可供一学期使用）；还有一部分有毒、易爆、易挥发、腐蚀性强的危险药品，根据实验需要由实验员临时提供，用后剩余药品及时回收，防止发生意外事故。

微型实验箱小巧、便携，加上学生人手一套，既可在课堂上做随堂实验，也可带回家做家庭小实验。（此套仪器曾在宁波市自制教具评比中获二等奖；北仑区学生小发明、小创造评比中获一等奖）

㈡利用微型实验创新化学教学

1、创新新课教学

将新课中可见度小的演示实验改成由学生单人作业的微型实验，从根本上改变长期以来教师一人做实验，多数学生看不见、看不清的不良状况，提高课堂教学效益。如“氯气与水反应”这个教学点教学时，我们用学生动手做微型实验替换教师的演示实验，并将验证性实验改为探索性实验，按“实验、启思、引探”的教学模式进行教学，教学过程设计如下：[实验]Cl2在水中的溶解性

[启思]1、比较水溶液与原Cl2的颜色，可得出什么结论。

2、Cl2溶于H2O后有没有与H2反应？新制氯水的成分是什么？

[引探]怎样检验氯水中是否有H+、Cl-

[实验]1、分别用两支玻璃棒蘸取盐酸和氯水，分别滴在两条蓝色石蕊试纸上，观察两条试纸的颜色变化并比较两者有什么不同？

2、在氯水中滴加少量AgNO3溶液和少量稀HNO3

[启思]为什么滴有氯水的蓝色石蕊试剂中间变白、外圈变红？

[引探]“变白”，说明氯水中有能使有色物质褪色的物质。H2O与HCl 有无漂白性？（学生回答无）那么是Cl2具有漂白性还是Cl2与水反应后其它生成物有漂白性？怎样用实验证明？

[实验]引导学生用如下图所示的自制封闭式微型装置进行实验：

最后得出结论：

1、氯气溶于水的过程本质是Cl2在水中的溶解为主，伴有一定程度的

化学反应：

Cl2+H2O===HCl+HClO

2、新制的氯水是混和物，其成分是：H2O、Cl2、HCl、HClO

3、HClO具有漂白、杀菌作用

这堂课通过引入微型实验，学生能近距离仔细观察实验现象，而且在教师指导下进行探究，使他们既轻松愉快地接受新知识，又学到了科学研究的方法。

2、微型实验创新复习课

多数化学教师感到复习课难上，因为它既不象新课那样新奇有趣，又不象实验课那样热烈繁忙，上得不好，学生会感到枯燥乏味。为了改变这种不良状况，在上复习课上，我们让学生边复习边做几个微型实验，将化学知识串联起来，从而使复习课充满生机，如复习碳及其化合物性质这块内容时，课前，我们设计了以碳、二氧化碳、一氧化碳、碳酸钙为主干的系列微型实验网络（主要装置如图㈠），并配上相应的思考题：①~⑥每步反应的实验现象？化学方程式？及离子方程式？②装置⑴中液体可否用稀H2SO4代

替？为什么？若将⑴的固体加热会得到什么？生成物有何用途？③若将装

置⑵加热会出现什么现象？为什么？④若将装置⑴中出来的气体通入图㈡

⑵所示的装置中，可以看到什么现象？为什么？由此说出CO2的一个重要用途。⑤⑷中进行的反应，说明C具有什么性质？为什么古代书画虽年深日久仍不变色？⑥根据装置⑶出现的现象回答：露置在空气中的石灰水其液面和瓶壁为什么会出现白膜？倒去石灰水，用什么方法可以迅速除去瓶壁上的白膜？写出反应方程式。⑦通过实验归纳出C、CO、CO2、CaCO3的主要性质，用途及CO2的制法。课内，让学生边实验、边思考，手脑并用，收到了良好的复习效果。

3、微型实验丰富第二课堂

微型化学实验不仅适用于课堂教学，更适用于学生的课外兴趣活动。特别是“减负”后，学生的学业负担减轻，课外时间较空余，他们能够花足够的精力和时间开展课外兴趣活动。因此，在课外，我们有目的、有计划地组织学生开展微型实验。如①指导学生制作微型实验仪器，并利用它们进行微型实验试验，检验它们的实用性，通过试验不断改进完善。②根据教学内容和绝大多数学生的可接受性，适时地融合已学知识，自拟实验习题，让学生在课外完成，要求他们自己探索实验方法，选择实验器材和药品，实验后写