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【中图分类号】G621.14 【文章标识码】B 【文章编号】1326-3587(2013)04-0091-01
微型化学实验是指在微型化的仪器中用尽可能少的试剂进行的化学实验,其试剂用量一般为常规实验的1/10至1/100,仪器微型化和试剂少量化是它的两个基本特征。
微型实验最早产生于美国,1982年美国的Mayo 和Pike等人着眼于环境保护和实验室安全的需要提出了微型实验的概念,接着他们在基础有机化学制备实验中采用主试剂在mmol量级的微型制备实验,取得了成功。
我国微型实验的研究起步于1988年,是以大一无机化学实验和中学化学实验的研究为起点的。近十几年来,微型化学实验在我国的研究已取得了丰硕的成果,国内也已有千余所学校在化学实验中部分或全面地使用微型实验。
一、微型实验的设计研究
“化学实验的微型化,不单是试剂药品用量的由多变少,反应仪器的由大变小,虽然这也是重要的,而更重要的是根据微型实验的特点,对于化学实验进行一次深入的再认识、再研究,为了获得更多的化学信息对实验进行变革性的再表现。”例如,水的电解和氢氧爆鸣实验的微型化设计就非常富有创意,无论是实验仪器、实验方法还是实验药品用量及安全性能方面都与常规实验大大不同,整个实验就象是研究者创造的一件艺术品,让人能充分地感受到微型实验的魅力。在实践中我将微型实验设计过程概括成如下模式:
在此有必要强调的是有些实验设计听起来是很有道理的,也很有创意,但是在具体的操作中就可能会遇到一些意想不到的问题,无可操作性,即设计新但不实用的实验也是失败的。例如有的设计以玻管作为反应仪器的实验在实际操作中因为药品堵塞玻管的问题而经常没有可操作性。
有的实验设计,可能来自于参考资料。例如在一期杂志上就刊登出这样一篇文章:氯水在光照的条件下生成氧气的实验可用50mL的滴定管作为容器。对于这个实验我按杂志中的方法装了50mL氯水放在直射阳光下,本以为10min左右现象就很明显的实验,结果我等了两个多小时才收集到1mL多一点的气体。通过此实验我认为我们在微型实验设计中不能迷信于杂志、教材,对前人的结论不要盲目地接受,而应多一点“怀疑”的精神,增加自己理性的思考,更多的是要自己去分析、去探索。
二、微型化学实验与素质教育的关系研究
当前,随着新课程改革的实施,素质教育进一步走向深处。新课程改革的主要指导思想之一是指在教学中大力提倡探究式教学,而微型化学实验为在教学中实施探究式教学提供了一种重要的教学手段。微型化学实验在教学中对于提高学生的认知和实验操作能力、激发学生的学习兴趣、培养科学探索精神具有很重要的作用。
1、微型化学实验有利于优化课堂教学质量。课堂是师生共同探讨问题的场所,采用微型化学实验进行课堂教学,充分体现出学生的主体地位和教师的主导作用,一改过去被动接受教育的局面。微型化学实验教学更好地打通了学生接受信息的渠道,把学习的基本自由还给了学生,解放了学生的大脑,使他们能多想一想;解放了学生的双手,使他们能多做一做;解放了学生的时间,因为微型实验所需的时间较短;可见,采用微型化学实验可调动学生各种感官积极参与教学活动,无疑能使教学效率得到提高。
2、微型化学实验有助于培养学生勤俭节约的优良品质和环保意识。微型化学实验虽试剂用量少,但实验现象明显,操作方便安全,实验中注意对生成的“三废”进行回收处理,对于有毒物质多采用闭路操作,循环使用方法,这不仅使学生学会如何勤俭节约,变废为宝,也使他们深刻认识到即使点滴的化学药品,也能发生显著反应,决不能轻易随意排放,加重对人类生存环境的污染。微型实验增强了学生的环境保护意识,使他们认识到保护环境应从生产、生活、学习等各种场所做起,尽可能减少人为因素对环境造成的污染。
3、微型化学实验有利于学生科学素养的培养。科学素养是现代人的综合素质的一个重要方面,它是指一个人的科学方法、科学认知能力、科学实践能力、科学创新能力的综合体现,其中科学创新是智力的最高形式,是一个民族的灵魂,这里仅就化学教学中采用微型化学实验促进科学素养的培养进行简单的论述。
三、微型实验与常规实验对比的定量研究
近十几年来微型实验已在国内的各级各类学校部分地推广,其中定性微型实验部分已得到广大化学工作者的充分肯定,但是对于定量微型实验的使用,许多化学工作者仍然对其持怀疑与观望态度,因为微型实验由于药品用量的偏少有可能导致相对误差的偏大或产率的降低。本人将无机定量实验分成四类,在每一类中都选择一个有代表性的实验进行微型实验与常规实验对比研究,通过系统研究后最后提出个人化的建议。本人认为无机定量实验可以分成如下四类:物质参数测定型﹑物质制备型﹑化学平衡常数测定型以及实际应用型。
四、反思
微型实验作为一种新近发展起来的实验方式,有它的很多优点,也有它的缺点,这种缺点就是它的可视度小、某些实验操作难度大、在某些物质制备定量实验中可能会产生较大的误差等。
由于微型实验的可见度小,故不太适宜用作给学生做演示实验,若做演示实验使用需在实验借助实物投影等放大手段。微型实验在搅拌、抽滤、分液、萃取、控温加热等操作上难度较大,对于初学者来说有一定的难度,所以对于低年级学生来说最好不要在教学中实施实验完全微型化,可以在实验中采取常规实验与微型实验相结合的形式。
作为一种新的化学实验手段,我们应当对微型实验有一个正确的认识。对其优点与缺点都应正确对待,在实际应用中做到实事求是,充分发挥微型实验的优势。
微型化学实验是指在微型化的仪器中用尽可能少的试剂进行的化学实验,其试剂用量一般为常规实验的1/10至1/100,仪器微型化和试剂少量化是它的两个基本特征。
微型实验最早产生于美国,1982年美国的Mayo 和Pike等人着眼于环境保护和实验室安全的需要提出了微型实验的概念,接着他们在基础有机化学制备实验中采用主试剂在mmol量级的微型制备实验,取得了成功。
我国微型实验的研究起步于1988年,是以大一无机化学实验和中学化学实验的研究为起点的。近十几年来,微型化学实验在我国的研究已取得了丰硕的成果,国内也已有千余所学校在化学实验中部分或全面地使用微型实验。
一、微型实验的设计研究
“化学实验的微型化,不单是试剂药品用量的由多变少,反应仪器的由大变小,虽然这也是重要的,而更重要的是根据微型实验的特点,对于化学实验进行一次深入的再认识、再研究,为了获得更多的化学信息对实验进行变革性的再表现。”例如,水的电解和氢氧爆鸣实验的微型化设计就非常富有创意,无论是实验仪器、实验方法还是实验药品用量及安全性能方面都与常规实验大大不同,整个实验就象是研究者创造的一件艺术品,让人能充分地感受到微型实验的魅力。在实践中我将微型实验设计过程概括成如下模式:
在此有必要强调的是有些实验设计听起来是很有道理的,也很有创意,但是在具体的操作中就可能会遇到一些意想不到的问题,无可操作性,即设计新但不实用的实验也是失败的。例如有的设计以玻管作为反应仪器的实验在实际操作中因为药品堵塞玻管的问题而经常没有可操作性。
有的实验设计,可能来自于参考资料。例如在一期杂志上就刊登出这样一篇文章:氯水在光照的条件下生成氧气的实验可用50mL的滴定管作为容器。对于这个实验我按杂志中的方法装了50mL氯水放在直射阳光下,本以为10min左右现象就很明显的实验,结果我等了两个多小时才收集到1mL多一点的气体。通过此实验我认为我们在微型实验设计中不能迷信于杂志、教材,对前人的结论不要盲目地接受,而应多一点“怀疑”的精神,增加自己理性的思考,更多的是要自己去分析、去探索。
二、微型化学实验与素质教育的关系研究
当前,随着新课程改革的实施,素质教育进一步走向深处。新课程改革的主要指导思想之一是指在教学中大力提倡探究式教学,而微型化学实验为在教学中实施探究式教学提供了一种重要的教学手段。微型化学实验在教学中对于提高学生的认知和实验操作能力、激发学生的学习兴趣、培养科学探索精神具有很重要的作用。
1、微型化学实验有利于优化课堂教学质量。课堂是师生共同探讨问题的场所,采用微型化学实验进行课堂教学,充分体现出学生的主体地位和教师的主导作用,一改过去被动接受教育的局面。微型化学实验教学更好地打通了学生接受信息的渠道,把学习的基本自由还给了学生,解放了学生的大脑,使他们能多想一想;解放了学生的双手,使他们能多做一做;解放了学生的时间,因为微型实验所需的时间较短;可见,采用微型化学实验可调动学生各种感官积极参与教学活动,无疑能使教学效率得到提高。
2、微型化学实验有助于培养学生勤俭节约的优良品质和环保意识。微型化学实验虽试剂用量少,但实验现象明显,操作方便安全,实验中注意对生成的“三废”进行回收处理,对于有毒物质多采用闭路操作,循环使用方法,这不仅使学生学会如何勤俭节约,变废为宝,也使他们深刻认识到即使点滴的化学药品,也能发生显著反应,决不能轻易随意排放,加重对人类生存环境的污染。微型实验增强了学生的环境保护意识,使他们认识到保护环境应从生产、生活、学习等各种场所做起,尽可能减少人为因素对环境造成的污染。
3、微型化学实验有利于学生科学素养的培养。科学素养是现代人的综合素质的一个重要方面,它是指一个人的科学方法、科学认知能力、科学实践能力、科学创新能力的综合体现,其中科学创新是智力的最高形式,是一个民族的灵魂,这里仅就化学教学中采用微型化学实验促进科学素养的培养进行简单的论述。
三、微型实验与常规实验对比的定量研究
近十几年来微型实验已在国内的各级各类学校部分地推广,其中定性微型实验部分已得到广大化学工作者的充分肯定,但是对于定量微型实验的使用,许多化学工作者仍然对其持怀疑与观望态度,因为微型实验由于药品用量的偏少有可能导致相对误差的偏大或产率的降低。本人将无机定量实验分成四类,在每一类中都选择一个有代表性的实验进行微型实验与常规实验对比研究,通过系统研究后最后提出个人化的建议。本人认为无机定量实验可以分成如下四类:物质参数测定型﹑物质制备型﹑化学平衡常数测定型以及实际应用型。
四、反思
微型实验作为一种新近发展起来的实验方式,有它的很多优点,也有它的缺点,这种缺点就是它的可视度小、某些实验操作难度大、在某些物质制备定量实验中可能会产生较大的误差等。
由于微型实验的可见度小,故不太适宜用作给学生做演示实验,若做演示实验使用需在实验借助实物投影等放大手段。微型实验在搅拌、抽滤、分液、萃取、控温加热等操作上难度较大,对于初学者来说有一定的难度,所以对于低年级学生来说最好不要在教学中实施实验完全微型化,可以在实验中采取常规实验与微型实验相结合的形式。
作为一种新的化学实验手段,我们应当对微型实验有一个正确的认识。对其优点与缺点都应正确对待,在实际应用中做到实事求是,充分发挥微型实验的优势。