在实验化学教学中倡导微型化学实验

在实验化学教学中倡导微型化学实验
【摘要】苏教版高中《实验化学》专题3火柴头中硫元素检验实验作为学生实验，采用课本的实验方案，在具体操作中会产生大量的有毒气体二氧化硫。我根据具体问题对实验装置进行了改进，使实验装置微型化，空气污染的问题得到改善。学生的兴趣也大大激发了。
 【关键词】环保 微型化实验
 苏教版高中《实验化学》教材根据实验设计的特点和一般要求，在充分考虑学生的认知水平和思维特点的基础上，加大了实验设计的比例。比起老教材，所选用的实验关注探究性主题。实验化学有别与化学实验，真正体现了实验是化学的基础。这都是值得肯定的。但有的实验 作为学生实验，在具体操作中，发现存在的问题很多。比如苏教版《实验化学》专题3：火柴中硫元素的检验的实验，根据课本给出了两个方案进行操作，每组学生大概要用掉半盒火柴产生大量的有毒气体二氧化硫，不利于师生身体健康，对环境造成污染，不符合绿色化学的理念。
 我根据具体问题对实验装置进行了改进，使实验装置微型化，空气污染的问题得到改善。学生的兴趣也激发了。
 一、课本实验方案操作注意点，及存在的问题 。
 方案1：取两只洁净的大小不一的烧杯，小的为甲、大的为乙，在乙烧杯中加入10mL浅红色0.01 mol·L-1KMnO4酸性溶液，如图所示。
 将多根安全火柴伸入甲烧杯中，再用一根燃着的火柴点燃火柴头，待火柴头完全烧完，即将火柴移出，迅速将甲烧杯倒扣在乙烧杯上，轻轻振荡乙烧杯。
 操作注意点：1、将多根（3-4根）安全火柴伸入甲烧杯中，再用一根燃着的火柴点燃火柴头，待火柴头完全烧完，即将火柴移出，迅速将甲烧杯倒扣在乙烧杯上，轻轻振荡乙烧杯。2、酸性高锰酸钾浓度应配制的较低，教材中0.01mol/L的酸性高锰酸钾浓度偏高，建议使用0.001mol/L的酸性高锰酸钾溶液。
 缺点：所用的烧杯容积太大，火柴燃烧所得SO2量较少。要酸性高锰酸钾溶液褪色需3-4根火柴，所需的时间较长。
 方案2：用漏斗、试管、注射器、导管等组成如图所示装置。将多根安全火柴放在漏斗下面，用一根燃着的火柴点燃火柴头，使火柴燃烧。慢慢拉动注射器的活塞进行抽气，让火柴头燃烧产生的气体通过浅红色的0.01 mol·L-1KMnO4酸性溶液。
操作注意点：
（1）、可根据气泡的快慢来判断抽气的快慢，抽气不宜过快；
（2）、每次引燃4根火柴，两次即可；
（3）、酸性KMnO4用量不宜多。
缺点：
（1）、实验装置太过于复杂，作为学生实验不适合
 （2）抽气的速度很难控制
 （3）、实验需两人合作
 （4）、所需的火柴的量太多，大约需10根火柴

二、实验装置的改进——微型化学实验
 实验方案：采用医用小药瓶，往小药瓶加0.001mol·L-1KMnO4酸性溶液.，（也可以用花瓣代替0.001mol·L-1KMnO4酸性溶液）点燃一根火柴，迅速伸入小药瓶中，并快速盖上瓶盖，震荡小药瓶。KMnO4酸性溶液颜色很快褪去。整个实验只需用一根火柴，操作也非常的简单。（医用小药瓶可以从校医室拿，比如青霉素瓶，把外面的铝壳用剪刀撬去，药瓶有个橡胶瓶塞，整个形状犹如缩小版的集气瓶，学生非常喜欢。）
 从学生实验的情况看，这个实验经过装置改进后，达到的效果非常理想。
 1、试剂和火柴的用量大大减少，既环保又节约。
 2、小药瓶非常容易震荡，操作简单，用时很短，现象明显。
 3、极大地激发了学生学习化学的兴趣。所用的小药剂瓶，就来自生活中，学生觉得化学和生活分不开，化学非常有趣，学好化学非常有用。
三、苏教版《实验化学》教学实践存在的问题及解决的方法
 苏教版《实验化学》教材在教材结构、实验课题编排和内容选择等方面都作了精心设计。与传统教材比较，实验化学教材的出现无论从形式上还是从实质上，都是一次重大的变化。其教材编写具有鲜明特点。教材注重实验的精选和设计，关注生活，倡导绿色化和探究性主题，是以往老教材所缺少的。老教材中更多的是有关性质的实验，操作非常程序化、机械化。学生觉得很枯燥。但是通过教学实践，苏教版《实验化学》在具体实施过程中存在很多问题：　1、根据教材的要求，每个星期至少开出一节实验课。学校的实验老师及实验室的配备根本达不到要求，我们学校每个年级段十八个班级，但只有一个实验老师，三个学生实验室。没有能力单为了高二每个星期开出实验课。这种情况在台州学校里非常普遍。
 2、学校的实验用品不能满足教材的要求。实验化学中有十个左右的实验是全新的，所需的试剂和仪器学校根本没有或只有少量。如制取阿司匹林用的乙酸酐我们学校的实验室就没有，县里的化学试剂店也没有。再比如减压过滤所需的装置，我们学校也只有几套，根本不能满足实验的需要。
 3、有些实验作为学生实验浪费严重，对环境造成污染。如上火柴中硫元素检验的实验，一堂学生实验课下来，整个房间全是二氧化硫气体，对师生的身体造成一定的伤害，也污染了环境。
 4、有的实验操作步骤太多，实际操作困难，不适合作为高中学生实验。比如阿斯匹林的制备。
5、课时安排不够。实验化学总共36课时，如果每个实验都做，那根本没有时间讲解实验和评价实验。
 实验化学在具体教学中存在的问题确实非常多，但是实验是化学的基础，如果不让学生自己动手做实验，那么实验化学也失去了意义。用只动脑实验来代替动手实验，那是非常可悲的。学生变成了机械的记忆机器，失去了动手动脑的机会;或者变成一个看客，旁观老师的演示实验。对化学的兴趣也减弱了。那么如何去解决这个问题呢？我觉得在实验化学的教学中可以采用微型化学实验。微型化学实验就是用尽可能少的化学试剂得到比较明显的实验结果的一种实验方法。微型化学实验所需的一部分仪器可以通过老师学生共同努力去寻找、去改进。比如减压过滤的装置可以改用普通的漏斗和洗耳球，改装的过程中学生不仅开动了脑筋，而且也真正懂得减压过滤的原理。最主要的是解决了实验装置供给问题，学生可以亲自动手做实验了。这比起按照课本内容死记减压过滤的要点有趣多了 。这些简易的微型化装置也大大激发了学生对化学的兴趣，使学生从被动的学习变成了主动学习。有利于培养学生既动脑又动手、理论联系实际和解决实际问题的能力。微型化学实验仪器使每个学生都有条件装备自己的化学实验箱，这就为改革化学课堂教学提供了方便与可能。
 微型化学实验所用化学试剂用量一般只为常规实验的几十分之一乃至几百分之一，但其效果却可以。这就节省了大量的试剂，符合新课改所倡导的节约理念。也使学校有能力开出尽可能多的学生实验课。由于所用的试剂少，有些微型化学实验比常规实验的安全系数可能会更高一点，一些老师演示实验也可以放手让学生来做。也可以把实验带进课堂，跟教材同步，真正做到探究学习。有些实验的仪器可以由学生自制，这样可以让学生自己在课外、在家里做一些探究性实验。
 微型化学实验操作更简单、更方便，所需的时间短。这样一节化学实验课里就可以做好几个实验，大大提高了效率，节省了时间。
    虽然微型化学实验有很多优点，也能解决实验化学在教学中存在的一些问题。但是它也有许多缺点，比如实验装置微型化后，一些实验基本操作的规范性被忽略了。而常规实验可以培养学生的各种基本实验操作技能。所以决不能丢开常规仪器和基本实验操作来搞微型化学实验，在实验化学的教学中应根据实验的内容、目的、现象和量的要求等进行选择，扬长避短，把两者有机结合起来，这样才能符合实验化学的要求，达到实验化学教学的根本目的。

参考文献：
【1】王祖浩，普通高中课程标准实验教科书·《实验化学》 [M].南京:江苏教育出版社,2005.28
【2】曹锡章、宋天佑，《大学无机化学》，武汉大学出版社，2000
【3】.微型化学实验与创新教育.化学通报.1999.No.5. 4 。