微型化学实验与学生科学素养的培养
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作者: 陈红杰
摘要：论文分析了微型化学实验的特点和优点，在此基础上，结合笔者自身的化学教学经验，通过微型实验探究调动学生们学习化学的兴趣，提高学生严谨治学的科学态度、培养学生勤俭节约的实验习惯和环保意识，提高学生科学素养。
关键词：微型化学实验；科学素养；绿色化学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）04-0194-02
微型化学实验是1982年美国的Mayo博士和他的同事们研究试用的一种新型的实验方法，是将传统的化学实验在微型化的仪器中进行，利用较少的药品获得所需的化学信息。微型化学实验基于绿色化学理念，可减少资源消耗和环境污染，是化学实验设计、实验方法、实验手段、实验过程的重大变革。通过充分挖掘微型化学实验的功能价值，将为学生开展科学探究注入新鲜的血液和活力，培养学生的科学素养。
一、微型化学实验的特点和优点
1.便携易带。微型化学实验中的微型化学仪器体积小、质量轻，方便学生随身携带，因此，微型化学实验又称“活动实验室”、“可带走的实验室”、“学生个人的实验室”等。
2.节省实验经费。与常规化学实验相比，微型化学实验时试剂用量是常规化学实验的1/1000至1/10，至少可以节约90%，因此，微型化学实验可大大节约实验经费。另外，一些废弃的日常物品，如废弃的易拉罐瓶、喷雾香水瓶和花露水瓶等，可代替实验仪器进行化学实验，这样对于实验经费的节省更为可观。
3.操作简单，安全环保。大多数微型化学实验是在较小的塑料仪器中进行，操作相对较为简单。同时，实验中药品用量少，不容易发生爆炸、起火，也不容易发生有毒物质泄露等危险，对环境的污染较少，安全环保。
4.可节省实验时间，提高教学质量。微型化学实验仪器微小，药品用量较少，操作较为简单，因此，微型化学实验可以改变传统化学实验必须在实验室完成的惯例，由任课化学老师在化学课堂教学中边讲课边进行，可节省实验时间，提高课堂教学质量，提高实验效率。同时，因为微型化学实验操作简单、仪器微小、药品用量少、安全环保的特点，微型化学实验方便学生课后自主探究。
二、微型化学实验与学生科学素养的培养
微型化学实验具有便携易带、节省实验经费、操作简单和安全环保、节省实验时间的特点和优点，因此，笔者结合自身的教学经验，在日常教学中，积极利用微型化学实验，提高学生的科学素养。
1.利用微型实验激发学生的求知欲。传统的化学实验，“老师做、学生看”或者是“一人做、大家看”，学生的学习方式是“被动等待式”和“接受式”，因此学生往往对化学的兴趣不浓，缺乏求知欲。基于上述情况，笔者积极鼓励学生自己搜集相关材料，利用相对有效的药品，鼓励绝大多数学生动手做实验，使学生学习方式变为“主动式”和“探索式”，极大地促进了学生学习化学的兴趣，激发了学生的求知欲。
2.利用微型实验提高学生创新意识。微型化学实验可使绝大多数学生都有动手实验的机会，有利于发展学生思维，开拓学生视野，提高了创新意识。在氯气的实验室制备以及用生成的氯气制备氯酸钾和次氯酸钾（钠）的实验中，采用25克二氧化锰（过量）与40毫升浓盐酸反应，可产生2.70升氯气。与20毫升30%氯氧化钾（钠）反应制备氯酸钾（钠）需用氯气0.75升，与15毫升3mol/L的氢氧化钾（钠）溶液反应制备次氯酸钾（钠）需用氯气0.50升，氯气用量全计为1.25升，产生的氯气的“富余量”为1.45升。作为学生实验无法全部或大部进入通风橱操作，所造成的氯气污染在所难免。微型实验中，经过反复实验，学生将收集后留作性质实验用的两瓶氯气由常规实验模式的0.25升（125毫升集气瓶）改为0.12升（60毫升集气瓶）。氯酸钾的制备改为用2毫升30%氢氧化钾溶液与通入的氯气反应，需用氯气0.15升，可生成氯酸钾0.27克。次氯酸钠的制备改为用1毫升2mol/L的氯氧化钠溶液与通入的氯气反应，需用氯气0.05升，生成0.5克次氯酸钠，产生的氯气“富余量”为0.08升。同时，由于二氧化锰改为氯酸钾，也不需用煤气灯或酒精灯加热，装置简单、小巧。在此过程中，学生自己动手，反复尝试，形成了科学的探究方法
3.利用微型实验提高学生动手能力。传统的化学实验教学由老师演示、学生记忆，生搬硬套去应用，学生缺乏大量的实验操作（表象），更缺乏动手能力的培养。而微型化学实验，学生可以按照自已的意愿独立开展实验，在此积极探究过程中，可以提高动手操作意识，培养实验能力。在引导学生进行微型实验过程中，笔者鼓励学生利用生活中的废弃物开展小制作、小探究活动。如用盛装“安乃近”或各种片剂的药瓶代替常用的试剂瓶；用装过中药片剂的瓶子代替试管；用眼药水瓶和带胶盖的玻璃瓶组合代替滴瓶；利用草珊瑚含片的透明真空硬塑板制成微型井穴板；用注射器来代替滴液漏斗和分液漏斗等。这些学生自制仪器，虽然粗糙，但可避免常规玻璃仪器的易破碎的缺点，经久耐用。同时，适当地配给学生各种药品，让其利用自己的微型实验器械在空余时间内甚至在家中进行微型实验，增强学生动手实验的机会，提高学生的动手能力。
4.利用微型化学实验提高学生节约意识，提高学生环保意识。微型化学实验是在微型化的条件下对实验进行重新设计与探索，达到以尽可能少的试剂来获取尽可能多的实验信息，具有实验药品用量少、反应产物少的突出优点。因此可以提高学生勤俭节约的意识。同时，微型化学实验试剂用量少、仪器微型化，反应时产生的废气、废液、废弃物质的量就少，而且尾气、废液等吸收和处理也较容易。因此，微型化学实验可大大降低实验时燃烧、爆炸、中毒的危险，大大地减少了化学实验对整个周围环境的污染，既确保人身和实验的安全，而且提高学生的环保意识。
总之，在化学课堂教学中，笔者充分利用各种条件，积极推进化学实验的微型化，从而充分调动学生学习化学的主动性，激发学生的求知欲，提高学生的科学素养。
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