刊名: 教育研究
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
邮发代号:2-277
历史沿革:
专题名称:教育理论与教育管理
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1979
中学化学实验的微型化研究
【作者】 邱福生
【机构】 信丰县第四中学
【摘要】【关键词】
【正文】 摘 要:本文分析了当今中学化学实验及其微型化的现状,阐述进行微型化改革的必要性及重要意义。从改进实验仪器、试剂用量、两方面例举了微型化改革的措施,并说明了其优缺点。
关键词: 实验改革 微型实验 化学实验
微型化学实验是近年来在国内外迅速发展的一种化学实验新方法,是在绿色化学和微型化学的理论指引下的实验创新变革,是在不影响化学过程品质的前提下,用少量化学试剂来进行的符合环境安全的、防治污染的一种实验方法。目前,中学化学实验内容基础实验偏多,只是为了验证课本上的某些理论和定律,难以激发学生的创新意识和热情。学生对实验的错误操作带来的试剂以及装置的浪费,这些都普遍存在。基于药品昂贵、实验室通风状况不良,农村实验教学条件相对落后,而微型化学实验不仅能够节约实验经费和减少对环境的污染,更有利于培养学生的实际动手能力和严谨、科学的态度。所以,针对这种情况,我们有必要适当开展微型化实验。首先,它能节省大量试剂。其次,它减少了污染,可以有效的控制污染的排放,处理起来更加方便。最后,它能激发学生的创新思维。通过微型化的教育,可使学生向自主创新实验方向发展。
接下来我就初中化学实验微型化谈谈自己的一些研究方法,以供同行参考。
一、改进实验仪器
比如:常见的碗,小盆可充当水槽;医用小药瓶可作为试管,滴瓶。果冻布丁的塑料杯改制成钟罩,以清凉喉片塑料瓶作试管,以冰激凌的塑料小勺作固体药品的角匙,以奶棒塑料瓶为硬质大试管,以青霉素瓶为广口瓶,以医用废弃输液管作长颈漏斗,以饮料吸管作气体导管,用废弃的玻璃胶水瓶和墨水瓶、易拉罐铝片和棉绳等制作酒精灯等等。此外,青霉素瓶盖的铝皮可以代替铝片和铝粉,从废电池中可以回收锌片、碳棒、二氧化锰等化学替代品。不但节省了实验经费,还做到了废物利用,变废为宝,同时也培养了学生的环保意识。
二、 减少试剂用量
微型化实验是用最少的试剂完成实验并达到常规实验所获得的效果,并不是必须要将仪器简单化才叫做微型实验。直接的减少试剂用量无疑是最简单、最有效的微型实验了。比如硫酸铝的制备实验:
实验原理:Al + NaOH → NaAlO2 + H2O
NaAlO2 + NH4HCO3 →Al(OH)3 + Na2CO3 + H2O
Al(OH)3 + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2O
此实验第二步加入NH4HCO3后,须将溶液PH调到8-9,将沉淀煮沸约10min。静止、澄清后,再加入少量饱和碳酸氢铵溶液,检验其沉淀是否完全。加入 6 - 8ml 蒸馏水煮沸,充分搅拌、洗涤,静置澄清后,用离心法分离。以下表格是硫酸铝的制备实验常规微型用量对比:
称量产品净重:2.2551g,理论产量:通过 2Al →Al2(SO4)3·18H2O 计算得知m = 2.4667g,产率 =(实际产量 / 理论产量)*100% = 91.42%
从表格中试剂用量来看,运用微型化做此实验,可以节省用量2/3左右。再从实验结果来看,产率和常规实验不相上下。由此可见,改进试剂用量有利于实验的正常进行。
在做化学实验时,同学们经常会不注意试剂用量。常规实验规定了10毫升液体,好多人嫌麻烦,总喜欢掂量。多数情况下都会倒多,从而导致实验中造成的试剂浪费。甚至由于操作者的反应数据错误,并导致实验结果的改变。微型实验所提倡的就是要尽可能采用简装的实验装置,用较少的实验步骤和实验药品,在较短的时间内来完成实验。在经济的时代下,我们提倡环保。在化学实验方面,我们更应该走绿色化学路线。在一定时间内,变废为宝更能体现这一点。在实验室里,经常会有一些分解失效的药品。还有一些初级反应的固液体废料,例如稀盐酸和锌粒的反应液,碳酸钙和稀盐酸反应后的液体,如果选择的不是倾倒,那可以节省很多资源。
三、常规与微型实验优缺点对比
通过对比可见,两者互有利弊,但在平常实验中,不能所有实验都讲求微型。我们应在常规实验的同时适当结合微型实验,对于实验精确度要求很高的实验使用常规方法,而一般的性质实验可多采用微型化。微型化实验通常在实验条件不足的情况下(如仪器、试剂等的缺乏),特别是在我国乡村经济欠发达地区以及在实验过程中会产生大量“三废”的情况下采用。
微型实验虽然具有许多优越性,但不是所有的实验都可以微型化。微型实验应根据实验的内容、目的、现象、效果等多方面因素的需要有明确的选择性,应与较完善的常规实验相结合。由于微型化学设备的微型化,所用药品的微量化,导致与常规实验在规范化操作上存在一定的差异,从培养基本操作技能的角度讲,微型化学实验存在一定的局限性。因此,在普及微型化学实验的同时,重视常规实验中基本操作的规范化,不能用微型化学实验完全代替常规化学实验,使微型实验和常规实验的各自特点相互补充和并存,在学习元素化合物性质、实验习题和有些有刺激性气味、有毒物质的制备时,可选用微型化学实验,充分利用微型实验用量少、减少环境污染等突出优点,在推广和使用微型绿色化学实验的过程中,不断总结并完善出一套系统的实验操作规范,有效提高课堂教学效果。
关键词: 实验改革 微型实验 化学实验
微型化学实验是近年来在国内外迅速发展的一种化学实验新方法,是在绿色化学和微型化学的理论指引下的实验创新变革,是在不影响化学过程品质的前提下,用少量化学试剂来进行的符合环境安全的、防治污染的一种实验方法。目前,中学化学实验内容基础实验偏多,只是为了验证课本上的某些理论和定律,难以激发学生的创新意识和热情。学生对实验的错误操作带来的试剂以及装置的浪费,这些都普遍存在。基于药品昂贵、实验室通风状况不良,农村实验教学条件相对落后,而微型化学实验不仅能够节约实验经费和减少对环境的污染,更有利于培养学生的实际动手能力和严谨、科学的态度。所以,针对这种情况,我们有必要适当开展微型化实验。首先,它能节省大量试剂。其次,它减少了污染,可以有效的控制污染的排放,处理起来更加方便。最后,它能激发学生的创新思维。通过微型化的教育,可使学生向自主创新实验方向发展。
接下来我就初中化学实验微型化谈谈自己的一些研究方法,以供同行参考。
一、改进实验仪器
比如:常见的碗,小盆可充当水槽;医用小药瓶可作为试管,滴瓶。果冻布丁的塑料杯改制成钟罩,以清凉喉片塑料瓶作试管,以冰激凌的塑料小勺作固体药品的角匙,以奶棒塑料瓶为硬质大试管,以青霉素瓶为广口瓶,以医用废弃输液管作长颈漏斗,以饮料吸管作气体导管,用废弃的玻璃胶水瓶和墨水瓶、易拉罐铝片和棉绳等制作酒精灯等等。此外,青霉素瓶盖的铝皮可以代替铝片和铝粉,从废电池中可以回收锌片、碳棒、二氧化锰等化学替代品。不但节省了实验经费,还做到了废物利用,变废为宝,同时也培养了学生的环保意识。
二、 减少试剂用量
微型化实验是用最少的试剂完成实验并达到常规实验所获得的效果,并不是必须要将仪器简单化才叫做微型实验。直接的减少试剂用量无疑是最简单、最有效的微型实验了。比如硫酸铝的制备实验:
实验原理:Al + NaOH → NaAlO2 + H2O
NaAlO2 + NH4HCO3 →Al(OH)3 + Na2CO3 + H2O
Al(OH)3 + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2O
此实验第二步加入NH4HCO3后,须将溶液PH调到8-9,将沉淀煮沸约10min。静止、澄清后,再加入少量饱和碳酸氢铵溶液,检验其沉淀是否完全。加入 6 - 8ml 蒸馏水煮沸,充分搅拌、洗涤,静置澄清后,用离心法分离。以下表格是硫酸铝的制备实验常规微型用量对比:
称量产品净重:2.2551g,理论产量:通过 2Al →Al2(SO4)3·18H2O 计算得知m = 2.4667g,产率 =(实际产量 / 理论产量)*100% = 91.42%
从表格中试剂用量来看,运用微型化做此实验,可以节省用量2/3左右。再从实验结果来看,产率和常规实验不相上下。由此可见,改进试剂用量有利于实验的正常进行。
在做化学实验时,同学们经常会不注意试剂用量。常规实验规定了10毫升液体,好多人嫌麻烦,总喜欢掂量。多数情况下都会倒多,从而导致实验中造成的试剂浪费。甚至由于操作者的反应数据错误,并导致实验结果的改变。微型实验所提倡的就是要尽可能采用简装的实验装置,用较少的实验步骤和实验药品,在较短的时间内来完成实验。在经济的时代下,我们提倡环保。在化学实验方面,我们更应该走绿色化学路线。在一定时间内,变废为宝更能体现这一点。在实验室里,经常会有一些分解失效的药品。还有一些初级反应的固液体废料,例如稀盐酸和锌粒的反应液,碳酸钙和稀盐酸反应后的液体,如果选择的不是倾倒,那可以节省很多资源。
三、常规与微型实验优缺点对比
通过对比可见,两者互有利弊,但在平常实验中,不能所有实验都讲求微型。我们应在常规实验的同时适当结合微型实验,对于实验精确度要求很高的实验使用常规方法,而一般的性质实验可多采用微型化。微型化实验通常在实验条件不足的情况下(如仪器、试剂等的缺乏),特别是在我国乡村经济欠发达地区以及在实验过程中会产生大量“三废”的情况下采用。
微型实验虽然具有许多优越性,但不是所有的实验都可以微型化。微型实验应根据实验的内容、目的、现象、效果等多方面因素的需要有明确的选择性,应与较完善的常规实验相结合。由于微型化学设备的微型化,所用药品的微量化,导致与常规实验在规范化操作上存在一定的差异,从培养基本操作技能的角度讲,微型化学实验存在一定的局限性。因此,在普及微型化学实验的同时,重视常规实验中基本操作的规范化,不能用微型化学实验完全代替常规化学实验,使微型实验和常规实验的各自特点相互补充和并存,在学习元素化合物性质、实验习题和有些有刺激性气味、有毒物质的制备时,可选用微型化学实验,充分利用微型实验用量少、减少环境污染等突出优点,在推广和使用微型绿色化学实验的过程中,不断总结并完善出一套系统的实验操作规范,有效提高课堂教学效果。