1、利用日常小物品和廢棄物開展微型化學實驗活動方案設計天水市一中 胡筱巖一、方案名稱：利用日常小物品和廢棄物開展微型化學實驗活動方案設計二、方案背景：1.化學是一門以實驗為基礎的自然學科，現行初、高中化學教材有許多知識和技能都是通過實驗引入。目前，我國在大多數學校的化學實驗教學仍采用常規的實驗方式，但是常規實驗中藥品用量大，危險性大，且常用到易揮發、易燃、有毒的試劑，容易造成對人體的損害和對環境的嚴重污染。因此，將具有儀器小巧便攜、不易破碎、液體試劑在多用滴管中不易流出和藥品用量少、效果準確、明顯、安全、方便、防止環境污染等優點，符合“綠色化學”理念的微型化學實驗（microscale chemi

2、cal experiment或microscale laboratory，簡稱ML）引入中學化學教學很有必要。2.高中化學課程標準指出：“鼓勵學生和教師充分利用生活中的常見用品和廢棄物，設計富有特色的實驗和實踐活動。”實驗室的課程資源不僅限于實驗室的現有設備，學生身邊的物品和器具同樣是重要的實驗室資源。用日常廢棄物制作的微型化學實驗儀器，具有簡便、直觀、精巧、藥品用量少和保證實驗安全等優點，更有利于學生動手，發展學生的實驗技能，培養學生的創新意識。三、方案所涉及的對象、人數和需求分析1.活動對象：高中一、二年級學生中選拔的科技創新活動骨干，共50人。2.活動需求分析：（1）微型化學實驗操作安全

3、、現象明顯、污染小、節省實驗時間中學需做的化學實驗比較多，其中有毒的實驗近一半。對于有毒的液體類污染物，常把反應完的液體倒進指定容器，用來做別的實驗用，等到毒性小時再倒進下水道。一些學校則把有腐蝕性的、有危害的實驗廢棄品倒在墻角埋掉。氣體不好回收，許多學校就配了通風櫥，可以把有毒氣體抽到空氣中，但這只是做了污染物轉移，并不能真正的消除污染。若采用微型實驗就可以將污染降低到最低限度，從而對師生的身體健康起到了很好的保障作用。（2）微型化學實驗節省實驗經費，可使每個學生都有動手實驗的機會，有利于培養學生的實驗操作能力 為了開設學生實驗，學校每個學期都要購買大量的實驗儀器和藥品，花費一筆不小的實驗經

4、費，實驗老師在學生實驗前還需要花費大量的時間去準備實驗，實驗量大、班級多時準備實驗甚至需要一周時間，不僅浪費人力物力，學生的實驗效果也不明顯。實驗表明，微型實驗的試劑用量比常規實驗節省90，且許多實驗還可以采用代用品作實驗，在儀器上花費也很少，故微型實驗大大節省了實驗經費。微型儀器來源廣泛，可以做到人手一套。可使絕大多數學生都有動手做實驗的機會，改變過去那種“一人做、大家看”的局面；使學生由過去被動“等待”和“接受式”的學習方式，變為“主動”和“探索式”的學習方式；使多年來提倡的“啟發式”、“學生為主體、教師為主導”的教學方法得以實驗。教學中教師只要積極引導，學生通過自制儀器和動手做實驗，既訓

5、練了動手能力，培養了創新思維，同時較強的參與意識及微型實驗內在的魅力，又大大地激發了學生進行化學實驗的興趣。（3）利用日常小物品和廢棄物，可以豐富化學學科課程資源，有利于學生創造思維能力的培養由于教學條件的限制，許多學校的演示實驗，分組實驗的情況不盡人意，這不利于學生想象力，直觀思維能力和發展思維能力的培養。當采用微型化學實驗后可大大改善這一狀況。由于微型化學實驗儀器價格低廉又可用代用品替代，所以便于讓每一個學生均親自動手做更多的實驗，去發明自制一些簡易代用的儀器，去探索實驗條件的改進和實驗內容的改革，從而使學生獲得知識經驗和行為變化協同發展，使感性認識和理性認識實現有機融和，有利于創造思維的

6、發展。四、活動目標1.知識與技能（1）了解高中化學教材中有毒物質對環境和人們生活質量造成的危害。（2）掌握化學實驗操作要領及相關物質的化學性質。（3）通過查找、搜集、整理等活動，提高學生的創新能力，初步感知研究一般問題的方法。2.情感、態度和價值觀（1）引導學生積極參與開發課程資源的開發，使其獲得親自參與社會綜合實踐活動的情感體驗和豐富經驗，培養學生的綜合實踐能力。（2）使學生牢固樹立綠色實驗和環境保護意識，引導學生形成關心人類自身生存環境，增強社會責任心和使命感。（3）培養學生的探索精神、創新思維，勇于實踐的能力。從而開發學生潛能，促進學生的主動學習。五、活動方案主題部分（一）活動內容自選身

7、邊小物品和廢棄物設計制作微型化學實驗儀器并進行實驗（二）重、難點與創新點1.重點：對周圍可利用的小物品和廢棄物的調查分析。2.難點：微型實驗方案的創新設計3.創新點：用價格低廉的代用品制作微型化學實驗儀器（三）活動過程與步驟（分三個階段）1.周圍可利用小物品和廢棄物調查分析（1）分組調查、分析周圍可利用小物品和廢棄物的種類。（一周時間）（2）收集、整理、清洗廢棄物并妥善存放。（一周時間）2.微型化學實驗的方案設計和可行性分析（1）學校成立微型化學實驗評判小組。（2）學生分組構思設計微型化學實驗方案：包括實驗名稱、實驗裝置圖、參加人數、所需用的小物品或廢棄物、如何獲得材料、如何完成以及還需要什么

8、幫助等（兩周時間）。（3）學校評判小組從學生的作品中精選出有教育性、創新性和科學性的方案1020個。3.微型化學實驗儀器制作階段（四周時間）（1）把精選出的方案下發給原設計人，將其他人員分別補入不同的小組，要求他們利用課外活動時間，在一個月內把自己的作品交給學校。（2）學校評判小組根據一定的標準從中評選出一、二、三等獎并給予一定獎勵。注：交作品時要注明微型儀器的名稱、裝置圖和用途，并要有100字以內的簡要文字說明。4.可能出現的問題及解決辦法該活動可以培養小組同學之間的合作精神和動手操作能力。讓學生了解處處有學問，只要細心觀察、用心研究就會有新的發現（可能有些小組不一定能順利完成任務，教師可幫

9、助查閱資料并加以指導。）5.活動結果及呈現方式（1）微型儀器實物在學校展覽室展出，裝置圖和活動照片等在板報中展出。（2）交流活動心得與感受。（3）向全校學生宣傳“利用小物品和廢棄物制作微型化學實驗儀器”專題知識（校報、班級板報、校園廣播等）。6.評價標準（1）教育性：根據教學內容和教學要求，針對教學重點和難點設計、制作微型實驗儀器。（20分）（2）科學性：設計、制作符合化學實驗原理，具有明顯的實驗現象。結構合理，比例恰當，富有個性特色和創新性。（20分）（3）創新性：構思新穎，有利于激發想象力和創造力。（25分）（4）直觀性：能有效地幫助學生感知、理解知識，富有啟發性，演示性良好。（15分）（

10、5）實用性：選用材料適當，取材方便，制作簡便，易于操作，美觀耐用，可重復使用。（15分）（6）安全性：不應含有毒物質，不會被劃傷，不漏電。（5分）注：本考核滿分為100分，7079分為三等獎；8089分為二等獎；90100分一等獎。7.活動對學生的教育（1）本次活動有利于培養學生既動腦又動手、理論聯系實際和解決實際問題的能力。（2）有利于培養學生關心自然、關心社會、關注環境保護的情感和創新精神。極大地提高了學生學習化學的興趣。（3）改變過去那種“一人做、大家看”的局面；使學生由過去被動“等待”和“接受式”的學習方式，變為“主動”和“探索式”的學習方式；使多年來提倡的“啟發式”、“學生為主體、教

11、師為主導”的教學方法得以落實。（4）從自己設計實驗方案到親手制作做實驗儀器再到親自動手做實驗，以可幫助學生理解和形成化學概念，培養學生的觀察能力和實驗能力，同時，有效地激發了學生學習化學的興趣。六、方案體現的先進教育理念1.體現了以學生為主體，學生主動學習，主動實踐的教育理念。圍繞活動內容，通過小組活動使學生對知識的認識和體驗不斷加深，有利于學生個性和特長的發展。學生通過親身活動和實踐，變被動消極的學習為主動積極富于創新的學習。學生在活動中通過動腦思考、動手操作，調動多種感官參與、多種心理能力的投入，實現在學習中做、在做中學，增強了學習的主動性和創造性，提高了學生的認知能力。2.體現了以活動促

12、發展的教育理念。在活動中進行知識的傳授和學習，通過掌握科學知識促進學生成長和發展是每一項活動設計的主要目的。各項活動關注學生的精神生活和發展需要，確定適合學生主動和諧發展的活動目標；構建了以學習者為中心、以學生實踐性和自主性為基礎的動態、開發的教學過程；建立平等民主的師生關系，創設適宜于學生主動參與、主動學習的新型教學情境。3.方案根據我校豐富的實踐活動資源精心設計，幫助學生建立起情感態度和科學的價值觀，使學生認識到保護環境是每個人應盡的職責，自己應主動成為構建和諧社會、促進社會可持續發展的參與者和發展者。4.本次活動綜合體現了“交互式”、“對話式”、“做中學”等教育理念，是培養學生科學素質的

13、有效活動方案。附錄一：化學實驗儀器及代用品一覽表儀器名稱生活代用品集氣瓶用青霉素瓶藥代替儲氣袋用醫用葡萄糖注射液塑料袋（250mL附帶橡膠塞）水槽小塑料盆、色拉油瓶底（15 cm高）玻璃棒吸管、塑料棒、筷子玻璃片廢棄玻璃再加工膠頭滴管醫療用塑料滴管、注射器、塑料眼藥水瓶量筒用一次性注射器代替滴定管用完整的一次輸液管代替微型試管裝藥片的塑料穴膜板點滴板（井穴板）醫藥膠囊透明凹槽、裝藥片的塑料穴膜板大燒杯塑料飲水杯、玻璃杯、帶塞350毫升礦泉水瓶（剪去平底，盡可能地剪平整）小燒杯用吃完果凍的塑料杯子代替微型水槽用洗發膏的塑料盒代替漏斗礦泉水瓶頸部（5 cm高）或去掉底部的塑料眼藥水瓶濾紙紙質較好的

14、餐巾紙廣口瓶用青霉素瓶或感冒藥瓶代替細口瓶用50ml的葡萄糖液瓶或塑料眼藥水瓶或透明的小藥瓶代替井穴板可用小孩子吃完奶片的塑料板或包裝藥片的塑料凹槽代替表面皿用藥片鋁塑板代替藥匙玩具塑料匙、廢圓珠筆芯稍加熱待軟化后壓制燃燒匙用易拉罐或罐頭盒的金屬皮制作導管用一次性輸液管的細管代替也可用塑料吸管代替或利用廢簽字筆芯的熱塑性制作U形管粗簽字筆芯加熱彎制微型酒精燈用透明的小藥瓶或口服液瓶制作試管用玻璃瓶代替試管架可用泡沫塑料制作試管夾（木制）用晾衣服用的木夾，在一側用白膠布貼一片木條成為長柄制成鐵架臺向實驗室借或者到儀器商店買橡皮塞、乳膠管、小玻璃彎管（配套）石棉網附錄二：常見化學試劑及自制方法一覽

15、表序號常見試劑自制方法1蒸餾水除配制硝酸銀溶液用蒸餾水外，一般的實驗只需用自來水。蒸餾水可用蒸餾裝置制備，也可用家用水壺制取，還可從藥店中購得。2酒精酒精來源有兩個：一是高度白酒蒸餾，取78±1度的餾分，也可從藥店購進。3濃硫酸濃硫酸是實驗室最難自制的試劑。一般可從兩個地方獲得：鉛蓄電池中30%硫酸的蒸餾；金屬加工廠、制藥廠、化肥廠購得。4氯化鈉可通過溶解、過濾，加氯化鋇、燒堿、純堿試劑和重結晶等操作進行提純。5鹽酸硫酸鈉用濃硫酸與氯化鈉反應，用倒置漏斗吸收氯化氫制鹽酸，進行重結晶得硫酸鈉晶體。6氯化鉀、硫酸銨、碳酸氫銨對鉀肥（氯化鉀為主）、硫銨（硫酸銨為主）、碳銨（碳酸氫銨為主）進

16、行結晶提純。7氫氧化鈉氫氧化鉀以直流電為電源，陽極必須不能用普通金屬電極電解飽和食鹽水和氯化鉀溶液，濃縮結晶、重結晶可得燒堿、苛性鉀晶體。8鋅、石墨、二氧化錳和氯化銨從廢舊1號干電池中取得，先分離出鋅殼、石墨棒、糊狀物。再從糊狀物中分離出MnO2、NH4Cl、ZnCl2 和炭粉。9硝酸鉀取墻基部白色蓬松的菌狀物（含硝酸鉀70%以上），浸出、分離、結晶、重結晶，可得較純的硝酸鉀晶體。10硝酸溶液在氣體發生器中，用硝酸鉀與硫酸反應生成硝酸蒸氣，用水吸收即可。11硝酸銀溶液將破碎的保溫瓶膽碎片用白醋洗去水垢，再用稀硝酸溶解碎片上的銀膜，傾出硝酸銀溶液。12氨水、硝酸銨氯化鈣用建筑生石灰與干電池分離出

17、的氯化銨反應，將所得氨氣用水吸收得氨水，用硝酸吸收蒸發得硝酸銨晶體，反應剩余物可分離出氯化鈣。13三種鉀鹽棉籽殼、向日葵、大豆夾等的灰分中含有4020%不等的KCl、K2SO4、K2CO3三種混合鉀鹽，以碳酸鉀為主。根據三者在不同溫度下的溶解度差別，對其浸出液進行分離。14氯化鋇溶液（1） 用鋇餐和炭粉混勻，高溫還原得BaS，再用BaS與鹽酸反應。（2） 金屬制品廠淬火用的熱處理液中常含有BaCl2 2545%、BaCO3 2545%、NaCl 1020%，取澄清液用鹽酸處理，再根據BaCl2 與NaCl溶解度的差異分離出BaCl2晶體。15高錳酸鉀將二氧化錳與氫氧化鉀在空氣中共熔，得綠色的K

18、2MnO4，取錳酸鉀飽和溶液與氯氣作用得KmnO4沉淀。16碘海帶去灰，燒成灰，取水浸出液（以NaI為主），蒸干，用氯氣氧化，升華得碘。17紅磷火柴盒的涂層中含紅磷31%，硫化銻42%及少量玻璃粉。刮下涂層，在其中加入鹽酸，得固體殘渣即為紅磷（其中含少量玻璃粉）。18氧化銅硫酸銅細銅絲繞成團或粗銅絲剪成碎屑，在瓷質器皿中長時間加熱成氧化銅，氧化銅與硫酸反應，濃縮結晶得硫酸銅晶體。19碳酸氫鈉碳酸鈉取碳銨（化肥）飽和溶液氯化鈉反應，可產生小蘇打沉淀。加熱小蘇打得碳酸鈉。20碳酸銨碳酸氫銨溶液中通入氨氣，將所得溶液濃縮結晶即可。21碳酸鈣氧化鈣從建筑工地中取得，雞蛋殼或某些貝殼也可作為它們的代用品。22氯化鐵紅色鐵銹與鹽酸反應，將所得溶液濃縮結晶，得氯化