论微型化学实验在培育民族预科学生科学素养中的应用*

容学德（广西民族大学预科教育学院）

少数民族预科教育是我国高等教育体系的重要组成部分，是高等教育的特殊层次，也是我国民族高等教育的特色之一。它是指对参加全国高考统一招生、适当降分录取的各少数民族学生实施的预备性教育，是为少数民族地区培养各类人才而在高校设立的向本科教育过渡的适应性教育阶段[1]。

科学素养是指人们身上与科学活动有关的一种综合素质，包括科学知识与能力、科学过程与方法、科学行为与习惯、科学态度情感与精神、科学技术与社会的关系等方面[2]。科学素养的培育是普通高等院校少数民族预科教育教学工作的重要组成部分，科学素养的提升是民族预科学生学习发展以及直升本科进行专业学习的必然要求。微型化学实验因其自身固有的特点和优势，在培育少数民族预科学生科学素养的应用中，具有独特的教学功能和作用。

一 微型化学实验的产生、研究现状及内涵

1 微型化学实验的产生

微型化学实验(Microscale chemical experiment)是20 世纪80年代初首先从美国发展起来的一种化学实验技术和实验方法。1984年美国的Bowdoin学院、Merrimack学院和Bown 大学等几所高等院校在基础有机化学实验中进行微型制备实验获得成功，随后许多高等院校纷纷效仿，并从有机化学逐渐被推广应用到无机化学、普通化学以及中学化学等实验领域的教学中。

2 微型化学实验在我国的研究现状

1989年，北京大学的周宁怀教授在国内率先开展微型化学实验课题研究，其课题被正式列入高等学校化学教育研究中心的科研计划，由此拉开了微型化学实验在我国进行理论和实践研究的序幕。近三十年来，微型化学实验在我国的普及发展和推广应用的速度很快。目前已有的研究和文献报道表明，也有许多高校和研究人员利用微型化学实验对有机物进行提取、合成所做的科学技术方面的研究，并取得了可喜的研究成果。

3 微型化学实验的基本内涵

微型化学实验是指用极少量的试剂在微型的仪器装置中进行的化学实验，它是以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验技术方法[3]。微型化学实验的试剂用量仅仅是常规化学实验的1/1000～1/10，试剂用量比相应的常规实验少90%以上[4]。但微型化学实验并不是常规化学实验的简单缩微或减量，而是对化学实验方法的创新性变革与发展[5]，并能达到常规实验的实验效果和实验目的。微型化学实验因其实验仪器的微型化和实验药品的微量化特征，使得它具有节约实验成本、减少实验员课前工作量、降低实验危险性、减少实验“三废”、缩短实验时间等诸多优点。

二 通过微型化学实验增强少数民族预科学生多方面意识

1 通过微型化学实验增强学生的节能环保意识

微型化学实验所用试剂的微量化能够让学生自觉地节约药品、试剂，有效防止实验药品和试剂的浪费，且微型仪器要比相应的常规仪器更廉价，从而可以节省大量的实验经费开支。微型化学实验自始至终都体现着节能环保、绿色化学及可持续发展的思想理念，对于建设资源节约型和环境友好型化学实验室具有重要的现实意义。

2 通过微型化学实验增强学生的实验安全意识

微型化学实验由于实验仪器的微型化，致使实验所需试剂微量化，随着反应物用量的大大减少，反应的剧烈程度与常规实验相比被大大降低，实验的危险性和危害性也随之降低，因此微型化学实验的安全性更好。因此，通过微型化学实验的开展，既可以消除学生对常规实验中一些腐蚀性或毒性较大的试剂的使用所产生的忧虑和畏惧心理，又可以让学生亲自体验微型实验所表现出的安全性能，有助于增强学生的实验安全意识。

3 通过微型化学实验增强学生的科学探究意识

化学实验对于培养学生的科学探究意识具有十分重要的作用，而微型化学实验作为一种新的化学实验方法，其特征及所表现出来的优点，既容易让学生产生通过开展微型实验进行科学探究的兴趣和欲望，也容易让学生产生“微型实验与常规实验有哪些不同？微型实验在仪器微型化以及试剂微量化之后，还能否保证实验现象和实验效果？”等疑问。科学探究的主要目的之一就是解决问题，而要解决问题就要先发现问题和提出问题，积极鼓励学生善于发现问题并勇于提出问题，提高学生的问题意识，有助于增强其科学探究意识。

微型化学实验还可以让学生直接感受和体验科学探究的过程，通过微型实验与常规实验的实践，学生能够真实感受到两种实验方法的差异，进一步让学生理性、客观地比较分析它们的优缺点，并能正确看待其优缺点，这有助于培养学生实事求是、严谨细微的科学态度和科学精神。

三 利用微型化学实验培养少数民族预科学生多方面能力

1 利用微型化学实验培养学生的观察能力

观察能力是思维能力、实验能力和自学能力的基础，也是学习化学、学好化学必须具备的一种重要技能。

微型化学实验由于仪器体型小、试剂用量少，其反应速度相对更快，反应时间相对更短，实验现象持续的时间也相对更短，因此这提高了对学生观察能力的要求，要求学生在实验过程中务必认真操作、仔细观察，同时也进一步强化了学生主动集中注意力去观察的能力。

2 利用微型化学实验培养学生的创新思维

普通化学实验是培养少数民族预科学生创新思维和创新能力的重要途径。微型化学实验作为对化学实验方法的一次创新与变革[4]，相对于常规化学实验其蕴含着培养学生创新思维能力的更多因素，微型化学实验其设计、过程、方法本身就是一个创新的过程，包含着许多的创新思维和创新元素。微型化学实验各种仪器的设计、改进、革新为学生提供了创新的灵感。

微型化学实验教学平台让学生有机会将一些常规化学实验改进或设计为微型化学实验，也为学生提供了一个可以亲自动手制作实验器材的机会，这为培养学生的创新思维和创新能力创造了条件，通过对一些实际问题的思考和解决，进一步拓宽了学生认识和解决问题的思路，增强了学生对于创新的信心和动力，有助于学生创新能力和创新精神的培养。

3 利用微型化学实验培养学生的批判性思维能力

开展微型化学实验的过程就是学生不断发现问题、分析问题和解决问题的过程，也是锻炼和发展学生批判性思维的过程。面对零散、繁多的实验现象和实验数据以及错综复杂的各种实验信息，要完成好实验内容，实现实验目标要求，学生必须通过比较、分析、综合、评价、筛选等批判性思维技巧来形成实验的最优方案以及科学的实验结果和实验结论。

对常规化学实验长期的学习实践让学生对它的了解和认识形成了一定的思维定式，这种固化、僵化的思维模式会限制学生眼界和视野的拓展，会削弱学生思维的灵活性和创新性，阻碍了学生思维深度和维度的拓展和创新。常规化学实验存在的不足和微型化学实验的优点为学生的批判性思维的培养提供了素材，而微型化学实验存在的不足与常规化学实验的优点也为学生的批判性思维的培养提供了内容。将常规化学实验与微型化学实验的各自特点及优势相互补充和并存，既离不开学生的批判性思维，也需要发挥学生的批判性思维能力。

四 微型化学实验在教学中面临的问题及应对策略

1 实验仪器的微型化导致实验操作不方便，容易忽视对学生基本操作和基本技能的训练。因此，须重视微型实验基本操作的规范化，教师应在学生进行实验之前尽可能多做演示实验，同时还应加强课中督查和指导。

2 实验试剂的微量化导致一些实验现象不够明显，实验效果不甚理想。因此，并不是所有的化学实验都适合以微型实验的方式进行，并不能用微型实验完全代替常规实验。教师应根据实验的要求和需要充分发挥主导作用，选择实验现象和效果不受微型条件影响或者影响不大的实验指导学生进行微型实验。

3 仪器的微型化和试剂的微量化导致反应条件较难控制，对实验操作的要求较高，增加了学生做好实验的难度[6]，这就要求教师在课上加强指导，而且不能一味强调仪器微型化和试剂微量化，须视情况而定。

4 仪器的微型化和试剂的微量化导致搅拌、分液、萃取、抽滤等一些实验基本操作难以通过微型实验得到训练[6]，因此只能依靠常规实验才能进行这些实验基本操作。

五 结语

微型化学实验是对传统常规化学实验的有益补充，也是提升民族预科学生科学素养的有效途径。微型化学实验因其具有常规化学实验所不具备的诸多优点，在增强学生的环境保护意识、实验安全意识和科学探究意识以及培养学生的观察能力、批判性思维能力和创新思维能力等科学素养方面表现出了优势作用。微型化学实验优点固然很多，但微型实验同时也不完全具备常规实验的一些优势，因此必须客观地认识其不足之处，正确处理好微型化学实验与常规实验之间的关系。在开展民族预科普通化学实验的教学时，仍需坚持以常规化学实验为主，但在进行常规实验的同时，可以适当将微型化学实验与常规化学实验相结合，有选择性地开展一些微型化学实验，充分发挥微型实验在培育学生科学素养中的教育教学功能和作用，以提高少数民族预科学生的科学素养。