利用废弃物制作微型化学实验仪器活动方案

1、利用日常小物品和废弃物开展微型化学实验活动方案设计天水市一中 胡筱岩一、方案名称：利用日常小物品和废弃物开展微型化学实验活动方案设计二、方案背景：1.化学是一门以实验为基础的自然学科，现行初、高中化学教材有许多知识和技能都是通过实验引入。目前，我国在大多数学校的化学实验教学仍采用常规的实验方式，但是常规实验中药品用量大，危险性大，且常用到易挥发、易燃、有毒的试剂，容易造成对人体的损害和对环境的严重污染。因此，将具有仪器小巧便携、不易破碎、液体试剂在多用滴管中不易流出和药品用量少、效果准确、明显、安全、方便、防止环境污染等优点，符合“绿色化学”理念的微型化学实验（microscale chemi

2、cal experiment或microscale laboratory，简称ML）引入中学化学教学很有必要。2.高中化学课程标准指出：“鼓励学生和教师充分利用生活中的常见用品和废弃物，设计富有特色的实验和实践活动。”实验室的课程资源不仅限于实验室的现有设备，学生身边的物品和器具同样是重要的实验室资源。用日常废弃物制作的微型化学实验仪器，具有简便、直观、精巧、药品用量少和保证实验安全等优点，更有利于学生动手，发展学生的实验技能，培养学生的创新意识。三、方案所涉及的对象、人数和需求分析1.活动对象：高中一、二年级学生中选拔的科技创新活动骨干，共50人。2.活动需求分析：（1）微型化学实验操作安全

3、、现象明显、污染小、节省实验时间中学需做的化学实验比较多，其中有毒的实验近一半。对于有毒的液体类污染物，常把反应完的液体倒进指定容器，用来做别的实验用，等到毒性小时再倒进下水道。一些学校则把有腐蚀性的、有危害的实验废弃品倒在墙角埋掉。气体不好回收，许多学校就配了通风橱，可以把有毒气体抽到空气中，但这只是做了污染物转移，并不能真正的消除污染。若采用微型实验就可以将污染降低到最低限度，从而对师生的身体健康起到了很好的保障作用。（2）微型化学实验节省实验经费，可使每个学生都有动手实验的机会，有利于培养学生的实验操作能力 为了开设学生实验，学校每个学期都要购买大量的实验仪器和药品，花费一笔不小的实验经

4、费，实验老师在学生实验前还需要花费大量的时间去准备实验，实验量大、班级多时准备实验甚至需要一周时间，不仅浪费人力物力，学生的实验效果也不明显。实验表明，微型实验的试剂用量比常规实验节省90，且许多实验还可以采用代用品作实验，在仪器上花费也很少，故微型实验大大节省了实验经费。微型仪器来源广泛，可以做到人手一套。可使绝大多数学生都有动手做实验的机会，改变过去那种“一人做、大家看”的局面；使学生由过去被动“等待”和“接受式”的学习方式，变为“主动”和“探索式”的学习方式；使多年来提倡的“启发式”、“学生为主体、教师为主导”的教学方法得以实验。教学中教师只要积极引导，学生通过自制仪器和动手做实验，既训

5、练了动手能力，培养了创新思维，同时较强的参与意识及微型实验内在的魅力，又大大地激发了学生进行化学实验的兴趣。（3）利用日常小物品和废弃物，可以丰富化学学科课程资源，有利于学生创造思维能力的培养由于教学条件的限制，许多学校的演示实验，分组实验的情况不尽人意，这不利于学生想象力，直观思维能力和发展思维能力的培养。当采用微型化学实验后可大大改善这一状况。由于微型化学实验仪器价格低廉又可用代用品替代，所以便于让每一个学生均亲自动手做更多的实验，去发明自制一些简易代用的仪器，去探索实验条件的改进和实验内容的改革，从而使学生获得知识经验和行为变化协同发展，使感性认识和理性认识实现有机融和，有利于创造思维的

6、发展。四、活动目标1.知识与技能（1）了解高中化学教材中有毒物质对环境和人们生活质量造成的危害。（2）掌握化学实验操作要领及相关物质的化学性质。（3）通过查找、搜集、整理等活动，提高学生的创新能力，初步感知研究一般问题的方法。2.情感、态度和价值观（1）引导学生积极参与开发课程资源的开发，使其获得亲自参与社会综合实践活动的情感体验和丰富经验，培养学生的综合实践能力。（2）使学生牢固树立绿色实验和环境保护意识，引导学生形成关心人类自身生存环境，增强社会责任心和使命感。（3）培养学生的探索精神、创新思维，勇于实践的能力。从而开发学生潜能，促进学生的主动学习。五、活动方案主题部分（一）活动内容自选身

7、边小物品和废弃物设计制作微型化学实验仪器并进行实验（二）重、难点与创新点1.重点：对周围可利用的小物品和废弃物的调查分析。2.难点：微型实验方案的创新设计3.创新点：用价格低廉的代用品制作微型化学实验仪器（三）活动过程与步骤（分三个阶段）1.周围可利用小物品和废弃物调查分析（1）分组调查、分析周围可利用小物品和废弃物的种类。（一周时间）（2）收集、整理、清洗废弃物并妥善存放。（一周时间）2.微型化学实验的方案设计和可行性分析（1）学校成立微型化学实验评判小组。（2）学生分组构思设计微型化学实验方案：包括实验名称、实验装置图、参加人数、所需用的小物品或废弃物、如何获得材料、如何完成以及还需要什么

8、帮助等（两周时间）。（3）学校评判小组从学生的作品中精选出有教育性、创新性和科学性的方案1020个。3.微型化学实验仪器制作阶段（四周时间）（1）把精选出的方案下发给原设计人，将其他人员分别补入不同的小组，要求他们利用课外活动时间，在一个月内把自己的作品交给学校。（2）学校评判小组根据一定的标准从中评选出一、二、三等奖并给予一定奖励。注：交作品时要注明微型仪器的名称、装置图和用途，并要有100字以内的简要文字说明。4.可能出现的问题及解决办法该活动可以培养小组同学之间的合作精神和动手操作能力。让学生了解处处有学问，只要细心观察、用心研究就会有新的发现（可能有些小组不一定能顺利完成任务，教师可帮

9、助查阅资料并加以指导。）5.活动结果及呈现方式（1）微型仪器实物在学校展览室展出，装置图和活动照片等在板报中展出。（2）交流活动心得与感受。（3）向全校学生宣传“利用小物品和废弃物制作微型化学实验仪器”专题知识（校报、班级板报、校园广播等）。6.评价标准（1）教育性：根据教学内容和教学要求，针对教学重点和难点设计、制作微型实验仪器。（20分）（2）科学性：设计、制作符合化学实验原理，具有明显的实验现象。结构合理，比例恰当，富有个性特色和创新性。（20分）（3）创新性：构思新颖，有利于激发想象力和创造力。（25分）（4）直观性：能有效地帮助学生感知、理解知识，富有启发性，演示性良好。（15分）（

10、5）实用性：选用材料适当，取材方便，制作简便，易于操作，美观耐用，可重复使用。（15分）（6）安全性：不应含有毒物质，不会被划伤，不漏电。（5分）注：本考核满分为100分，7079分为三等奖；8089分为二等奖；90100分一等奖。7.活动对学生的教育（1）本次活动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。（2）有利于培养学生关心自然、关心社会、关注环境保护的情感和创新精神。极大地提高了学生学习化学的兴趣。（3）改变过去那种“一人做、大家看”的局面；使学生由过去被动“等待”和“接受式”的学习方式，变为“主动”和“探索式”的学习方式；使多年来提倡的“启发式”、“学生为主体、教

11、师为主导”的教学方法得以落实。（4）从自己设计实验方案到亲手制作做实验仪器再到亲自动手做实验，以可帮助学生理解和形成化学概念，培养学生的观察能力和实验能力，同时，有效地激发了学生学习化学的兴趣。六、方案体现的先进教育理念1.体现了以学生为主体，学生主动学习，主动实践的教育理念。围绕活动内容，通过小组活动使学生对知识的认识和体验不断加深，有利于学生个性和特长的发展。学生通过亲身活动和实践，变被动消极的学习为主动积极富于创新的学习。学生在活动中通过动脑思考、动手操作，调动多种感官参与、多种心理能力的投入，实现在学习中做、在做中学，增强了学习的主动性和创造性，提高了学生的认知能力。2.体现了以活动促

12、发展的教育理念。在活动中进行知识的传授和学习，通过掌握科学知识促进学生成长和发展是每一项活动设计的主要目的。各项活动关注学生的精神生活和发展需要，确定适合学生主动和谐发展的活动目标；构建了以学习者为中心、以学生实践性和自主性为基础的动态、开发的教学过程；建立平等民主的师生关系，创设适宜于学生主动参与、主动学习的新型教学情境。3.方案根据我校丰富的实践活动资源精心设计，帮助学生建立起情感态度和科学的价值观，使学生认识到保护环境是每个人应尽的职责，自己应主动成为构建和谐社会、促进社会可持续发展的参与者和发展者。4.本次活动综合体现了“交互式”、“对话式”、“做中学”等教育理念，是培养学生科学素质的

13、有效活动方案。附录一：化学实验仪器及代用品一览表仪器名称生活代用品集气瓶用青霉素瓶药代替储气袋用医用葡萄糖注射液塑料袋（250mL附带橡胶塞）水槽小塑料盆、色拉油瓶底（15 cm高）玻璃棒吸管、塑料棒、筷子玻璃片废弃玻璃再加工胶头滴管医疗用塑料滴管、注射器、塑料眼药水瓶量筒用一次性注射器代替滴定管用完整的一次输液管代替微型试管装药片的塑料穴膜板点滴板（井穴板）医药胶囊透明凹槽、装药片的塑料穴膜板大烧杯塑料饮水杯、玻璃杯、带塞350毫升矿泉水瓶（剪去平底，尽可能地剪平整）小烧杯用吃完果冻的塑料杯子代替微型水槽用洗发膏的塑料盒代替漏斗矿泉水瓶颈部（5 cm高）或去掉底部的塑料眼药水瓶滤纸纸质较好的

14、餐巾纸广口瓶用青霉素瓶或感冒药瓶代替细口瓶用50ml的葡萄糖液瓶或塑料眼药水瓶或透明的小药瓶代替井穴板可用小孩子吃完奶片的塑料板或包装药片的塑料凹槽代替表面皿用药片铝塑板代替药匙玩具塑料匙、废圆珠笔芯稍加热待软化后压制燃烧匙用易拉罐或罐头盒的金属皮制作导管用一次性输液管的细管代替也可用塑料吸管代替或利用废签字笔芯的热塑性制作U形管粗签字笔芯加热弯制微型酒精灯用透明的小药瓶或口服液瓶制作试管用玻璃瓶代替试管架可用泡沫塑料制作试管夹（木制）用晾衣服用的木夹，在一侧用白胶布贴一片木条成为长柄制成铁架台向实验室借或者到仪器商店买橡皮塞、乳胶管、小玻璃弯管（配套）石棉网附录二：常见化学试剂及自制方法一览

15、表序号常见试剂自制方法1蒸馏水除配制硝酸银溶液用蒸馏水外，一般的实验只需用自来水。蒸馏水可用蒸馏装置制备，也可用家用水壶制取，还可从药店中购得。2酒精酒精来源有两个：一是高度白酒蒸馏，取78±1度的馏分，也可从药店购进。3浓硫酸浓硫酸是实验室最难自制的试剂。一般可从两个地方获得：铅蓄电池中30%硫酸的蒸馏；金属加工厂、制药厂、化肥厂购得。4氯化钠可通过溶解、过滤，加氯化钡、烧碱、纯碱试剂和重结晶等操作进行提纯。5盐酸硫酸钠用浓硫酸与氯化钠反应，用倒置漏斗吸收氯化氢制盐酸，进行重结晶得硫酸钠晶体。6氯化钾、硫酸铵、碳酸氢铵对钾肥（氯化钾为主）、硫铵（硫酸铵为主）、碳铵（碳酸氢铵为主）进

16、行结晶提纯。7氢氧化钠氢氧化钾以直流电为电源，阳极必须不能用普通金属电极电解饱和食盐水和氯化钾溶液，浓缩结晶、重结晶可得烧碱、苛性钾晶体。8锌、石墨、二氧化锰和氯化铵从废旧1号干电池中取得，先分离出锌壳、石墨棒、糊状物。再从糊状物中分离出MnO2、NH4Cl、ZnCl2 和炭粉。9硝酸钾取墙基部白色蓬松的菌状物（含硝酸钾70%以上），浸出、分离、结晶、重结晶，可得较纯的硝酸钾晶体。10硝酸溶液在气体发生器中，用硝酸钾与硫酸反应生成硝酸蒸气，用水吸收即可。11硝酸银溶液将破碎的保温瓶胆碎片用白醋洗去水垢，再用稀硝酸溶解碎片上的银膜，倾出硝酸银溶液。12氨水、硝酸铵氯化钙用建筑生石灰与干电池分离出

17、的氯化铵反应，将所得氨气用水吸收得氨水，用硝酸吸收蒸发得硝酸铵晶体，反应剩余物可分离出氯化钙。13三种钾盐棉籽壳、向日葵、大豆夹等的灰分中含有4020%不等的KCl、K2SO4、K2CO3三种混合钾盐，以碳酸钾为主。根据三者在不同温度下的溶解度差别，对其浸出液进行分离。14氯化钡溶液（1） 用钡餐和炭粉混匀，高温还原得BaS，再用BaS与盐酸反应。（2） 金属制品厂淬火用的热处理液中常含有BaCl2 2545%、BaCO3 2545%、NaCl 1020%，取澄清液用盐酸处理，再根据BaCl2 与NaCl溶解度的差异分离出BaCl2晶体。15高锰酸钾将二氧化锰与氢氧化钾在空气中共熔，得绿色的K

18、2MnO4，取锰酸钾饱和溶液与氯气作用得KmnO4沉淀。16碘海带去灰，烧成灰，取水浸出液（以NaI为主），蒸干，用氯气氧化，升华得碘。17红磷火柴盒的涂层中含红磷31%，硫化锑42%及少量玻璃粉。刮下涂层，在其中加入盐酸，得固体残渣即为红磷（其中含少量玻璃粉）。18氧化铜硫酸铜细铜丝绕成团或粗铜丝剪成碎屑，在瓷质器皿中长时间加热成氧化铜，氧化铜与硫酸反应，浓缩结晶得硫酸铜晶体。19碳酸氢钠碳酸钠取碳铵（化肥）饱和溶液氯化钠反应，可产生小苏打沉淀。加热小苏打得碳酸钠。20碳酸铵碳酸氢铵溶液中通入氨气，将所得溶液浓缩结晶即可。21碳酸钙氧化钙从建筑工地中取得，鸡蛋壳或某些贝壳也可作为它们的代用品。22氯化铁红色铁锈与盐酸反应，将所得溶液浓缩结晶，得氯化