摘要 微型化学实验是绿色化学新理念在化学实验教学中的应用性研究。当前普及和推广M.L.的关键问题之一是对大中学校及科研单位通用化成套M.L.仪器的研究。
关键词 绿色化学 微型化学实验(M.L.) 通用化 M.L.仪器
为了保护人类赖以生存的环境，应该努力把治理污染转变成预防污染。用绿色化学［1］的新理念对化学实验进行改革，正逐渐成为化学工作者的共识。
1 微型化学实验与绿色化学
绿色化学是设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用，并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程。它是实现化学污染防治的基本方法和科学手段。绿色化学适用各种化学领域。1995年3月16日美国克林顿总统宣布设立“绿色化学挑战计划”。美国新任化学会会长P.Anderson在就职文章中指出：更安全的化学是化学家在21世纪要学习研究的首要领域。如何在化学教育中加入绿色化学内容?是正在讨论的问题。无疑，重大的绿色化学研究成果不但是科学文献，也将进入教科书。这种预防化学污染(而不是治理化学污染)的新理念和新实践正日益被人们认识、接受和重视。要预防化学污染，最关键的问题应该是从小培养具有环境保护意识的人，这就需要将绿色化学思想贯穿于化学教育的全过程中。
“尽可能小剂量实验”［2］是指实验者为达到一定的实验目的，在可能的实验条件下采用尽可能少的化学试剂进行的实验。“尽可能小剂量”是没有终止的，是动态发展趋势，它使每一个化学工作者无论在何种实验条件中都在考虑：“为了保护环境，只要能达到实验目的，我能不能把实验技术、方法、仪器和设计等改革一下，使改革后的实验相对于改革前，尽可能少用一点试剂?”这样，每一个化学工作者，都可能成为实验的改革者。“尽可能小剂量实验”是一种思维方向，为了追求新的“尽可能小剂量实验”，解放人们的思想，推动化学实验的不断改变，这是化学实验改革和发展的动力之一，是绿色化学思想在化学实验中的具体体现。
在日常的化学实验教学中，怎样才能实现“尽可能小剂量实验”呢?10年的M.L.改革实践证明：微型化学实验［3］是切实可行的好方法。M.L.是指：在微小型的仪器中，用尽可能少的试剂来进行实验(一般为常规量的十分之一至千分之一)。因为只有仪器微型化了，才能减少试剂在器皿上的附着量，同时还应尽可能减少中间产物的转移过程，以减少试剂在器皿上的附着。所以，微型化学实验不是常规实验的简单微缩，也不是对常规实验的补充，更不是与常规实验的对立，它是在绿色化学思想下用预防化学污染的新实验思想、新方法和新技术对常规实验进行改革和发展的必然结果。
2 研制成套M.L.仪器是推广M.L.的关键
多年来，人们对微型化学的研究，取得了可喜的成果［4］。实践证明：M.L.已显示出两方面突出的优点：
(1) M.L.有利于对青少年环境保护意识的培养：微型化学实验由于尽可能少用试剂，尽可能的减少了实验的三废，把预防化学污染的思想贯穿于化学教育的全过程中，有利于从小对学生进行环境保护意识的培养。
(2) M.L.有利于对学生综合素质的提高：微型化学实验由于仪器微型化，操作简捷，经济省时，安全便携，把所需要的仪器装入一个小小的实验箱内，供学生在课堂上边学边做实验，有利于培养学生的动手动脑能力、观察分析能力、发明创新精神和严谨求实作风，是化学教育中实施素质教育的有效途径。
从培养适应21世纪需要的高素质国民的高度来认识推广微型化学实验，意义就更加深远。
但是为什么至今在大学、中学日常实验教学中普及和推广M.L.还有一定的困难呢?除了认识上的原因外，主要原因之一是：在前阶段推广中，没有通用化成套M.L.仪器，不便于日常教学中实施M.L.，不便于各不同教学层次M.L.教学的衔接。从系统论的观点来看，大学和中学的M.L.同样具有系统的新质特征：“整体大于它各个部分因果链上的孤立属性的简单总和。”试想，若把从各个实验中研制出来的所有仪器简单加和起来作为大学和中学日常教学用的M.L.仪器，那将是多么的繁杂而不便操作和实施。
大学和中学通用化成套M.L.仪器的研制，应着重研究各不同教学层次M.L.的共性，同时也应兼顾一定的个性。它应具有通用化(在大学和中学M.L.教学中通用)、系列化(适用于各实验系列的M.L.)、标准化(用标准件便于更换或补充仪器)和多功能化(仪器件数少而功能多)的四化特征。有了大学和中学通用化成套M.L.仪器(硬件)和相应的各实验指导书(软件)，就便于普及和推广微型化学实验了。只有在教学实践中不断的检验和改革，M.L.的研究才能深化和完善。
各校师生对某些具体实验M.L.的研究也应该提倡，它与普及型通用化成套M.L的研究不矛盾，而是一种有益的补充。它适用于某实验个性的研究和化学课外活动的开展，是深化M.L.研究的组成部分。
3 一套大学和中学通用化成套M.L.仪器
在对微型化学实验的研究和推广中，我们觉得国内外原有的M.L.仪器虽然取得了可喜的成果，但还有以下不足：
(1)大多偏于化学的某学科实验(要么偏于无机M.L.、要么偏于有机M.L.、要么偏于中学M.L.)，不利于不同化学学科通用，不能使中学和大学微型化学实验连贯教学，因而对普及和推广产生一定的困难。
(2) 由于微型化学实验仪器小而轻，没有相应的微型操作台，不便于稳定操作。
(3) 低值塑料M.L.仪虽物美价廉，但不适于做某些有机溶剂或加热实验，因而不便于大学和中学通用。
于是我们研制出了一套适于大学和中学及科研单位不同化学实验，又适于无机、有机、普化、分析、物化等不同学科通用的M.L.仪器，以利于大学和中学M.L.教学的衔接。
3.1 适于大学各学科的M.L.仪器
1995年9月，我科研组研制的“微型化学实验基本仪器盒及配件”(Miniature Chemistry Fundamental kit-box fittings 简缩为MCK-F)获得国家专利(专利号：94293806.X)，与国内原有M.L.仪器比较，有十四个方面的创新。它的显著特征是：包括“基本仪器盒”及“配件”两部分：
图1 操作台
(1) “微型化学实验基本仪器盒”：内装一个微型实验操作台(见图1)，操作台由透明操作板、折叠试管架及活动撑杆组成。盒内还装有10号磨口的常用微型化学实验基本仪器33种51件(见图2)。可在微型操作台上组装成大多数基本微型实验装置，同时也是组装各种复杂实验装置的基本仪器。学生提着“基本仪器盒”从无机实验用到有机、分析等实验，仪器利用率高。
(2) “配件”：在“基本仪器盒”的基础上，为适应不同化学学科微型化学实验的特殊需要，将特殊的、不常用的及不通用的仪器作为配件，由不同实验室配备，教师在具体实验中根据需要配给学生。其中无机配件9件，有机配件8件，分析配件6件(见图3)。随着对微型化学实验的深入研究，该套仪器还可以以“配件”的形式不断补充和完善，使该套仪器具有动态发展的特征。同时，对于很特殊的实验，还可以按需要单做配件，以使该套仪器在重点考虑微型实验共性的基础上，还可以以“配件”的方式照顾到“个性”。
图2 基本仪器盒内仪器图
图3 配件仪器图
由于采用“基本仪器盒”及“配件”，使各种微型化学实验的共性和个性得到了较好的统一，而且还具有不断发展的动态生命力，是一套适于大学和中学的通用化、系列化、标准化及多功能化的微型化学实验仪器。
3.2 初中微型化学实验箱
现行初中化学教材里的实验有待改进之处：该课本对初中化学实验分为两大部分：教师演示实验84个；学生实验19个(10个学生实验，9个选做试验)。大部分演示实验，许多学生在课堂上是看不清楚的，只能“听”实验。由于老师的“代劳”，不利于学生综合能力的培养。而在仅有的几个学生实验中，试剂用量远远超过学生个人能明显观察实验的最低试剂用量，养成了学生大手大脚用药品的不良习惯，不利于对学生环境意识的培养。
微型化学实验从初中开始进行，有利于从小对青少年进行环保意识的教育，有利于学生多方面综合素质的培养。“初中化学实验箱”是在上述大学M.L.仪器的基础上，将现行初中化学中的87个实验改为微型化学实验，并将所需要的全部仪器34件、药品34种(除浓酸等危险药品外)及《初中化学实验手册》书(与现行初中化学教材配套)三部分装入了一个相似于16开书大小的“实验箱”里。学生手提“实验箱”进入课堂，将大部分实验改为边学边做实验(条件差的学校可以分组实验)，有利于通过M.L.对学生实施素质教育。
4 M.L.应在普及和推广中不断完善
该套议器试制成功后，我们分别在大学的无机、有机、分析和物化等几十个实验及全部初中化学实验中进行了实验探讨，取得了较满意的效果。它有利于高等学校与中学微型化学实验教学的衔接，为普及和推广M.L.做了实实在在的工作，受到有关领导和专家的好评。该套大学和中学通用化的成套微型化学实验仪器，现在已由中国教学仪器设备上海公司向全国推广。
微型化学实验是绿色化学新理念、新方法和新技术在化学实验中的改革和应用。在今后的普及和推广中还有许多问题值得研究，还需要在教学实践中不断完善。目前国内外的化学工作者，已对微型化学实验的研究进行了大量有成效的工作，若能集众家之长，相互取长补短，将一定会加快M.L.的研究和推广应用。
参考文献
［1］ 薛慰灵.绿色化学—对环境更友善的化学，化学教育，1997，(9)：1～5.
［2］ 钱贵晴.“尽可能小剂量实验”应是化学实验改革的一个方向，实验科学与技术，1997，(1)：32～35.
［3］ 陈祖福.积极研究和发展微型化学实验，高师教育研究，1992，(3)：1～2.
［4］ 周宁怀.群策群力，加快微型化学实验的推广应用，第三届全国微型化学实验研讨会论文集，大连理工大学出版社，1993：1～3.
