人類與環境問題越來越引起社會各界廣泛的關注。1990年,美國國會通過了“污染預防法案”,明確提出了預防污染這一概念,要求杜絕污染源,指出最好的防止有毒化學物質危害的辦法就是一開始就不生產有毒物質和形成廢棄物。此后,人們賦予它不同的取名:環境無害化學、清潔化學、原子經濟學和綠色化學等等。最后美國環保局率先在官方文件中正式采用了“綠色化學”這一概念。在化學教學中,化學實驗是化學教學內容的重要組成部分,是學生學習的重要內容和有效的學習方式引。“以實驗為基礎”既是化學學科的基本特征,也是化學教學的基本特征。化學實驗是提高學生學習興趣的重要手段,是培養學生綠色意識及科學素養、注重化學與環境之間密切關系的關鍵環節。因此在化學實驗中體現綠色化學意識是進行綠色化學教育的重要一環。在實驗教學中,我們應該把綠色化學的典型范例自然地、生動地滲透到實驗教學內容中。化學教學中采用綠色化學實驗,其經濟效益、環保效益和教學效果是顯著的。實踐證明。綠色化學實驗方法在激發學生學習化學興趣、強化動手能力的訓練,培養創新思維,樹立環保觀念上有獨特的地位與功效。
一、設計一些微型實驗,體現綠色化學理念
微型化學實驗(microscale c11emical experiment)是近20年來發展很快的一種化學實驗的新方法、新技術,被譽為“化學實驗的革命”。它不是常規實驗的簡單縮微或減量,而是在微型化的條件下對實驗進行重新設計與探索,達到以盡可能少的試劑來獲取盡可能多的化學信息和目標。微型化學實驗除了具有現象明顯、操作簡便快速、節省經費、減少污染、安全、便于攜帶等優點外,在培養、提高人的科學素質上也發揮著不可估量的作用。1988年,國家教委高等教育司、高等教育研究中心、北大、清華等高校將微型化學實驗列入教學改革的方向。微型化學實驗的興起和推廣雖然早于綠色化學,然而它的理想目標和方法與綠色化學是完全一致的。因此把微型實驗作為綠色化學實驗的一項實驗方法與技術是恰當的。目前常規實驗中,藥品用量較大,不僅造成無為的浪費,也污染了環境。特別是在幼兒師范學校,由于學校資金的不足等諸種因素,導致在實驗儀器、設備、藥品上投入不足,合理地設計一些微型實驗,可以減少藥品的用量,減少實驗污染,節約部分資金,同時培養學生的創新思維。如可用V型、W型管、井穴板等代替大試管、燒瓶等儀器進行學生實驗,從而節約化學藥品,增快反應速度。也可引導學生自制或采用代用品作為微型化學實驗用品,如以青霉素瓶作為廣口瓶,以醫用輸液管作長頸漏斗,感冒通片藥板作井穴板。這樣因陋就簡,克服教學困難,培養學生艱苦奮斗的精神,提高動手和就地取材的能力,從而保證實驗教學的順利進行。又如:幼師化學教材(人教版)上冊中硫粉和氧氣的反應,按照書上的常規實驗,需要硫粉的量較多,而采用一個小劑量的燃燒匙,每次只需硫粉O.02克,不但現象明顯,而且大大節約了藥品,降低了排污量,從而減少了對師生的危害以及對大氣造成的污染。當然同時也培養了學生的節約意識和創新意識。
二、運用電教媒體,優化實驗
加拿大的著名學者馬歇爾.克盧汗說:“媒體是人體的延伸。”的確,媒體的選用克服了人類感官的局限性,提高了人的感覺和思維能力。而很多化學實驗有一定的危險性,如果操作不當,很可能發生意外事故,而利用計算機動畫模擬一些錯誤操作,不僅能把錯誤的原因演示清楚,而且可以渲染氣氛,使學生印象深刻。如模擬稀釋濃硫酸時將水倒入濃硫酸中,液體沸騰四濺,提高學生的學習興趣;模擬礦井中的瓦斯爆炸,提高學生的安全意識。而有些化學實驗藥品有毒。如氯氣、一氧化碳、硫化氫等毒性較大,無法讓學生感知,從而形成學習障礙。這時可借助計算機設計三維動畫演示小白鼠中毒死亡,告知學生在日常生活中特別要謹防煤氣等中毒。需要注意的是化學是一門以實驗為基礎的學科,一切能夠用實驗去研究的教學問題就不能脫離實驗。學生在實驗中所經受的思維、操作、分析、觀察能力的鍛煉,實驗中情緒、意志、毅力等品質的形成只能通過實驗來實現。因此化學實驗應盡量讓學生親自操作,親自觀察,讓學生獲取第一資料,享受第一感覺。
三、實驗操作中體現綠色化學理念
在以往的學生實驗中,學生經常隨便把廢液倒入水池中,把廢氣直接排入空氣中,針對這~現象,教師必須言傳身教,如把有害廢液、廢渣倒入指定容器內,并按照有關的方法進行集中處理,最好進行回收利用。如實驗室中的鉛離子廢液的處理可用石灰乳做沉淀劑,使鉛離子生成氫氧化鉛,在吸收空氣中的二氧化碳后產生溶解度更小的碳酸鉛沉淀。如對有機溶劑苯、四氯化碳等要進行回收再用,對銀氨溶液要酸化后回收,防止發生爆炸。而實驗室中制備有毒氣體如氯氣、二氧化硫等氣體時一定要有相應的吸收裝置,防止氣體泄漏到空氣中。