低碳環(huán)保型的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

劉建本+吳竹青+石愛華

低碳環(huán)保是世界各國一直關(guān)注的焦點(diǎn)和近幾年來社會(huì)的熱門話題。節(jié)約資源，減少污染，各行各業(yè)都在低碳時(shí)代展現(xiàn)自己的環(huán)保意識(shí)，進(jìn)行自己的環(huán)保行動(dòng)。化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理工科各專業(yè)教學(xué)的重要手段。學(xué)生從接觸大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)開始就培養(yǎng)低碳意識(shí)、環(huán)保意識(shí)，對(duì)提升大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、培養(yǎng)真正適應(yīng)今后社會(huì)發(fā)展需要的人才非常必要。因此低碳環(huán)保教育是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需重點(diǎn)關(guān)注的問題。1989年12月在美國由聯(lián)合國教科文組織（UNESCO），國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)的化學(xué)教育委員會(huì)（IUPAC//CTC）和美國能源部（DOE）召開的以“能源，環(huán)境與化學(xué)教學(xué)”為主題的國際會(huì)議，就明確了低碳環(huán)保教育在化學(xué)教學(xué)中的意義和任務(wù)[1]。二十多年來廣大的化學(xué)教育工作者作了大量的實(shí)踐[2]。筆者也不例外，在長期從事大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，進(jìn)行不斷地探索與實(shí)踐，積累了一些有關(guān)低碳環(huán)保的教學(xué)體會(huì)與經(jīng)驗(yàn)。

一教師教學(xué)中注重引導(dǎo)

1低碳環(huán)保，教師先行

教師是教學(xué)活動(dòng)的主導(dǎo)，作為一名化學(xué)教師，在教學(xué)中滲透低碳環(huán)保意識(shí)，尤為重要。教師首先要更新觀念，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將低碳環(huán)保的思想和內(nèi)容貫穿于教學(xué)的始終。其次教師還要勇于創(chuàng)新，勇于探索在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何貫穿和滲透低碳環(huán)保知識(shí)教育。

“榜樣的力量是無窮的”，教師要以身作則貫穿于整個(gè)教學(xué)過程。例如學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室上的第一堂課是“儀器的認(rèn)領(lǐng)和洗滌”，教師會(huì)進(jìn)行相關(guān)的基本操作演示。在介紹玻璃儀器洗滌時(shí)如何“對(duì)癥下藥”，諸如鉻酸洗液雖然去污力強(qiáng)，但考慮到其使用人的安全性及對(duì)水的污染性，一般情況下不要使用，洗滌劑及去離子水為什么要少量多次？因?yàn)橹挥羞@樣才能洗得既干凈又節(jié)約還減少排放。對(duì)于廢液、廢渣的分類存放等都要親自示范，還要分析解釋，使學(xué)生能明了原由，舉一反三。因此，作為實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師從自我做起，以身作則不厭其煩地給學(xué)生做好示范，哪怕是微小的細(xì)節(jié)都不能忽略，將低碳環(huán)保的理念和行為在教學(xué)中潛移默化的傳授給學(xué)生。

2倡導(dǎo)節(jié)約，減排環(huán)保

學(xué)生節(jié)約意識(shí)及行為，是教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，有的學(xué)生平時(shí)大手大腳慣了，還有的學(xué)生認(rèn)為是“公家的”不知道痛惜。教師不能采用簡單粗暴的態(tài)度對(duì)待學(xué)生，而應(yīng)曉之以理，動(dòng)之以情。例如試劑等的取用，要讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)室提供的試劑及材料都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需用量準(zhǔn)備的，如果準(zhǔn)備過多，不但造成浪費(fèi)，剩余的試劑也要進(jìn)行處置和管理，不僅加大了人力物力而且也增大了廢物的排放量。又如在酒精燈的使用過程中，除了注重常規(guī)的添加酒精、點(diǎn)燃、熄滅等基本操作規(guī)范外，還提醒學(xué)生不用時(shí)應(yīng)及時(shí)熄滅，這不僅僅是節(jié)約了燃料，還減少了由于酒精燃燒產(chǎn)生的二氧化碳污染。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室各種試紙為什么要剪成一小塊使用的理由等等。讓學(xué)生明白節(jié)約使用實(shí)驗(yàn)試劑、實(shí)驗(yàn)材料、水、電等，在減少浪費(fèi)的同時(shí)也是減少了廢物的排放，讓學(xué)生意識(shí)到低碳環(huán)保無處不在，從小事做起。提倡節(jié)約“就是低碳，就是環(huán)保，就是光榮！”。

二注重學(xué)生環(huán)保意識(shí)和能力的培養(yǎng)

1學(xué)生在教學(xué)中的地位

學(xué)生是參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體人員。實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論課教學(xué)的最大區(qū)別是課堂活動(dòng)以學(xué)生為主，一堂課90%的時(shí)間是學(xué)生自主操作，提高他們的環(huán)保意識(shí)是減輕化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境污染的前提。以基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)I教學(xué)為例，該部分教學(xué)時(shí)數(shù)2萬學(xué)時(shí)/年左右。開設(shè)對(duì)象為全?；瘜W(xué)、食品、環(huán)境、生物、醫(yī)學(xué)等專業(yè)的大一學(xué)生，在學(xué)生入學(xué)的第一個(gè)學(xué)年是培養(yǎng)學(xué)生良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的關(guān)鍵時(shí)期。因此，從學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開始，就樹立低碳環(huán)保的的思維方式，養(yǎng)成良好的行為習(xí)慣，對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、將來的工作崗位踐行、推進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展非常重要。

2充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性

在教學(xué)中，要努力使學(xué)生都意識(shí)到環(huán)境污染的嚴(yán)重性、危害性以及保護(hù)環(huán)境的重要性。例如指導(dǎo)學(xué)生組織舉辦環(huán)保講座、圖片及實(shí)物展覽、知識(shí)競賽等等一系列低碳環(huán)?；顒?dòng)，不僅提高了學(xué)生自身的環(huán)保意思，而且使更多的人們認(rèn)識(shí)到環(huán)境與人類的密切關(guān)系。倡導(dǎo)保護(hù)環(huán)境要“從我做起，從現(xiàn)在做起”。通過一個(gè)學(xué)期的訓(xùn)練，絕大部分學(xué)生都能較好的約束自己的行為并養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)方法和習(xí)慣，例如對(duì)廢渣、廢液都能自覺地進(jìn)行分類回收或處理。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中往往會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣的原因失敗，以前一般是不加考慮的重做，不僅浪費(fèi)時(shí)間，還會(huì)浪費(fèi)試劑引起成環(huán)境污染，現(xiàn)在由于通過低碳環(huán)保的教育，學(xué)生已經(jīng)逐步養(yǎng)成了節(jié)約環(huán)保的意識(shí)。他們會(huì)首先冷靜分析原因，考慮補(bǔ)救，盡量避免重做。這樣既鍛煉了學(xué)生分析問題和解決問題的能力又達(dá)到了實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保型實(shí)驗(yàn)的效果。

3加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的考核

把低碳環(huán)保作為實(shí)驗(yàn)考核的指標(biāo)之一，體現(xiàn)在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)考核，期末操作考核及閉卷考試多方面進(jìn)行。例如實(shí)驗(yàn)操作部分加大考查學(xué)生對(duì)試劑及材料的取用量、廢液、廢渣的處理及衛(wèi)生習(xí)慣等的權(quán)重。筆試中增大對(duì)安全知識(shí)及環(huán)保意識(shí)方面的測試內(nèi)容，例如試題“談?wù)勀阍趯?shí)驗(yàn)中，應(yīng)注意哪些行為（舉例）來減少‘三廢對(duì)環(huán)境的污染？”，“結(jié)合實(shí)例談?wù)勀阍趯?shí)驗(yàn)中是如何理解和實(shí)現(xiàn)‘低碳環(huán)保的？”綜述題等。

三實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革圍繞低碳環(huán)保

1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的最基礎(chǔ)課程，主要是實(shí)驗(yàn)基本操作及基本技能的訓(xùn)練。傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)體現(xiàn)在對(duì)化學(xué)基本操作的訓(xùn)練及基本知識(shí)的理解，有的實(shí)驗(yàn)資源耗費(fèi)多、藥品毒性大、污染嚴(yán)重。實(shí)驗(yàn)室是師生教學(xué)活動(dòng)的重要場地首先應(yīng)該避免有毒、有害物質(zhì)對(duì)學(xué)生身體健康的損害及對(duì)周圍環(huán)境的污染。所以改革教學(xué)內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)低碳環(huán)保的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)該調(diào)整、刪除傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中陳舊重復(fù)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，精簡、優(yōu)選、更新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

在保證必要地訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，去除一些能產(chǎn)生很大毒性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的科學(xué)性和訓(xùn)練的全面性為原則，盡量選擇使用無毒、無公害的綠色原料、試劑、材料、儀器等?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)根據(jù)學(xué)生所學(xué)的專業(yè)和掌握的知識(shí)程度分為四部分（及基礎(chǔ)化學(xué)I～Ⅳ）。以基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)I為例，其內(nèi)容具體到實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中實(shí)施是：除去一些能產(chǎn)生很大毒性的例如氯氣的制備、二氧化硫的性質(zhì)、硝酸的氧化性及汞齊等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。更新和改進(jìn)原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法。盡可能的選用無毒或低毒性，無污染或低污染，且廢棄物容易處置的化學(xué)藥劑和化學(xué)反應(yīng)。例如硫酸亞鐵銨的制備采用鐵粉代替廢鐵屑原料，無水硫酸銅的制備用氧化銅代替廢銅片原料，防止了硫化氫、含氮的氧化物等有毒氣體的排放。一些性質(zhì)實(shí)驗(yàn)難免會(huì)產(chǎn)生少量的有害氣體，一旦觀察到現(xiàn)象就馬上終止反應(yīng)，防止繼續(xù)擴(kuò)散。盡管目前實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)條件很好，但也要考慮到對(duì)實(shí)驗(yàn)室以外環(huán)境的排放影響，改革實(shí)驗(yàn)裝置，使原來的開放體系變?yōu)榉忾]體系。例如在陰離子的分析鑒定實(shí)驗(yàn)中對(duì)二氧化碳的鑒定將原教材中在試管上方用玻璃棒觀察碳酸鈣的生成改為在滴瓶中反應(yīng)生成[3]，使學(xué)生明白既提高了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察又防止了二氧化碳向大氣中的排放。endprint

盡量使用安全的儀器，實(shí)驗(yàn)室的溫度計(jì)是常規(guī)且易耗儀器，實(shí)驗(yàn)室以往用的都是水銀溫度計(jì)?？紤]到汞的毒性，學(xué)生實(shí)驗(yàn)在一般情況下均使用酒精溫度計(jì)，對(duì)一些溫度精度要求較高的實(shí)驗(yàn)如“過氧化氫分解熱的測定”才使用水銀溫度計(jì)，而且要求學(xué)生將其視為“寶貝”愛護(hù)使用，并采用儀器使用登記制度進(jìn)行管理。減少試劑用量，推廣微型化實(shí)驗(yàn)，像氯化鉛、碘化鉛的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，按傳統(tǒng)教材通常取1-2毫升硝酸鉛試劑，改革后只需要一滴試劑效果就很明顯了，而且后續(xù)加重鉻酸鉀，硝酸等試劑的量都會(huì)相應(yīng)的減少。設(shè)計(jì)增加開設(shè)一些綜合性環(huán)保實(shí)驗(yàn)，例如過氧化鈣的制備及測定、過氧化氫分解熱的測定等環(huán)保實(shí)驗(yàn)。

對(duì)于開放實(shí)驗(yàn)，優(yōu)先考慮零排放、低污染綠色環(huán)保的項(xiàng)目，例如對(duì)學(xué)生開放廢舊電池的回收利用實(shí)驗(yàn)，原料來源于生活，可以是各種類型的一次電池和二次電池，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容靈活，可以根據(jù)學(xué)生的專業(yè)層次和已掌握的知識(shí)內(nèi)容可多可少，難度可淺可深。學(xué)生感興趣，還能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力。

2多媒體仿真

教學(xué)方法改革和教學(xué)手段的現(xiàn)代化越來越受到世界各國化學(xué)教育界的高度重視[4]。利用多媒體課件、仿真實(shí)驗(yàn)軟件等現(xiàn)代化教學(xué)手段進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，把抽象的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用文字、聲音、圖像、動(dòng)畫等效果形象地描述出來，通過人機(jī)對(duì)話方式，重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生可以反復(fù)地操作練習(xí)，觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象變化[5]。多媒體仿真實(shí)驗(yàn)除了它信息量大、方便，更重要的是能避免有毒、有害的試劑對(duì)人體和環(huán)境造成的危害，特別適合那些所需試劑較多、毒性較大且污染物的排放量也較多和那些重復(fù)性不太好的實(shí)驗(yàn)。比如，一些燃燒試驗(yàn)和爆炸性試驗(yàn)以及危險(xiǎn)大、有毒氣體不易控制等不安全因素較多的實(shí)驗(yàn)，例如氯氣的制備及氯氫化合反應(yīng)等[6]。是實(shí)現(xiàn)“零排放，零污染”的環(huán)保式教學(xué)方式之一。

總之，低碳環(huán)保是社會(huì)十分關(guān)注的問題。環(huán)境保護(hù)是全民的行動(dòng)。作為化學(xué)教師，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)是每個(gè)教師應(yīng)盡的職責(zé)。在傳授學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)和技能的同時(shí)，還要培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境防止污染的意識(shí)及行為，努力做到最大限度地消除或減輕化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境所造成的污染，培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)及創(chuàng)新能力，提高大學(xué)生的良好素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。這是一個(gè)任重而道遠(yuǎn)的事業(yè)，需要廣大教師持之以恒的去探索和實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

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