實(shí)施綠色化學(xué)理念 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

楊大強(qiáng)

摘要：對(duì)于當(dāng)今日益突出的環(huán)境污染問題解決的根本途徑是改變?nèi)说挠^念，是培養(yǎng)高素質(zhì)的人才。因此，在化學(xué)課堂上滲透綠色化學(xué)理念，初步培養(yǎng)學(xué)生具有一定的責(zé)任感和創(chuàng)造性顯得尤為重要。文章重點(diǎn)探討實(shí)施綠色化學(xué)理念的意義及化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化實(shí)施的方法。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；綠色化學(xué)；策略研究

文章編號(hào)：1008-0546（2016）08-0032-02 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.08.012

綠色化學(xué)以減量、循環(huán)、回收、再生、拒用為理念基礎(chǔ)，其核心是節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。

綠色化學(xué)的目標(biāo)和任務(wù)是最大程度的實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)性，它不是產(chǎn)生污染再去治理，而是從源頭上防止或控制污染的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)零排放。當(dāng)今環(huán)境污染問題中化學(xué)物質(zhì)造成的污染也不容忽視，為此，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中也應(yīng)該大力實(shí)施綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)，保護(hù)學(xué)生身體健康，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境意識(shí)[1]。

一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化實(shí)施的意義

化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅可以使學(xué)生觀察到用語言難以表達(dá)清楚的清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，增強(qiáng)直觀的感性認(rèn)識(shí)，而且還能培養(yǎng)學(xué)生觀察、表述、分析問題和解決問題等各方面的能力。但是，不少化學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及到有毒、有害的物質(zhì)，若不加以處理，勢(shì)必會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，對(duì)學(xué)生的身體健康帶來傷害。因此如何在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中滲透“綠色化學(xué)”的思想就顯得尤為重要。在倡導(dǎo)“綠色化學(xué)”的今天，控制實(shí)驗(yàn)的污染，提倡綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)重要的改革趨勢(shì)。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在綠色化學(xué)的思想指導(dǎo)下，用預(yù)防化學(xué)污染的新思想、新方法和新技術(shù)，對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革[2]。它的功能和意義在于：

1. 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

新化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，獲得社會(huì)責(zé)任感和科學(xué)素養(yǎng)，同時(shí)培養(yǎng)科學(xué)的價(jià)值觀和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。讓學(xué)生對(duì)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互作用有正確的認(rèn)識(shí)。

通過綠色化學(xué)教育，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)，認(rèn)識(shí)綠色化學(xué)對(duì)整個(gè)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要性，這就是新課程標(biāo)準(zhǔn)中的綠色化學(xué)的現(xiàn)代內(nèi)涵。所以，在中學(xué)化學(xué)的課堂教學(xué)中滲透綠色化學(xué)的理念，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作及設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行綠色化思考，有助于培養(yǎng)和提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2. 節(jié)約化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源

在我們的生活中只有放錯(cuò)位置的資源，而沒有垃圾。從實(shí)施綠色化學(xué)理念的角度出發(fā)，在學(xué)生的平時(shí)分組實(shí)驗(yàn)中，發(fā)動(dòng)學(xué)生尋找生活中的廢棄物來替代實(shí)驗(yàn)試劑。如用一些大理石建筑材料來制取CO2；用從廢舊電池上剝下的鋅皮來制取H2；用廢棄電線中的銅絲做與氯氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)；用西紅柿等水果來代替酸液做原電池實(shí)驗(yàn)等都取得了非常好的效果；以及充分利用廢棄的輸液管、一次性注射器及青霉素試劑瓶等代替一些實(shí)驗(yàn)儀器。這樣既節(jié)約了資源，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)在學(xué)生的參與過程中，切實(shí)地樹立了綠色化學(xué)的理念。

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化實(shí)施的辦法

1. 開發(fā)綠色化的教學(xué)內(nèi)容

要實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)，那么首先要考慮的是零排放和零污染。因此我們?cè)谶x取實(shí)驗(yàn)題目時(shí)應(yīng)在滿足培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的要求的基礎(chǔ)上，盡可能選擇環(huán)保型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。而目前我們使用的教材中仍設(shè)置了一些存在毒性及危險(xiǎn)性且廢棄物較多的實(shí)驗(yàn)，這顯然不符合綠色化學(xué)的理念。如無機(jī)實(shí)驗(yàn)中Cl2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，SO2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，濃硫酸和硝酸等的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)考慮盡量予以改進(jìn)。如蘇教版必修1中銅絲在氯氣中反應(yīng)的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，課本上的操作是：用坩堝鉗夾住一束銅絲，灼熱后立刻放入盛有氯氣的集氣瓶中。盡管實(shí)驗(yàn)操作比較簡(jiǎn)單，但實(shí)驗(yàn)過程中不可避免地有氯氣逸出，對(duì)空氣造成嚴(yán)重污染，教室前排的學(xué)生也會(huì)受到強(qiáng)烈的刺激，造成了諸多不利的影響。為了解決這個(gè)問題，使實(shí)驗(yàn)綠色化，可以對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下改進(jìn)：如圖1，在石英玻璃管中放入一團(tuán)細(xì)銅絲，點(diǎn)燃酒精燈，對(duì)銅絲部位進(jìn)行加熱，1～2分鐘后，將收集有氯氣的注射器針頭刺入石英玻璃管的橡皮塞中，將氯氣緩慢全部注入，即可觀察到銅絲紅熱，產(chǎn)生大量棕黃色的煙。拔出針頭，用同樣的方法向玻璃管中注入空氣，使棕黃的煙鼓入盛有少量蒸餾水的具支試管中，可觀察到溶液呈藍(lán)色。本實(shí)驗(yàn)通過改進(jìn)不但能使學(xué)生觀察到更清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時(shí)消除了有毒氣體的排放，更重要的是讓學(xué)生接受了綠色化學(xué)的教育。

2. 發(fā)展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)相對(duì)于常規(guī)實(shí)驗(yàn)，一般都有更低程度的污染、使用更少量的藥品以及更明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和安全等優(yōu)點(diǎn)，教師和學(xué)生可以一起動(dòng)手設(shè)計(jì)和改進(jìn)書本上的常規(guī)實(shí)驗(yàn)，將其設(shè)計(jì)成微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。它要求學(xué)生能善于開動(dòng)腦筋，提出自己獨(dú)到的見解，因此在設(shè)計(jì)的過程中不但鞏固了所學(xué)知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，更重要的是增強(qiáng)了學(xué)生的資源意識(shí)和環(huán)保意識(shí)；由于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)試劑用量的大大減少，也使更多的演示實(shí)驗(yàn)變?yōu)榉纸M實(shí)驗(yàn)成為可能，這樣就從以往的一人做眾人看變成人人參與，變被動(dòng)的接收式的學(xué)習(xí)方式為主動(dòng)的探究式的學(xué)習(xí)方式，也極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。發(fā)展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)充分體現(xiàn)了現(xiàn)代綠色化學(xué)教育及創(chuàng)新教育的理念。如蘇教版必修1教材在研究二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，使用的是試管進(jìn)行試驗(yàn)，這樣在實(shí)驗(yàn)過程中就不可避免地造成較多量的二氧化硫有毒氣體逸散到空氣中，不僅會(huì)對(duì)空氣造成一定的污染，還會(huì)對(duì)學(xué)生的身心健康帶來危害。在實(shí)際教學(xué)過程中我們將此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化處理，借助醫(yī)用青霉素試劑瓶和注射器代替試管實(shí)驗(yàn)（如圖2所示），不僅觀察到了明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而且可以避免氯氣在教室中的逸散，更重要的是在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作過程中有效地增強(qiáng)了學(xué)生的綠色化學(xué)理念。

3. 采用多媒體技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)

多媒體技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量起著重要的作用。利用計(jì)算機(jī)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)可減少藥品的損耗，安全方便快捷且無污染[3]。目前教材中安排的化學(xué)實(shí)驗(yàn)有使用昂貴試劑的，有有毒、有害物質(zhì)產(chǎn)生的，有易發(fā)生爆炸的，如完全按照教材的要求去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，很顯然與綠色化學(xué)的理念背道而馳。如必修2教材中電解飽和CuCl2溶液的實(shí)驗(yàn)，不但實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，而且現(xiàn)象不夠清晰，更重要的是產(chǎn)生的氯氣逸散到空氣中帶來嚴(yán)重的污染。我們可以讓班級(jí)有計(jì)算機(jī)特長(zhǎng)的學(xué)生利用軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果清晰地展現(xiàn)給學(xué)生，教師適當(dāng)加以點(diǎn)撥指導(dǎo)，這樣既完成了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，又使化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化。因此，適度將多媒體技術(shù)應(yīng)用在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，是實(shí)施綠色化學(xué)理念的又一途徑。

總之，在新課程的化學(xué)課堂教學(xué)過程中，教師應(yīng)不斷學(xué)習(xí)，言傳身教。注重充分利用和挖掘新教材中的綠色化學(xué)素材，盡量改進(jìn)實(shí)驗(yàn)使其微型化，同時(shí)把握綠色化學(xué)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)和成果，結(jié)合學(xué)生的興趣特點(diǎn)，以更加開放和多樣的方式開展綠色化學(xué)教育。利用課堂主陣地，做好啟蒙教育，在綠色化學(xué)理念的指導(dǎo)下，不斷讓學(xué)生親身體驗(yàn)、踐行綠色化學(xué)，使之深入學(xué)生的內(nèi)心，從而逐步實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)教育的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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