綠色實驗培養(yǎng)學生的環(huán)保意識

陳賢

【摘 要】本文以人教版教材為例，從節(jié)約原料、綠色替代、仿真模擬和課外實踐四個方面，探討如何進行綠色化學實驗，培養(yǎng)學生環(huán)保意識的策略。

【關鍵詞】高中化學 綠色實驗 環(huán)保意識

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）03B-0151-02

化學是一門實驗學科，在教學過程中會遇到一些產(chǎn)生污染和浪費的實驗，雖然它只是一小部分，但如果在化學實驗中，引入綠色環(huán)保的概念，那么也能培養(yǎng)學生的節(jié)能環(huán)保意識。因此綠色化學作為一種環(huán)保的觀念進入化學實驗課堂，成為了一種要求和習慣。下面結(jié)合教學實踐探討開展綠色化學教學的一些策略。

一、縮微減量，優(yōu)化設計

化學實驗是通過試探性的研究，來探究各種物質(zhì)的性質(zhì)，因此難免要消耗大量的實驗材料。雖然高中化學實驗多為演示實驗，材料消耗較少，但是節(jié)約也是必不可少的。在實驗中，可以采取微型實驗的方法來進行優(yōu)化設計，取得縮微減量的效果。

微型實驗即為用料微型、規(guī)模微型、儀器微型的實驗。通過這樣的實驗，可以達到節(jié)省用料，保障安全的目的，甚至可以取得常規(guī)實驗不能取得的實驗效果。以原電池的實驗為例，在選修4《化學反應原理》第四章電化學基礎中，有一個重點講解原電池的知識。說到電池學生都不陌生，在日常生活中經(jīng)常見到。大多數(shù)人的印象中的電池應該是一根長粗棒，或者是一個厚圓鐵片，在想象中這樣的電池，可將其與“電”聯(lián)系上，卻從未與“池”能聯(lián)系上。電池都是帶電的，與水都是“天生相克”，怎么會與盛水的“池”聯(lián)系到一起呢？殊不知這電池的“池”來源于發(fā)生放電反應的原電池之中，原電池里可是有貨真價實的“電解池”，其中充滿著電解液。而生活中大多都是干電池，因此與“池”無關。在原電池的模擬實驗中，是要真正地去做電解池和放置電極的。這需要配置電解液和選用電極，同時要進行各項調(diào)試。其中有一項新型氫氧原電池的實驗，總是難以成功，加之條件有限，學生也不好上手操作。成功率低，需要進行多次實驗，增加了電解液的消耗，造成實驗用的原料大量浪費。因此，筆者設計了一項微型的實驗，通過使用一個六孔井穴實驗板，將實驗的“陣地縮小”，在節(jié)約原料的同時，又能確保實驗安全和可操作。將所需的電解液放置在多用滴管中進行精確點滴，放置兩個帶玻璃管的石墨電極，這樣就可以做出微弱的放電反應，且實驗效果比較明顯，成功達到實驗目的。

化學實驗不一定是要“大張旗鼓”地擺弄實驗室的瓶瓶罐罐，主要的是培養(yǎng)學生學會在觀察、操作中思考。因此化學實驗不必“鋪張浪費”，通過微型實驗也可以取得同樣的效果，甚至取得更好的效果。

二、原料替代，無毒無害

大多數(shù)的化學藥品對環(huán)境來說都意味著一種污染，即使一些化學藥品沒有毒害，但是處理廢液也是一樁麻煩事。這樣在一些化學實驗中，我們可以尋求原料的“替身”，這些替代品可以完成實驗要求，同時也是無毒無害的。

例如，三價鐵離子的顯色實驗。我們選取一個綠色環(huán)保的實驗材料替代氯化鐵溶液，這個綠色材料就是“綠色蘋果”。在一次實驗課之前，筆者讓每人帶一個新鮮的青蘋果來。同學們紛紛表示疑惑，但是心里明白是實驗要用，心里反而多了一些期待。課上筆者帶領大家把蘋果榨汁、過濾，得到了一杯杯蘋果汁，到這里大家還是一頭霧水。筆者揭開謎底，兜出了這樣一個實驗問題：青蘋果中含有 Fe2+，果汁呈現(xiàn)綠色，當把它放置在空氣中一段時間后，果汁變?yōu)檩^深的黃色，此時加入維生素 C 粉末，果汁又恢復綠色，這是為什么？鐵離子顯色實驗，本來應該是學生在實驗室中手持試管進行實驗的，但是現(xiàn)在卻變成了人手一杯蘋果汁，在實驗室中飄著蘋果的果香。當學生都明白筆者所講的內(nèi)容后，筆者要求學生按照要求進行相應的實驗操作，等大家實驗做得差不多了，筆者適時地給學生闡釋實驗原理—— 二價鐵離子使果汁溶液呈現(xiàn)綠色，一段時間后，F(xiàn)e2+ 在空氣中被氧化為 Fe3+，溶液變?yōu)榱它S色。維生素C是還原劑，又將 Fe3+ 還原為 Fe2+，溶液又變回綠色。一杯蘋果汁就代替了難聞的化學試劑，同樣達到實驗目的。在實驗的過程中既環(huán)保又令人愉快，可謂是一舉兩得。

實驗材料不一定在實驗室里的化學藥品，它可以是我們見到的任何東西。選取其他材料代替有污染、有毒害的試劑，既符合環(huán)保的要求，又能確保實驗者的安全與健康。在高中階段的實驗中，重點在于讓學生通過實驗來思考實驗原理，因此采取原料替代的方式既不會影響實驗效果，又能達到綠色環(huán)保的要求。

三、電子模擬，仿真認知

有一些化學實驗不僅在實驗材料上消耗較大，而且容易對環(huán)境和學生造成較大的傷害。但是這些實驗現(xiàn)象又必須向?qū)W生展示，這時候就需要運用現(xiàn)代的多媒體技術，通過聲、光的效果，為學生展示逼真的實驗場景。

例如，必修 1《第四章非金屬及其化合物》中的《第二節(jié)富集在海水中的元素—— 氯》。在這一章節(jié)中，涉及一個制備氯氣的實驗。我們知道，氯氣是一種有毒氣體，其制備過程也不是很容易。氯氣制備有多種方法，難以一一演示出來。因此，對氯氣制備實驗我們可以換一種思路—— 通過電子模擬的實驗，讓學生既能直觀地觀察到實驗現(xiàn)象，熟悉實驗操作，又能很好地避免與有毒氣體接觸，安全環(huán)保。選取以二氧化錳與濃鹽酸混合制氯氣為例，筆者在課上選用了一個 flash 動畫，動畫中有各步操作的按鈕，通過“模擬操作”可以完整呈現(xiàn)實驗過程。實驗的化學方程式為：

4HCl+MnO2== MnCl2+2H2O +Cl2↑

雖然沒有進行“實戰(zhàn)”，但是氯氣的制備過程、實驗器材和氯氣的性質(zhì)都一目了然。借助電子模擬實驗的便利，還進行了多種制備氯氣的方法，為實驗教學帶來了極大方便。

在教學階段，由于實驗處在一個感性認知的時期，因此可以采用模擬實驗的方式進行教學。在條件允許的情況下，開展電子模擬實驗有利于環(huán)保和節(jié)能，同時也不耽誤學生的認知過程。

四、課外實踐，提升意識

由于高中化學的實驗用量較小，綠色實驗的節(jié)能減排效果不明顯，所以此舉的目的重點在于培養(yǎng)學生的綠色環(huán)保意識。因此僅僅在課上設計綠色實驗還是不夠的，還要培養(yǎng)學生將綠色實驗的概念延伸到生活中去，不斷增強環(huán)保意識。

酸堿是高中化學實驗中的“常客”，它們就像兩極中的陰陽一樣，大有兩儀生四象之氣勢。初次接觸酸和堿時，伴隨著一系列的顯色實驗。要想分清哪個是酸哪個是堿或許不是太難，但是如何測定酸堿度？這就要提到 pH 試紙了。酸堿度用 pH 值來表示，pH 值的含義是表示 H+ 濃度很小的溶液（[H]在 1-10-14 mol/L之間）酸堿性強弱的指標，在數(shù)值上等于氫離子濃度的負對數(shù)。教材選修 4 第二節(jié)中介紹了 pH 試紙的用途，但是真刀真槍地使用起來，卻會有種種的問題。同學們初次接觸試紙，把 pH 試紙拿到手里，就不禁想要找溶液來測測看。pH 試紙的主要對象是各種酸性和堿性溶液，因此練習使用試紙時勢必會帶來不少酸堿廢液，這對環(huán)保是個很大的問題。因此，我們可以將測試 pH 的“戰(zhàn)場”轉(zhuǎn)移到生活中，讓學生在環(huán)保的生活實驗中進行知識的實踐。筆者讓同學們學習和親手測定一些生活用品的 pH 值，以此來學習和掌握測定方法，鞏固知識。經(jīng)過大家的測定，結(jié)果諸如食醋 pH 值約為 3，牙膏 pH 值約為 9，等等，各式各樣都有，這樣同樣可以訓練學生運用 pH 試紙測定酸堿度的方法，達到學習的目的。

通過課外的實踐，學生會更加深刻地認識到綠色化學不僅是一種理念，而且更是指導我們進行實驗的一種方向性的策略。綠色化學不僅存在于實驗的精心設計，而且存在于我們的思想中，存在于我們每個學習、生活的環(huán)節(jié)之中。總的來說，將綠色實驗的理念滲透在化學實驗的每個細節(jié)中，能夠更好地培養(yǎng)學生的環(huán)保節(jié)能意識，養(yǎng)成綠色實驗的習慣。

【參考文獻】

[1]馬志成.在高中化學實驗中培養(yǎng)綠色化學觀的教育探索[J].天津師范大學學報，2009（1）

[2]金 伊.綠色實驗在高中化學學習中的運用[J].化工管理，2016（12）

（責編 盧建龍）