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中学化学实验绿色化实施策略

2017-04-06李秀凤

试题与研究·教学论坛 2017年13期
关键词:化学实验实施策略

李秀凤

摘 要:目前人类社会正面临着严重的环境危机,绿色化学理念是化学实验教学发展的重要发展趋势之一。我们可以从减少药品用量、规范实验操作、改进实验装置、实验微型化设计等方面去教育学生、感染学生,使其树立良好的环保意识和实验习惯。

关键词:化学实验;实验绿色化;实施策略

化学是一门以实验为基础的学科。我国著名化学家戴安邦先生曾经说过:“化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式。”在大力提倡素质教育的今天,化学实验对于学习化学的重要性显而易见,现行教材中的演示实验尽管在教材编写时已经注意减少对环境的污染,但某些实验还是不够完善,缺乏实验绿色化、微型化的设计创意,存在污染和浪费等缺点。

因此在化学教学中,应以改革、创新实验为突破口,可以在日常的教学中从培养绿色化学思想、改进演示实验装置、设计学生实验的微型化等方面去教育学生、感染学生,增强学生的环保意识。

一、培养绿色化学思想,增强环保意识

绿色化学作为教育教学改革的一个重要理念,以其重要的教育价值而被广大一线教师所接受和认可。面对接受启蒙化学教育的中学生,贯彻绿色化学的内涵显得尤为重要。这就需要一线教师将培养学生的绿色化学思想贯穿于化学教育的全过程中,而不能只是单独地讲解绿色化学的道理。

不少学生在做实验时,往往有错误的认识倾向:药品用量越多,实验效果越明显。事实上,在中学阶段药品用量只要达到一定量,实验效果基本相差无几。例如,在“氯气的性质”教学中,课堂上可以适当地借助一两个过量使用药品和规范药品用量的对比演示实验,让学生意识到过多地使用药品不仅是浪费,而且产生的有毒有害物质,散发到空气中、水中都会造成环境污染,甚至危害身体健康。身临其境的负面影响往往会让人刻骨铭心,以此告诫学生规范药品用量利人、利己、利环境。

学生实验中不仅存在药品用量不规范的问题,而且学生的实验习惯也不好。实验完毕,实验台乱糟糟,清洗试管时废液随意地倾倒在水池内,用水冲一冲,严重污染下水道。因此,在学生实验结束后除了需清洗仪器、收拾实验桌、废液倾倒在指定的废液缸内等基本要求外,还要表扬在实验中规范药品用量、实验习惯良好的学生,更有利于学生形成环保意识。

因此,无论是课堂演示实验还是学生实验都要规范药品用量,尽量提出量化要求,使其养成良好的实验习惯。实验教学中教师以身作则,把好的经验传播给学生,师生亲力亲为,才得以让环保观念深入人心。

二、改進演示实验装置,向无污染的方向发展

很多反应产生有毒气体是既定事实,我们无法改变其反应原理,但可以从控制有毒气体进入大气,防止其危害环境的角度改进实验装置。新课程理念告诉我们“用教科书教,而不是教教科书”,教科书中呈现的实验操作方法只是编者对课程标准的一种理解和呈现。有些实验可以根据自己的理解和创意,对有毒气体逸出的实验从仪器到操作做出改进和实践。

例如,苏教版普通高中课程标准实验教科书·化学1第88页实验2向试管中加入5ml二氧化硫水溶液,滴加品红溶液,振荡,观察品红溶液颜色的变化。然后加热试管,观察加热前后溶液颜色的变化。相比人教版的实验操作,虽然用二氧化硫水溶液代替直接通入SO2气体,避免了余气逸出污染环境,但加热时仍有SO2气体外逸,造成大气污染,危害师生健康。

为了弥补课本演示实验的不足,从绿色化学的角度出发,笔者对“二氧化硫漂白性验证实验”做了如下改进。实验装置如图1所示,一支试管上面塞一个带注射器的橡胶塞。

改进操作步骤:课前用带有针头和橡胶塞的注射器收集满SO2气体,用橡胶塞塞紧盛有2ml品红溶液的试管口,将注射器中的SO2气体缓缓推入试管中,充分振荡,观察品红溶液颜色的变化。用酒精灯火焰加热褪色后的试管(可观察到注射器的活塞慢慢外移),观察加热前后溶液颜色的变化。实验结束后,可将注射器中的SO2气体推入装有NaOH溶液的烧杯中。

这样的改进,SO2气体可在课前提前制备收集,节约课堂时间,提高课堂效率。整个演示过程不仅有效地防止了SO2气体外逸,而且该装置可反复几次褪色、复原实验,适合多个班级课堂教学的多次反复演示,突出体现SO2气体可复原性漂白的性质,同时突破了这个教学难点。利用该装置同样的操作步骤,可以补充演示Cl2气体与品红溶液作用的实验,通过对比加深学生对Cl2气体不可复原性漂白性质的理解。鲜明的现象对比、生动的感性认识,教学效果远远优于教师抽象的纯理论解释。

课堂实验的绿色化设计和改进是教育形势发展的需要。教师在教学过程中应不拘泥于课本中现成的实验方案,鼓励学生积极参与到实验设计和改进过程中去,这样不但可以培养学生的创新意识和实验动手操作能力,而且绿色化的实验设计也在潜移默化中影响学生的认知与行为,提高学生的环保意识。

三、学生实验的微型化设计,减少污染

微型化学实验是在微型化学仪器中进行的化学实验。在实验现象明显的前提下,对不可避免会形成污染的实验尽可能使其微型化,本着能小不大、能少不多的原则设计,使污染达到最小值。

现行中学化学教材中,演示实验有180多个,其中点滴实验就有60多个。这些点滴实验若都在常用试管中进行,药品用量都比较大,既浪费药品,又造成环境污染。在实验中可以借助小试管、点滴板等微型化仪器,来控制滴加药品的用量。这样既可以改变常规实验所带来的缺点,又可以改演示实验为学生实验,改变“老师做,学生看”的传统实验模式。不仅可以激发学生的实验参与热情,使学生思维从“低能态”跃迁到“激发态”,而且对于学生学习新知识将产生积极的效应。

例如,教材中氯气的制备及性质实验,使用标准仪器不足之处在于装置较庞大,实验内容较多,演示耗时较长。为解决这一问题,笔者开发出一套氯气的制备及性质实验的微型实验装置,整个装置简单,易于操作,实验效果良好。

改进操作步骤:在点滴板上按图示1、2、3、4、5、6、7的顺序依次盛有硝酸酸化的AgNO3溶液、滴有酚酞的NaOH溶液、品红溶液、滴有KSCN的FeCl2溶液、NaBr溶液、滴有淀粉的KI溶液、紫色石蕊试液。将点滴板放于长方形透明塑料盒的右侧。在图示8已固定的透明果冻塑料杯里加入一小勺KClO3,盖上长方形塑料盒的盖子(盖子上已事先凿一个与图示8位置对应的小孔)。吸取一滴管浓盐酸通过小孔加入塑料杯中,立即用蘸有NaOH溶液的棉花团塞住小孔。出现明显现象后,沿小孔加入适量浓NaOH溶液吸收塑料盒内的多余氯气,轻摇塑料盒,使盒中的氯气被充分吸收。

该实验装置既能使实验在密闭体系内进行,有效地防止氯气外逸,并巧妙地处理了尾气,又能减少实验药品的消耗和实验次数,节约实验时间;既可放在实物投影仪上用于课堂演示,又可用于学生的分组实验。SO2、NO2等产生有毒物质的实验都可以参考这种设计思路进行设计,变成绿色化的实验。微型化学实验不但在化学教学中教学效果良好,而且具有显著的环保与经济效益,在对学生进行“绿色化学”的渗透教学中具有不可忽视的作用。

中学化学教学不仅要教会学生化学原理、基本规律、物质性质,而且要让学生懂得运用化学服务生活和避害扬利,更应该让绿色化学思想成为学生道德素养的重要组成部分,使学生随时随地都坚定地举起绿色化学的旗帜保护生态环境。因此,作为一线化学教师,有责任和义务担当起提高全民族环保素质的教育任务,从学生抓起,在化学教学中不断地渗透绿色化学教育理念,培养学生规范实验的习惯,增强学生的环保意识。

参考文献:

1.阎红梅等.从绿色化学视角例析高中化学教科书实验设计的变化[J].中学化学教学参考,2007(1~2).

2.王震宇.例谈改进化学实验的几点体会[J].化学教学,2008(3).

3.焦蓉.建立绿色化的高中化学实验及实验教学新体系[J].化学教学,2007(11).

4.王祖浩.普通高中课程标准实验教科书[M].江苏教育出版社,2009.6.

(作者单位:福建省莆田华侨中学)

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