綠色化學在中學化學實驗教學的滲透
時間:2022-09-10 03:16:47
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摘要:隨著科技的不斷發展,人們越來越追求綠色健康的生活,但是化學工業產生的污染給人們的生活帶來了很多弊端,環境的惡化呼吁社會發展綠色化學。化學實驗是化學發展的重要支撐,將低污染滲透到化學教學中去迫在眉睫。討論了如何在化學實際教學中引入綠色化學理念,并闡述了切實可行的手段。
關鍵詞:綠色化學;中學化學實驗教學;滲透與實施
綠色化學實驗的引進不僅符合當今社會發展的要求,同時豐富了中學化學實驗的教學內容。如果純粹按照教科書上的實驗步驟操作,可能忽視了學生創新能力的培養,同時學生對實驗中可能存在的一些安全隱患和環保問題不重視,導致實驗不符合綠色化學的理念。通過綠色化學實驗的學習,讓學生開始接觸與綠色化學相關的內容,在實驗操作中,引導學生主動發現問題,并通過交流合作解決問題。在此過程中讓學生感受到綠色化學實驗的重要性,并在實驗教學中教會學生如何選擇合適的化學試劑來進行化學實驗,對實驗過程中產生的污染物應如何處理,進而培養學生正確操作的技能,同時又可以避免有害物質的侵害,讓學生了解綠色化學實驗的意義,發揮學生的創新能力,改進并設計出符合綠色化學新的實驗方案。
1綠色化學實驗的必要性
人們的生活離不開化學,可持續發展要求我們發展綠色化學。在中學化學的實驗教學中,教師要不斷挖掘教材中綠色化學的要素,將化學與實際生活相結合,不斷為學生滲透綠色化學理念[1]。傳統的教學方式只是單一地跟隨教學進度,在教學過程中忽視培養學生環保意識;在新的教學大綱中,就開始重視綠色化學,例如人教版高中化學教材《必修2》在第四章的第二節專門介紹了環境保護與綠色化學,而且課后習題也設計出一些有關綠色化學的知識。《普通高中化學課程標準(實驗)》在選修模塊內容的設置上也體現了綠色化學的理念,例如“實驗化學”這個課題已表明綠色化學教育開始走進中學化學課堂。化學離不開實驗,在實驗中滲透綠色化學理念,不僅可以增強學生保護環境的意識,同時可以強化學生的動手操作能力[2]。隨著化學教學改革的推進,化學實驗也在不斷改進和完善中,越來越多的實驗項目符合綠色化學發展的要求。化學所包含的知識范圍很廣,同時化學實驗也是多種多樣的,化學實驗教學是化學教學的最基本環節,因此化學實驗在化學學習中起著很重要的作用。在實驗教學中不影響結果的前提下,有意識地帶領學生改進傳統的實驗裝置,使改進后的裝置更符合未來發展的要求,同時改進后的實驗更貼近生活,符合學生的認知水平。
2綠色化學在中學化學實驗教學中滲透的方法
2.1微型化學實驗的推廣。隨著新課標的改革,學校教育更多地強調以學生為主體,教師為主導的教學模式,注重培養學生自主學習和實踐動手操作能力。以往開設的部分化學實驗項目屬于粗放式,具有藥品用量大,安全性低等缺點;而且多數實驗都由教師操作,學生觀摩學習,學生的學習積極性較低,常規的化學實驗已經不能很好地適應新課標下化學教學的需求[3]。在化學實驗的改革下,微型化學實驗作為減少實驗廢棄物,改善化學實驗的重要方法,逐漸在化學實驗教學中推廣。在以鎂與冷水反應的微型實驗中,如果把鎂投入到冷水中看不到氣泡的產生,有的同學就會認為鎂不跟冷水反應,只能跟熱水進行反應,這是片面的認識。然而對實驗進行如下改進,可以證明鎂是可以和冷水反應的。(1)操作步驟。在實驗室里,發給每位學生一段鎂條,在教師的指導下,學生動手操作實驗。首先用砂紙打磨鎂條,除去表面的氧化膜并卷成螺旋狀,再放入盛滿水的注射器中(活塞拔出,針頭已用橡膠塞堵住),將其倒扣在盛滿水的水槽中。(2)實驗現象。經過幾分鐘的反應,可觀察到有氣泡不斷冒出,一段時間后,有白色沉淀生成,注射器的液面下降。反應結束后,打開橡膠塞,將注射器的活塞緩慢內推,同時將燃著的木條靠近針頭,可觀察到氫氣安靜地燃燒,由此實驗現象可證明鎂是可以和冷水反應的。(3)改進后的優點。微型化學實驗所用的儀器容量小,藥品用量少,實驗現象明顯,安全性高,無污染,環保綠色等優點;微型化學實驗的推廣實現了學生自主學習、親自動手操作實驗的理念,讓學生自主地參與知識的獲得過程;同時學生還可以在實驗的過程中感受到化學的奧秘,通過觀察實驗現象,分析實驗成敗的原因,培養學生善于發現問題、解決問題的能力。通過此微型實驗可以加深學生對鎂化學性質的印象;同時在實驗過程中,可以培養學生的科學探究和獨立思考的能力,形成科學的情感、態度價值觀。2.2化學實驗的密閉化、循環化。在中學化學實驗的過程中,有些實驗不可避免會產生污染物。如果不加以處理,直接排放到空氣中,勢必會危害人的身體健康。如果可以對實驗裝置進行一定的改進,使其在一個相對密閉的環境中進行反應,這樣就可以避免污染物的泄漏。例如:在一氧化碳還原氧化鐵的實驗中,經典的實驗是要事先制取好一氧化碳并收集在貯氣瓶里,此準備工作比較繁雜,而且產生的有毒氣體如果不謹慎處理,排放到空氣中會對空氣造成污染,同時不利于學生的身體健康。現對此實驗進行了改進,采取草酸鈉制取一氧化碳。(1)實驗原理。草酸鈉受熱分解生成一氧化碳,然后用一氧化碳還原氧化鐵[4]。(2)實驗操作步驟。首先將適量的草酸鈉晶體放入試管底部,并將試管橫放,塞入一小塊棉花,再把適量干燥的氧化鐵鋪在試管中部,之后用帶導管的橡膠塞塞緊試管口,用鐵架臺將試管固定,將導管通入澄清石灰水中,之后用氣球收集尾氣。然后,用兩盞酒精燈同時對草酸鈉和氧化鐵加熱,一段時間后,觀察到澄清石灰水變渾濁,紅棕色的氧化鐵變黑,之后用磁鐵靠在變黑的氧化鐵試管外壁,發現能被磁鐵吸引,說明氧化鐵被一氧化碳還原生成了鐵。(3)改進后的優點。通過改進實驗裝置,使實驗在密閉體系中進行反應,并將一氧化碳的制取與一氧化碳還原氧化鐵設計在一個實驗裝置中,整個實驗巧妙地設計在一個封閉的體系,既達到了實驗目的,也實現了零污染的綠色化學理念。2.3多媒體輔助教學。隨著科技的進步,多媒體技術不僅給人們的生活帶來了便利,同時也逐漸運用到了教學中。多媒體作為一個輔助教學的工具,給我們的課堂也增加了一份色彩。在化學實驗中,對于有毒和易腐蝕的化學試劑,或易產生有毒物質的化學實驗,教師都可以運用多媒體給學生展示實驗過程及現象,這樣既可以節省實驗時間,又可避免有害物質危害學生的身體健康,實現綠色化學理念。在課堂教學中多媒體的運用,打破了傳統教學方法上的單一,緩解學生學習的疲勞和厭倦感,同時激發學生的學習興趣,提高學生的認知水平[5]。例如,中學化學實驗中探究硫在空氣中和氧氣中燃燒的實驗現象,如果在課堂中進行實驗展示,那么實驗過程中產生的二氧化硫將會擴散到空氣中,據資料顯示,二氧化硫是一種有刺激性、有毒的氣體,少量的二氧化硫吸入會溶解到人體的血液中,如果學生不小心吸入了二氧化硫會出現咳嗽、咽喉痛等癥狀,同時也會影響教學進度。為了避免此狀況的發生,教師可以運用多媒體分別播放硫在空氣中和氧氣中燃燒的實驗,學生通過觀看視頻,形成直觀的對比,既節省時間又達到了預期的教學效果。通過多媒體教學代替化學實驗中裝置較為復雜、操作難度較大、易爆、產生有毒物質實驗,既可以達到教學目的,又避免了安全風險,同時也把綠色化學理念落到實處。2.4化學實驗中廢棄物的處理。在化學實驗中難免產生廢棄物,化學實驗的污染是學生最直接接觸的污染源,如果不能引導學生妥善處理化學實驗中產生的廢棄物,那么課堂環保教育也空為一談。處理化學實驗中廢棄物可以培養學生嚴謹的實驗態度和科學的實驗方法,既有助于提高了學生的環保意識,同時增強了化學實驗的規范化[6]。化學實驗有相應的廢棄物處理規章,廢棄物主要分為廢液、廢氣和廢渣,不同的廢棄物處理方法也不一樣,但是有些廢棄物可以作為一種課程資源,將廢棄物變廢為寶,循環再利用。例如與食鹽有關的化學實驗,教學內容較多,學生在實驗室里動手操作有關食鹽實驗的機會也多。每次實驗結束后都會有大量的食鹽水被浪費,若是將這些無用的食鹽水收集在干凈的大水槽中晾曬,一段時間后,就可以向學生演示海水曬鹽的原理、粗鹽的潮解現象、解釋飽和溶液和不飽和溶液概念、探究氯化鈉溶解性隨溫度變化的特點等大量的課程資源,有關溶液這部分的知識幾乎都能被包含。通過食鹽水的反復循環利用,讓學生意識到垃圾只是放錯了地方的資源,由化學實驗中廢棄物的再利用啟發學生思考生活中的垃圾再利用,充分地將化學實驗與實際生活相結合,激發他們將來建設創新性社會和資源節約型社會。
3結束語
在中學化學實驗中滲透綠色化學理念是很必要的,是未來社會發展的要求。發展綠色化學不是讓我們摒棄原有的化學課程,而是讓我們通過對化學實驗的不斷改進與完善,通過推廣微型化學實驗,完善化學實驗的密閉化、循環化,多媒體輔助教學處理化學實驗中產生的廢棄物等方法,將化學實驗和環境相結合,達到化學實驗與環境保護相統一的目的[7]。同時可以增強學生環保意識,培養學生探索求真精神和科學嚴謹態度,因此將綠色化學理念滲透到中學化學實驗中很有必要。
參考文獻
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作者:姚成立 馬曉艷 李紅英 單位:合肥師范學院化學與化學工程學院
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