綠色實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)

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(shí)踐四個(gè)方面，探討如何進(jìn)行綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)的策略。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 綠色實(shí)驗(yàn) 環(huán)保意識(shí)

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）03B-0151-02

化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，在教學(xué)過程中會(huì)遇到一些產(chǎn)生污染和浪費(fèi)的實(shí)驗(yàn)，雖然它只是一小部分，但如果在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，引入綠色環(huán)保的概念，那么也能培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能環(huán)保意識(shí)。因此綠色化學(xué)作為一種環(huán)保的觀念進(jìn)入化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂，成為了一種要求和習(xí)慣。下面結(jié)合教學(xué)實(shí)踐探討開展綠色化學(xué)教學(xué)的一些策略。

一、縮微減量，優(yōu)化設(shè)計(jì)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)材料。雖然高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)多為演示實(shí)驗(yàn)，材料消耗較少，但是節(jié)約也是必不可少的。在實(shí)驗(yàn)中，可以采取微型實(shí)驗(yàn)的方法來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，取得縮微減量的效果。

微型實(shí)驗(yàn)即為用料微型、規(guī)模微型、儀器微型的實(shí)驗(yàn)。通過這樣的實(shí)驗(yàn)，可以達(dá)到節(jié)省用料，保障安全的目的，甚至可以取得常規(guī)實(shí)驗(yàn)不能取得的實(shí)驗(yàn)效果。以原電池的實(shí)驗(yàn)為例，在選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章電化學(xué)基礎(chǔ)中，有一個(gè)重點(diǎn)講解原電池的知識(shí)。說到電池學(xué)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(yīng)該是一根長(zhǎng)粗棒，或者是一個(gè)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(huì)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(yīng)的原電池之中，原電池里可是有貨真價(jià)實(shí)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(guān)。在原電池的模擬實(shí)驗(yàn)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(shí)要進(jìn)行各項(xiàng)調(diào)試。其中有一項(xiàng)新型氫氧原電池的實(shí)驗(yàn)，總是難以成功，加之條件有限，學(xué)生也不好上手操作。成功率低，需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，增加了電解液的消耗，造成實(shí)驗(yàn)用的原料大量浪費(fèi)。因此，筆者設(shè)計(jì)了一項(xiàng)微型的實(shí)驗(yàn)，通過使用一個(gè)六孔井穴實(shí)驗(yàn)板，將實(shí)驗(yàn)的“陣地縮小”，在節(jié)約原料的同時(shí)，又能確保實(shí)驗(yàn)安全和可操作。將所需的電解液放置在多用滴管中進(jìn)行精確點(diǎn)滴，放置兩個(gè)帶玻璃管的石墨電極，這樣就可以做出微弱的放電反應(yīng)，且實(shí)驗(yàn)效果比較明顯，成功達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

化學(xué)實(shí)驗(yàn)不一定是要“大張旗鼓”地?cái)[弄實(shí)驗(yàn)室的瓶瓶罐罐，主要的是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)在觀察、操作中思考。因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)不必“鋪張浪費(fèi)”，通過微型實(shí)驗(yàn)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(xué)藥品對(duì)環(huán)境來說都意味著一種污染，即使一些化學(xué)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(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們可以尋求原料的“替身”，這些替代品可以完成實(shí)驗(yàn)要求，同時(shí)也是無毒無害的。

例如，三價(jià)鐵離子的顯色實(shí)驗(yàn)。我們選取一個(gè)綠色環(huán)保的實(shí)驗(yàn)材料替代氯化鐵溶液，這個(gè)綠色材料就是“綠色蘋果”。在一次實(shí)驗(yàn)課之前，筆者讓每人帶一個(gè)新鮮的青蘋果來。同學(xué)們紛紛表示疑惑，但是心里明白是實(shí)驗(yàn)要用，心里反而多了一些期待。課上筆者帶領(lǐng)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(gè)實(shí)驗(yàn)問題：青蘋果中含有 Fe2+，果汁呈現(xiàn)綠色，當(dāng)把它放置在空氣中一段時(shí)間后，果汁變?yōu)檩^深的黃色，此時(shí)加入維生素 C 粉末，果汁又恢復(fù)綠色，這是為什么？鐵離子顯色實(shí)驗(yàn)，本來應(yīng)該是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中手持試管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，但是現(xiàn)在卻變成了人手一杯蘋果汁，在實(shí)驗(yàn)室中飄著蘋果的果香。當(dāng)學(xué)生都明白筆者所講的內(nèi)容后，筆者要求學(xué)生按照要求進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，等大家實(shí)驗(yàn)做得差不多了，筆者適時(shí)地給學(xué)生闡釋實(shí)驗(yàn)原理—— 二價(jià)鐵離子使果汁溶液呈現(xiàn)綠色，一段時(shí)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(xué)試劑，同樣達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。在?shí)驗(yàn)的過程中既環(huán)保又令人愉快，可謂是一舉兩得。

實(shí)驗(yàn)材料不一定在實(shí)驗(yàn)室里的化學(xué)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(shí)驗(yàn)者的安全與健康。在高中階段的實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)在于讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來思考實(shí)驗(yàn)原理，因此采取原料替代的方式既不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果，又能達(dá)到綠色環(huán)保的要求。

三、電子模擬，仿真認(rèn)知

有一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅在實(shí)驗(yàn)材料上消耗較大，而且容易對(duì)環(huán)境和學(xué)生造成較大的傷害。但是這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又必須向?qū)W生展示，這時(shí)候就需要運(yùn)用現(xiàn)代的多媒體技術(shù)，通過聲、光的效果，為學(xué)生展示逼真的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)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(gè)制備氯氣的實(shí)驗(yàn)。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(duì)氯氣制備實(shí)驗(yàn)我們可以換一種思路—— 通過電子模擬的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生既能直觀地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，熟悉實(shí)驗(yàn)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(gè) flash 動(dòng)畫，動(dòng)畫中有各步操作的按鈕，通過“模擬操作”可以完整呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程。實(shí)驗(yàn)的化學(xué)方程式為：

4HCl+MnO2== MnCl2+2H2O +Cl2↑

雖然沒有進(jìn)行“實(shí)戰(zhàn)”，但是氯氣的制備過程、實(shí)驗(yàn)器材和氯氣的性質(zhì)都一目了然。借助電子模擬實(shí)驗(yàn)的便利，還進(jìn)行了多種制備氯氣的方法，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了極大方便。

在教學(xué)階段，由于實(shí)驗(yàn)處在一個(gè)感性認(rèn)知的時(shí)期，因此可以采用模擬實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行教學(xué)。在條件允許的情況下，開展電子模擬實(shí)驗(yàn)有利于環(huán)保和節(jié)能，同時(shí)也不耽誤學(xué)生的認(rèn)知過程。

四、課外實(shí)踐，提升意識(shí)

由于高中化學(xué)的實(shí)驗(yàn)用量較小，綠色實(shí)驗(yàn)的節(jié)能減排效果不明顯，所以此舉的目的重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生的綠色環(huán)保意識(shí)。因此僅僅在課上設(shè)計(jì)綠色實(shí)驗(yàn)還是不夠的，還要培養(yǎng)學(xué)生將綠色實(shí)驗(yàn)的概念延伸到生活中去，不斷增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。

酸堿是高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shì)。初次接觸酸和堿時(shí)，伴隨著一系列的顯色實(shí)驗(yàn)。要想分清哪個(gè)是酸哪個(gè)是堿或許不是太難，但是如何測(cè)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(qiáng)弱的指標(biāo)，在數(shù)值上等于氫離子濃度的負(fù)對(duì)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(huì)有種種的問題。同學(xué)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(cè)測(cè)看。pH 試紙的主要對(duì)象是各種酸性和堿性溶液，因此練習(xí)使用試紙時(shí)勢(shì)必會(huì)帶來不少酸堿廢液，這對(duì)環(huán)保是個(gè)很大的問題。因此，我們可以將測(cè)試 pH 的“戰(zhàn)場(chǎng)”轉(zhuǎn)移到生活中，讓學(xué)生在環(huán)保的生活實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行知識(shí)的實(shí)踐。筆者讓同學(xué)們學(xué)習(xí)和親手測(cè)定一些生活用品的 pH 值，以此來學(xué)習(xí)和掌握測(cè)定方法，鞏固知識(shí)。經(jīng)過大家的測(cè)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(xùn)練學(xué)生運(yùn)用 pH 試紙測(cè)定酸堿度的方法，達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。

通過課外的實(shí)踐，學(xué)生會(huì)更加深刻地認(rèn)識(shí)到綠色化學(xué)不僅是一種理念，而且更是指導(dǎo)我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種方向性的策略。綠色化學(xué)不僅存在于實(shí)驗(yàn)的精心設(shè)計(jì)，而且存在于我們的思想中，存在于我們每個(gè)學(xué)習(xí)、生活的環(huán)節(jié)之中?？偟膩碚f，將綠色實(shí)驗(yàn)的理念滲透在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的每個(gè)細(xì)節(jié)中，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保節(jié)能意識(shí)，養(yǎng)成綠色實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬志成.在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)綠色化學(xué)觀的教育探索[J].天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（1）

[2]金 伊.綠色實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的運(yùn)用[J].化工管理，2016（12）

（責(zé)編 盧建龍）