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(fā)展,人們越來越追求綠色健康的生活,但是化學工業(yè)產(chǎn)生的污染給人們的生活帶來了很多弊端,環(huán)境的惡化呼吁社會發(fā)展綠色化學?;瘜W實驗是化學發(fā)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(fā)展的要求,同時豐富了中學化學實驗的教學內(nèi)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(chuàng)新能力的培養(yǎng),同時學生對實驗中可能存在的一些安全隱患和環(huán)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(nèi)容,在實驗操作中,引導學生主動發(fā)現(xiàn)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(chǎn)生的污染物應如何處理,進而培養(yǎng)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(fā)揮學生的創(chuàng)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(xù)發(fā)展要求我們發(fā)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(tǒng)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(yǎng)學生環(huán)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(jié)專門介紹了環(huán)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?!镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準(實驗)》在選修模塊內(nèi)容的設置上也體現(xiàn)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?;瘜W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(huán)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(fā)展的要求?;瘜W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(huán)節(jié),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(tǒng)的實驗裝置,使改進后的裝置更符合未來發(fā)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(yǎng)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(shù)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(guī)的化學實驗已經(jīng)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(chǎn)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(fā)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?。瑢⑵涞箍墼谑M水的水槽中。(2)實驗現(xiàn)象。經(jīng)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(nèi)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(xiàn)象可證明鎂是可以和冷水反應的。(3)改進后的優(yōu)點。微型化學實驗所用的儀器容量小,藥品用量少,實驗現(xiàn)象明顯,安全性高,無污染,環(huán)保綠色等優(yōu)點;微型化學實驗的推廣實現(xiàn)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(xiàn)象,分析實驗成敗的原因,培養(yǎng)學生善于發(fā)現(xiàn)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(yǎng)學生的科學探究和獨立思考的能力,形成科學的情感、態(tài)度價值觀。2.2化學實驗的密閉化、循環(huán)化。在中學化學實驗的過程中,有些實驗不可避免會產(chǎn)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(huán)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(jīng)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(chǎn)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?,F(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(yōu)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(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)象,這樣既可以節(jié)省實驗時間,又可避免有害物質危害學生的身體健康,實現(xiàn)綠色化學理念。在課堂教學中多媒體的運用,打破了傳統(tǒng)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(fā)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(xiàn)象,如果在課堂中進行實驗展示,那么實驗過程中產(chǎn)生的二氧化硫將會擴散到空氣中,據(jù)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(xiàn)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(fā)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(jié)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生的廢棄物,那么課堂環(huán)保教育也空為一談。處理化學實驗中廢棄物可以培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度和科學的實驗方法,既有助于提高了學生的環(huán)保意識,同時增強了化學實驗的規(guī)范化[6]?;瘜W實驗有相應的廢棄物處理規(guī)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(huán)再利用。例如與食鹽有關的化學實驗,教學內(nèi)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(xiàn)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(huán)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(fā)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(fā)他們將來建設創(chuàng)新性社會和資源節(jié)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(fā)展的要求。發(fā)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(huán)化,多媒體輔助教學處理化學實驗中產(chǎn)生的廢棄物等方法,將化學實驗和環(huán)境相結合,達到化學實驗與環(huán)境保護相統(tǒng)一的目的[7]。同時可以增強學生環(huán)保意識,培養(yǎng)學生探索求真精神和科學嚴謹態(tài)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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