践行绿色化学理念 创新开展实验教学

作者:未知

  [摘   要]作为一种新型的教学理念,“绿色化学”要求教师以“可持续发展观”为基础,在人与自然协调统一的思想下开展一系列的教学活动。化学实验作为高中化学教学的重要组成部分,是学生培养和树立绿色化学理念的绝佳教学环节。教师在实际教学的过程中,践行绿色化学理念,遵循减量、循环、利用、再生等实验原则,引导学生开展串联实验、优化微型实验、规范实验操作、鼓励参与社会实验,使学生充分认识到人与自然和谐发展的重要性,实现培养学生绿色化学理念、提升学生化学核心素养的最终目标。
  [关键词]绿色化学;实验教学;高中化学
  [中图分类号]   G633.8        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058(2019)14-0076-02
  自2006年我国正式成立中国化学学会绿色化学专业委员会后,我国逐渐走上了绿色化学的发展道路。化学实验作为高中化学教学的重要组成部分,是学生培养和树立绿色化学理念的绝佳教学环节。教师在实际教学的过程中,要充分把握绿色化学理念与高中化学实验之間的关联,秉承绿色化学的宗旨,通过改进实验方法、创新实验形式、优化实验操作等多种多样的措施开展高中化学实验教学,将绿色化学理念渗透到化学实验的每一个环节,使学生认识到人与自然和谐发展的重要性,巩固学生的化学知识,发展学生的实验能力,提升学生的环保意识和化学核心素养。
  一、开展串联实验,循环使用
  在高中化学教学过程中,为了让学生更好地理解、掌握知识点,教师经常在课堂上实施各种演示实验作为化学教学内容的补充。然而,某化学知识点通常只是化学知识体系中的一个小点,如果在课堂上进行某一小环节的演示实验,难免会造成实验资源的浪费。此时,开展串联实验是有效的解决方法。
  例如,在苏教版必修1《专题三 从矿物到基础材料》这一章节的教学过程中,笔者改变传统课堂演示实验的授课方式,先利用多媒体网络,让学生观看实验视频以配合每堂课的内容学习。在综合复习阶段,笔者在课堂上给学生演示一氧化碳(CO)还原三氧化二铁(Fe2O3)的实验(Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2)。在原本的实验中多余的一氧化碳气体(CO)将随着实验的进行直接释放到空气中。为了避免有害气体对空气产生不良影响,亦为了更好地发挥每一种化学药品的作用,笔者在实验装置末端增加了一个燃烧的酒精灯(2CO+O2=2CO2),并收集生成的二氧化碳(CO2)气体开展串联实验:过氧化钠(Na2O2)与二氧化碳(CO2)的反应实验(2Na2O2+2CO2=2Na2O3+O2↑)。
  教师积极开展串联实验,既遵循了绿色化学理念的指导要求,充分做到实验药品的循环利用,有效地减少了因实验频率带来的资源浪费,又实现了化学知识的串联和整合。教师在向学生渗透绿色化学理念的同时,引导学生将多节课的教学内容整合起来,提升了学生的学习效果。
  二、优化实验流程,合理规划
  教师开展化学实验的教学目的是帮助学生了解化学原理、观察反应现象、巩固化学知识。基于绿色化学理念,教师在保证实验效果的前提下,除了对实验所需的化学药品量进行缩减外,还应合理规划实验流程,妥善做好污染处理,实现污染最小化、实验最优化。
  例如,在苏教版必修1《专题四 硫、氮和可持续发展——含硫化合物的性质和应用》这一章节的教学中,笔者指导学生开展了制取硫化氢(H2S)气体的实验。强酸(HCl)与盐(FeS)在启普发生器中发生复分解反应(FeS+2HCl= FeCl2+H2S↑),将湿润的醋酸铅试纸放在气体收集装置的入口,湿润的醋酸铅试纸变黑,证明FeS与HCl反应生成了硫化氢(H2S)气体。同时,将检验后的气体通入饱和的氢氧化钠(NaOH)溶液,通过H2S+2NaOH=Na2S+2H2O或H2S+NaOH=NaHS+H2O处理硫化氢(H2S)气体,避免实验产生的有害气体污染大气环境,最大限度地降低化学实验对环境带来的污染和破坏。学生纷纷表示,在这次实验中不仅学习了如何做实验,还学习了如何妥善地处理实验产生的有害物质。
  化学实验是一把“双刃剑”,一方面有助于学生理解化学知识,了解实验流程及现象,另一方面会带来一定程度的“三废”污染。教师从绿色化学理念出发,遵循回收利用、减少污染的原则,优化实验流程,可以有效地减少实验过程带来的危害,帮助学生树立绿色、科学实验的思想。
  三、规范小组实验,避免浪费
  学生实验操作的规范性既影响着实验的结果,也对实验过程中的资源利用情况有着重要的影响。基于这一点,教师在绿色化学理念指导下开展化学实验,不可避免地需要规范学生的实验操作,引导学生严格遵守实验操作规范,避免由实验操作不当而引起的环境污染情况发生。
  例如,在苏教版选修4《化学反应原理》《专题三 溶液中的离子反应——溶液的酸碱性》的酸碱中和滴定实验的教学中,为了让学生尽可能地避免因操作失误出现结果错误或试剂浪费,笔者指导学生对酸碱中和滴定实验的步骤进行详细回顾,并引导学生思考细节问题:①为什么在滴定前要先检查滴定管是否漏水?②为什么要用待测溶液洗涤滴定管?③锥形瓶能否用待测溶液进行洗涤?……在学生彻底弄懂实验步骤、明确实验操作规范之后,再让各组学生展开实验。除此之外,实验试剂的浓度原本应为0.5%~1.0%,在保证实验效果不变的情况下,笔者将试剂的浓度降为0.1%~0.25%,避免了试剂的浪费。
  可见,化学实验教学中的“绿色化学”,不仅和实验的操作流程有关,和实验的用量也有着密切的联系。教师通过规范学生小组实验的操作流程,尽可能地缩减试剂用量,帮助学生树立严格的实验规范意识,增强学生保护环境的观念,使每一位学生更好地参与到绿色实验的过程中来。
  四、鼓励社会实验,废物利用
  基于绿色化学理念,教师在教学的过程中除了要优化课堂实验教学,还应指导学生开展一些探究性或调研性的社会实验,引导学生将课堂所学运用到实际问题当中,实现现实生活中的废物利用和绿色循环。
  例如,在苏教版选修2《专题一 多样化的水处理技术》这一章节的教学中,为了让学生更好地感受化学对于环境的作用和意义,更加积极地参与到化学实验的过程中来,笔者利用周末时间组织学生开展以“污水净化”为主题的社会探究性实验。笔者带领学生前往我市的某工厂进行探访,调研该厂的污水处理流程,并取回污水样本,废物利用作为化学实验样本。实地调研结束之后,笔者让学生分成小组设计污水处理方案。有的小组提出混凝法,通过加入明矾生成胶体(Al3++3H2O?AlOH3 (胶体)+3H+)的形式来实现水的净化;有的小组提出该工厂主要生产碱性产品,污水中含有碱性物质,可以用酸碱中和法(OH-+H+=H2O)来改善水质情况……笔者鼓励学生利用取回的污水样本进行模拟处理,切实感受化学知识对于处理废物、改善环境的贡献。
  教师通过指导学生开展一些社会实验活动,扩宽了学生了解化学知识的途径,促进学生对化学知识产生更加直观的认识,引导学生思考如何利用已有的化学知识减少污染,实现废物利用,进一步增强了学生的化学核心素养,提升了学生的环保意识。
  综上所述,“绿色化学”不仅是近几年来社会关注的热点话题,更是化学学科发展的大势所趋。教师基于绿色化学理念,遵循减量、循环、利用、再生等创新实验原则,充分将绿色、环保的理念融入高中化学实验教学,提高了学生的环保意识,使每一位学生都成为绿色化学的传播者。
  (责任编辑 罗   艳)
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-14835414.htm

服务推荐