２００７年美國化學會世界地球日化學實驗活動述評

文章編號：1005－6629(2007)12－0054－03中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

2003年，通過美國環境改善委員會（Committee on Environmental Improvement)和綠色化學協會（Green Chemistry Institute）等多方的努力，美國化學會（American Chemical Society，ACS）加入了每年4月22日舉行的慶祝世界地球日活動，這是一年一度 “化學家慶祝地球日”（Chemists Celebrate Earth Day，CCED）活動的開始。本文介紹2007年度美國化學會世界地球日化學實驗活動，以期為我國化學新課程教學提供一點參考。

1 美國化學會2007年世界地球日活動簡介

美國化學會每年紀念“世界地球日”的活動都嚴格遵守“化學家慶祝地球日\"活動章程，通常圍繞4個方面的話題（水，空氣，植物/土壤，循環利用）確定一個年度主題。如2003年“化學樹(Chemical Tree)”，2004年“你了解水嗎？(What do you know about H2O)”，2005年“無處不在的空氣(Air，here，there，everywhere)”，2006年“土壤探秘（Dig it（soil）!）”。

為了使公眾掌握回收可循環利用物質的有關步驟，2007年美國化學會確定了\"循環利用——化學可以做到！(Recycling-Chemistry Can!）”的年度主題。為了使慶祝活動順利開展，美國化學會的120個地方組織指定了138名協調員參與管理，美國化學會成員的參與數比往年增加了30%，使得2007年度的“化學家慶祝地球日”活動盛況空前。和前幾年一樣，圍繞2007年度主題，美國化學會組織了面向全美中小學學生及兒童的競賽活動，活動分為四個組別：幼兒園~2年級，3 ~4年級，5 ~8年級，9~12年級。2007年，美國化學會將獎勵給每一組別獲得一等獎的參與者價值150美元的獎品，獲得二等獎的參與者價值75美元的獎品，獎勵比往年有了明顯的提高。

2 美國化學會2007年世界地球日化學實驗活動

美國化學會每年所設計的操作簡單、緊扣年度主題的化學實驗活動已成為化學家慶祝世界地球日活動中的重要項目。該項目的推出一方面是通過開展與主題相關的化學實驗活動，提高廣大青少年的環保意識，加深對環境的了解。另一方面，美國化學會也希望所有化學會成員、化學教育工作者以及熱愛化學的人利用化學實驗活動向公眾展示化學在人類發展中的積極作用。下面介紹2007年度主題“循環利用——化學可以做到”開展的面向中學生的2個具有生活化、操作性強的實驗活動。

實驗活動一垃圾滲出液：垃圾處理及產生的滲出液

活動要求：要求學生用所給材料制作一個老式垃圾填埋模型，并對其進行環境評價。另外，學生要設計出一個新型的現代化垃圾填埋模型。要求該垃圾填埋模型：①能夠保護人類健康和環境（例如，滲出液可以收集起來送到污水處理廠去處理），②處理相同數量的垃圾所占據的場地盡可能小。

實驗用品：2只透明干凈的塑料飲料瓶、各種各樣的谷類食品、天平、(蔬菜， 水果)搗碎器、牛奶（水）、碗、記號筆、量筒、剪刀、吸管等。

實驗步驟：

①取2只透明干凈的塑料飲料瓶，剪去其上半部分，使用飲料瓶下半部分。然后在第一只飲料瓶的底部邊緣刺4~5個小孔，并在其下面放置一只碗。

②測量并記錄1杯（約240mL）各種各樣的谷類食品（模擬固體生活垃圾）的質量。把這些谷類食品放進第一只飲料瓶（模擬老式垃圾填埋模型）中，然后用搗碎器擠壓這些谷類食品。

③把兩只飲料瓶并排放置，根據第一只飲料瓶中擠壓過谷類食品的高度，在第二只飲料瓶上做一標記線。然后向第二只飲料瓶中注入水達到標記線，用量筒測量并記錄水的體積即為擠壓過谷類食品的體積。

④量取半杯（約120mL）牛奶（水）。慢慢倒入上述擠壓過的谷類食品上面，模擬下雨。觀察流出的液體即滲出液，也稱為垃圾滲出液。記錄所觀察到的現象，并回答問題2。

⑤用第二只飲料瓶和其他材料設計制作一個現代化垃圾填埋模型。然后重復上述實驗步驟。

問題與討論：

①利用實驗步驟②和③所測定的數據，計算老式垃圾填埋的垃圾密度。

②觀察經過老式垃圾填埋場流出液體的顏色？流出液體中是否夾雜固體？

③描述所設計的現代化垃圾填埋模型及其特殊作用，以及該垃圾填埋模型在保護人類健康和環境中所起的作用？

④谷類食品（模擬固體生活垃圾）種類是否會影響滲出液？

⑤如果這些谷類食品碎片（模擬固體生活垃圾）是一些可循環利用的物質如報紙、鋁片之類的，又怎么辦呢？

這個活動是用谷類食品模擬生活垃圾和傾倒牛奶（水）模擬下雨，去模擬下雨天垃圾填埋場產生的滲出液這一概念。活動中，學生通過問題討論，將認識到垃圾填埋場的滲出液會污染其周圍的水體、土壤和空氣，并會危害人類健康。活動中所用到的塑料瓶是一個可循環利用材料，也體現了實驗活動契合年度主題“循環利用—化學可以做到”的要求。通過活動，學生能認識到他們每天扔掉多少生活垃圾，會去考慮如何去處理這些生活垃圾，讓學生明白“循環利用—化學可以做到，大家也能做到”的道理。右圖是學生設計的現代化垃圾填埋模型。

實驗活動二：垃圾分類回收

活動要求：每個小組應能檢測出每種物質的2種物理性質，然后設計出垃圾分類流程圖和傳送帶圖表。然后根據設計去分離所給的7種可循環利用的材料。活動結束后，每個小組的發言人要講述自己所在小組是如何分離這些可循環利用物質的，解釋流程圖并要展示設計的傳送帶圖表。

注：在學生所設計的傳送帶系統中是不允許用手去操作的。在整個分類回收系統中的眾多操作中，只允許其中一個學生用手去轉移物品。

活動材料：

待分類回收的7種物質：4塊2cm×2 cm 聚乙烯對苯二酸脂片（PETE）、4塊2cm×2 cm 高密度聚乙烯片（HDPE）、4塊2cm×2 cm 低密度聚乙烯片（LDPE）、4塊玻璃片、4塊3cm×3 cm 鋁片、4只回形針、4塊3cm×3 cm 報紙片。

實驗用品及設備：紙巾、磁鐵、導電檢測器、鼓風機（帶有導管）、4—6塊8cm×8cm 塑料片、4—5根導管、3個400mL大口杯、熱水、7只杯子等。

活動組織：活動以小組的形式進行。學生2人或者多人組成一個小組，相互合作，共同探究。每個小組中有下面四種角色成員。

實驗師（技師）：測試并記錄物質的物理性質（如密度、質量等），只允許測試每種物質的2種物理性質。

工程師：編制一份分離回收物質的流程圖；協助通訊員解釋如何制作傳送帶，協助把流程圖和小組發言人介紹給班級同學。

安全管理員：管理熱水；檢查傳送帶；安全監控；活動中是否用手的監控人；協助實驗師（技師）測試物質的物理性質。

小組發言人、質量控制檢測員：解釋本小組如何設計傳送帶；設計、繪制并展示傳送帶圖表；協助解釋流程圖；監視使用合適的設備；協助工程師編制流程圖。

流程圖

這是一個學生設計垃圾分類回收生產線的開放性探究活動。活動中，不需要對學生的方案進行簡單的“對、錯”評價，而是針對他們的流程圖和設計的傳送帶圖表以及小組成員回答問題的能力進行評價。活動所要求學生設計的垃圾分類流程圖和傳送帶圖表，只是說明了學生針對垃圾分類所做的一個計劃。上圖是學生設計的流程圖及傳送帶示例。

傳送帶圖表（傳送帶分為兩個部分）

3 美國化學會2007年世界地球日化學實驗活動特點評析

3．1 活動內容貼近生活、社會

垃圾滲出液、垃圾分類回收這兩個活動的內容都是學生生活中所熟悉的，這就有利于激起學生強烈的好奇心和求知欲。學生在生活的情境中，通過設計現代化垃圾填埋模型、垃圾分類回收流程圖以及傳送帶的設計過程中的角色扮演活動，對身邊的事物進行探究，有助于學生獲得科學知識和真實的情感體驗。

3．2 活動用品取材于生活

雖然美國是一個經濟發達的國家，但是在化學實驗活動中，還是提倡使用成本低、取材容易的生活物品來完成實驗活動。如活動所用到的谷類食品、剪刀、碗、吸管、報紙、玻璃片等均取自于日常生活中的物品。用日常生活用品做化學實驗材料，學生感到親切，不僅對增強化學實驗活動的親和力具有一定的意義，而且對增強學生學習化學的積極性也有所幫助。

3．3活動簡單，易于開展

實驗活動中所用的材料都十分簡單，容易找到，這就使得活動易于開展。如活動一中的容器就是剪去一只干凈透明的塑料飲料瓶的上半部分即可，活動二中用到的高密度聚乙烯片可從各種飲料瓶上剪得，低密度聚乙烯可從垃圾袋上剪得。另外，活動中所涉及的知識也很簡單，沒有什么復雜的概念。如活動二中在進行垃圾分類回收的方案設計過程中，只涉及到與可循環利用物質的物理性質知識，如密度、質量、磁性、材料高溫下是否變形等知識點，這樣學生進行活動時理解起來都容易。

我們知道，垃圾資源化、垃圾分類和回收利用，是關系到人類生存的重要課題之一，化學在這方面發揮著重要的作用。我國化學新課程已把“垃圾資源化”作為一個課題編入教材。但是，我們如何讓學生認識到化學在使我們的家園變得更加美好中起著重要的作用呢？2007年美國化學會世界地球日化學實驗活動就值得借鑒。因此，廣大化學教師在進行《化學與生活》（人教版）教材中“垃圾資源化”課題教學時，也可以借鑒垃圾滲出液、垃圾分類回收這兩個活動的案例，開發并運用實驗活動來促進學生的對該課題的學習。

參考文獻：

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