新課程下微型綠色化學演示實驗教學的實踐與探討

【摘要】 微型綠色化學實驗是在綠色化學理念的指導下，用盡可能少的試劑，在微型儀器中進行的一種無污染的化學實驗方法。儀器的微型化、試劑的微量化、實驗的創(chuàng)新性和綠色化是微型化學實驗的重要特征。本文通過演示實驗對進行微型綠色化學實驗方面做了一些嘗試，對如何在化學教學中實施綠色化學教育進行了探討。

【關鍵詞】 綠色化學 微型實驗 注射器"

引 言

綠色化學(Green Chemistry)是通過化學方法合成對環(huán)境無害或友好的物質的一門新興學科。綠色化學是人類和自然和諧的化學，其最大的特點在于它是在始端就實現(xiàn)污染預防的科學手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。它主張在通過化學轉換獲取新物質的過程中充分利用每個原子，具有“原子經濟性”，因此它既能充分利用資源，又能實現(xiàn)預防污染。

《普通高中化學新課程標準》中明確指出：“化學教學應注重化學在生活、工農業(yè)生產、高新技術、能源開發(fā)、環(huán)境保護等方面的應用，提高學生應用化學知識解決生活、生產和技術等方面問題的能力。”這為實施綠色化學教學創(chuàng)造了廣闊的空間和機會。微型綠色化學實驗具有“儀器容量小、藥品用量少、操作簡單、實驗過程快、現(xiàn)象明顯、實驗成功率高、節(jié)省實驗時間、安全性高、操作性高、污染低或無污染、趣味性高”等優(yōu)點。采用微型實驗改進化學實驗教學，將實驗的趣味性、節(jié)能化、環(huán)保化和創(chuàng)造性融為一體，著力于培養(yǎng)學生良好的環(huán)保意識、資源意識、安全意識、創(chuàng)新意識。

課堂是向學生傳授綠色化學知識的好場所。綠色化學對化學教學提出了新的要求。那么如何將綠色化學的新概念、新思想、新要求在實際化學教學中與當前素質教育相結合呢？其實就是把綠色化學教育貫穿于中學化學教學的全過程之中。化學實驗教學與綠色化學聯(lián)系最為緊密、最為直接，因此在實驗教學中貫徹綠色化學思想就最為重要。本文旨在通過微型綠色化學角度對化學實驗教學進行探討。

1 綠色微型化學教育的實施

1.1 結合實驗教學，滲透“綠色化學”的新理念

化學是一門以實驗為基礎的科學，實驗教學既是化學教學的重要組成部分，也是影響學生環(huán)境意識的最重要手段。因而在實驗教學中盡量體現(xiàn)綠色化學的原則，無污染、多循環(huán)、多使用、廢物少。在化學演示實驗中，盡可能推廣綠色微型實驗。許多教師在實踐中發(fā)現(xiàn)教材中規(guī)定的一些實驗效果欠佳，且又耗時多，或裝置復雜、操作繁瑣、產生有害物質等缺點。對這些實驗應該加以探索與研究，以達到實驗現(xiàn)象明顯、簡單易行、安全省時，更符合教學要求，更能培養(yǎng)學生對知識理解的能力。

1.2 教學實踐

例如，教材高中化學銅與硝酸反應的演示實驗（見右圖），雖然操作比較簡單，但有不足之處。

需對銅與濃硝酸的反應進行改進①實驗改進原因

a.銅與濃硝酸反應時，導氣管直接插入氫氧化鈉溶液中，可能會發(fā)生倒吸；

b.作為有污染物產生的課堂演示實驗，應盡量在密閉容器中進行，教材中氫氧化鈉溶液對NO2、 NO的吸收有限，有害氣體會排入空氣中。

② 改進后的實驗改進的實驗裝置

③操作說明

a.拔下注射器內的活塞，向注射器的玻璃筒內放入少量已繞成螺旋狀的細銅絲；

b.裝上注射器的玻璃活塞，吸入濃硝酸，關閉止水夾，并讓學生觀察實驗現(xiàn)象；

c.待注射器玻璃筒內的紅棕色的氣體體積約為2ml時，讓學生觀察實驗現(xiàn)象，會看到有紅棕色氣體產生，現(xiàn)象明顯；

d.將氫氧化鈉吸入注射器內，最后將剩余溶液和有毒氣體除掉。

④ 改進后的優(yōu)點

a.銅與濃硝酸反應的實驗裝置簡單、儀器少；

b.操作簡便，無污染；

c.實驗現(xiàn)象明顯，巧妙地將注射器應用到化學實驗。銅與稀硝酸的反應的改進：

①實驗改進原因

a.Cu與稀HNO3反應時，試管中存在的空氣會對NO氣體顏色的觀察產生干擾，并且有毒氣體NO逸出，污染空氣，危害師生健康；

b.Cu與稀HNO3反應生成的NO氣體不能被NaOH溶液完全很好吸收；

② 改進后的實驗如圖

③ 實驗步驟與現(xiàn)象：

具支試管上的橡皮塞上插入螺旋狀的細銅絲和注射器同時關閉止水夾，拉動注射器活塞以排出空氣，將另一支裝有稀硝酸的注射器插入橡皮塞，同時將稀硝酸注入具支試管。看到A試管中有無色氣泡產生，溶液逐漸變?yōu)榈{色。隨著反應的進行顏色不斷加深，推動裝有空氣注射器的活塞，無色氣體逐漸變成紅棕色氣體。實驗最后可通過注射器將氫氧化鈉溶液注入具支試管內。

④ 改進后的優(yōu)點

a.反應在缺氧條件下進行，便于觀察NO；

b.NO與O2反應，現(xiàn)象明顯，驗證了NO的還原性；

c. 器材簡單，操作方便，現(xiàn)象明顯，無污染。

2 開展微型綠色化學實驗要探究的問題

2.1 規(guī)范實驗操作，妥善處理廢棄物

在中學化學實驗中，大部分實驗的藥品用量在教材中都未明確給出限量，以致學生很難把握藥品的實際用量，這樣既影響實驗的科學性和實驗效果，又會造成藥品的浪費，還會對環(huán)境造成一定程度的污染，也不利于培養(yǎng)學生的規(guī)范化操作。若將藥品規(guī)定了用量和濃度，既方便施教，又方便操作，更易讓學生接受、觀察和記憶，從而培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度和科學的實驗方法，同時也節(jié)約藥品，減少環(huán)境污染。教師在實驗教學過程中，限定用量，把好的經驗傳播給學生，妥善處理化學實驗的廢棄物，加上正確引導，既提高了實驗的科學性，為實驗操作的規(guī)范化奠定了基礎，又培養(yǎng)了學生良好的實驗習慣，使學生學到實際應用技術，同時也增強了學生的環(huán)境保護意識，

2.2 教學中設法貫穿微型綠色化學實驗

教師若將該實驗置于探究性的教學情境中，教學效果則更佳。在教學中使用改進后的實驗不僅能激起學生強烈的學習欲望，使學生牢固掌握相應的化學知識，而且能形成良好的教學氣氛，污染明顯減少。

2.3 微型化學實驗的局限性

（1）由于微型化學設備的微型化，所用藥品的微量化，導致了其與常規(guī)實驗在規(guī)范化操作上存在一定的差異。從培養(yǎng)學生基本操作技能的角度講，微型化學實驗存在一定的局限性。

（2）由于微型化學實驗與一般實驗儀器差別很大，教師在指導微型化學實驗時一定要注意實驗條件的探索。如微型塑料型儀器不能加熱，塑料本身能與一些化學試劑起反應而使其應用受到影響。

3 綠色化學教育的評價

3.1 促進了學生的學習能力，激發(fā)了學生學習化學的興趣

綠色化學教育能培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度。如對銅與濃硝酸的反應加以改進，就要綜合考慮銅與濃硝酸反應的發(fā)生原理、HNO3的性質、NO2的性質、環(huán)境保護等問題。而像“怎樣有效地處理污水”“如何回收分離某些物質”等課題都需要較高的化學知識與技術，在實驗過程中能使學生感到自身知識的不足，促使學生更努力地學習化學。

3.2 增強了學生的環(huán)保意識

通過綠色化學教育，學生親自去感知了化學藥品造成環(huán)境污染的危害性，深感到環(huán)境保護的迫切，使他們的環(huán)保意識增強，能自覺地參與到環(huán)境保護的活動中去，自覺地從我做起，從身邊做起，構建和諧社會。

綜上所述，化學實驗教學中要力求利用最少的實驗藥品，獲得最佳的實驗效果，最大限度地減少廢棄物，提高學生的環(huán)保意識。只有這樣，才能使化學實驗教學符合微型綠色化學思想。

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