淺談高中化學實驗教學的綠色化策略

【摘 要】文章從三個方面入手對高中化學實驗教學的綠色化策略進行探討，包括：采用和開發微型化學實驗、妥善處理實驗廢棄物和多媒體輔助仿真實驗。

【關鍵詞】高中化學；實驗教學；綠色化

高中化學實驗綠色化，應盡量做到選擇的實驗其反應物和生成物無污染或污染小。如果是污染性較強的反應物，應考慮替換，無法替換的應該在保證現象的前提下限量使用，或者在密閉的裝置內進行實驗;如果是污染性較強的生成物應該做到有效地回收和處理;能循環利用的物質盡量回收利用;應該努力開發新的實驗方法和實驗儀器，替換某些會產生環境污染的實驗方法，實現“化學實驗的綠色化”。以下是筆者結合自身的教學實踐體會，對此進行的闡釋。

一、采用和開發微型化學實驗

微型化學實驗作為綠色化學的一種方法，是綠色化學的組成部分。在中學化學教學中，扎實開展微型化學實驗，顯然有助于學生樹立綠色化學意識，初步體驗綠色化學的方法和技術。作為一種新生事物，微型化學實驗有著突出的特點，有著常規實驗所無法比擬的優勢。

1.試劑用量更省

微型化學實驗中試劑的用量只相當于常規實驗的幾十到幾千分之一。這是微型化學實驗與常規實驗相比最突出的優點，也是公認的微型化學實驗最主要的特征。在微型化學實驗興起早期，美國的Mayo和Pike等人是在mmol量級上進行微型有機制備實驗的。但是，目前在國際上對微型化學實驗中試劑的用量并沒有統一的標準，也就是說并沒有明確的規定試劑用量在多少的時候算作微型化學實驗。試劑用量更省在經濟效益方面帶來了巨大的意義，這種經濟方面的效益對于處于發展中的我國，對于廣大經濟欠發達地區意義更加重大。

2.實驗開展更易

微型化學實驗簡化了實驗裝置和實驗操作，它是在微型儀器中進行的化學實驗，相比起常規的儀器，微型儀器體積更小，攜帶更為方便，價格低廉，有利于每人一套，同時，微型化學實驗中所需要用到的某些儀器還可以在日常生活中很容易的找到代用品，從而為實驗的開展減少了許多儀器上的不便。在實驗操作上，微型化學實驗少去了常規實驗中復雜的儀器裝配、拆卸和洗滌，可以只進行一些簡單的操作就可能完成實驗，因而大大的節省了時間，減少了時間對實驗開展的限制，化學實驗開展起來也就變得更加容易。

3.環境污染更少，安全系數更高

常規化學實驗對環境污染嚴重，在實驗過程中危險性也極高。在改用微型化學實驗后，因為實驗儀器的微型化以及試劑用量的微量化，實驗所排放的廢水、廢氣、廢渣等污染物數量大為減少，尾氣、尾料和廢棄物的處理也更加容易，從而對環境的污染也大為減少，同時也使得實驗操作過程中的危險性降低，爆炸、起火、液體飛濺等實驗事故發生的可能性更大為降低，從而提高了安全系數，更加有益實驗者的身心健康。這一特點對于那些試劑污染重、揮發性強、毒性大、危險性高的實驗(如有機化學實驗和某些無機化學氯氣、二氧化硫的性質實驗)意義更加重大，污染的減少，安全性的提高使得學生能在更為安全和舒暢的環境中進行實驗，學生在實驗時也會更加大膽、放心。

4.教學效果更好

將微型化學實驗應用在教育上，效果十分突出，它在知識技能、過程方法、情感態度和價值觀等方面都對學生有很好的教育作用。微型化學實驗比起常規實驗更加簡單易行、安全可靠、儀器精巧，改變了傳統化學實驗在人們心目中的不良印象，再者微型化學實驗趣味性一般都很濃，節省了時間，實驗現象更易觀察，因此學生們的積極性更高，更樂于進行化學實驗，從而獲得了更多的化學知識，更大的提高了動手能力和實驗技能;微型儀器價格低廉，在更大的程度上給學生們創造了人人動手做實驗的可能，改變了過去“一人做，多人看”的局面，從而更便于學生的自主探究，真正發揮學生在學習中的主體作用，更有利于學生建構知識和意義;在培養學生的創新精神、觀察能力等方面，微型化學實驗比常規實驗更有效，微型化學實驗的施行方便了學生們進行探究活動，更多的進行實驗設計，在更多的實驗探究中，學生們形成了敏銳的觀察力、培養了勇于發明創造的精神;同時，在微型化的條件下，學生在進行實驗操作時必須更加仔細、認真，這有利于使學生們養成嚴謹的科學態度;另外，微型化學實驗的開展也更利于對學生進行環境教育，使學生牢固樹立綠色化學的觀念。

二、妥善處理實驗廢棄物

綠色化學的另一個主題是注意化學反應后殘余廢棄物的回收、利用。化學反應除了產生所需要的產品外，往往還同時有其他物質生成，有些副產品可以在本化學反應系統中循環使用，而另有一些副產品則可以作為其他化學反應的原料或其他用途的資源。我們在化學教學中要結合相應內容進行廢棄物綜合利用的教育，特別是在進行學生化學實驗前要告誡學生，實驗后的殘余廢棄物要放到指定的容器中回收，不能隨便丟棄，避免污染環境和造成資源浪費。實驗產生的廢酸集中回收存放，可用來處理廢堿，也可以用石灰乳或碳酸鈉等中和后，使其pH值在6.5－8.5之間再排放;含鋅、鋇、錳等金屬離子的廢液，可加入堿、碳酸鹽或Na2S，使金屬離子轉變為氫氧化物、碳酸鹽或硫化物沉淀，殘渣埋于地下;廢鉻酸液可用濃高錳酸鉀氧化后再循環使用;銀氨溶液用剩可以酸化后回收。烴及其含氧衍生物的廢棄物可用活性炭吸附，或用廢紙、木屑吸收后焚燒生成水和二氧化碳除去;醇、醛、胺等污染物可用高錳酸鉀氧化處理;酚類、苯胺類廢液可加入漂白粉煮一下，使其氧化分解后排放。可見廢棄物的回收與綜合利用對于節約資源、提高資源的利用率、預防和減輕環境污染都有著非常重要的意義，這是21世紀化學發展的一個重要議題，也是新時期人才素質培養的一個重要方面。

三、多媒體輔助仿真實驗

化學教學實驗的綠色化是有一定限度的，而且有些教材中的經典實驗不具備綠色化條件，那么我們可以利用現代化教學手段來輔助教學實驗，如錄像、DVD、電腦模擬等。例如，《綠色化學實驗》仿真系統的開發與應用，利用VisualBasic，編制了綠色化學實驗仿真系統，以動態直觀的方式介紹綠色化學實驗(微型化學實驗)常用儀器，并對實驗過程進行了仿真，這就解決了一些藥品昂貴、實驗技術困難、實驗設備困難等問題。通過多媒體手段，可以在教室里模擬實現大工廠里發生的過程（比如硫酸工業、合成氨工業等），達到逼真、明了、可信的效果，這本身就是化學教學的“綠色化”——盡量減少化學污染對學生身體的傷害。利用計算機多媒體系統進行模擬化學仿真實驗還可以大大提高教學效率，有利于在原本十分緊張的教學課堂里從容地滲透綠色化學教育。金剛石燃燒生成二氧化碳，證明金剛石的成分是碳，但金剛石的價格昂貴，一般學校支付不起這樣的實驗費用，那就可以用錄像來代替；再比如銫與水的反應會發生爆炸，危險性很高，在網絡上將這一反應的視頻下載下來給同學觀看，達到了直觀安全的效果。因此對互聯網、文件傳輸(FTP)等因特網技術的廣泛運用，為師生及時了解最新的綠色化學研究動態開闊視野拓展綠色化的學習空間提供了最便捷的工具。

中學化學教育的綠色化學教育在我國正處于初始嘗試階段。在中學化學中進行綠色化學理念的滲透是一項持久性的工作，雖然國內外化學界對綠色化學的研究已經有一段時間了，但在中學中如何進行綠色化學教育還只剛剛起步。本文只是做了初步的探索，其實綠色化學理念的滲透還涉及到化學教育的許多方面，需要化學工作者不斷付出艱辛的勞動，不斷探索，不斷完善，使綠色化學教育逐漸成為現實。化學教育工作者必須重視這一問題，在積極整治污染的同時，大力發展綠色化學教育。

【參考文獻】

[1]陳靜.中學化學教學中綠色化學意識的滲透[J].中國現代教育裝備，2007年第8期（116）

[2]劉治芬，沈青霞.中學化學實驗中融入綠色化學理念教育的探索[J].中小學實驗與裝備，2006年第2期（35）

（作者單位：江蘇省蘇州中學）