化學學科實驗改進嘗試開放性教學

劉平

化學學科應與時俱進乘勢而上的進取拼搏精神，適應時代的需要，增添時代的源泉和生活的活力，在教學中嘗試開放性教學。

情景一：在乙酸乙酯制取演示實驗中，為了讓學生清晰看到的無色生成物，本人預先在飽和碳酸鈉溶液中滴幾滴酚酞，使溶液顯紅色，實驗過程中可以觀察到明顯的無色油狀液體，振蕩后原顯紅色的碳酸鈉溶液逐漸變淺，產(chǎn)生氣泡。通過實驗改進，一來圓滿達到演示實驗的教學目的，二來讓學生親眼目睹了除去乙酸乙酯中乙酸的方法。

情景二：高二演示實驗“紅磷和白磷著火點比較”中，如紅磷和白磷直接在空氣中燃燒則濃煙滾滾，不符合環(huán)保要求，本人鼓勵學生大膽創(chuàng)新，學生紛紛提出不同見解，比如有學生說放入玻璃細管內(nèi)，一端封閉一端敞口，煙就很少了;有學生說把有二個臺階的銅片放入錐形瓶內(nèi)，加熱瓶口一端仍連著的銅片，煙就只在錐形瓶內(nèi)了。

教師首先要善于通過向化學專業(yè)雜志、現(xiàn)代網(wǎng)絡、同事同行們等途徑學習積累，了解綠色化學的內(nèi)涵，比如掌握綠色化學的原則有：1.防止廢物的生成比其生成后再處理更好。2.設計合成方法應使生產(chǎn)過程中所采用的原料最大量地進入產(chǎn)品之中。3.設計合成方法時，只要可能，不論原料、中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)品，均應對人體健康和環(huán)境無毒、無害（包括極小毒性和無毒）。4.化工產(chǎn)品設計時，必須使其具有高效的功能，同時也要減少其毒性。5.應盡可能避免使用溶劑、分離試劑等助劑，如不可避免，也要選用無毒無害的助劑。根據(jù)以上內(nèi)容要求，在課堂教學中的實踐中，教師首先要有改革創(chuàng)新意識，不墨守成規(guī)，不信奉教條，不盲從書本，身先士卒地帶頭鉆研課本實驗，才能起示范輻射作用，對學生進行潛移默化的熏陶。例如高一“銅和濃硫酸反應”演示實驗，加熱后發(fā)現(xiàn)在試管口的濕潤的藍色石蕊試紙變紅（SO2生成），未反應完的銅表面卻有黑色的不溶物，試管底部還有少量的灰黑色的沉淀，將試管內(nèi)的溶液倒入另一支盛有水的試管中很難觀察到溶液變藍，而且粘有堿液的一團棉花可能會流入硫酸內(nèi)又除不凈SO2尾氣。本人將此實驗作了改動：預先將一片濕潤的藍色石蕊試紙貼在玻璃細導管內(nèi)備用，玻璃細導管一端通入盛放堿液的試管內(nèi)，將一根銅絲（約7—8厘米）插入少量濃H2SO4的試管的試管塞，使銅絲在試管塞的一端露出，加熱至接近沸騰，待濕潤的石蕊試紙變紅時從溶液中抽取出銅絲。靜置片刻，在試管底部可以觀察到有白色沉淀（即CuSO4晶體）生成。冷卻后，棄掉上層液體，往試管中加入少量水，白色沉淀溶解得到藍色溶液，實驗無污染且效果甚好。

美國有一諺語：“告訴我，我會忘記;做給我看，我會記得;讓我親做，我才懂得。”這說明親身體驗在學習中是非常重要的環(huán)節(jié)。教師要鼓勵學生多用綠色化學思維去考慮設計實驗，例如課本上的實驗習題、歷年高考和競賽中的實驗題以及學生根據(jù)自己的意愿設計出的實驗習題的練習，對學生提出的設計方案，只要有新的實驗改進和設想，甚至還不夠完美，都要讓他們?nèi)ピ囈辉嚕瑢κ欠穹暇G色化學的原則等關鍵問題加以點撥，幫助學生完成實驗，使其充分體會到實驗改進成功的喜悅，讓學生舉一反三，從某些典型的實驗探索入手，上升到一般性、規(guī)律性的認識，培養(yǎng)學生邏輯思維能力和創(chuàng)造性思維的能力，逐步使學生掌握設計綠色化學實驗的要領和規(guī)律，提高設計綠色化學實驗的能力，以及初步的綠色化學科研意識。比如：在學習到氮的氧化物--二氧化氮的性質和制取時，要求學生設計有關二氧化氮的制取和性質的實驗方案。這時可引導學生思考下列問題后再進行設計：（1）實驗室用什么試劑制取NO2氣體，反應的條件是什么？（即實驗原理是什么？）（2）根據(jù)實驗原理應該采用什么樣的氣體發(fā)生裝置、收集裝置、性質實驗裝置和尾氣處理裝置？（ 即為了達到具體實驗的目的，應當選用何種儀器、設備。）（3）到這一實驗目的，應當經(jīng)過哪些操作步驟？這些步驟先后順序如何確定？為什么要經(jīng)過這些步驟？為什么要安排這種順序？省略或調動某些步驟會有什么影響？（即實驗操作中應采用何種組合、聯(lián)接方式。）應該注意哪些注意事項？實施某個實驗步驟時應注意做什么或不能做什么？原因何在？實驗過程可能會出現(xiàn)什么不安全的事故？應該如何防范？萬一出現(xiàn)事故應如何處置？依據(jù)何在？學生根據(jù)這些問題設計出具體的實驗方案，經(jīng)過教師審查，然后讓學生獨立進行實驗。同一實驗習題可能會有不同的實驗設計方案，都可以讓學生去實踐。另外從某種程度講，化學是一門實驗藝術，它應具有觀賞性。有的學生操作規(guī)范，安排有條不紊，神態(tài)輕松自如，實驗器皿擺放有序，具有很高的欣賞性;而有的學生恰好相反，讓人目不忍睹。所以我校舉辦了高二學生化學實驗操作比賽，當場評出實驗改進設計獎和優(yōu)秀操作能手獎給予鼓勵，很好地強化了學生的綠色化學意識。

課堂教學的結束并不是交流探索的終止，課后的反思、練習與實踐探索仍是課堂交流的延續(xù)。我們一是要求學生適當看一些課外讀物，增大知識面，培養(yǎng)興趣，增大信息量。通過“多看”，可以提高自學能力和思維能力。根據(jù)心理學家分析，人腦的學習潛力是很大的，至少可以存儲一萬億比特的信息。這個信息量遠遠超過了世界上最大的圖書館的藏書信息量。但是人的一生能夠認真讀多少本書呢？恐怕還不到這個數(shù)的萬分之一。二是我們利用第二課堂或選修課開展力所能及的綠色化學小實驗和解釋社會生產(chǎn)、生活中的某些化學環(huán)境現(xiàn)象，例如攝影沖卷、化學小制作;對受污染土壤成分的檢測;對一些工廠排放出來的廢氣、廢水成分的分析及它們對自然界污染情況、如何進行防治的調查;對鋼鐵銹蝕的現(xiàn)象如何解釋及該怎樣進行防護;建筑、合成材料的性能和應用的了解;對市場上所賣的冰凍海產(chǎn)品是否含有福爾馬林的檢測;設計煙蒂浸出液中的尼古丁對昆蟲的毒性試驗;設計吸煙產(chǎn)生的氣體中CO成分對動物血紅蛋白的毒性試驗等。古人云“勿以善小而不為，莫以惡小而為之”，今人云“勿以環(huán)保小而不為，莫以污染小而為之”，教師設計以上這些實驗和調查活動，能有效地啟動學生的綠色化學思維的列車，逐步提高學生分析問題和解決問題的能力。

“問得渠水清如許，為有源頭活水來”。教師要先“動起來”，做綠色化學的宣傳者和急先鋒，再落實在課堂教學“活起來”，滲透“利用環(huán)境學習”的設計思想，讓學生“活起來”，真正成為具有環(huán)保能力和習慣的綠色接班人，只有這樣，綠色化學這個自然王國才會快步走向必然王國。這就是綠色化學教育的獨特魅力之所在。