高中新課程理念下的綠色化學思想與微型實驗創新的融合

唐尚海

（南寧市第二中學 廣西南寧 530000）

摘 要：探討了在新課程理念下如何在創新實驗學習中體現出對環境友好的人文關懷。提出在綠色化學思想下對傳統的微型實驗的創新。

關鍵詞：綠色化學 微型實驗 創新 新課程 環境友好

21世紀將是科學技術高速發展和巨大進步的時代。為適應時代發展的需要，我們應該按照知識、能力、素質三者辯證統一結合起來的要求構建各具特色的人才培養模式。培養具有環境憂患意識，領悟人與自然和諧相處，是素質教育中的一個核心問題。

環境意識是指環境在人腦中的反映，即人們對全部環境--自然環境和人為環境，包括生態、經濟、政治、社會、技術、立法、文化、美學等方面的認識或見解。環境意識是環境行為的先導，影響和指導著人們的行為準則和規范。提高學生環境意識是環境教育的核心，對防止環境惡化和促進可持續發展具有深遠的意義。

微型化學實驗（M.L.）是近10年來國際和國內化學界，在綠色化學思想下用預防化學污染的新思想對常規實驗進行改革而發展起來的化學實驗的新方法和新技術。把綠色化學思想貫穿在化學教學的全過程中，一方面是為了從小培養有強烈環保意識的人，另一方面綠色化學實驗本身就是化學教學中實施創新教育的重要內容和必要保證。[1]

一、在中學化學教育中培養學生對環境友好的意識

化學是研究物質的組成、結構、性質及變化規律的科學，而環境的污染、環境質量的優劣與環境中各種元素和化合物的含量、組成結構、性質以及它們的變化直接相聯系。化學教學內容為培養學生的環境意識提供了豐富的素材，化學的研究方法也為環境意識的培養提供了有效途徑。根據中學化學教育的內容和特點，我們認為在環境意識的培養方面應注重以下幾項內容：

具有環境憂患意識，領悟人與自然和諧相處的重大意義

環境教育首先要使學生對環境保護的重要性、必要性和緊迫性有清醒的認識。環境危機意識是環境教育最適宜的切入點。全球的十大環境問題，其中有多項都可用化學知識來分析說明，使學生了解環境問題的前因后果及相應的解決辦法，讓學生了解、關注這些問題以達到培養學生的環境憂患意識的目的。如：高一年級化學教學中結合鹵素知識介紹臭氧層空洞，結合二氧化硫性質介紹酸雨，結合氮的氧化物性質介紹城市環境污染；高二年級化學教學中結合高分子聚合物介紹"白色污染"；高三年級化學教學中結合電解、電鍍介紹水體污染。針對這些污染問題讓學生思考"人類過去對自然的掠奪般的行為方式造成了今天的惡果，人類破壞自然，自然也必然會報復人類，人類應與自然和諧相處"的道理。[2]

培養"可持續發展"的意識

可持續發展的思想如今已成為人們的共識，是解決當前環境問題的一個指導思想。可持續發展包括持續生態、持續經濟和持續社會三方面內容。主張人類應與自然和諧相處；主張建立在保護地球自然系統基礎上的持續經濟增長，做到發展與資源環境的承載力相協調；主張公平分配，以滿足當代和后代全體人民的基本需求。可持續發展是我國的一項基本國策，現在的學生是跨世紀的一代，有必要掌握這一對人類社會發展有重大影響的指導思想。我們在教學中緊密結合教材內容對學生進行可持續發展觀的教育，使之學習這一思想理論，培養其"可持續發展"的價值觀，并對其相應的態度、行為習慣的養成也起到積極的作用。

注意從資源問題入手使學生領會可持續發展理論，在教學中增加了資源利用及資源狀況方面的介紹。通過元素化合物性質、用途、制法的教學，培養學生的可持續發展的價值觀。可持續發展的價值觀，即對未來負責，做到考慮代際間的公平，從后代的角度考慮當代人的行為；認識到真正的生活質量，體現在解決物質貧困問題的同時，應解決精神的貧困和生態的貧困。公平，它包括人類與非生物界、國家與地區間及代際之間的公平。培養學生環境問題的價值觀和態度，將有利于指導和規范學生的環境行為，是學生環境行為的先導和動力，是培養可持續發展意識的關鍵點。

通過元素化合物的性質和用途，讓學生辯證地認識到它們既有有利的一面又有不利的一面，讓學生用批判性思維來考慮這些物質的使用會給世界帶來哪些影響。如磷元素是植物生長的營養元素，含磷化合物進入水體，少量促進植物生長，過量則使水中植物瘋長，引起水體富營養化，造成水體變黑、變臭。我國生產的洗衣粉大多為含磷洗衣粉，它們的大量使用是造成水體污染的重要原因之一，而水體污染嚴重影響了人類的生存與發展。再有，結合一些重要化工原料的工業制法，引導學生用可持續發展的價值觀來分析這些傳統工業，強調在生產過程中要注意資源的利用率，降低能耗，并進行"三廢"的合理回收和再利用。[3]

利用實驗教學培養學生可持續發展的態度和行為。實驗是化學教學的重要環節，也是進行環境教育的極好時機。實驗需要使用各種試劑，會排出相當數量的成分復雜的廢物、廢水、廢渣，它們不僅對實驗室環境構成一定威脅，也對周圍環境構成一定危害。在實驗教學時強調按用量使用藥品，以減少污染物的排放量；規定要將實驗廢棄物放到統一地點，統一回收處理。在實驗前講明道理，使學生自覺規范自己的行為。教師對實驗操作堅持嚴格要求，同時也注意讓學生進行實驗操作的設計，發揮其主體性。注意從法制的角度對學生進行"可持續發展"意識的教育，在教學中利用滲透的方式，結合知識點，讓學生知法、守法、用法。如講二氧化硫、硫酸時介紹《大氣污染防治法》，講水泥的工業制法及鋼鐵冶煉方法時，介紹《固體廢物污染防治法》，講電解電鍍時介紹《水污染防治法》，通過有關法律法規的介紹增強學生的環境意識。[4]

二、微型化學實驗的創新對研究綠色化學思想的教學具有重要意義

1.綠色化學（Green chemistry）是一門從源頭上阻止污染的化學[1]，是可持續發展戰略在化學領域里的體現。它是用化學的技術和方法去減少或消滅那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的化學物質的使用和產生。

讓學生在課堂上邊學邊做實驗，應該具備以下基本條件：

（1）有適合于學生在課堂上操作的小型、便攜、易掌握、能快捷裝配的實驗儀器；

（2） 取藥品方便，實驗安全，試劑用量少，產生的廢液少，幾乎沒有毒氣污染。

2.綠色化學實驗的研究

化學教學中綠色化學實驗的研究，涉及到實驗指導思想、實驗內容選擇、實驗儀器研制、化學反應過程、實驗裝置和步驟的設計等實驗各方面綠色化的研究。目前我們主要在以下方面進行了初步的研究與教學實踐：

（1）研究新的綠色的化學實驗：根據化學教學需要，發現、設計或選擇沒有污染和安全的實驗取代那些污染嚴重或危險性大的實驗。

（2）深入對微型化學實驗的研究：在能獲取所需化學實驗信息的前提下，采用“盡可能少劑量實驗”，以減少或消除實驗廢物。

其中，加強對無毒氣污染實驗的研究是綠色化學實驗研究的一個重點，因為，消除了有毒氣體的污染就是消除了基礎化學實驗中最大的污染源。我們在采用微型化學實驗進行“化學教育中的創新教育模式”實驗班的教學實踐中，對綠色化學實驗問題進行了初步的研究與實踐，營造了較為良好的課堂實驗教學環境。

3.微型化學實驗的研究對化學教學改革有重要的意義

微型化學實驗是用微小型的儀器，盡可能減少中間生成物的轉移過程，以減少試劑在器皿上的附著量，用盡可能少的試劑來進行實驗（試劑量一般為常規實驗的1/10～1/1000） [2]，從而極大地減少了實驗的“三廢”，是可持續發展戰略在化學實驗中的具體體現。

多年來，人們對微型化學實驗的研究，取得了可喜的成果。M.L.對青少年環境保護意識培養的重要性已被廣泛認同。M.L.的另一個更重要的優點——用微型化學實驗進行化學教學，有利于學生綜合素質的提高——已在化學教學實踐中越來越明顯地顯露出來。微型化學實驗由于儀器微型化，操作簡捷，經濟省時，安全便攜，能把某學習階段所需要的儀器都裝入一個小小的實驗箱內。學生手提“實驗箱”進入課堂進行邊學邊做實驗，一方面實現了過去有識之士想讓學生在課堂上多做實驗而又不可能實施的愿望，從根本上改變了老師做學生看、老師講學生聽的傳統灌輸式教學模式；另一方面由于學生能較快地了解和熟悉絕大多數儀器的構造、性能和使用方法，能較多地進行設計實驗，可以克服照方抓藥的實驗現象。這種探索式的教學，有利于學生動手動腦能力、觀察分析能力、發明創新精神、嚴謹求實作風的培養；從思維科學的角度來說，有利于左右腦的協調發展，是化學教學中實施素質教育的有效途徑。

中國科學院資深院士、著名化學教育家戴安邦先生1998年為第四屆全國微型化學實驗研討會暨第二屆中學微型化學實驗研討會題詞：“大力推行微型化學實驗，使全國中學生的化學教學皆有學生的單人實驗作業，以加強化學教學的素質教育作用…” [3]對研究和推廣微型化學實驗作了充分肯定。

三、微型實驗創新對學生創新素能的培養

創造教育的核心問題是創新思維能力的培養。創新思維能力包括許多方面，這里僅就在化學教學中采用微型化學實驗促進主要的創新思維能力[4]的培養問題進行簡單的論述。

1.覺察能力的培養

覺察能力是人們對于客觀事物的感覺和觀察能力。處于同一環境的人們，客觀事物對每一個人的刺激程度都是一樣的，但是不同的人對外界刺激的感受和覺察能力卻是不同的，覺察能力強的人往往就能利用這種特殊察覺到的東西創造出新的奇跡。靈敏的感覺和敏銳的洞察能力不僅與人們的知識水平有關，而且還與注意力和好奇心有關。用微型化學實驗進行化學教學，盡可能由學生自己做未知的實驗（而不是由老師進行演示實驗），在教師引導下，學生認真地觀察和分析實驗現象。由于學生的好奇心和豐富多彩的實驗現象，促進了學生注意力的提高，同時能激發學生對實驗現象的本質進行探索式的分析，長此以往，學生的覺察能力得到了培養。

2.聯想能力的培養

聯想是人們由一事物想到另一事物的心理過程。創新聯想能力能調動人們有限的知識和經驗，擴展事物間的聯系，利用“邊緣”科學知識及其它領域的知識，大大地擴大創新思路。要增強聯想能力，首先是要增加知識和經驗，其次是采用合理的方法及思路。在課堂上采用微型化學實驗教學，學生有條件自己做大量的實驗，在實驗中感知和積累較多的知識和經驗，特別是采用對比實驗或設計實驗教學，使學生不但注意了同時和同地發生的事物之間的聯系，而且還注意到了當前的事物與以往的事物之間的聯系，從而培養了學生的聯想能力。

3.分析能力的培養

分析能力是人們通過思維認識事物各方面的特性，特別是認識事物本質特性的能力。豐富的知識，加上較強的思維能力，是分析能力的堅實的基礎，提高分析能力主要途徑是經常主動積極地分析各種事物。用微型化學實驗進行探索式教學，學生能根據自己的感官直接或間接感知的一切有意義的東西，運用唯物辯證法和三論（系統論、信息論和控制論）的方法積極主動地對實驗現象和化學知識進行分析（分類、綜合、抽象和概括，從而形成概念），有利于提高學生的分析能力。[5]

4.完成能力的培養

完成能力是指不畏艱辛一絲不茍地完成有價值的創新想法的能力。任何有價值的創新，從產生到完成常常是需要艱苦的努力才能完成的。采用微型化學實驗進行教學的實踐中，由于主要的常用儀器都裝在“實驗箱”里，先讓學生學習儀器的構造原理和基本操作方法，然后讓學生根據實驗原理自行選擇儀器并設計實驗。學生能積極主動的進行實驗，完成能力得到了很好的培養

四、綠色創新實驗中教師與學生的角色

1.發揮教師在環境教育中的主導作用

教師本人的環境意識、環境知識和環保技能以及環境教育能力的水平是提高學生環境意識的關鍵。為此，可以在學校的大力支持下，積極開展關于環境教育內容和方法的研究。積極與國家環保組織聯系，請他們對我們的環境教育工作進行指導。積極參加了各級教育部門組織的環境教育培訓班的學習，并在教研組內開展環境教育滲透課堂教學的經驗交流與問題的探討。搜集很多關于環境的小故事，以及一些重大的環境事件、環保法規等等，根據化學教學內容，結合知識點，將這些素材分類整理，編輯成適合課堂教學的教師環境教育課堂教學參考資料集。資料的編輯豐富了教學內容，進一步激發了學生學習的積極性，培養了學生的環境意識。

2.充分發揮學生的主體參與作用

環境教育從學生切身問題入手，抓住時機灌輸環境意識，能給學生留下深刻印象。比如，針對許多學生家庭住房條件得到很大改善，正在進行或即將進行室內裝修的現實情況，我們可以組織學生開展了"室內裝修會遇到哪些環境污染問題"的專題調查活動。學生自由組合編成小組，自編調查問卷，自己跑市場了解家居裝修材料性質，到圖書館查找文獻資料，撰寫調查報告。通過活動的開展，學生了解到許多環境知識，如地面裝修選用大理石會增加氡污染，墻面漆的使用會揮發出甲醛、三氯甲烷等影響身體健康的有機物。通過調查，學生還提出了計多減少室內空氣污染的辦法，如盡量少用中國傳統的爆炒做菜方式，以減少油煙的排放量；做菜過程始終開動抽油煙機，以減少燃燒過程產生的CO2、CO、NO2等有害物在空氣中的含量；室內禁止吸煙；注意家電的電磁波污染等等。總之，活動的開展大大提高了學生的環保意識。[5]

高中無機化學部分主要以元素族為單元進行授課，每當學完一個單元，可以讓學生搜集這一族元素化合物在環境問題方面的有關知識和信息，在所組織的"環境沙龍"中進行信息交流，開展問題討論。如學完鹵素單元，學生們利用課余時間找資料，在交流會上讓同學向大家介紹氟的化合物氟立昂破壞臭氧層的原理和目前臭氧層的狀況，倡議大家購買無氟冰箱，平時盡量少用涂改液、發泡摩絲、氣霧劑等含有消耗臭氧層物質的產品；讓同學向大家介紹氯元素的被稱為"世紀三毒"的化合物--二惡英、DDT、多氯聯苯，并提醒大家，將來發明、使用化合物時一定要注意對環境的影響，產品生產不能以犧牲環境為代價。介紹健齒防蛀牙膏的主要成分是氟化鈣，提醒大家這種牙膏適合于含氟量低的地區使用……通過這種學習形式，豐富了學生的知識，做到了理論聯系實際，使學生通過自我教育培養了環境意識。

培養學生對環境友好的意識及思維創新能力的道路始終是中學化學教育的前沿課題，也是我們廣大中學教師自身發展與學生共同成長的舞臺，相信在今后將會有更多的教師更好的積極投身新課程的實踐創新的洪流中，為培養全面發展的時代信任貢獻自己的力量。

參考文獻

[1]仲崇立.綠色化學導論.化學工業出版社.

[2]顧泠沅.教學改革的行動與詮釋.人明教育出版社.

[3]中國化工信息中心.微型實驗探究的設計.化學工業出版社.

[4]周勇.新課程下的評價觀與評價策略.首都師大出版社.

[5]王祖浩.在課程改革實踐中提升化學教師的教學智慧.中學化學教學參考.