綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新探

丁 宇

（鞍山師范學(xué)院附屬衛(wèi)生學(xué)校，遼寧 鞍山 114001）

談起化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，有人馬上就能聯(lián)想到刺鼻的化學(xué)試劑氣味，斑駁的實(shí)驗(yàn)臺，從下水管中不斷流出的酸性、堿性及毒性廢液……如今除大型工礦企業(yè)污染之外，每天數(shù)以萬計的高校、中學(xué)有大批學(xué)生在做各種各樣的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中許多學(xué)校對排放的廢物很少處理。雖然每次排放量不算大，但這種“聚沙成塔”的污染成分復(fù)雜，累計效應(yīng)不可忽視[1]。如今環(huán)境保護(hù)已經(jīng)是人類面臨的三大難題之一，社會各方都在呼吁綠色環(huán)保，以保護(hù)人類唯一的生存空間——地球，保護(hù)人類的生命健康。在新形勢下，我校進(jìn)行了大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室改建工程，尤其對于污染最大的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的綠色化改造已初見成效，為綠色化實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一個良好的平臺。

綠色化實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括實(shí)驗(yàn)環(huán)境綠色化和實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化兩個方面。根據(jù)中等職業(yè)衛(wèi)生學(xué)校對化學(xué)課程的要求，我校設(shè)置了無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室以及專門的試劑庫。為確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境綠色化，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)上，我校進(jìn)行了以下三方面的改革。

1 合理處理實(shí)驗(yàn)廢氣、廢液

3門化學(xué)學(xué)科實(shí)驗(yàn)均涉及一些有腐蝕性的試劑，如強(qiáng)酸HCl、H2SO4，強(qiáng)堿 NaOH；有毒的氣體或溶液，如氨氣、氯氣、苯、四氯化碳……針對廢氣、廢液的排放問題，實(shí)驗(yàn)室不但配備了通風(fēng)櫥、換氣扇，還專門安裝了廢液回收池，把實(shí)驗(yàn)中回收到的各類廢氣、廢液進(jìn)行處理后排放或進(jìn)行循環(huán)利用。

2 配備電腦及投影裝置

對于一些有強(qiáng)烈腐蝕性或劇毒的實(shí)驗(yàn)，可利用電腦播放實(shí)驗(yàn)光盤或?qū)嶒?yàn)Flash，不僅可以避免這些試劑對環(huán)境的污染、對師生的毒害，而且通過多樣化的實(shí)驗(yàn)方式可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，寓教于樂，使學(xué)生將簡單、枯燥的操作技能在多媒體教學(xué)片中得到深刻理解，為以后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ)。

3 建立完善的實(shí)驗(yàn)室制度

建立健全各類化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)制度，并制作相應(yīng)的畫板懸掛在實(shí)驗(yàn)室顯眼的位置。加強(qiáng)對學(xué)生環(huán)保意識和實(shí)驗(yàn)室制度的教育，以提高實(shí)驗(yàn)者自身的素質(zhì)。

在綠色化實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，我們對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化也進(jìn)行了進(jìn)一步的探討，這樣不僅可以減少相應(yīng)的污染，而且也提高了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性和主動性，收到了良好的實(shí)驗(yàn)效果。在教學(xué)過程中，我們得出了以下3個方面的經(jīng)驗(yàn)。

3.1 改進(jìn)以劇毒物質(zhì)為主的實(shí)驗(yàn)

改進(jìn)那些毒性大、危險性大、“三廢”處理困難的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。如分析實(shí)驗(yàn)中用As203標(biāo)定碘滴定液的濃度，可以改為用硫代硫酸鈉以比較法測定；無機(jī)化學(xué)中N02的性質(zhì)和制備、C12的氧化性實(shí)驗(yàn)，可采用觀看光碟的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)；在有機(jī)化學(xué)中，可用“溴乙烷”實(shí)驗(yàn)代替“溴苯”實(shí)驗(yàn)，從而避開了苯、溴等對空氣污染大的試劑的使用，減少了對環(huán)境的污染，同時也降低了低值易耗品的費(fèi)用。

3.2 發(fā)展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是目前化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展的一個趨勢[2]。微型化學(xué)操作技術(shù)是以盡可能少的試劑來獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)方法，其試劑用量為對應(yīng)常規(guī)實(shí)驗(yàn)的1/10甚至1/1000。

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，特別是微型制備方法，并不是將常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)簡單縮小，而是將合成與鑒定融合起來，利用分光光度計、色譜、電化學(xué)等現(xiàn)代儀器和方法對實(shí)驗(yàn)制得的少量產(chǎn)物進(jìn)行組成與含量的測試。通過由常量到微型實(shí)驗(yàn)的方法演變，能使學(xué)生利用化學(xué)基本原理來重新設(shè)計、改造、組合各種儀器裝置，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、活躍學(xué)生的思想、激發(fā)他們的創(chuàng)造力將起到積極的作用。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)既能滿足實(shí)驗(yàn)所需獲取的化學(xué)信息，又能大幅度地降低原料試劑的用量，減少了化學(xué)反應(yīng)對環(huán)境的污染，縮短了反應(yīng)時間，使一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更易觀察，從而收到了良好的教學(xué)效果。

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的儀器、藥劑、滴瓶小巧，方便攜帶，為課堂上教師邊講邊做提供了方便。若教師每堂課結(jié)合講解內(nèi)容做幾個微型實(shí)驗(yàn)，改變過去“滿堂灌”的單調(diào)教學(xué)模式，就可收到較好的教學(xué)效果。

3.3 廢氣、廢液的多種處理

實(shí)驗(yàn)室廢氣、廢液的處理方法很多，中專實(shí)驗(yàn)室針對所產(chǎn)生物質(zhì)的種類多采取下列處理方法[3]。

3.3.1 溶解法 在水中溶解度較大的有毒氣體（如氨氣、二氧化硫等）。

3.3.2 燃燒法 有機(jī)實(shí)驗(yàn)中，一些有害的可燃性氣體（如甲烷、乙烯等）只需在排放口點(diǎn)火燃燒即可。對于化學(xué)實(shí)驗(yàn)中廢棄的有機(jī)溶劑，可加以回收利用，也可燃燒處理。

3.3.3 中和法 對于那些酸性或堿性較強(qiáng)的氣體，可選用適當(dāng)?shù)膲A或酸進(jìn)行中和吸收。對于含酸或堿類物質(zhì)的廢液，如濃度較大時，可利用廢堿或廢酸相互中和，再用pH試紙檢驗(yàn)，若廢液的pH在5.8～8.6之間，且此廢液中不含其他有害物質(zhì)，則可加水稀釋至含鹽濃度在5%以下排出。

3.3.4 吸附法 選用適當(dāng)?shù)奈絼?，便可消除一些有害氣體的釋放。對于那些毒害不大的氣體，僅用木炭粉或脫脂棉吸附即可；對于難以燃燒的或具有可燃性的低濃度有機(jī)廢液，可選用具有良好吸附性的物質(zhì)，使廢液被充分吸收后再與吸附劑一起焚燒。

3.3.5 稀釋法 對于實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的大量無毒無害的廢液，可采用稀釋的方法處理。

3.3.6 沉淀法 可用于處理含有害金屬離子的無機(jī)類廢液。在廢液中加入合適的試劑，使金屬離子轉(zhuǎn)化為難溶性的沉淀物，然后進(jìn)行過濾，將濾出的沉淀物妥善保存，檢查濾液，確保其中不含有毒物質(zhì)后方可排放。

3.3.7 蒸餾法 對于有機(jī)溶劑廢液應(yīng)盡可能采用蒸餾的方法加以回收利用。若無法回收，可分批加以焚燒處理，切忌直接倒入實(shí)驗(yàn)室的水槽中。

除上述方法以外，還有如密封法、配位法、氧化法、分解法、萃取法、水解法、離子交換法、生化法等可以很好地處理相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)廢液、廢氣[4]。

對于廢氣、廢液的處理，教師可在教學(xué)中提出相關(guān)問題，讓學(xué)生自己動腦提出處理方法。利用這些方法來增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識，使他們知道化學(xué)試劑的使用原則，明確化學(xué)藥品不能隨意排放，否則將污染我們的環(huán)境。

4 “說”、“做”并舉，受益匪淺

我國著名化學(xué)家戴安邦先生說：“化學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該是學(xué)生學(xué)習(xí)的最有效和收獲最豐富的場所，培養(yǎng)化學(xué)科學(xué)素質(zhì)，不僅要傳授知識，最重要的是發(fā)展學(xué)生的智力。智力因素包括動手、觀測、查閱、記憶、思維、想像、表達(dá)七種能力，其中思維是智力因素的核心?！?/p>

為加強(qiáng)學(xué)生主動思維的能力，針對以往化學(xué)實(shí)驗(yàn)多以學(xué)生觀察和動手操作為主的現(xiàn)象，我們在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中添加了“說”實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐內(nèi)容，就是讓學(xué)生輪流主講一個化學(xué)實(shí)驗(yàn)，教師在一旁輔助講解。學(xué)生主講的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)方法及步驟等。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，再由學(xué)生講解并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，從而展開全面的討論?！罢f”實(shí)驗(yàn)可作為學(xué)生的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)考核，這樣不僅可以促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，而且通過主動思考，可以加深學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)的領(lǐng)悟和記憶。此實(shí)踐環(huán)節(jié)很受學(xué)生歡迎，并且在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面收到了很好的教學(xué)效果。

5 科學(xué)書寫實(shí)驗(yàn)報告

實(shí)驗(yàn)報告書寫的改革也是綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容[5]。化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求實(shí)驗(yàn)報告以嚴(yán)謹(jǐn)為第一要素，但也強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)學(xué)會針對實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析寫出實(shí)驗(yàn)成功或失敗的真正原因，而不是照搬教師在課堂上的板書或說過的重點(diǎn)及課本上的內(nèi)容。因此，教師要引導(dǎo)學(xué)生具有自己的見解，不要讓學(xué)生形成思維惰性。

筆者希望每位化學(xué)工作者都能研究并實(shí)施綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為綠色環(huán)保、綠色地球做出貢獻(xiàn)。

[1]霍愛新.中學(xué)如何進(jìn)行綠色化學(xué)教育[J].唐山師范學(xué)院學(xué)報，2003（5）：46-47.

[2]李莉婭，郭進(jìn)武.醫(yī)學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討與實(shí)踐[J].河南教育學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2006（1）：79-81.

[3]薛慰靈.綠色化學(xué)——對環(huán)境更友善的化學(xué)[J].化學(xué)教育，1997（9）：1-5.

[4]夏穎.實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的探討[J].中國科技信息，2006（22）：277.

[5]王蕙芳.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重對學(xué)生能力的培養(yǎng)[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，1992（1）：71-74.