化學實驗中實施環(huán)境教育提高學生綜合素質

莫迎華

物理化學是研究所有物質系統的化學行為的原理、規(guī)律和方法的學科。它是化學學科以及在分子層次上研究物質變化的其他學科領域的理論基礎。物理化學大體上可以分為三大部分：熱力學基礎、化學反應原理、電化學。下面，分別就三部分內容如何滲透環(huán)境教育進行分析。

一、在熱力學基礎中滲透環(huán)境教育

熱力學是自然科學中的一個重要分支學科，它是研究化學反應過程中能量相互轉換規(guī)律的科學。在生產和科學研究中，我們經常會遇到這樣一些問題：一個化學反應能否進行，反應進行的最佳條件是什么？化學反應是放熱還是吸熱，完成一個化學反應我們需要提供或者得到多少能量？解決這些問題的理論基礎就是熱力學。熱力學內容，與環(huán)境問題有著直接聯系?；瘜W反應和能量之間有著重要的內在聯系。熱力學正是研究它們之間的關系?；瘜W反應常常伴隨著能量的變化。無論是人類已經大量利用的能源還是新開發(fā)的能源，大多都是依靠它們進行化學反應來獲得能量。人類的文明始于火的使用，燃燒是人類最早的化學實踐之一。燃燒把化學與能源緊密地聯系在一起。人類巧妙地利用化學變化過程中所伴隨的能量變化，創(chuàng)造出豐富多彩的物質文明。同時燃料的燃燒也帶來了一系列的環(huán)境問題，如大氣污染、溫室效應。人們必須掌握化學反應中的熱量變化規(guī)律，從根本上解決能源問題。能源與清潔生產是當今社會的熱門話題，而在這部分內容中蘊含著大量的相關知識。人們對能源進行了分類：可再生能源和不可再生能源、清潔型能源和污染型能源等。例如，水力能、太陽能、核能等都是清潔型能源而且是可再生能源，煤炭和石油污染型能源是不可再生能源。目前，能源問題主要有兩個方面，一是能源短缺的資源問題，另一個是能源造成的環(huán)境污染問題。在這部分內容中，可以向學生大力倡導使用清潔源及可再生資源，開發(fā)研制新能源，向學生提出可持續(xù)發(fā)展的方向。

再如：在介紹熱力學第二定律，學習概念、原理時，可以將抽象理論與社會發(fā)展相聯系。比如，有位科學家將對熵的性質的理解上升到哲學層面，將自然科學與社會科學有機融為一體。熵代表的就是系統的混亂度，往往系統都是向著混亂度增大的方向移動。如果從哲學的角度分析，熵不僅向著無組織性滑去，在某些條件下熵本身會成為有序的根源，所以有序來源于混沌。如人類社會的發(fā)展經歷著由簡單到復雜的變化，于是，人和自然之間以及人與人之間需要有一種新關系，那就是和諧共生的有序關系。自然科學與社會科學原本是為了研究客觀世界而分裂的整體，但人們往往忘記將它們結合，片面強調某一科學的實用價值，這無法使受教育者全面看清世界的本質及發(fā)展。所以，在化學教學中要注意結合人文教育進行環(huán)境教育滲透。

二、在化學反應原理中滲透環(huán)境教育

化學反應原理中包括化學平衡和化學動力學?；瘜W平衡問題，是指在一定條件下，反應物可以轉化成產物的最大限度問題?；瘜W反應動力學是研究反應速率的問題即反應完成需要多長時間以及化學反應速率機理的學科。只有掌握化學反應的基本原理，才能把握反應的可能性和現實性，在環(huán)境保護中利用化學反應的原理可以實現清潔生產。

化工生產及其相關工業(yè)生產中，包含很多化學反應。所以，化學反應原理與實際生產過程密切聯系。工業(yè)生產排放的“三廢”是污染的主要來源，而且也是最難消除和降解的。所以，在這部分內容中，筆者認為可以提倡從源頭上控制使用有害原料，并且在生產過程中最大地轉化利用原料，避免有害污染物的產生，即清潔生產的新思想——生產全過程的無害化。這就需要應用所學到的化學反應原理，判斷反應進行的方向，實現反應的最大轉化率，促進清潔生產的推廣使用。這樣，既聯系實際，明確學習的目的及應用，又有效進行了環(huán)境教育的滲透，加深了環(huán)境意識，又指導了環(huán)境行為。當學生將來進入生產第一線時，會為社會創(chuàng)造不可估量的價值。因此，在化學反應原理中要注重滲透清潔生產相關內容及如何運用化學反應原理實現清潔生產。比如，上世紀70年代以來，全球環(huán)境日益惡化。為此，世界各國不斷增加投入，治理生產過程中排放的三廢。然而，污染物一經排放到環(huán)境，再進行治理，不但難度大，而且效果差，達不到要求。為此，國際上對工業(yè)污染控制戰(zhàn)略進行了重大變革，其核心是：以污染防止戰(zhàn)略取代末端處理為主的污染防治戰(zhàn)略，即清潔生產。利用化學改革傳統的生產工藝，從三方面保證生產的清潔：能源清潔、生產過程清潔、產品清潔，從而達到清潔生產的目的。

三、在電化學中滲透環(huán)境教育

電化學是研究電能與化學能相互轉化的科學。在進行二者間相互轉化的同時，必須發(fā)生有電子轉移的氧化還原反應，這樣才能實現電能和化學能之間的相互轉換。很多污染的形成都涉及電化學反應機理，相反，學習電化學也可以幫助我們分析污染的形成過程，以此來防止污染的形成及污染的治理。所以，在這部分內容中，我們要注意結合實例，講解電化學與污染的關系。電化學中的氧化還原反應是化學中非常重要的一類反應。在我們的生存環(huán)境中，氧化還原反應是一種非常普遍的化學現象。例如，長期暴露在潮濕空氣中的金屬器具會腐蝕生銹。燃料燃燒時產生的一氧化氮在空氣中轉化成二氧化氮，二氧化硫在空氣中氧化生成三氧化硫。由于污染氣體的排放，再經氧化形成的酸雨現象已經是全球性環(huán)境問題，它嚴重影響人類及生物的健康、腐蝕建筑物、破壞植被的生長等。

人類活動產生的污染物進入環(huán)境后發(fā)生遷移和轉化反應等大多是氧化還原反應。而在污染物的治理中，也會經常利用到氧化還原反應原理。氧化還原處理法一般用于環(huán)境中難以消解的有毒、有害物質的處理。這種方法可使環(huán)境中的污染物因發(fā)生氧化還原反應而變?yōu)闊o毒或低毒化合物，或轉化成能從環(huán)境中分離出來的物質。所以，在教授電化學內容的時候，注重強調所學的理論知識與實踐相結合，它可以幫助我們分析污染物形成的機理及如何治理污染物。此外，電化學處理方法也是廢水凈化中經常采用的方法。利用陽極使水中污染物氧化，陰極使水中污染物還原，也可以利用電解產生氧化劑和絮凝劑對污染物加以處理。

實驗教學是化學教學的重要組成部分，在化學實驗教學中有計劃地實施環(huán)境教育，可以提高學生綜合素質，促進學生成長。

（四川省廣元市川北幼兒師范高等專科學校）