基于“綠色化學(xué)”中實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的思考

姜凱

“綠色化學(xué)”就是指在滿足課堂教學(xué)的前提下，本著節(jié)儉和環(huán)保的精神，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)和反應(yīng)現(xiàn)象，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，從根源上減少實(shí)驗(yàn)所帶來的污染與危害。然而在高中化學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，有不少的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理、操作不規(guī)范，造成了不必要的浪費(fèi)和污染，這顯然是與當(dāng)前低碳環(huán)保的生活主流相悖，很大程度上減弱了學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)熱情。本文針對“綠色化學(xué)”下的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與實(shí)施，闡述自己的幾點(diǎn)思考，以期為實(shí)驗(yàn)優(yōu)化提供新方向。

一、綠色化的演示實(shí)驗(yàn)

演示實(shí)驗(yàn)是化學(xué)課堂的基礎(chǔ)，具有一定的目的性、典型性和指導(dǎo)性，成功的演示實(shí)驗(yàn)為課堂的順利展開建立了一個良好的開端。教師不僅要能夠利用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，還要利用端正的態(tài)度、熟練的方法，來感化、影響學(xué)生，使學(xué)生意識到綠色實(shí)驗(yàn)不是刻意為之，而是滲透在學(xué)習(xí)中的每一個細(xì)節(jié)，從而幫助學(xué)生樹立綠色化實(shí)驗(yàn)的意識。

高中化學(xué)的演示實(shí)驗(yàn)一般都為試管實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)后的廢氣、廢液和廢渣若直接倒入下水道中，就會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。教師為此就要做出改進(jìn)，從根源上杜絕污染減少排放。

如CuSO4溶液與NaCl、BaCl2、AgNO3溶液分別反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)中，教師一般會采用試管實(shí)驗(yàn)，這不僅造成了試劑的浪費(fèi)，其中的重金屬離子還會對環(huán)境造成一定的污染。為此，教師就可以對該演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，利用點(diǎn)滴板來代替試管，將CuSO4溶液分別滴入點(diǎn)滴板上面的三個小坑中，然后分別滴NaCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液，讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察，寫出相關(guān)的結(jié)論。

整個實(shí)驗(yàn)過程現(xiàn)象非常明顯，教學(xué)效果良好。演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，不僅節(jié)約了藥品的用量、現(xiàn)象明顯，還簡化了整個操作過程，從根本上減少了重金屬離子對環(huán)境的污染，符合綠色實(shí)驗(yàn)的理念。

演示實(shí)驗(yàn)往往會給學(xué)生留下深刻的印象，教師起到示范、榜樣的作用，其態(tài)度的認(rèn)真、方法的得當(dāng)也會換來學(xué)生的積極思考，使學(xué)生從綠色化學(xué)的角度來分析問題、思考問題，進(jìn)而掌握一些基本的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和技巧。

二、綠色化的探究實(shí)驗(yàn)

探究實(shí)驗(yàn)融入了學(xué)生對化學(xué)知識的理解，是結(jié)合學(xué)生對化學(xué)知識的猜想、分析來進(jìn)行創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)，他是深化學(xué)生思維、提升學(xué)生能力的有效手段。在學(xué)生設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)過程中，有時(shí)會遇到一個知識點(diǎn)要用幾個實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，需要進(jìn)行多個實(shí)驗(yàn)操作，教師就要引導(dǎo)學(xué)生將這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行聯(lián)系，通過調(diào)整次序?qū)⒎稚?shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，從而得到一個制備、性質(zhì)檢驗(yàn)、尾氣吸收為一體的綜合實(shí)驗(yàn)，以減少排放，提高試劑的利用率。

比如在學(xué)習(xí)“碳與濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物驗(yàn)證”時(shí)，由反應(yīng)方程式分析此反應(yīng)得到CO2、SO2、H2O三種產(chǎn)物，驗(yàn)證就需要做三次實(shí)驗(yàn)，且三次試驗(yàn)相互之間還存在干擾。教師要引導(dǎo)學(xué)生將零散的知識進(jìn)行連接，讓學(xué)生以“小組”的形式進(jìn)行探究，得到正確檢驗(yàn)三種反應(yīng)產(chǎn)物的順序?yàn)镠2O——SO2—除SO2—CO2，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)。在學(xué)生的討論中，進(jìn)行了細(xì)致的分析，得出了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案。

整個實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)、緊湊，學(xué)生感受到了實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的重要性，有機(jī)地將幾個實(shí)驗(yàn)串聯(lián)為一個連貫性的實(shí)驗(yàn)，不僅使學(xué)生掌握了所學(xué)的化學(xué)知識，鍛煉了學(xué)生的思維，還培養(yǎng)了學(xué)生綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的觀念，提高了資源的利用率。

三、綠色化的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)融入了學(xué)生的認(rèn)知、思維和情感，可以將生活用品變?yōu)閷?shí)驗(yàn)材料，體會到創(chuàng)新的快樂。《高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出要化學(xué)教學(xué)的生活化，教師要引導(dǎo)學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)素材，利用身邊的材料進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，拉近學(xué)生與實(shí)驗(yàn)之間的距離，讓學(xué)生感覺到創(chuàng)新就在身邊，積極地搜集材料、合理開發(fā)、變廢為寶，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。

比如在“銅與濃硝酸的反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，若NO2直接排到中空氣中，勢必會造成室內(nèi)環(huán)境污染，危害學(xué)生的健康，使學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏懼感。教師可以引導(dǎo)學(xué)生對教材上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，讓學(xué)生想一想能不能利用生活中的材料建立一個封閉式的實(shí)驗(yàn)，既能直觀觀察出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，又不給環(huán)境帶來污染。圖1

學(xué)生從反應(yīng)發(fā)生裝置到尾氣處理裝置都進(jìn)行了細(xì)致分析，積極地尋找相關(guān)的素材，利用注射器等材料，設(shè)計(jì)出了綠色化的實(shí)驗(yàn)。如圖1所示，整個實(shí)驗(yàn)操作簡單、現(xiàn)象明顯，利用了銅絲的上下拉動來控制反應(yīng)的進(jìn)行，節(jié)約了材料和藥品；利用了另一個注射器來平衡壓強(qiáng)，確保了實(shí)驗(yàn)的安全。整個實(shí)驗(yàn)處于一個密閉的環(huán)境中，不會對環(huán)境造成污染，實(shí)現(xiàn)了綠色化創(chuàng)新。學(xué)生對這個實(shí)驗(yàn)非常的滿意，學(xué)習(xí)熱情也空前高漲，達(dá)到了預(yù)想不到的良好效果。

四、熟練規(guī)范高效整齊

學(xué)生的不規(guī)范操作，浪費(fèi)掉了實(shí)驗(yàn)藥品，影響了實(shí)驗(yàn)的順利完成。這樣做實(shí)驗(yàn)不僅使實(shí)驗(yàn)存在非常大的安全隱患，也會造成環(huán)境污染，還會對培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)態(tài)度造成負(fù)面影響。實(shí)驗(yàn)中教師要注重對學(xué)生綠色化行為的培養(yǎng)，在實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、實(shí)施、觀察、記錄和結(jié)束等環(huán)節(jié)，進(jìn)行嚴(yán)格管理，使學(xué)生做到熟練規(guī)范高效整齊。

在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，教師要引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)的知識進(jìn)行全面細(xì)致地了解，建立明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，對?shí)驗(yàn)方案進(jìn)行討論，從中找出優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，積極地進(jìn)行改正和修復(fù)，使學(xué)生做到心中有數(shù)，為實(shí)驗(yàn)的成功完成奠定基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段，要學(xué)生樹立規(guī)范操作意識，從實(shí)驗(yàn)儀器的洗滌、安裝、操作等各個環(huán)節(jié)，對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，使學(xué)生能夠正確地對量取、稱量、溶解、加熱、過濾和蒸發(fā)結(jié)晶等基本的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)范操作，及時(shí)糾正實(shí)驗(yàn)中所犯的錯誤。如在“加熱”實(shí)驗(yàn)時(shí)，要利用酒精燈的內(nèi)焰，避免試管由于受熱不均勻而炸裂，發(fā)生危險(xiǎn)造成浪費(fèi)；在“過濾”試驗(yàn)時(shí)，要掌握“一貼、二低、三靠”的要領(lǐng)；在“檢驗(yàn)氣密性”時(shí)，一定要讓學(xué)生意識到裝置密閉的重要性，特別是有毒氣體的實(shí)驗(yàn)，更要讓學(xué)生意識到危險(xiǎn)，意識到規(guī)范操作的重要性。

在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生要能夠?qū)?shí)驗(yàn)儀器收回洗滌，整理干凈放回原處；實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的廢液、廢渣要進(jìn)行集中處理，進(jìn)行無害化處理之后再排放，避免對環(huán)境造成污染。

總之，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化，需要通過師生的共同努力，樹立綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理念，從實(shí)驗(yàn)原理、儀器藥品、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作等各個環(huán)節(jié)入手，在具體的細(xì)節(jié)上進(jìn)行探討和研究，從而將綠色概念滲透到實(shí)驗(yàn)的每個環(huán)節(jié)。

（收稿日期：2015-10-15）