低碳理念下無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革

王海文，王晨飛，丁俊杰，任紅鑫，宋曉增

(華東理工大學(xué)　化學(xué)與分子工程學(xué)院，上?！?00237)

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低碳理念下無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革

王海文，王晨飛，丁俊杰，任紅鑫，宋曉增

(華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，上海200237)

低碳理念是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在低碳理念的指導(dǎo)下改革無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)勢(shì)在必行。探討了加強(qiáng)低碳教育的重要性，提出了通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，運(yùn)用多媒體教學(xué)等手段，將低碳理念貫徹到無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，提高學(xué)生的低碳意識(shí)。

低碳理念；無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)

低碳(low carbon)意指較低(更低)的溫室氣體(二氧化碳為主)排放。隨著世界工業(yè)的發(fā)展、人口的劇增、人類(lèi)欲望的上升和生活方式的無(wú)節(jié)制，人類(lèi)面臨著越來(lái)越嚴(yán)重的氣候問(wèn)題，二氧化碳排放量越來(lái)越大，地球臭氧層正遭受前所未有的危機(jī)，全球?yàn)?zāi)難性氣候變化屢屢出現(xiàn)。這些已經(jīng)嚴(yán)重危害到人類(lèi)的生存環(huán)境和健康安全，即使人類(lèi)曾經(jīng)引以為傲的高速增長(zhǎng)或膨脹的GDP也因?yàn)榄h(huán)境污染、氣候變化而大打折扣。故此低碳理念應(yīng)運(yùn)而生[1]。

1　低碳理念下無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的重要性

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高?；瘜W(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的第一門(mén)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，目標(biāo)是讓一年級(jí)學(xué)生逐步建立應(yīng)用意識(shí)，掌握必備的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和方法，樹(shù)立終生學(xué)習(xí)的觀念與掌握科學(xué)的思維方法[2]。但是在實(shí)現(xiàn)以上教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)，也給周?chē)沫h(huán)境帶來(lái)了一定的污染。無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所使用的化學(xué)藥品多達(dá)100種以上，包括各種金屬鹽類(lèi)、有刺激性或有毒的氣體、有機(jī)溶劑等。周邊環(huán)境一旦被這些物質(zhì)污染，治理污染所消耗的人力、物力將是巨大的[3]。在低碳理念的指導(dǎo)下，進(jìn)行無(wú)機(jī)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革，減少有毒物質(zhì)的使用量，提高試劑的利用效率，降低對(duì)環(huán)境的危害并增強(qiáng)學(xué)生的低碳意識(shí)是非常重要的[4]。

2　低碳理念融入課堂，培養(yǎng)學(xué)生低碳意識(shí)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)充分挖掘低碳理念的教育因素，把低碳理念融入課堂，讓學(xué)生在潛移默化中增強(qiáng)低碳意識(shí)[5]。

2.1了解試劑性質(zhì)，從源頭拒絕污染

學(xué)生往往會(huì)因?yàn)椴涣私庠噭┑男再|(zhì)，導(dǎo)致重復(fù)實(shí)驗(yàn)或者隨意排放。教師在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)要求學(xué)生查閱相關(guān)試劑的性質(zhì)、毒性等，實(shí)驗(yàn)課上要講解實(shí)驗(yàn)所涉及的試劑的理化性質(zhì)及其對(duì)環(huán)境的危害。要讓學(xué)生了解低碳化學(xué)要從自己做起，從源頭拒絕污染。

2.2預(yù)習(xí)充分，減少試劑浪費(fèi)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)如果沒(méi)有充分的預(yù)習(xí)，只是走馬觀花地聽(tīng)老師講一遍，很容易造成因?yàn)閷?duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不甚了解或者操作不規(guī)范而浪費(fèi)試劑，從而加大對(duì)環(huán)境的污染。為此，實(shí)驗(yàn)課開(kāi)始前要求學(xué)生寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，這在一定程度上能起到很好的效果。但有些學(xué)生只是對(duì)著實(shí)驗(yàn)課本抄寫(xiě)一遍，敷衍了事，做實(shí)驗(yàn)時(shí)還是不清楚實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，看一步做一步，很容易操作失誤導(dǎo)致重復(fù)次數(shù)增加而浪費(fèi)試劑。為了更好地讓學(xué)生預(yù)習(xí)充分，我們將實(shí)驗(yàn)思考題改為預(yù)習(xí)思考題，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前解答在預(yù)習(xí)報(bào)告上。改革后的預(yù)習(xí)方法提高了教學(xué)質(zhì)量和效率，減少了試劑的浪費(fèi)。

2.3規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，加強(qiáng)低碳理念

學(xué)生在取用試劑或物品時(shí)往往貪多貪大，殊不知正確并規(guī)范的操作不僅能節(jié)約器材，還能更好地完成實(shí)驗(yàn)。例如，取用pH試紙時(shí)，學(xué)生往往撕下一整條直接使用，這樣就使得一整條試紙只能測(cè)一兩次pH值，而且第二次測(cè)得的pH值會(huì)因第一次的干擾而不準(zhǔn)確。正確的操作應(yīng)該是撕成小塊放在干凈的表面皿上使用，這樣不僅能節(jié)約材料還能測(cè)得準(zhǔn)確的pH值。又例如，用滴管吸取試劑時(shí)，滴管應(yīng)懸空在試管口上方。如果操作不規(guī)范，將滴頭伸到試管內(nèi)或者緊靠試管內(nèi)壁，就會(huì)污染滴頭并使整瓶試劑連帶受到污染，造成試劑的浪費(fèi)。諸如此類(lèi)的問(wèn)題在實(shí)驗(yàn)中頻頻出現(xiàn)，教師應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)中反復(fù)強(qiáng)調(diào)，規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的低碳意識(shí)。

2.4養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，將低碳進(jìn)行到底

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，細(xì)節(jié)部分往往不被學(xué)生重視，造成大量浪費(fèi)及污染，與低碳理念背道而馳。因此，教育學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣也是非常必要的[6]。例如，取用試劑時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟中要求的量取用，過(guò)多或過(guò)少都會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不好或者失敗。在節(jié)約用水、用電、用氣方面亦是如此。例如，試管內(nèi)反應(yīng)物需要水浴加熱，可以?xún)扇嘶蛉艘唤M使用同一個(gè)水浴，并且待實(shí)驗(yàn)完成后及時(shí)關(guān)掉煤氣燈。廢液、廢物、廢渣要分別倒入廢液桶、廢物桶中，混在一起則會(huì)增加處理難度。

3　改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，體現(xiàn)低碳理念

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容都是經(jīng)過(guò)精心選擇設(shè)計(jì)的，本身具有代表性、典型性，能夠培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本技能，獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力與實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。在低碳理念的指導(dǎo)下，應(yīng)根據(jù)教學(xué)要求進(jìn)一步選擇低毒、低能耗、污染小、實(shí)驗(yàn)成本較低的實(shí)驗(yàn)，改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[7]。例如，在制備Co(OH)3時(shí)要用到溴水，但溴水的毒性很大，對(duì)黏膜有強(qiáng)烈刺激性和腐蝕性，在不影響實(shí)驗(yàn)效果的情況下，溴水可以用NaClO來(lái)代替。又如，在陽(yáng)離子的分離與鑒定實(shí)驗(yàn)中，需要用到硫化氫使之反應(yīng)生成硫化物，考慮到硫化氫的毒性并且制備和存儲(chǔ)較為困難，可以用硫代乙酰胺來(lái)代替。再如，汞及其鹽具有較大的毒性，對(duì)環(huán)境的污染也較為嚴(yán)重，在實(shí)驗(yàn)中可以將含汞的實(shí)驗(yàn)刪除。另外，實(shí)驗(yàn)中所用試劑的量也可以根據(jù)低碳的理念進(jìn)行改革[8]。某些無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象明顯，反應(yīng)物量的多少不影響實(shí)驗(yàn)效果，減少試劑的用量反而使有些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象易于觀察，如鎳離子、銅離子的定性鑒定實(shí)驗(yàn)，可用點(diǎn)滴板來(lái)做。

4　實(shí)現(xiàn)低碳新手段——合理運(yùn)用計(jì)算機(jī)和多媒體技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)現(xiàn)低碳化，計(jì)算機(jī)和多媒體技術(shù)輔助是必不可缺的[9]。當(dāng)遇到藥品價(jià)格昂貴，危險(xiǎn)性較大，伴隨有毒、有害物質(zhì)生成的實(shí)驗(yàn)或者實(shí)驗(yàn)室難以實(shí)現(xiàn)的一些高溫、高壓、低溫、低壓等過(guò)程，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)就可以模擬這些實(shí)驗(yàn)的真實(shí)情景。因此，在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助和多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)手段[10]，能夠避免毒性大的試劑的使用，可以解決實(shí)驗(yàn)操作難度大等問(wèn)題。另外，采用多媒體教學(xué)手段，可以規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，減少因操作失誤所引起的試劑浪費(fèi)和環(huán)境污染。

5　積極處理實(shí)驗(yàn)廢棄物

在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中往往會(huì)產(chǎn)生酸、堿、重金屬、硫化物和有毒有機(jī)化合物等各種廢水、廢渣、廢氣。三廢的處理[11-12]既是實(shí)驗(yàn)室環(huán)境保護(hù)中重中之重的任務(wù)，又是實(shí)現(xiàn)低碳的重要環(huán)節(jié)[13]。實(shí)驗(yàn)室廢棄物處理的一般原則為:分類(lèi)收集、存放，分別集中處理[14]。例如，實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢酸、廢堿、重金屬離子溶液等應(yīng)分類(lèi)存放，分別將廢液進(jìn)行處理并達(dá)標(biāo)后才能排放。另外，也可以引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展廢物處理的設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)[15]。通過(guò)各種廢水、廢氣、廢渣的處理和資源利用最大化等設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生的低碳理念及從事綠色低碳化學(xué)研究與開(kāi)發(fā)的能力[16]。

6　結(jié)束語(yǔ)

低碳理念走進(jìn)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在低碳理念的指導(dǎo)下進(jìn)行無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革也勢(shì)在必行。廣大教育工作者應(yīng)該明確其重要性，利用計(jì)算機(jī)和多媒體等現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段將低碳理念融入課堂，培養(yǎng)學(xué)生的低碳意識(shí)，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，將低碳進(jìn)行到底。

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Inorganic Chemistry Experimental Reform under Low Carbon Concept

WANG Haiwen，WANG Chenfei，DING Junjie，REN Hongxin，SONG Xiaozeng

(School of Chemistry and Molecular Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China)

Low carbon concept is the inexorable trend of social economic development，the inorganic chemistry experimental reform under the guidance of the concept of low carbon is imperative.This paper discusses the importance of strengthening low carbon education.Using multimedia teaching means will implement the concept of low carbon to inorganic chemistry experiment teaching.Thus，it improves students’ low carbon consciousness.

low carbon concept; inorganic chemistry experiment; teaching

2014-08-26；修改日期: 2014-11-21

王海文(1983-)，女，碩士，工程師，主要從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室管理工作。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.01.044