基于綠色理念下中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

李勝光

【摘要】化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，把綠色化學(xué)融合于中學(xué)課程教材改革和課堂教學(xué)改革之中，使綠色化學(xué)成為中學(xué)化學(xué)教育的一個(gè)重要的組成部分，這是中學(xué)化學(xué)教育的嶄新課題。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是為減少資源消耗和化學(xué)污染而發(fā)展起來(lái)的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法、新技術(shù)，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的新變革。實(shí)施微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)使綠色課堂教育得以實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】綠色化學(xué) ?微型化學(xué)實(shí)驗(yàn) ?中學(xué)教學(xué)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.8 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）17-0168-02

一、教學(xué)中滲透“綠色化學(xué)”的核心素養(yǎng)

（一）課堂為陣地，滲透綠色理念

綠色化學(xué)是近幾年才開(kāi)始出現(xiàn)的更高層次的化學(xué)，是當(dāng)今國(guó)際化學(xué)的前沿，其核心是利用化學(xué)原理從根本上減少或消除化學(xué)工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染。2001年的課程標(biāo)準(zhǔn)研究所化學(xué)課程教材研究開(kāi)發(fā)中心編著中強(qiáng)調(diào)“立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來(lái)發(fā)展需要，充分發(fā)揮化學(xué)的整理育人功能，構(gòu)建全面發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的化學(xué)課程目標(biāo)體系”?；瘜W(xué)課程提出：教師要在環(huán)境教育過(guò)程中，向?qū)W生闡明綠色化學(xué)的觀點(diǎn)、要求，使學(xué)生樹(shù)立起防治污染、建立人與自然和諧相處的責(zé)任感，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的能力，提高學(xué)生核心素養(yǎng)?；诖耍倚Ｔ趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中采取滲透的方式，自然地引入相關(guān)的環(huán)保知識(shí)，發(fā)展學(xué)生綠色化學(xué)意識(shí)。如講授《燃料的合理利用與開(kāi)發(fā)》一節(jié)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)查資料了解化石燃料的燃燒會(huì)產(chǎn)生氮氧化合物，知道它們都是形成酸雨的主要污染物，然后介紹：空氣中二氧化硫70%來(lái)源于工業(yè)燃料，12%來(lái)源于工業(yè)燃油，其余則來(lái)源于生活燃煤等。它能直接危害人的身體健康，又可以導(dǎo)致水土酸化，水生生物減少或絕跡，樹(shù)木枯死，還能腐蝕建筑物。最后讓學(xué)生討論：如何防止和減少污染。這樣既增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí);又讓知識(shí)融于社會(huì)，服務(wù)于生活，樹(shù)立學(xué)好化學(xué)造福人類(lèi)的觀念。 （二）實(shí)驗(yàn)為手段，培養(yǎng)綠色習(xí)慣

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)增強(qiáng)了學(xué)生直觀的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生觀察、描述、分析和解決問(wèn)題的能力。但實(shí)驗(yàn)定會(huì)涉及到有害的物質(zhì)，從某種意義上講學(xué)校的環(huán)境污染主要來(lái)源于化學(xué)實(shí)驗(yàn)。因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中減少有害物質(zhì)生成，貫徹綠色化學(xué)思想是非常必要的，并且要把實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)綠色化成為一總習(xí)慣。

1.藥品的貯存方法的規(guī)范化。當(dāng)學(xué)生第一次走進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，首先要讓他們明確實(shí)驗(yàn)室藥品儲(chǔ)存規(guī)則及藥品取用規(guī)則，特別介紹危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存、取用遵守的規(guī)則。如易揮發(fā)的濃硝酸、濃鹽酸等用鐘罩封閉貯存;對(duì)大多數(shù)有機(jī)物如苯、甲苯、甲醛等用專(zhuān)柜避光保存;對(duì)劇毒品如汞、白磷等、強(qiáng)腐、蝕性酸堿等用專(zhuān)用保險(xiǎn)柜上鎖保存，定期檢查貯存情況。

2.規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作使實(shí)驗(yàn)在嚴(yán)密的情況下進(jìn)行?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中，師生都要接觸有害物質(zhì)和無(wú)害物質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)中也會(huì)聞到有害和無(wú)害氣體。因此，必須指導(dǎo)學(xué)生要嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)操作的程序，有條不紊地進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。嚴(yán)格教育學(xué)生規(guī)范操作，正確地聞氣體、取藥品、取有毒性原料。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，及時(shí)處理實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢料。把儀器洗滌干凈放回原處，實(shí)驗(yàn)桌面擦洗干凈，這些都要認(rèn)真細(xì)致指導(dǎo)，讓實(shí)驗(yàn)活動(dòng)成為對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)境教育的課堂。

3.以無(wú)害化為出發(fā)點(diǎn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。目前在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中，藥品用量較多不僅造成浪費(fèi)，還污染環(huán)境。因此，在實(shí)驗(yàn)中用玻璃管制成各種可加熱儀器的替代實(shí)驗(yàn)儀器、用點(diǎn)滴板等進(jìn)行微型系列實(shí)驗(yàn)。這種方法藥品用量少、反應(yīng)產(chǎn)物少、操作安全，實(shí)驗(yàn)不會(huì)造成危險(xiǎn)，對(duì)環(huán)境的污染程度較輕。同時(shí)也達(dá)到減少實(shí)驗(yàn)污染的目的。

著名心理學(xué)家林崇德曾說(shuō)過(guò)：“習(xí)慣是在生活過(guò)程中和教育過(guò)程中形成和培養(yǎng)起來(lái)的。習(xí)慣的形成方式主要是靠簡(jiǎn)單的重復(fù)和有意識(shí)的練習(xí)”。因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施微型化，提倡無(wú)害化，利于學(xué)生綠色化學(xué)習(xí)慣的養(yǎng)成。

二、初中微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用與前景

（一）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的替代研究

結(jié)合我對(duì)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐，在不影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確、安全、規(guī)范的前提下引導(dǎo)學(xué)生尋找實(shí)驗(yàn)儀器的替代品，極大的激發(fā)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)熱情與學(xué)化學(xué)的興趣。下面介紹幾種適合學(xué)生簡(jiǎn)易、批量制作常用的替代品。

1.滴眼液的膠藥瓶或鋼筆中帶膠管的內(nèi)芯制作的滴管。實(shí)驗(yàn)室玻璃滴管易碎，但實(shí)驗(yàn)中使用頻率較高，同學(xué)們的操作也容易出錯(cuò)。因此我就讓他們用滴眼液的膠藥瓶或鋼筆中帶膠管的內(nèi)芯代替滴管，便于有空時(shí)多加練習(xí)。

2.用喝可樂(lè)或豆奶的小號(hào)玻璃瓶代替試管。試管是實(shí)驗(yàn)中常常使用的玻璃儀器。我們可用替代用品練習(xí)裝藥品，同時(shí)減少了農(nóng)村初中實(shí)驗(yàn)教師人手少、經(jīng)費(fèi)緊張的困境。給同學(xué)們創(chuàng)造了一個(gè)更開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)空間，也能增加他們的動(dòng)手動(dòng)腦能力。

3.將一個(gè)礦泉水瓶用刀子切成兩半，瓶口部分做一個(gè)漏斗，用一根小棍代替玻璃棒，用紗布代替濾紙;瓶的另一半標(biāo)上刻度線(xiàn)就制得了一個(gè)簡(jiǎn)單的燒杯，就做了簡(jiǎn)易過(guò)濾器。

（二）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用案例

傳統(tǒng)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)由于常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件的限制，一組多人，很難做到人人動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是為減少資源消耗和化學(xué)污染而發(fā)展起來(lái)的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法、新技術(shù)，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的新變革。實(shí)施微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，把綠色化學(xué)融合于中學(xué)課程教材改革和課堂教學(xué)改革之中，使綠色化學(xué)成為中學(xué)化學(xué)教育的一個(gè)重要的組成部分，這是中學(xué)化學(xué)教育的嶄新課題。下面以人教版九化上冊(cè)“電解水”及氫氧混合爆鳴演示實(shí)驗(yàn)為案例介紹我的微型化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。取一只小號(hào)礦泉水塑料空瓶洗凈，瓶蓋中心鉆取小孔，加入約5%的氫氧化鈉溶液至瓶頸處。另取一支耗完油的中性筆筆芯，拔掉筆頭后一端緊插在上述塑料瓶蓋的小孔中。再把該筆芯如下圖所示作兩次直角的彎曲。彎曲時(shí)把筆芯放在酒精燈火焰上略加熱，彎曲后讓它冷卻定型。用兩根大頭針，從塑料瓶上端分別向下插入瓶?jī)?nèi)，兩大頭針的尾端分別通過(guò)細(xì)導(dǎo)線(xiàn)跟3～6V直流電電源連接（電源可用小號(hào)干電池）。取一只小的瓶蓋，蓋內(nèi)加入少量1∶1的肥皂水。先接通電源。通電后塑料瓶里的水發(fā)生電解，產(chǎn)生的氫、氧混合氣體，通過(guò)細(xì)塑料導(dǎo)管向外排出。把排出的混合爆鳴氣通入瓶蓋內(nèi)的肥皂液中，會(huì)吹出一團(tuán)團(tuán)的肥皂泡。用燃著的木頭引燃肥皂泡，發(fā)出清脆的爆鳴聲?；旌蠚怏w不斷產(chǎn)生，肥皂泡不斷形成，間隔片刻可再次點(diǎn)火爆鳴。

當(dāng)然，還有一些微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用案例這里就不一一贅述。通過(guò)上面的常規(guī)實(shí)驗(yàn)與微型實(shí)驗(yàn)具體例子的比較，我們可以看出微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一種新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法，很容易被學(xué)生接受。它給實(shí)驗(yàn)方法的重新設(shè)計(jì)、改造和組合創(chuàng)造了一個(gè)很大的思維空間，滿(mǎn)足不同實(shí)驗(yàn)的要求，便于讓每一個(gè)學(xué)生親自動(dòng)手，去完成更多的實(shí)驗(yàn)，激發(fā)創(chuàng)造欲望，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。 （三）微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用前景

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)的改革有如下主要優(yōu)點(diǎn)：

1.微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一種新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法，很容易被學(xué)生接受，能從心理上縮短了與化學(xué)的距離;微型實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便、安全，實(shí)驗(yàn)成功率高，因此它在激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣，改變化學(xué)在青少年學(xué)生心目中的形象有著重要的作用，學(xué)生感覺(jué)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)再也不是那么的復(fù)雜而神秘了。

2.微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)并非是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單縮微，其中一部分是近代科研方法的模擬。它通常是常量到微量的方法演變，使學(xué)生體會(huì)到如何應(yīng)用化學(xué)原理來(lái)從新設(shè)計(jì)、改造、組合和各種儀器裝置以滿(mǎn)足不同實(shí)驗(yàn)的要求，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力;而且增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，樹(shù)立綠色化學(xué)觀。

3.微型實(shí)驗(yàn)使化學(xué)教學(xué)發(fā)生：由空間上由單純的實(shí)驗(yàn)室拓展到教室甚至家里;在時(shí)間上由課內(nèi)延伸到課外的轉(zhuǎn)變。進(jìn)行微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生親自動(dòng)手操作并且反復(fù)練習(xí)過(guò)程中，把生疏的操作變的熟練;使學(xué)生由過(guò)去被動(dòng)“等待”和“接受式“的學(xué)習(xí)方式，變?yōu)椤爸鲃?dòng)”和“探索式”的學(xué)習(xí)方式提高了學(xué)生的自主、合作、探究的興趣與能力。

4.微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)辦學(xué)條件較差，缺少儀器藥品和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的農(nóng)村中學(xué)，促進(jìn)了其對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)代用儀器藥品的開(kāi)發(fā)和推廣。改善實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，可大幅度地減少實(shí)驗(yàn)室空氣和水體排放污染，有益于師生的健康。減輕了化學(xué)實(shí)驗(yàn)人手短缺、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)緊張的局面。

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)也有它的不足之處。例如，較忽視基本操作的規(guī)范性，較少考慮實(shí)驗(yàn)中有關(guān)的安全因素等。因此，微型實(shí)驗(yàn)雖然具有許多優(yōu)越性，但也并不是所有實(shí)驗(yàn)都可用之代替的。在教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、目的、現(xiàn)象和定量要求等進(jìn)行選擇，使常規(guī)實(shí)驗(yàn)和微型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，兩者取長(zhǎng)補(bǔ)短，這樣可以發(fā)揮更好的教學(xué)效果。

總之，化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化改革就是以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)為載體，使其能夠進(jìn)入化學(xué)課程，與化學(xué)教育教學(xué)活動(dòng)相聯(lián)系，并充分挖掘已開(kāi)發(fā)出來(lái)的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)課程中的教育教學(xué)價(jià)值。它對(duì)于傳播綠色化學(xué)理念、促進(jìn)化學(xué)新課程改革、轉(zhuǎn)變化學(xué)學(xué)習(xí)方式、培養(yǎng)創(chuàng)新能力有重要意義。

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