綠色化學(xué)理念在無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)基本操作教學(xué)中的應(yīng)用

高豐琴 馬占營(yíng) 張引莉 徐維霞 高奕紅

[摘 要] 無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作教學(xué)部分是所有化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能與實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的基礎(chǔ)，而在該部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中滲透綠色化學(xué)理念則為學(xué)生的綠色化學(xué)思維進(jìn)行初步的引領(lǐng)。在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)整合教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方式、規(guī)范基本操作、廢物綠色化處理和優(yōu)化評(píng)價(jià)模式等滲透綠色化學(xué)理念，對(duì)培養(yǎng)具有綠色環(huán)保意識(shí)、可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的人才具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

[關(guān)鍵詞] 無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn);基本操作;綠色化學(xué);教學(xué)

[中圖分類(lèi)號(hào)]G642 ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1008-2549（2020） 09-0086-02

綠色化學(xué)是為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要以污染防患于未然的環(huán)保理念和資源可持續(xù)發(fā)展理念作為核心理念，進(jìn)而要求環(huán)保意識(shí)必須滲透進(jìn)化學(xué)行業(yè)。而綠色化學(xué)理念融入化學(xué)實(shí)驗(yàn)也必須作為硬指標(biāo)進(jìn)入課堂教學(xué)，這可以使學(xué)生在課堂教學(xué)的耳濡目染中受到綠色化學(xué)的教育，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的環(huán)境意識(shí)、資源觀念，增強(qiáng)他們的環(huán)保責(zé)任感。

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)、化工、應(yīng)化和材料等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的必修實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)課程。由于無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般是專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中最早開(kāi)設(shè)的課程，其教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果對(duì)后續(xù)其他專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)展，對(duì)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)認(rèn)知、思維方式和知識(shí)體系架構(gòu)等均有非常重要的影響。但實(shí)驗(yàn)操作技能是化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必備的實(shí)踐操作能力，綠色化學(xué)理念的滲透可從資源利用、環(huán)境保護(hù)等方面來(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，在基本教學(xué)過(guò)程中循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行綠色化實(shí)驗(yàn)操作，使學(xué)生在潛意識(shí)里形成綠色化學(xué)思想，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，尊重自然發(fā)展規(guī)律，從而為人類(lèi)及環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展做出自己的努力和貢獻(xiàn)。

一 無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作教學(xué)特點(diǎn)和學(xué)情分析

扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作基本功是所有從事化學(xué)科研的人員必須具備的基本技能，而無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作教學(xué)就是圍繞無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作方法和技能技巧展開(kāi)。這部分教學(xué)內(nèi)容繁多，諸如稱(chēng)量、試劑取用、過(guò)濾、濃縮、結(jié)晶與重結(jié)晶及儀器的使用如容量瓶、滴定管、離心機(jī)等的使用?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作有很強(qiáng)的規(guī)范性，無(wú)論是儀器的使用或者是常規(guī)基本操作，都要嚴(yán)格地按操作規(guī)范進(jìn)行，在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范化的操作也是最基本的要求。

中學(xué)階段的化學(xué)課程一般很少?gòu)沫h(huán)境保護(hù)的角度安排教學(xué)內(nèi)容，教師在課堂給學(xué)生滲透的綠色化學(xué)理念也較少;學(xué)生聽(tīng)老師講實(shí)驗(yàn)的較多，自己動(dòng)手實(shí)踐操作往往也是以理想的考試結(jié)果作為內(nèi)驅(qū)動(dòng)力，很難從學(xué)生自身角度形成綠色化學(xué)思想。而無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方法和基本技能最基礎(chǔ)的教學(xué)，一般在大學(xué)一年級(jí)開(kāi)設(shè)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)安排中是最早的。此時(shí)的學(xué)生只是在中學(xué)階段對(duì)實(shí)驗(yàn)有一定的理論了解，動(dòng)手實(shí)踐、操作實(shí)驗(yàn)的愿望和興趣非常高，這個(gè)時(shí)期對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)“啟蒙”教育時(shí)，將綠色化學(xué)的理念滲透于課堂教學(xué)和實(shí)踐中，無(wú)疑對(duì)學(xué)生將來(lái)的學(xué)習(xí)乃至從事科學(xué)研究、教學(xué)管理等方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)而重要的影響。

二 綠色化學(xué)理念在基本操作教學(xué)中的應(yīng)用

（一）整合教學(xué)內(nèi)容，以“綠色理念”滲透課堂

“化學(xué)的綠色化”作為當(dāng)前化學(xué)進(jìn)展的主要方向，要求在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作中以這一理念為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合?；静僮鲗?shí)驗(yàn)的目標(biāo)是學(xué)生掌握基本操作技能和培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。在實(shí)際教學(xué)中往往采用教師先講或演示然后學(xué)生操作練習(xí)的模式，而且此時(shí)的學(xué)生往往對(duì)儀器的使用或?qū)嶒?yàn)方法沒(méi)有形成規(guī)范和正確的意識(shí)，實(shí)驗(yàn)要求一般也以掌握基本操作和實(shí)驗(yàn)方法為主，這部分內(nèi)容的教學(xué)也容易將綠色理念滲透進(jìn)課堂。比如試劑的使用完全可以用更綠色的試劑代替，使用無(wú)毒或低毒試劑代替有毒有害的試劑來(lái)練習(xí)，部分實(shí)驗(yàn)可根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)效果采用“減量化”原則。如在進(jìn)行儀器使用練習(xí)時(shí)，膠頭滴管、吸量管（移液管）、酸堿滴定管的使用等均可以用自來(lái)水來(lái)代替試劑進(jìn)行前期的操作練習(xí);溶液的配制實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生掌握一般溶液的配制和標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制，由于是操作技能訓(xùn)練，可以采用“減量化”原則，比如減少一般溶液配制中溶質(zhì)的質(zhì)量或總體積，降低標(biāo)準(zhǔn)溶液配制中溶質(zhì)濃度等。對(duì)于氯化鈉的提純、硫酸亞鐵銨的制備等典型的無(wú)機(jī)物的提純和制備實(shí)驗(yàn)，以掌握溶解、加熱、過(guò)濾、濃縮、重結(jié)晶、驗(yàn)純等操作為核心，在不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提下，均可以將初始原料的量減少。如中山大學(xué)等校編《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》中粗鹽的量為20.0 g，硫酸亞鐵銨的制備中鐵屑的量為4.2 g，根據(jù)幾年來(lái)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，均可以減少為原數(shù)據(jù)的一半甚至三分之一的量來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

此外，在教學(xué)內(nèi)容的整合方面，為防止有毒氣體等污染等可以采用封閉式實(shí)驗(yàn)等。如制備硫酸亞鐵銨的裝置，可將傳統(tǒng)的敞開(kāi)式的實(shí)驗(yàn)裝置改為封閉式，整個(gè)反應(yīng)在密閉的容器中進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。

（二）改進(jìn)教學(xué)方式，以“綠色意識(shí)”引領(lǐng)課堂

在教學(xué)方式上，將綠色化學(xué)理念滲透于教學(xué)行之有效的方法常見(jiàn)的有微型實(shí)驗(yàn)、多媒體教學(xué)等方式，通過(guò)課堂教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變引導(dǎo)學(xué)生逐漸形成“綠色化學(xué)意識(shí)”。在教學(xué)方式選擇上，開(kāi)展所用試劑量少、儀器體積小、反應(yīng)時(shí)間短等的微型化實(shí)驗(yàn)，不僅培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約意識(shí)，更要求學(xué)生必須精心操作認(rèn)真觀察，從而有利于培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。如二價(jià)鎳的特色鑒定實(shí)驗(yàn)，向二價(jià)鎳溶液中加丁二酮肟生成鮮紅色的沉淀，一般在試管中進(jìn)行，但如果將實(shí)驗(yàn)改用在濾紙上通過(guò)滴加操作進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，不僅現(xiàn)象明顯，試劑用量極少，而且實(shí)驗(yàn)后不需進(jìn)行廢液回收和儀器洗滌，大大降低了實(shí)驗(yàn)成本。

近年來(lái)，雨課堂等線(xiàn)上教學(xué)的產(chǎn)生，為課堂互動(dòng)帶來(lái)一定的便利。學(xué)生利用課前或課后觀看微視頻，教師和學(xué)生可以通過(guò)互動(dòng)加深對(duì)基本操作的印象，以避免不規(guī)范或錯(cuò)誤操作以減少練習(xí)的次數(shù)達(dá)到綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的。另外，無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用到的強(qiáng)酸強(qiáng)堿、重金屬離子鹽、腐蝕性試劑等對(duì)環(huán)境都有一定的污染性，這些實(shí)驗(yàn)利用多媒體教學(xué)，學(xué)生可以通過(guò)觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象從而領(lǐng)悟知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。

（三）規(guī)范基本操作和廢物處理，以“綠色思維”掌控課堂

正確規(guī)范的操作是綜合實(shí)驗(yàn)及科研訓(xùn)練成功的牢固基礎(chǔ)，也是安全的有效保障，更是滲透綠色化學(xué)教育的關(guān)鍵所在。在化工生產(chǎn)行業(yè)里，因“跑、冒、滴、漏”及不規(guī)范操作帶來(lái)的化學(xué)事故舉不勝舉，由此帶來(lái)的環(huán)境污染甚至不可預(yù)估。不規(guī)范帶來(lái)的隱患諸如：氣體制備實(shí)驗(yàn)時(shí)使用啟普發(fā)生器不檢查氣密性導(dǎo)致鹽酸漏出、離心機(jī)使用不規(guī)范離心管破裂致使藥品或試劑灑出;在使用容量瓶時(shí)不檢漏或轉(zhuǎn)移溶液于容量瓶時(shí)不用玻璃棒引流;使用移液管（吸量管）時(shí)用洗耳球吹液體使其快速流下或忽視吸量管上方的“吹”字;使用酸堿滴定管時(shí)不檢漏或涂抹凡士林太厚;在使用膠頭滴管時(shí)，滴管深入到試管、量筒等容器中或直接用拇指和食指擠壓膠頭致使液體拋灑;等等。因此，綠色化學(xué)理念的滲透應(yīng)當(dāng)從規(guī)范基本操作開(kāi)始，使學(xué)生明確規(guī)范操作的意義，樹(shù)立規(guī)范操作理念，培養(yǎng)規(guī)范操作素養(yǎng)，以至于在日積月累的基本操作練習(xí)中培養(yǎng)“綠色化學(xué)思維”。

在實(shí)驗(yàn)廢物處理方面，無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般以一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為目標(biāo)，所制備的產(chǎn)品在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束后就可能成為“廢物”。但所謂的廢物只是相對(duì)而言，將其回收后完全可以根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)再利用、再生后利用、三廢處理教學(xué)使用或者根據(jù)“三廢”處理標(biāo)準(zhǔn)處理。例如，溶液的配制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中配制的硫酸、鹽酸、硝酸等溶液均可以直接在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)后續(xù)實(shí)驗(yàn)中使用;氯化鈉的提純實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中制備的固體氯化鈉可以在天平的使用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中用來(lái)練習(xí)稱(chēng)量操作;硫酸亞鐵銨的制備實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中制備的硫酸亞鐵銨可以經(jīng)純化后在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用;酸堿滴定實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的廢物，可以根據(jù)后續(xù)實(shí)驗(yàn)直接留用或按酸堿的量中和處理或者讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行污水處理，等等。

（四）優(yōu)化評(píng)價(jià)模式，以“綠色理念”回歸課堂

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)，一般采取平時(shí)成績(jī)和期末操作考試相結(jié)合的模式。在平時(shí)成績(jī)的考核中，往往側(cè)重于考勤、課堂操作評(píng)價(jià)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況，一般都不會(huì)將預(yù)習(xí)報(bào)告作為直接的考核方式。而預(yù)習(xí)報(bào)告對(duì)于基本操作實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)是必不可少而且積基樹(shù)本，因?yàn)轭A(yù)習(xí)報(bào)告不僅僅關(guān)乎實(shí)驗(yàn)最終結(jié)果的成敗，更關(guān)乎學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、步驟的熟悉程度及試劑的合理使用與儀器的規(guī)范操作。因此，適當(dāng)調(diào)整評(píng)價(jià)方式，重視實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，可減少實(shí)驗(yàn)操作無(wú)效次數(shù)，從行動(dòng)上踐行“綠色化學(xué)”，也以評(píng)價(jià)模式為導(dǎo)向使“綠色理念”回歸課堂教學(xué)。比如可適當(dāng)增加或提高預(yù)習(xí)報(bào)告作為平時(shí)考核的分量，無(wú)預(yù)習(xí)報(bào)告則直接不允許開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，教師在基本操作演示之前可讓學(xué)生試操作等等，通過(guò)加強(qiáng)過(guò)程考核引起學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)報(bào)告的重視，從而達(dá)到“綠色理念”教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作部分的教學(xué)，在化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)方面有著舉足輕重的作用。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念，通過(guò)整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以從源頭上杜絕污染，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容采用合適的教學(xué)方式可以減少污染，規(guī)范化操作、合適的廢物處理方法可以避免額外的污染并可以實(shí)現(xiàn)最大限度地可持續(xù)發(fā)展。將綠色化學(xué)理念融于無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作教學(xué)中，讓學(xué)生在最開(kāi)始的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練中逐漸養(yǎng)成環(huán)保意識(shí)，激發(fā)實(shí)驗(yàn)、科研的興趣，對(duì)培養(yǎng)具有綠色環(huán)保意識(shí)的高層次科研人才具有重大而深遠(yuǎn)的意義。

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（責(zé)任編輯： 王義祥）