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探析初中化学实验教学中渗透绿色化学理念的有效策略研究_参考网

探析初中化学实验教学中渗透绿色化学理念的有效策略研究

2019-03-28 01:36:35 祖国2019年4期

唐碧清

摘要:在坚持绿色发展战略的时代背景下,绿色化学成为初中化学教学的重点,教师在化学实验课堂上不仅仅要明确对环境有害的物质,更要帮助学生树立绿色化学的意识。本文基于绿色化学的理念理解,分析了在初中化学实验教学中渗透绿色化学理念,绿色化学理念是学生树立正确科学的化学思维的有效途径。

关键词:初中化学 实验 绿色化学 理念

当今环境污染问题已经成为一个世界性问题,面对日益严重的环境问题,20世纪90年代美国提出“绿色化学”概念,将对环境友好和经济效益、技术可行等三种概念结合起来,创造一种全新的化学研究和生产概念。在初中化学实验课堂上渗透绿色化学理念,能有效提高学生们的环保意识,推动绿色化学的发展,帮助他们树立正确的绿色化学观。

一、实施的意义

绿色化学倡导的是在化学实验的整个过程中实现低排放、低污染。化學作为一种自然科学,对人们的生活生产有着无可取代的作用。在化学实验教学中渗透绿色化学理念,培养学生的环保意识,教会学生知识的同时更要让他们懂得如何合理利用知识,只有这样化学才能实现经济效益和社会效益的平衡统一[1]。

绿色化学最主要的特点在于在实验的初始端就采用减少和预防环境污染的措施,在实验过程和实验终端最大限度地实现污染的零排放,充分符合当前的化学实验中的原子经济性理论,既利用了资源,又实现了减少污染的目的。

根据绿色化学的理念,在初中化学中贯彻环保意识,要求教师在进行实验教学时向学生灌输人和自然和谐相处的理念,让学生认识到绿色化学是化学领域所有研究者、工作者和学习者的责任;让学生在学习化学过程中时刻谨记绿色化学观,将绿色化学融入到理论知识学习和实验操作中的每个环节中。

二、渗透的有效途径

(一)规范化学实验过程、步骤和设计

初中化学实验课上,教师在指导学生做实验前要注意实验的规范性和科学性,通过严格的制度管理帮助学生养成良好的实验习惯。

首先教师要有绿色化学意识,对前期实验物品的取用和后期实验废料的处理进行严格规范,约束学生在实验过程中的行为。其次,教师要对实验常备药品和试剂性能有一个基本了解。易挥发的药品应密封保存;易燃烧和遇高温分解、爆炸的药品要避光远离热源,剧毒药品要专门分类存放并定期检查等。总之要确保实验药品在保存过程中不会对人体或周边环境造成危害。再者,实验操作要遵守实验规则和安全规范。在实验前教师要让学生充分了解实验目的,根据实验目的进行实验设计,确定实验方案,根据实验中可能出现的化学反应选择适用的试剂、仪器、装置,并设计实验步骤,实验设计要科学合理,满足操作简单、现象清晰、安全可靠、经济实用以及污染较少的原则[2]。

在具体的实验过程中要做到几点:选择药品不贪多,没有明确说明的情况下以最少量进行选取;易燃易爆实验药品以及具有强氧化性的药品要远离热源,避免燃烧或爆炸;实验过程中剩余药品、废液不可随意带出实验室或丢弃,放入指定回收地点,实验废气进行必要的吸收处理,尤其有毒气体不可随便排入空气等。

(二)改进实验设计,追求实验的科学性能和绿色性能统一

绿色化学的本质要求是提高化学实验中原子的利用率,有效降低污染可能性,实现化学实验的科学性、经济性和生态性和谐统一。众所周知,在化学实验中根据不同的化学反应原理可以出现多种实验,而践行绿色化学理念就是要在保证实验科学性、经济性的基础上最大量地提升原子的转化率,减少废物排出。因此教师在实验教学中可以适当对实验进行绿色化改进。

案例1:做串联实验,在初中化学中有部分实验是有联系性的,往往A实验产生的废料可以作为B实验的原料,教师在进行实验教学时可以将它们串在一起,避免重复性的实验步骤,减少实验药品浪费,并适当回收利用实验废料。

铜绿加热实验:Cu2(OH)2CO3 =2CuO+H2O+CO2↑,绿色粉末变成黑色氧化铜粉末,可以将氧化铜收集起来,做氢气等的还原氧化铜实验,进而要求学生对原始实验方法进行改建,合理处理尾气,减少环境污染。

由于一氧化碳有毒性,可以利用串联实验来解决这类困惑。下图就是把检验一氧化碳还原性的实验进行串联,做到对产物的成分检验和分析。

教师应该潜心研究教材中的化学实验,对实验可进行大胆地改进,勇敢地尝试,同样也能取得异曲同工的效果。

案例2:在《空气的成分》的教学中,学生已对空气中的成份有了初步的了解,并且已经知道用实验的方法证明空气中有氧气。如何用实验的方法探究出空气中氧气的体积分数是本节的重点也是难点,教师如按照课本(如图1)进行设计实验会发现实验很难做成功,即使装置已经密封,有时还是连一滴水都进不到集气瓶内,测定的氧气体积分数总小于1/5。教师可以利用身边的实验器材进行适当的改进,会取得意想不到的效果。教师可取来玻璃注射器,用酒精灯微热,把红磷换成白磷,效果十分明显。

(三)微型实验

微型化学实验是绿色化学理念指导下为了尽量减少化学污染而对常规教材实验进行改进和改革而新兴的化学实验方法。顾名思义,微型实验就是用微型仪器,尽量缩减繁琐的实验步骤,减少生成物的转移过程,减少试剂附着在器皿上的剂量,尽量少用试剂来完成的实验[3]。

微型实验的出现有效协调了初中化学实验教学和实验条件的矛盾,通过少量的实验用品完成化学实验,虽然微型实验中化学药剂、器材较少,但是并不影响实验的最终信息。正是基于这个优点,微型实验在未来的化学实验教学中有着极为广泛的应用空间。

1.自制微型实验仪器,进行废物利用

案例3:《科学》八年级下册中的氧气制取实验中,教师可以用青霉素药瓶和一次性注射器等医学废弃物来做实验,不仅可以实现学生人手一个实验仪器,更能有效降低实验成本,减少对实验仪器的使用次数,实验现象明显可观。

在做氧气制备实验时,用医用注射器(5ml)、青霉素瓶(10ml)和微型具支试管、小烧杯、止水夹等做实验,省去加热环节,节约酒精物品,并减少废气排放,而且实验更安全,基本没有污染。

教师在教学中可以充分利用实验的各种器材如井穴板和多用途滴管组合进行实验。为此,教师要走进实验室,认识各种器材的用途,发挥它的最大功效。也可以利用身边的低成本实验材料组装实验器材,如利用注射器进行化学实验,彻底贯彻绿色化学理念。

如图甲是实验室制取并检验CO2的装置,用此实验装置会浪费大量的材料,增加了实验的成本,可以用微型塑料滴管和玻璃W管进行组装,如图乙所示,这样能更好地体现实验装置的“微型”化的优点。

2.实现化学药品剂量微量化

实验药品微量化是体现绿色化学,开展微型化学实验的常用方法,一般微量化指的是达到常规实验用量的十分之一左右,这样不仅可以大大降低实验药品的消耗,更因初始物的微量化,使得实验的目标化合物实现微量化。

案例4:部分实验没有指明实验药品浓度,那么在保证实验效果的基础上适当减少药品使用,石蕊浓度为0.5~1.0%,改进实验后可以减少到0.25%,在制取氧气、氯气等实验过程中也可以适当减少酒精的用量,使用PH试纸时可以将一张试纸撕成小块供几个同学实验之用。在燃烧条件的实验中,为了防止五氧化二磷对人体和环境的污染。可以对课本实验进行改进,用微量的化学药剂来完成实验。

这些实验都可以有效减少药品、物品的使用量,在实验过程中也可以借助多媒体投影将微型实验的过程和结果进行放大观看。

3.实现实验过程微型化,让操作更简单

为学生配备最基本的微型化学实验箱,让学生在课后进行微实验,如,微型烧瓶、烧杯、胶管和九孔井穴板等,让学生组成各自的微型试验箱,在课后按照自己的意愿开展独立实验。

初中微型实验可以实现人人都可以操作,提升每个学生的实践操作能力训练,而且在微型实验中,学生不仅能学到同样的知识,更能节约实验教学时间,保证试验现场的安全性,减少药品消耗和仪器損耗,减少实验废弃物。

4.借助多媒体技术,利用微视频展示实验

随着信息技术在教育教学领域的不断深入,初中实验教学也应当与时俱进,加大对多媒体技术的应用,提升实验效果。尤其是对于部分实验药品用量大、安全隐患较多而且污染比较厉害的实验,在中学实验室的环境下不易控制和操作,教师可以将实验过程录制成微视频,在实验课题上展示给学生看,而对于其中某个关键实验步骤则可以在课堂上进行演示操作,这样不仅降低了对实验药品的浪费,还能减少环境污染,确保实验操作现场的安全性。

5.科学合理处理实验“三废”

化学实验中,实验结果总是伴随着废气、废液和废弃固体的生成,部分废弃物是有毒或者有害物质,直接排放到大气或者水域中有可能造成环境污染,教师在培养学生科学实验习惯的同时也要教会学生正确处理“三废”的方法和技能,避免学校实验室的“三废”排出污染周边环境,同时也让学生在处理“三废”时树立社会责任感,提升环境保护意识[4]。

首先,教师要对实验室“三废”处理设定处理制度,规范学生处理“三废”行为。

案例5:对于碱性、酸性废液要按照其化学性质,分别进行中和处理;

对于无毒的废物可以按照垃圾处理;

能够自然降解的有毒废物,要集中起来进行深埋处理;

不能自然降解的有毒废物,要通过化学步骤进行处理;

含有重金属离子的废液可以用化学沉淀法除去重金属粒子,将金属离子转化为盐或者氢氧化物沉淀,继而将残渣埋到地下。

其次,对于废弃物,教师可以帮助学生了解各个废弃物的回收利用方法,帮助学生提高环保技能和环保意识。在实验教学中根据不同废弃物的性质让学生进行探究性实验,一方面锻炼他们的实验技能、实验思维,培养创造性实验能力,另一方面对废弃物进行有效回收利用。

案例6:废弃的玻璃导管,师生可以一起合作将其制作成胶头滴管;底部有洞的废弃烧杯可以和试管仪器组合成简易的启普发生器。

教师也可以根据教学内容组织学生讨论,围绕实验“三废”的处理方法,让学生发散思维,大胆讨论,并且互相学习,经过集体讨论之后总结出针对“三废”的具体处理方法。

案例7:在课堂上引导学生讨论,学生根据不同的实验总结出一些对有毒废物的回收利用方法。氧气制备实验中的废渣可以用来回收二氧化锰;氢气制备实验中的废渣可以用来回收硫酸锌和锌粒等。

三、结语

在初中实验教学中渗透绿色化学理念,一方面要让学生理解绿色化学的概念和意义,树立绿色化学的思想意识,提升社会责任感。另一方面,教师要通过规范实验行为、改进实验方法、推广微型实验、加强串联实验和借助互联网、信息技术等方式帮助学生掌握相关的防治污染的方法。我国当前的初中实验教学中对绿色化学的实施还处在摸索和实验阶段,要想在实验教学中完全渗透绿色化学理念,教师要时时刻刻以绿色化学理念为教学指导,通过引导、培养、鼓励等方式让学生更深刻地领悟到绿色化学精神,在实验设计和操作中摸索出新的实验想法和方法,切实推动绿色化学发展。

参考文献:

[1]蒋韵.在初中化学实验中渗透绿色化学理念的实践研究[J].科学大众(科学教育),2016,(03):41-42.

[2]折左成.如何在初中化学实验中培养绿色化学观[J].新一代(下半月),2017,(06):101.

[3]徐贵宝.初中化学实验绿色化教学的实践[J].新课程·中学,2017,(01):159.

[4]陶睿.初中化学实验绿色化教学的实践[J].课程教育研究(新教师教学),2016,(31):166-167.

(作者单位:浙江省杭州市富阳区银湖中学)

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