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绿色化学是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生.绿色化学的核心内容之一体现在五个“R”上,即拒用(Reject)危害品、减量(Reduce)使用、循环(Recycle)使用、重新(Reuse)使用、可再生(Re-generate).化学实验是与绿色化学联系最紧密、最直接、最能体现绿色化学理念的部分.因此在实验教学中改进教学方式,实施绿色教育,促进学生形成绿色观念最为重要.
一、研究常规实验
中学化学教材有关实验内容的安排体现了绿色化学理念,但不能充分体现绿色化学的“5R”原则.因此需要教师从绿色化学的内涵出发,依据教材,采取必要的具体措施.
1.利用实验产物,设计组合实验
回收可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求,工业生产中的循环操作程序就是一种常见的回收方式,化学实验同样也可以设计为循环操作即组合实验.组合实验指通过调整实验次序,使一个实验的产物成为下一个实验的原料.在一定程度上减轻常规实验对环境的污染,有利于环境保护.
组合实验不但有利于生态环境的保护,节约大量化学试剂,而且在对学生进行绿色化学教育中是极其有益的,同时也给学生开辟创新教育拓展了新的空间.
2.妥善回收、处理实验废弃物,开设环保处理实验
5R原则中减量(Reduce)的内涵之一是减少“三废”排放量.在实验过程中,难免产生废弃物,这些废弃物大多含有有毒有害成分,有的还含有剧毒物质、致癌物质等,需要妥善处理,避免其污染环境损害人体健康.通常,化学实验产生的酸、碱废液都直接排入下水道或采用深埋入地的方法.这些方法只是废液的转移,污染并没有消除.尤其是在学生分组实验中,药品损耗量比较大,我们应要求学生先将其分类收集,能回收的则回收,不能回收的要进行合理的处理.
把实验的废弃物处理作为学生环保实验,既锻炼学生的废物治理能力,又可增加环保意识.
二、推广微型实验
微型化学实验简称ML,是以尽可能少的化学试剂获得比较明显的反应结果和准确的化学信息的一种新型的化学实验方法.ML充分体现了绿色化学中的减量原则,其理想目标和方法与绿色化学完全一致.
实验中不仅可以把容量瓶、烧瓶、启普发生器等玻璃仪器微型化,而且可以减少对玻璃仪器的依赖.有些颜色变化明显的定性实验可放在点滴板中进行,有些定性实验可放在滤纸上完成,如电解饱和食盐水、检验醛基存在等.
采用微型化学实验技术,不仅可以大幅度减少实验费用,降低环境污染,而且还具有激发学生学习化学的兴趣,培养创新思维,强化环保意识等作用.
三、现代教育技术辅助
一些试剂昂贵、污染大、危害性大、目前还无法通过改进来实现绿色化或减少污染的实验或在微型化实验现象不明显时,可借助现代化辅助教学手段.
1.录像展示
学生在进行分组实验时往往由于操作不规范或操作不当造成实验失败,浪费了实验药品,降低了实验效率.为了解决这一问题,可在实验前组织学生观看录像,并充分利用录像机的静止放像、重复放像和慢动作放像等功能,让学生看清每一个化学实验基本操作演示,掌握其要领.当学生做实验时,进行现场摄录,并特别摄录了一些学生的熟练规范操作和典型错误操作的特写镜头.实验后及时组织同学观看录像,对照录像表扬操作认真规范的同学,同时让一部分学生找出自己录像中的操作错误,分析产生错误的原因,并提出改进意见.通过以上训练,学生的化学实验基本操作技能提高很快,为节约药品、提高实验效率奠定了良好的基础.一些污染较为严重的实验,教师可以将操作过程摄录下来在课堂上播放.学生既避免了有毒物质的危害,又受到了绿色观念的教育.
2.动画模拟
利用动画制作软件将实验原理、现象等生成模拟动画代替实验操作.
3.虚拟实验
虚拟实验是指运用虚拟现实技术创建一个可视化的三维环境,其中每个可视化的三维物体代表一种实验对象;通过鼠标的点击以及拖曳操作,用户可以进行虚拟的实验.虚拟化学实验室打破一些传统实验室的限制,学生只需要可上网的计算机就可以进入网上虚拟化学实验室任意选择实验项目进行实验操作.学生观看了演示实验和进行了模拟操作后,进入传统实验室后可顺利完成实验,减少了错误操作,提高了一次实验成功率,降低了实验中化学药品的损耗,有利于节约时间、节约成本,提高实验效率.
总之,化学教育工作者要把绿色化学的理念贯穿到整个化学教学中,尤其是实验教学中,帮助学生树立绿色意识,培养他们关心、热爱、保护环境的环保习惯,形成绿色化学的观念,促进学生科学素养的养成.
一、研究常规实验
中学化学教材有关实验内容的安排体现了绿色化学理念,但不能充分体现绿色化学的“5R”原则.因此需要教师从绿色化学的内涵出发,依据教材,采取必要的具体措施.
1.利用实验产物,设计组合实验
回收可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求,工业生产中的循环操作程序就是一种常见的回收方式,化学实验同样也可以设计为循环操作即组合实验.组合实验指通过调整实验次序,使一个实验的产物成为下一个实验的原料.在一定程度上减轻常规实验对环境的污染,有利于环境保护.
组合实验不但有利于生态环境的保护,节约大量化学试剂,而且在对学生进行绿色化学教育中是极其有益的,同时也给学生开辟创新教育拓展了新的空间.
2.妥善回收、处理实验废弃物,开设环保处理实验
5R原则中减量(Reduce)的内涵之一是减少“三废”排放量.在实验过程中,难免产生废弃物,这些废弃物大多含有有毒有害成分,有的还含有剧毒物质、致癌物质等,需要妥善处理,避免其污染环境损害人体健康.通常,化学实验产生的酸、碱废液都直接排入下水道或采用深埋入地的方法.这些方法只是废液的转移,污染并没有消除.尤其是在学生分组实验中,药品损耗量比较大,我们应要求学生先将其分类收集,能回收的则回收,不能回收的要进行合理的处理.
把实验的废弃物处理作为学生环保实验,既锻炼学生的废物治理能力,又可增加环保意识.
二、推广微型实验
微型化学实验简称ML,是以尽可能少的化学试剂获得比较明显的反应结果和准确的化学信息的一种新型的化学实验方法.ML充分体现了绿色化学中的减量原则,其理想目标和方法与绿色化学完全一致.
实验中不仅可以把容量瓶、烧瓶、启普发生器等玻璃仪器微型化,而且可以减少对玻璃仪器的依赖.有些颜色变化明显的定性实验可放在点滴板中进行,有些定性实验可放在滤纸上完成,如电解饱和食盐水、检验醛基存在等.
采用微型化学实验技术,不仅可以大幅度减少实验费用,降低环境污染,而且还具有激发学生学习化学的兴趣,培养创新思维,强化环保意识等作用.
三、现代教育技术辅助
一些试剂昂贵、污染大、危害性大、目前还无法通过改进来实现绿色化或减少污染的实验或在微型化实验现象不明显时,可借助现代化辅助教学手段.
1.录像展示
学生在进行分组实验时往往由于操作不规范或操作不当造成实验失败,浪费了实验药品,降低了实验效率.为了解决这一问题,可在实验前组织学生观看录像,并充分利用录像机的静止放像、重复放像和慢动作放像等功能,让学生看清每一个化学实验基本操作演示,掌握其要领.当学生做实验时,进行现场摄录,并特别摄录了一些学生的熟练规范操作和典型错误操作的特写镜头.实验后及时组织同学观看录像,对照录像表扬操作认真规范的同学,同时让一部分学生找出自己录像中的操作错误,分析产生错误的原因,并提出改进意见.通过以上训练,学生的化学实验基本操作技能提高很快,为节约药品、提高实验效率奠定了良好的基础.一些污染较为严重的实验,教师可以将操作过程摄录下来在课堂上播放.学生既避免了有毒物质的危害,又受到了绿色观念的教育.
2.动画模拟
利用动画制作软件将实验原理、现象等生成模拟动画代替实验操作.
3.虚拟实验
虚拟实验是指运用虚拟现实技术创建一个可视化的三维环境,其中每个可视化的三维物体代表一种实验对象;通过鼠标的点击以及拖曳操作,用户可以进行虚拟的实验.虚拟化学实验室打破一些传统实验室的限制,学生只需要可上网的计算机就可以进入网上虚拟化学实验室任意选择实验项目进行实验操作.学生观看了演示实验和进行了模拟操作后,进入传统实验室后可顺利完成实验,减少了错误操作,提高了一次实验成功率,降低了实验中化学药品的损耗,有利于节约时间、节约成本,提高实验效率.
总之,化学教育工作者要把绿色化学的理念贯穿到整个化学教学中,尤其是实验教学中,帮助学生树立绿色意识,培养他们关心、热爱、保护环境的环保习惯,形成绿色化学的观念,促进学生科学素养的养成.