中学化学实验绿色化之培养学生创新能力图.doc

中学化学实验绿色化之浅谈 三美学校 秦奉【关键词】中学化学实验 绿色化 实验探究 创新 微型 实效化学实验呈现出的物质世界的神奇变化与鲜明直观的化学现象，是学生对化学学习产生兴趣的主要源泉。然而学生通过手段在获取知识的同时，也在向环境释放着“三废”，其自身也处在污染之中，和当今大力宣传倡导保护环境的思想背道而驰。因此必须对现有的中学化学实验进行绿色化设计。中学化学实验绿色化设计是根据绿色化学的思想和特点，用预防化学污染的新技术，在改革传统化学实验的基础上发展起来的“集约型”的化学实验方法。现行九年级教材中由于实验条件的有限，教材中学生实验大多数所需药品较多、实验过程不够环保，能基本完成学生实验实属不错了。笔者在这几年的实验过程教学当中发现，当前的实验教学局限性很多：1客观因素(1)时间上：课程标准要求每周开课3节，而我校在每周开课能做到4节的情况下仍然觉得时间不足，因为课堂演示实验和学生实验就占了很大一部分时间。(2)空间上：教材中的实验装置略显笨重不够灵活，对实验成功的要求也比较高，实验不容易成功，实验现象不明显不便观察，有的实验容易造成环境污染等。2客观因素(1)教材中化学实验目的性太强，多数仪器也是围绕着教材来进行生产和加工的，造成现有的实验条件对于课本是“生搬硬套”，实验现象往往不尽如人意。(2)现行的教辅中，过于注重实验现象和结果，学生实验过程中只注重“观察”、“记录”，很少去“反思”、“探究”，学生无法对知识进行深层次的挖掘和思考。一、从学生的根本需要去宣传非常有必要进行绿色化实验化学学科的快速发展，在造福人类的同时，也给人类生存环境带来了有史以来最严重的危机。为此，近几年来化学学术界提出了“绿色化学”的全新概念。在日常教学中多次的渗透现有的科学技术快速发展造成环境的严重污染和气候的恶劣剧变，展示一些现实中触目惊心的图片。让学生了解到由于化学技术的飞速发展、各种能源的泛滥使用造成环境的破坏，促使学生从内心上关注环境，先是在日常的化学实验中不浪费药品，珍惜水、电等能源，再进一步去对实验的绿色化进行关注和探究。再充分的整合于教学中提高学生的动手和创新能力。二、选择无污染的化学物质进行绿色化实验设计，培养学生的创新能力目前的教学中，对于课堂很难演示的实验，老师往往借助媒体播放。有的实验对药品的需求量较多，如时间不够，对实验的成功有着很大的影响。让学生依据实验原理，对实验进行巧妙的设计，改变学生意识中一直沿用的传统的实验方法，既达到了对中学化学实验进行绿色化设计的目的，又培养了学生的创新意识和能力。 【案例1】对制取氧气的实验方案设计：在现行人教版教材中关于氧气的制取无非2种常见方案，一个是加热分解高锰酸钾，另一个是用二氧化锰催化分解过氧化氢，但是前者需要加热耗能多，而且过后试管太脏不容易清洗，而后者反应过快不利于收集氧气且制取氧气后的二氧化锰一般都是直接随水冲入下水道，既浪费又容易污染环境。在鼓励学生去查阅资料和设计验证之后，不难得出下列较为环保的实验方案： 实验药品1高锰酸钾2氯酸钾3过氧化氢4过氧化氢5过氧化氢实验条件加热加热及二氧化锰二氧化锰土豆或猪肝氢氧化钙优点分析反应速度适中氧元素转化率 很高生成物无害，无需加热，节能反应物分解得 比较彻底快速分解，气体均匀连续缺点分析2个产物不容易分离产物不易分离且反应速度较慢二氧化锰对环境有害有白沫，难以 收集到气体氧转化率50100505050反思方案4中，反应后土豆变化不大可以用来形容继续炒土豆丝让学生了解催化剂的化学性质在反应前后没有改变，而猪肝几乎变熟了则说明反应是放热的。方案5：过氧化氢H2O2快速分解，气体均匀连续导出，且Ca(OH)2与水易分离，对环境不会产生污染。通过分解的对比得知方案5是最佳设计，它的设计对环境是友好的，符合可持续发展的思想，也完全符合中学化学实验的绿色化设计。总的来说，在“选择无污染的化学物质进行绿色化实验设计，培养学生的创新能力”方面，除了鼓励学生用生活中的常见物品大胆尝试之外，作为引导者的教师，可以多从物质的本质去引导学生“为什么这个实验可以用这种物质”、“这个实验还能用哪些物质”，自发的产生“为什么”的强烈求知欲，从而产生探索化学的浓厚兴趣。三、对有毒或产生污染化学反应进行绿色化实验设计，培养学生的探究能力全国有数以百万计的中学化学实验室，每天都有大批学生在做各种化学实验，虽然每次排放污染物的量不大，但由于实验日复一日，年复一年地进行，这种积少成多“聚沙成塔”的污染不容忽视。中学化学教学过程中，无论是演示实验还是学生实验，常常是有毒的物质参加反应或产生有污染的物质，若处理不当，对环境会造成污染。1绿色化实验设计之灵活多变的微型化“廉租房”所谓微型化学实验，就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一，但其效果却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。培养学生对实验的微型化，不仅能让学生认识到通过实验药品用量的减少来达到节能环保，更能通过微型化实验仪器的自主制作让学生增强动手能力、废物利用意识、保护环境意识，还在制作微型实验的过程中培养了学生的探究能力。【案例2】氧气的化学性质与铁的反应在一道碳的实验题收到启发，如图，题意如下：某纯净气体通过下图装置时，可观察到：A中紫色石蕊试液不变，C中澄清石灰水交浑浊。据此判断：气体和黑色粉末可能的组合是什么？一般学生都会填写答案是一氧化碳和氧化铜，但就是有好学的学生在错误填写了答案是氧气和铁粉之后，正是这个错误的答案促使他们有了改进氧气化学性质验证实验的尝试，尝试方案如下：木炭在氧气中燃烧硫粉在氧气中燃烧铁在氧气中燃烧原图实验在充满氧气的集气瓶中进行，燃烧发热导致部分氧气逸出且产生的CO2让氧气浓度下降使木炭不能充分燃烧，需要打开玻璃片而导致CO2逸出后石灰水浑浊不明显，这个装置刚好都能很好的解决了这2个问题。集气瓶中可放入水或氢氧化钠溶液吸收二氧化硫，也可以放入紫色石蕊试液变红为以后酸雨的形成和酸的性质提供感性认识，又可以防止硫粉在铁质燃烧匙中反应对燃烧匙的腐蚀。将铁粉沾在润湿的滤纸条上晾干，放入硬质玻璃管，加热时引燃滤纸，滤纸碳化后移走酒精灯，可观察铁粉剧烈燃烧、火星四射，生成黑色物质。此装置同时节约了氧气和能源，方便课堂演示。氧气干燥剂碳Ca(OH)2 氧气干燥剂硫石蕊 c氧气干燥剂铁粉+滤纸 该装置大大节约了药品，改变了以前上课前得准备4-5瓶氧气的累赘，操作比较简便，实验成功率高，可以控制氧气生成反复实验，便于学生观察实验现象。短时间能完成3个性质实验，给课堂赢得了宝贵时间，最值得一提的还是实验的绿色环保。2绿色化实验设计之简约美观型“经济适用房”【案例3】空气里氧气的含量测定空气里氧气含量的测定实验可以说是学生接触化学的第一个正式设计气体气压的实验装置，也是非常重要的学生演示实验。教材的装置特点如下实验过程中空气立即膨胀外逸。维持红磷燃烧需要的氧气浓度相对较高。燃烧红磷有白烟逸散到空气中，对环境产生污染方案1方案2方案3方案4改进装置热水白磷水4 1 2 3 白磷电阻丝白磷按下热玻璃棒分析操作方便；仪器常用，材料易得，现象明显；药品用量小，污染小；冷却时间短，很快得到结果；学生能快乐学习。推荐：4颗星。水浴加热使白磷燃烧比较节能，防止集气瓶内气体的散逸，密封性好。也可防止生成物的污染。推荐：3颗星。电阻丝发热提供热源，装置密闭减小实验误差；且减轻环境污染：装置实用耐用：电路设计不易短路、断路，节省加热时间。推荐：3颗星。仪器简单，操作方便，条件密闭，环保无污染，可以得到更为准确的1/5的结果，把容器做小可以缩短等待冷却时间。推荐：5颗星。实验绿色化的简约设计能够做到多方面应用，一个小小的措施能够解决几个问题，要得到正确或最好的结果也需要一些长时间的探索。3绿色化实验设计之实用型的装置“公租房”中学化学实验中，有一些实验演示是很方便的，实验的原理也是比较很简便的，但是操作起来可能会产生一些意想不到的小麻烦，使得实验者的信心和兴趣受挫，若能巧思妙想从一些小的环节入手，往往能收获到意外的惊喜。【案例4】例如九年级化学上册第七单元燃烧和灭火的实验。课本原图1：这个实验的问题在于许多老师和学生都希望能改进白磷燃烧时候产生的呛人的白烟污染，这个实验本来非常简便可行，但是浓浓的白烟使实验的成功喜悦感大打折扣；而且有时候铜片上白磷燃烧放出的热量还能把红磷引燃了，实验没有拓展其它知识点的空间。对此作出如下尝试：课本原图1方案1课本原图1方案2实验装置分析白磷产生污染，不环保，而且红磷易被热量引燃环保无污染，红磷不会被引燃，且白磷燃烧后试管倒立水中还可验证空气中氧气的含量需要制取较多的氧气，而且水里的白磷不容易被点燃。大试管内是空气不用制取氧气，操作非常方便，适合演示和学生实验。上述改进的方案，都是在课本内容原有的基础上稍微改动一下或添加一两样仪器，实验的效果立刻大不同。同样的这一点上与“公租房”有着异曲同工之妙的相似，因为同样都是不需要复杂的工艺，轻轻的一点即可扭转原来不理想的环境。 总之，无论何种教育形式的开展，都必须有利于学生的个性发展，有利于素质教育活动的开展，有利于社会的进步，既要服务于学生，又要服务于社会，只有具备了有创新意识与创新精神这一基本的前提条件，才能有广阔的未来空间。绿色化学与绿色化学教育引导化学实验教学的大趋势已不可逆转，绿色化学实验方法的研究也不会停滞不前，只要我们不断地探索，一定