绿色化学理念下的微型实验设计

贾苏明

摘要： 当今，绿色化学理念影响着整个化学实验教学改革的进行。微型化学实验是在这种背景下诞生的一种创新性的实验教学方法。本文通过对三个常见化学实验进行微型化设计，进一步体现微型化学试验的优点。

关键词： 绿色化学理念微型实验初中化学教学

一

化学是一门以实验为基础的科学，实验是化学赖以形成和发展的基础。但是中学化学实验教学的现状令人担忧，存在如下的问题。

（一）由于缺乏实验经费，实验条件极其简陋，基本实验不能开足。

（二）由于受传统思想“述而不作”的影响，部分教师的教学理念陈旧落后，怕准备实验麻烦，怕做实验浪费时间，导致实验教学变成了纸上谈兵。

（三）重结果获得，轻过程探索；重结论的正误，轻科学方法的掌握、科学态度的形成。

（四）部分学生随着化学知识的增多，惧怕有毒有害气体，惧怕腐蚀性药品，惧怕实验造成的污染，做实验的兴趣随年级的升高而降低。

（五）实验室污染日益严重，“三废”处理问题亟待解决。

二

绿色化学作为一门新诞生的前沿学科，能很好地解决以上一系列问题。

（一）用绿色化学理念指导实验研究和设计是实验教学的一项新课题

鉴于中学化学实验教学的现状和存在的突出问题，顺应世界绿色化学发展的时代潮流，用绿色化学理念指导实验研究和设计，是知识经济时代实验教学向每位教师提出的新要求，是实验教学领域的一项新的研究课题，它的实践意义在于：

1.有利于学生创新意识和创新能力的培养

传统的教学重视知识的传授，忽视能力培养和方法训练，重视继承、保持和再现，忽视创新和立异，这严重影响了基础教育的质量，制约了学生的全面发展。为此教育部提出了旨在培养学生实践能力和创新意识的素质教育，消除传统教学的弊端。在中学化学实验教学中，开展绿色化学实验研究和设计，用绿色化学的理念和标准重新审视每一个实验，对不符合绿色化学理念的实验进行重新设计，是培养学生创新意识和创新能力的良好契机。学生发现传统实验的弊端后，运用自己的化学知识，展开丰富的想象，用绿色化学的要求重新设计，这个设计的过程就是一个创新的过程。在这个设计过程中学生的创新意识和创新能力能够得到很好的锻炼和培养。

2.有利于培养学生的实践能力

在教学过程中，学生不仅是认识活动的主体，而且是实践活动的主体，传统教学重认识轻实践，而用绿色化学理念指导实验设计，学生不仅开动脑筋自己构思，还要亲自动手进行验证实验。学生在动手操作的实验过程中，实践能力会逐步得到提高。

3.有利于培养学生的自主学习意识和能力

现代教育理论认为：在教学过程中，学生是学习的主体，教师只是引导者、帮助者和指导者。教师的作用是要形成一种学生独立探究的情境，而不是提供现成的知识，要让学生自己去思考，参与知识获得的过程。认识是一个过程，而不是一种产品。布鲁纳在《教学理论的建设》中反复强调：“所谓学科的教学，不是灌输作为结果的知识，而是指导儿童参与形成知识的过程。”真正的教不是向学生直接传授、给予和灌输，而是激发、指导和帮助学生通过自己的活动去获得真知，真正的教育过程是通过教师的教引起学生能动地学。教师用绿色化学理念指导学生进行实验设计，充分体现了学生的主体性学习原则。在整个学习过程中教师只是帮助者和指导者，学生按绿色化学的要求，自己去查询和搜集资料，自己设计实验方案，自己验证实验方案。整个学习过程学生都是自主进行的，教师只是一个引导者。在设计实验和验证实验的过程中，学生的自主意识和能力会得到很大提高。

4.有利于培养学生高尚的人文精神

21世纪是知识经济社会，是一个日趋激烈的竞争时代，面对竞争和挑战，我们不仅要培养学生的科技理性，而且要培养学生高尚的人文关怀。进行绿色化学实验设计，同学之间相互切磋和合作，有助于学生树立合作与交流的思想意识；用绿色化学的理念指导实验设计，可以使学生对人与自然、人与社会、人与环境的协调发展产生深刻的认识，有助于学生在以后的工作和学习中用可持续发展观看待问题。

（二）绿色理念下实验设计的基本要求

1.实验设计的微型化

由于教学条件的限制，许多学校的演示实验、分组实验的情况不尽如人意，这不利于学生想象力、直观思维能力和发散思维能力的培养。而采用微型化学实验后可大大改善这一状况。由于微型化学实验仪器价格低廉又可用代用品替代，因此便于每一个学生亲自动手做更多的实验，去发明自制一些简易代用的仪器，去探索实验条件的改进和实验内容的改革，从而使学生获得知识经验和行为变化协同发展，使感性认识和理性认识实现有机融和，有利于创造性思维的发展。如我校学生洪亮自制的钠与水反应的微型实验（如图1）：

图1

2.实验设计的清洁化——绿色化学理念深入人心

在进行有些实验时，特别是制备实验，经常会产生一些有害物质，严重污染周围的环境。例氯气的制备及性质实验，苯及其同系物的性质实验，一个实验室20多组学生做相同的实验，泄漏或释放出来的大量有毒气体严重污染实验室，影响实验室的正常进行。若改为微型实验，则污染程度大大降低。如我对H■S和SO■的反应做了如下改进（如图2所示），减少了有害气体的排放。

图2

3.实验设计的简易化

这项要求中的“简”是指实验装置要简洁，实验操作要简便，实验原理要简明。设计实验所用的仪器要尽量常规化，若装置过于庞杂，操作太复杂，就会降低成功率，挫伤学生的积极性，而且会延误时间，影响课堂教学效率。原则中的“易”是指实验仪器、药品和其他材料要常见易得，实验装置要易装易拆，实验要容易成功。显然，只有符合简易性原则的实验设计才更易推广应用，也更具有实际价值。

我对电解水的实验进行改进（如图3所示），当改用微型实验后，由于电解水出来的氢气和氧气的量不多，所以点燃后爆鸣声清脆，绝对安全可靠。

简易化是绿色化学实验设计的根本原则，对于同一实验，实验越简单越好，简单就是美，尽可能采用简单的实验方法和实验装置，用较少的实验步骤和实验药品、仪器，在较短的时间内完成效果明显的实验。恰当的实验设计既突出实验重点，又没有冗长的实验步骤，充分体现出简易性。一个科学家最大的本领就在于化复杂为简单，用简单的方法去解决复杂的问题。

近几年来，越来越多的化学工作者开始研究如何用无毒、无害的原料，在无毒的环境下实施化学反应，如何使原料分子中尽可能多的原子转化成对环境友好的产品，尽可能不产生副产品或废物，使化学实验绿色化。化学教师应该主动地将绿色实验的理念渗透到课堂教学中，使学生牢固树立绿色实验和环境保护意识，使他们各个方面的能力均有所提高。