低碳理念下无机化学实验的改革

王海文，王晨飞，丁俊杰，任红鑫，宋晓增

(华东理工大学　化学与分子工程学院，上海　200237)



低碳理念下无机化学实验的改革

王海文，王晨飞，丁俊杰，任红鑫，宋晓增

(华东理工大学化学与分子工程学院，上海200237)

低碳理念是社会经济发展的必然趋势，在低碳理念的指导下改革无机化学实验教学势在必行。探讨了加强低碳教育的重要性，提出了通过改进实验内容，运用多媒体教学等手段，将低碳理念贯彻到无机化学实验教学中，提高学生的低碳意识。

低碳理念；无机化学实验；教学

低碳(low carbon)意指较低(更低)的温室气体(二氧化碳为主)排放。随着世界工业的发展、人口的剧增、人类欲望的上升和生活方式的无节制，人类面临着越来越严重的气候问题，二氧化碳排放量越来越大，地球臭氧层正遭受前所未有的危机，全球灾难性气候变化屡屡出现。这些已经严重危害到人类的生存环境和健康安全，即使人类曾经引以为傲的高速增长或膨胀的GDP也因为环境污染、气候变化而大打折扣。故此低碳理念应运而生[1]。

1　低碳理念下无机化学实验改革的重要性

无机化学实验是高校化学相关专业的第一门基础实验课程，目标是让一年级学生逐步建立应用意识，掌握必备的化学实验技能和方法，树立终生学习的观念与掌握科学的思维方法[2]。但是在实现以上教学目标的同时，也给周围的环境带来了一定的污染。无机化学实验所使用的化学药品多达100种以上，包括各种金属盐类、有刺激性或有毒的气体、有机溶剂等。周边环境一旦被这些物质污染，治理污染所消耗的人力、物力将是巨大的[3]。在低碳理念的指导下，进行无机基础化学实验改革，减少有毒物质的使用量，提高试剂的利用效率，降低对环境的危害并增强学生的低碳意识是非常重要的[4]。

2　低碳理念融入课堂，培养学生低碳意识

在实验教学中，教师应充分挖掘低碳理念的教育因素，把低碳理念融入课堂，让学生在潜移默化中增强低碳意识[5]。

2.1了解试剂性质，从源头拒绝污染

学生往往会因为不了解试剂的性质，导致重复实验或者随意排放。教师在实验前应要求学生查阅相关试剂的性质、毒性等，实验课上要讲解实验所涉及的试剂的理化性质及其对环境的危害。要让学生了解低碳化学要从自己做起，从源头拒绝污染。

2.2预习充分，减少试剂浪费

化学实验如果没有充分的预习，只是走马观花地听老师讲一遍，很容易造成因为对实验内容不甚了解或者操作不规范而浪费试剂，从而加大对环境的污染。为此，实验课开始前要求学生写好实验预习报告，这在一定程度上能起到很好的效果。但有些学生只是对着实验课本抄写一遍，敷衍了事，做实验时还是不清楚实验内容，看一步做一步，很容易操作失误导致重复次数增加而浪费试剂。为了更好地让学生预习充分，我们将实验思考题改为预习思考题，要求学生在实验前解答在预习报告上。改革后的预习方法提高了教学质量和效率，减少了试剂的浪费。

2.3规范实验操作，加强低碳理念

学生在取用试剂或物品时往往贪多贪大，殊不知正确并规范的操作不仅能节约器材，还能更好地完成实验。例如，取用pH试纸时，学生往往撕下一整条直接使用，这样就使得一整条试纸只能测一两次pH值，而且第二次测得的pH值会因第一次的干扰而不准确。正确的操作应该是撕成小块放在干净的表面皿上使用，这样不仅能节约材料还能测得准确的pH值。又例如，用滴管吸取试剂时，滴管应悬空在试管口上方。如果操作不规范，将滴头伸到试管内或者紧靠试管内壁，就会污染滴头并使整瓶试剂连带受到污染，造成试剂的浪费。诸如此类的问题在实验中频频出现，教师应该在实验中反复强调，规范学生的实验操作，在实验中培养学生的低碳意识。

2.4养成良好的实验习惯，将低碳进行到底

在实验过程中，细节部分往往不被学生重视，造成大量浪费及污染，与低碳理念背道而驰。因此，教育学生注意实验细节，让学生养成良好的实验习惯也是非常必要的[6]。例如，取用试剂时，应严格按照实验步骤中要求的量取用，过多或过少都会导致实验效果不好或者失败。在节约用水、用电、用气方面亦是如此。例如，试管内反应物需要水浴加热，可以两人或三人一组使用同一个水浴，并且待实验完成后及时关掉煤气灯。废液、废物、废渣要分别倒入废液桶、废物桶中，混在一起则会增加处理难度。

3　改革实验内容，体现低碳理念

无机化学实验的教学内容都是经过精心选择设计的，本身具有代表性、典型性，能够培养学生的化学实验基本技能，独立思考问题、解决问题的能力与实验动手能力。在低碳理念的指导下，应根据教学要求进一步选择低毒、低能耗、污染小、实验成本较低的实验，改革实验内容[7]。例如，在制备Co(OH)3时要用到溴水，但溴水的毒性很大，对黏膜有强烈刺激性和腐蚀性，在不影响实验效果的情况下，溴水可以用NaClO来代替。又如，在阳离子的分离与鉴定实验中，需要用到硫化氢使之反应生成硫化物，考虑到硫化氢的毒性并且制备和存储较为困难，可以用硫代乙酰胺来代替。再如，汞及其盐具有较大的毒性，对环境的污染也较为严重，在实验中可以将含汞的实验删除。另外，实验中所用试剂的量也可以根据低碳的理念进行改革[8]。某些无机化学实验实验的现象明显，反应物量的多少不影响实验效果，减少试剂的用量反而使有些实验现象易于观察，如镍离子、铜离子的定性鉴定实验，可用点滴板来做。

4　实现低碳新手段——合理运用计算机和多媒体技术辅助实验教学

在无机化学实验教学中实现低碳化，计算机和多媒体技术辅助是必不可缺的[9]。当遇到药品价格昂贵，危险性较大，伴随有毒、有害物质生成的实验或者实验室难以实现的一些高温、高压、低温、低压等过程，计算机辅助教学就可以模拟这些实验的真实情景。因此，在无机化学实验教学中运用计算机辅助和多媒体等现代化教学手段[10]，能够避免毒性大的试剂的使用，可以解决实验操作难度大等问题。另外，采用多媒体教学手段，可以规范学生的实验操作，减少因操作失误所引起的试剂浪费和环境污染。

5　积极处理实验废弃物

在无机化学实验中往往会产生酸、碱、重金属、硫化物和有毒有机化合物等各种废水、废渣、废气。三废的处理[11-12]既是实验室环境保护中重中之重的任务，又是实现低碳的重要环节[13]。实验室废弃物处理的一般原则为:分类收集、存放，分别集中处理[14]。例如，实验中产生的废酸、废碱、重金属离子溶液等应分类存放，分别将废液进行处理并达标后才能排放。另外，也可以引导学生开展废物处理的设计研究性实验[15]。通过各种废水、废气、废渣的处理和资源利用最大化等设计研究性实验，可以培养学生的低碳理念及从事绿色低碳化学研究与开发的能力[16]。

6　结束语

低碳理念走进大学实验室是社会发展的必然趋势，在低碳理念的指导下进行无机化学实验教学改革也势在必行。广大教育工作者应该明确其重要性，利用计算机和多媒体等现代化实验教学手段将低碳理念融入课堂，培养学生的低碳意识，让学生养成良好的实验习惯，将低碳进行到底。

[1]吴茜，杨发福.“低碳”理念下的有机实验改革初探[J].广州化工，2010，40(2):131-133.

[2]方国女 王燕.大学基础化学实验(I)[M].2版.北京:化学工业出版社，2005.

[3]杨发福，郭红玉.“低碳理念”下大学有机化学实验改革的思路与途径[J].实验室科学，2011，14(5):197-199.

[4]白素贞，娄新华.低碳经济下无机化学实验教学的改革[J].化工时刊，2012，26(6):63-64.

[5]贺丽敏，陈菲蔡.教育理念改革探究[J].科教文汇，2011(9):29.

[6]谢鸿芳，李少斌.无机化学实验教学新理念的构建[J].宁德师专学报(自然科学版)，2010，22(1):52-55.

[7]梁起，黄华珍.“绿色化学”实验的探索[J].实验技术与管理，2004，21(1):109-111.

[8]杨守洁.谈加快化学实验实施微型实验教学的改革步伐[J].科技资讯，2010(25):185-187.

[9]殷馨，王海文.合理运用多媒体教学手段，提高化学实验教学质量[J].化工高等教育，2011，28(6):48-50.

[10]周立亚，龚福忠.创建绿色化学实验室的探讨[J].实验技术与管理，2010，27(6):174-176.

[11] 张友杰，曹飞.构建实验室安全保障体系初探[J].实验技术与管理，2006，23(7):110-112.

[12]张康华，曹小华.化学实验教学与绿色化学教育[J].实验室研究与探索，2010，29(5):123-125，139.

[13] 殷馨.化学实验室安全与环境保护规范化管理[J].实验科学与技术，2011，9(5):166-168.

[14] 杨天棘，杨文远，倪刚.改革实验教学，走绿色化学之路——以无机化学实验教学为例[J].实验技术与管理，2012，29(4):17-20.

[15]徐常龙，曹小华，陶春元，等.通过绿色化学实验培养学生创新能力[J].化工高等教育，2009，26(3):42-44.

[16] 刘弋潞，胡晓洪.基于绿色低碳的物理化学实验教学改革[J].实验室研究与探索，2011，30(8):345-348.

Inorganic Chemistry Experimental Reform under Low Carbon Concept

WANG Haiwen，WANG Chenfei，DING Junjie，REN Hongxin，SONG Xiaozeng

(School of Chemistry and Molecular Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China)

Low carbon concept is the inexorable trend of social economic development，the inorganic chemistry experimental reform under the guidance of the concept of low carbon is imperative.This paper discusses the importance of strengthening low carbon education.Using multimedia teaching means will implement the concept of low carbon to inorganic chemistry experiment teaching.Thus，it improves students’ low carbon consciousness.

low carbon concept; inorganic chemistry experiment; teaching

2014-08-26；修改日期: 2014-11-21

王海文(1983-)，女，硕士，工程师，主要从事实验教学和实验室管理工作。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.01.044