單月英,申少華

(1.湖南科技大學(xué) 教育學(xué)院, 湖南 湘潭 411201；2.湖南科技大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

綠色化學(xué)是把無毒無害的自然原料最大限度的生產(chǎn)為無毒無害的目標(biāo)產(chǎn)物，節(jié)能、減排、拒毒、循環(huán)、新能源等均是實(shí)現(xiàn)化學(xué)綠色化的有效方法[1]。至20世紀(jì)起各國政府均密切注視這綠色化學(xué)研究的發(fā)展，相比較于美國1990綠色化學(xué)的興起及后一系列發(fā)展，中國在20世紀(jì)后期才開始發(fā)展[2]。綠色化學(xué)思想是化學(xué)學(xué)科中一個重要的基本思想，目前國家對綠色化學(xué)相當(dāng)重視，不僅把對綠色化學(xué)的要求寫進(jìn)新課標(biāo)，還大力推行綠色環(huán)保教育。而教師實(shí)施綠色化教學(xué)是一種貫徹綠色化學(xué)思想，提高學(xué)生綠色化學(xué)意識的有效策略。人教版教科書是現(xiàn)階段在湖南、湖北、河北、江西、寧夏等多省份使用范圍較廣的一種參考教材[2]，化學(xué)教師結(jié)合課程內(nèi)容進(jìn)行綠色化教學(xué)符合高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)對化學(xué)教學(xué)提出的新要求。田長明老師對化學(xué)試題中一些插圖的細(xì)節(jié)問題進(jìn)行了研究[3]；李瑩瑩老師針對微型實(shí)驗(yàn)在教育教學(xué)中存在問題進(jìn)行深入研究[4]。各位老師均從不同角度對人教版教材進(jìn)行了研究，借鑒各位教師的優(yōu)秀研究結(jié)果及實(shí)踐教學(xué)需要，研究者針對04人教版高中化學(xué)必修教材部分實(shí)驗(yàn)試劑量及實(shí)驗(yàn)插圖進(jìn)行綠色化改進(jìn)的實(shí)踐研究。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)不僅有利于節(jié)約試劑、保護(hù)環(huán)境，更有效提高了學(xué)生的綠色化學(xué)意識。人教版化學(xué)是使用范圍較廣的一種參考教材，若在實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容中能充分體現(xiàn)出綠色化學(xué)思想，對提高學(xué)生綠色化學(xué)意識有很大幫助。下述內(nèi)容是研究者結(jié)合新課標(biāo)要求及教學(xué)需要對教材中部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)實(shí)踐的研究過程及效果，希望能給教材相關(guān)編輯人員提供建議。

1 綠色化研究

研究者主要從試劑量及實(shí)驗(yàn)插圖兩方面對04人教版教材部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化研究，先從實(shí)驗(yàn)改進(jìn)研究檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，再到班級實(shí)踐研究檢測學(xué)生的綠色化學(xué)意識水平。

1.1 改進(jìn)研究

改進(jìn)研究主要是指研究者針對教材中內(nèi)容進(jìn)行更符合綠色化學(xué)理念的教學(xué)研究。此處內(nèi)容主要從教材中部分實(shí)驗(yàn)試劑量及實(shí)驗(yàn)插圖兩方面進(jìn)行改進(jìn)。

1.1.1 試劑量

試劑量是實(shí)驗(yàn)時所使用試劑的容積。下述實(shí)驗(yàn)均使用規(guī)格為20mL的普通試管。

教材實(shí)驗(yàn)3～7在試管里加入10mL 0.5mol/L Al2(SO4)3溶液，滴加氨水，生成白色膠狀物質(zhì)，繼續(xù)滴加氨水，直到不再產(chǎn)生沉淀為止[5]。

圖1 教材實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

圖2 改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

圖3 改進(jìn)前后對比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

圖1是研究者按教材實(shí)驗(yàn)要求做出的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)過程中由于所取試劑量太多，滴加氨水均生成白色膠狀物時液體容積接近試管三分之二，繼續(xù)滴加氨水至沉淀溶解時液體容積已超過試管三分之二，輕微振蕩加快沉淀溶解時有部分液體灑出，繼續(xù)滴加氨水試管底部的白色沉淀不易完全溶解且試劑量過多不方便振蕩試管。一個實(shí)驗(yàn)消耗硫酸鋁試劑10mL，氨水試劑共近10mL，實(shí)驗(yàn)完產(chǎn)生的廢棄物近20mL。

高中化學(xué)必修1中內(nèi)容均屬基礎(chǔ)化學(xué)范疇，教材中實(shí)驗(yàn)是需要教師演示、學(xué)生實(shí)踐操作的內(nèi)容，所需試劑量較多；若能改進(jìn)實(shí)驗(yàn)不僅易于操作、節(jié)約試劑、減少廢棄物的產(chǎn)生，還能有效貫徹綠色化學(xué)思想，提高學(xué)生的綠色環(huán)保意識。是以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)具有一定的教學(xué)意義。

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)3～7 取2mL 0.5mol/L Al2(SO4)3溶液，滴加氨水，繼續(xù)滴加直至不再產(chǎn)生沉淀。

(若教學(xué)條件允許，可選擇10mL的小試管，滴加1mL 0.5mol/lAl2(SO4)3溶液進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更清晰且不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能有效節(jié)約試劑量減少廢棄物。

對于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，可以進(jìn)行滴定板微型實(shí)驗(yàn)，此方法更簡便易行可操作，更經(jīng)濟(jì)環(huán)保。)改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)試劑量明顯減少，滴加氨水反應(yīng)迅速且現(xiàn)象明顯，如圖2。把教材實(shí)驗(yàn)3-7和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)3-7進(jìn)行對比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3。發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與教材實(shí)驗(yàn)并無出入，相反，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)更方便操作。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)插圖

實(shí)驗(yàn)插圖是教材中給學(xué)生起指導(dǎo)示范作用的圖片，其務(wù)求精準(zhǔn)、科學(xué)。

1.1.2.1 教材插圖4～圖5

圖4為教材中聞氣體時的正確操作，研究者對其實(shí)踐操作，當(dāng)完全敞開的瓶口靠近鼻翼時刺鼻之氣撲面而來，根本不需手動煽氣體。Cl2是一種有強(qiáng)烈刺激性氣味的有毒氣體，雖然聞氣體時人吸入量少，不至于對身體產(chǎn)生很大危害，逸出瓶外的少量Cl2也不會對環(huán)境造成很大污染，但作為教材中的實(shí)驗(yàn)插圖，準(zhǔn)確、科學(xué)及綠色化等對學(xué)生具有更好的指導(dǎo)示范作用。

圖4 聞氣體時的正確操作[5]

圖5 改進(jìn)后操作

研究者在對班級教學(xué)實(shí)踐演示前把實(shí)驗(yàn)插圖進(jìn)行了改進(jìn)，如圖5所示。聞氣體前用玻片蓋住集氣瓶口，聞氣體時再輕輕移動玻片一小部分，用手向鼻翼方向輕煽氣體，聞完氣體后再蓋回玻片。實(shí)踐中聞氣體前用玻片蓋住集氣瓶口不會造成大量氣體逸出污染環(huán)境，無形中給學(xué)生滲透綠色化學(xué)思想，如若是有毒的氣體這樣操作安全環(huán)保。經(jīng)此實(shí)驗(yàn)插圖的改進(jìn)，強(qiáng)調(diào)操作規(guī)范，后期各實(shí)驗(yàn)中(例如講鹽酸的性質(zhì)章節(jié)內(nèi)容)只要涉及到聞氣體的實(shí)驗(yàn)作，學(xué)生均能規(guī)范正確的示范出來，不僅教會學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度而且能潛移默化的給學(xué)生滲透綠色化學(xué)理念。

1.1.2.2 教材插圖6～圖7

圖6 H2在Cl2中燃燒[5]

圖7 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作

圖6 是教材中“ H2在Cl2中燃燒”的實(shí)驗(yàn)插圖，研究者對其實(shí)踐操作時根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，集氣瓶口氯氣濃度低有部分逸出瓶口，但瓶底氯氣濃度高，當(dāng)把點(diǎn)燃的H2緩緩深入盛滿Cl2的集氣瓶中時，生成物迅速逸出集氣瓶，污染空氣，此現(xiàn)象雖然明顯但不環(huán)保。因此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是一個具有指導(dǎo)介紹性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)插圖，是以研究者在進(jìn)行班級教學(xué)演示前對實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行改進(jìn)以備學(xué)生實(shí)驗(yàn)使用。

如圖7所示，在盛滿Cl2的集氣瓶口蓋上玻片，當(dāng)點(diǎn)燃H2時，再把玻片移開，導(dǎo)管前端深入集氣瓶后再蓋上玻片大部分，再慢慢把導(dǎo)管深入集氣瓶底部。實(shí)驗(yàn)后瓶內(nèi)氣壓變大，蓋玻片有輕微移動，現(xiàn)象十分明顯。反應(yīng)后逸出物減少，產(chǎn)物處理后再排放減少環(huán)境污染。趁瓶內(nèi)白霧四起加水處理廢棄物成鹽酸，用來中和堿或生活除垢給學(xué)生補(bǔ)充如何變廢為寶、節(jié)能減排保護(hù)環(huán)境，展現(xiàn)化學(xué)知識在生活中的魅力，提高學(xué)生生活中的綠色化實(shí)踐。

1.2 實(shí)踐研究

研究者在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)前對所教班級及各方條件均差不多的平行班級從綠色化學(xué)理論及實(shí)踐等兩方面進(jìn)行綠色化學(xué)教育現(xiàn)狀調(diào)查，調(diào)研結(jié)果如表1。

表1 實(shí)踐研究前兩班級學(xué)生綠色化學(xué)教育現(xiàn)狀

據(jù)表1可知，兩班級學(xué)生對綠色化學(xué)理論認(rèn)識及生活實(shí)踐調(diào)研結(jié)果均差不多。學(xué)生對綠色化學(xué)理論的認(rèn)識優(yōu)良成績所占比為75%左右，生活中綠色化實(shí)踐行動為9%左右。經(jīng)過一學(xué)期的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)及綠色化學(xué)思想的貫徹，一學(xué)期后再次對兩班級綠色化學(xué)教育現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果如表2。

表2 實(shí)踐研究后兩班級學(xué)生綠色化學(xué)教育現(xiàn)狀

實(shí)驗(yàn)班級學(xué)生對綠色化學(xué)理論的認(rèn)識優(yōu)良成績所占比由實(shí)驗(yàn)前的78.95%上升到92.11%，平行班級由實(shí)驗(yàn)前的74.29%上升到77.15%；生活中實(shí)踐行動上實(shí)驗(yàn)班級優(yōu)良成績所占比由改進(jìn)實(shí)驗(yàn)前的10.52%上升到47.37%，平行班級優(yōu)良成績所占比由實(shí)驗(yàn)前的8.57%上升到11.43%。據(jù)實(shí)踐前后調(diào)研數(shù)據(jù)比較可知，對化學(xué)教材中實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行綠色化教學(xué)研究有利于提升學(xué)生的綠色化學(xué)意識。

1.3 研究效果

對人教版教材實(shí)驗(yàn)試劑量及實(shí)驗(yàn)插圖的綠色化改進(jìn)教學(xué)研究在試劑量、廢棄物、學(xué)生的綠色化學(xué)意識等方面取得了較明顯的進(jìn)步。具體研究效果如表3。

表3 綠色化教學(xué)研究結(jié)果

2 小結(jié)

教科書是按照教學(xué)大綱編寫的為學(xué)生上課和復(fù)習(xí)用的書，學(xué)生往往把書中介紹的內(nèi)容當(dāng)成模板，從不懷疑。這就要求我們的教科書概念準(zhǔn)確、試劑量容積可行、插圖操作規(guī)范等。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)不僅有效節(jié)約試劑、減少廢棄物，操作方便且環(huán)保。而且在課堂教學(xué)中有力的向?qū)W生貫徹綠色化學(xué)理念，提高了學(xué)生在生活實(shí)踐行動中的綠色化學(xué)意識。

[1] 陶華明，殷勇冠，朱全紅.基于"綠色化學(xué)"理念的中藥化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探討[J].中國中醫(yī)藥現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育,2014 ,12 (13):102-103.

[2] 余紅霞，李 攀.綠色化學(xué)的研究進(jìn)展[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,22(4):77-81.

[3] 田長明.繪制化學(xué)插圖應(yīng)把握的關(guān)鍵問題研究[J].教育與裝備研究.2016(08):75-77.

[4] 李瑩瑩.初中化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)的探究與實(shí)踐[J].考試與評價2017(06):132.

[5] 化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心等.高中化學(xué)必修1[M].北京：人民教育出版社，2004：58，83.