中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的實(shí)踐途徑

陸國(guó)志 谷偉健 王晶

摘 要將綠色化學(xué)理念和化學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)教育的重要途徑。針對(duì)目前中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，從教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織形式、教學(xué)方法與手段、教學(xué)資源等方面探討中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的實(shí)踐途徑。

關(guān)鍵詞中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn) 綠色化 實(shí)踐途徑

人類在不斷創(chuàng)造高度豐富的物質(zhì)文明的同時(shí)，生存的環(huán)境也在急劇惡化。水體污染、大氣污染、臭氧層空洞、土壤污染、全球氣候變暖、酸雨災(zāi)害等各種環(huán)境問(wèn)題層出不窮。導(dǎo)致環(huán)境污染的因素有很多，其中，化學(xué)污染扮演了主要角色。于是，“綠色化學(xué)”便成為化學(xué)發(fā)展的追求。綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)（Environmentally Friendly Chemistry）、環(huán)境無(wú)害化學(xué)（Environmentally Benign Chemistry）、清潔化學(xué)（Clean Chemistry）。綠色化學(xué)是當(dāng)今國(guó)際化學(xué)科學(xué)研究的前沿，是21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)進(jìn)展的主要方向之一。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，因此，將綠色化學(xué)理念貫穿于化學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)教育進(jìn)而實(shí)現(xiàn)科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)的重要途徑。

一、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的價(jià)值體現(xiàn)

1.觀念價(jià)值

化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化體現(xiàn)的是人文關(guān)懷理念，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，教師要結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容不失時(shí)機(jī)地滲透這一觀念，使學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中感受實(shí)驗(yàn)綠色化給環(huán)境帶來(lái)的福祉，用科學(xué)的態(tài)度和方法對(duì)待化學(xué)實(shí)驗(yàn)，約束自己實(shí)驗(yàn)的不規(guī)范行為、不環(huán)保舉動(dòng)，逐漸樹(shù)立起科學(xué)的自然觀，養(yǎng)成正確的社會(huì)觀和價(jià)值觀，這種觀念價(jià)值是巨大的。

2.生態(tài)價(jià)值

科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步對(duì)環(huán)境友好和生態(tài)文明提出了更高要求，而生態(tài)文明的重要標(biāo)志之一就是綠色生態(tài)，其實(shí)現(xiàn)途徑是低碳、無(wú)污染、無(wú)公害、循環(huán)利用、可持續(xù)等。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，學(xué)校教育的作用是至關(guān)重要的，因此，也就有了STS到STSE的延伸。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的生態(tài)價(jià)值，就體現(xiàn)在有利于教育教學(xué)過(guò)程中向?qū)W生滲透綠色化學(xué)思想，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感，從而更好地落實(shí)STSE教育思想。

3.教育教學(xué)價(jià)值

首先，有助于促進(jìn)教師教學(xué)方式的改變。目前很多一線教師，出于應(yīng)試的目的，習(xí)慣于演示實(shí)驗(yàn)甚至黑板上講實(shí)驗(yàn)，這顯然不利于課程目標(biāo)的落實(shí)，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化，給教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究創(chuàng)造了空間，可以促使他們轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，在追求實(shí)驗(yàn)綠色化的教育教學(xué)研究中獲得專業(yè)成長(zhǎng)，推動(dòng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的徹底變革。

其次，有助于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)功能的實(shí)現(xiàn)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)課程內(nèi)容不可缺少的重要組成部分，是化學(xué)教師開(kāi)展化學(xué)教學(xué)的重要手段。化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有認(rèn)識(shí)論、方法論及教學(xué)論等方面的功能。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化，可以使學(xué)生樹(shù)立科學(xué)的自然觀、社會(huì)觀和價(jià)值觀。通過(guò)實(shí)驗(yàn)組織形式的改革可以轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)也可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。這些都對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)功能的實(shí)現(xiàn)起到積極的作用。

再次，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。21世紀(jì)世界各國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)教育改革的核心理念，就是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。對(duì)于化學(xué)這門學(xué)科來(lái)說(shuō)，通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，是必要且有效的。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化，可以幫助學(xué)生樹(shù)立綠色化學(xué)的理念，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)國(guó)家和對(duì)大自然的熱愛(ài)，形成正確的世界觀和價(jià)值觀。此外，通過(guò)一些探究實(shí)驗(yàn)以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)，這些都有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的有效途徑

1.秉持綠色化理念，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)

在化學(xué)教學(xué)中，教師要用綠色化學(xué)思想指導(dǎo)教學(xué)，不僅自己要秉持綠色化理念，更要結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)際適時(shí)地向?qū)W生滲透綠色化學(xué)思想?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中扮演著重要角色，這不僅體現(xiàn)在幫助學(xué)生構(gòu)建學(xué)科知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)科能力、提升學(xué)科素養(yǎng)上，更重要的是借助化學(xué)實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)教學(xué)平臺(tái)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感態(tài)度與價(jià)值觀教育，特別是環(huán)境保護(hù)教育和綠色生態(tài)教育。教師要善于捕捉每一個(gè)教育因素、把握每一個(gè)教育時(shí)機(jī)，將綠色化學(xué)思想滲透到化學(xué)教學(xué)的始終，讓綠色化理念之花輝映化學(xué)教學(xué)。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的綠色化

現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教材在兼顧了基礎(chǔ)性、綜合性與選擇性的要求的同時(shí)，還盡量體現(xiàn)綠色化思想和人文關(guān)懷，尤其是涉關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容更是做了精簡(jiǎn)，一些難度系數(shù)高、安全系數(shù)低、高污染、不便于操作的實(shí)驗(yàn)已被改編或直接刪除。然而，縱觀整個(gè)化學(xué)教材體系發(fā)現(xiàn)，一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇與安排依然缺乏系統(tǒng)觀念，對(duì)表面看似環(huán)保實(shí)際次生污染頻發(fā)的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有做出科學(xué)評(píng)估就引進(jìn)課堂，只注重化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)論、教學(xué)論和方法論功能的發(fā)揮，即追求教育教學(xué)價(jià)值，卻淡漠了環(huán)境意識(shí)、消融了綠色生態(tài)理念。改變現(xiàn)實(shí)的途徑就是要求教師在加工處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的過(guò)程中始終如一地信守綠色化學(xué)思想。

3.零散化學(xué)實(shí)驗(yàn)的整合與系列化

新課程標(biāo)準(zhǔn)初高中教科書(shū)在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇與編排上盡管充分考慮了易教易學(xué)，在高中化學(xué)部分專門設(shè)置了實(shí)驗(yàn)化學(xué)模塊，并盡量使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)系統(tǒng)。但教學(xué)實(shí)踐中，依然存在某些實(shí)驗(yàn)在不同學(xué)段、不同模塊、不同主題或單元重復(fù)出現(xiàn)的跡象，這不可避免會(huì)造成一些實(shí)驗(yàn)要反復(fù)做、一些實(shí)驗(yàn)的過(guò)程要重復(fù)出現(xiàn)，由此帶來(lái)的資源浪費(fèi)、環(huán)境污染是可以預(yù)見(jiàn)的。因此，教師在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，要根據(jù)具體教學(xué)要求，系統(tǒng)規(guī)劃、整體設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在充分考慮學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)和技能水平的基礎(chǔ)上，將那些有一定關(guān)聯(lián)度但卻零散的、分散的化學(xué)實(shí)驗(yàn)整合或串聯(lián)在一起，使之系列化并力求簡(jiǎn)約，以此實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)綠色化。

4.化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化

從綠色生態(tài)的角度講，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化應(yīng)該是化學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)追求的方向，這不僅是實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段的更新，更是化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的可行途徑。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)倍受青睞以至于化學(xué)實(shí)驗(yàn)追求微型化，是因?yàn)槲⑿突瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)具有儀器規(guī)格小、藥品用量少，操作簡(jiǎn)便、安全可靠，排量少、污染低，便于學(xué)生人人動(dòng)手、全員參與等優(yōu)點(diǎn)。因此，教師在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)手段、實(shí)驗(yàn)儀器藥品等維度努力探索化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化的可行途徑。某些實(shí)驗(yàn)可以借助小型器具、微量藥品、運(yùn)用科學(xué)可行的方法和技術(shù)手段來(lái)完成。如：氫氧爆鳴實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中是一個(gè)既具趣味性又有安全隱患的實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)就可以利用常見(jiàn)的醫(yī)用輸液管、感冒通藥板、大頭針、微量洗潔精、微量氫氧化鈉，借助直流穩(wěn)壓電源來(lái)完成，實(shí)踐證明，如此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鮮明、易于再現(xiàn)、安全可靠、成功率100%，真正體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的微型化。

5.有效開(kāi)發(fā)和利用校外實(shí)驗(yàn)資源

首先，充分發(fā)揮家庭小實(shí)驗(yàn)的功能。家庭小實(shí)驗(yàn)是對(duì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充和延伸，具有材料易得、操作簡(jiǎn)易、安全系數(shù)高、趣味性強(qiáng)等特點(diǎn)，是有效利用和開(kāi)發(fā)校外實(shí)驗(yàn)資源的最佳途徑。如：涉及顏色變化的系列小實(shí)驗(yàn)、發(fā)酵和蒸饅頭中的酸堿中和反應(yīng)小實(shí)驗(yàn)、巧妙去除水垢的家庭小實(shí)驗(yàn)等，教師應(yīng)適時(shí)引導(dǎo)、積極動(dòng)腦筋想辦法，努力發(fā)掘生活中的實(shí)驗(yàn)素材，通過(guò)設(shè)計(jì)并完成家庭小實(shí)驗(yàn)的方式使學(xué)生檢驗(yàn)并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，不斷激發(fā)其對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究中的樂(lè)趣，并在探索中尋求化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的實(shí)踐途徑，自覺(jué)樹(shù)立節(jié)約資源、環(huán)境保護(hù)的意識(shí)，共同鑄就可持續(xù)發(fā)展。

其次，合理選擇代用品完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)。從有效利用和開(kāi)發(fā)校外實(shí)驗(yàn)資源的角度來(lái)說(shuō)，生活中可直接用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)的校外實(shí)驗(yàn)資源是十分豐富的，如：食用色素作指示劑的系列實(shí)驗(yàn)，食鹽、蘇打、食醋、雙氧水取代化學(xué)試劑的趣味實(shí)驗(yàn)，醫(yī)用注射器中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，醫(yī)用點(diǎn)滴管中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)等。教師結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生從日常生活中努力發(fā)掘、合理選擇某些藥品代用品、儀器代用品、裝置代用品進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的資源意識(shí)、創(chuàng)新精神和探究能力，還可以實(shí)現(xiàn)綠色化的目標(biāo)追求。

再次，生活情境的“拿來(lái)主義”。生活中涉關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的真實(shí)情境隨處可見(jiàn)，如：鐵生銹、農(nóng)業(yè)施肥、農(nóng)藥使用、秸稈焚燒、污水處理等都與化學(xué)及環(huán)境有關(guān)，教師要善于觀察，及時(shí)捕捉這些富有真實(shí)情境的信息資源來(lái)支持化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立綠色化學(xué)理念并付諸于學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動(dòng)中。

6.信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)課程及教學(xué)的整合

現(xiàn)代信息技術(shù)具有存儲(chǔ)方便、功能強(qiáng)大、模擬仿真、交互效果好等傳統(tǒng)手段不可比擬的優(yōu)勢(shì)，決定了它在教育教學(xué)中的特殊功能。中學(xué)化學(xué)教學(xué)，尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)更應(yīng)該根據(jù)教學(xué)實(shí)際和學(xué)生的特點(diǎn)充分發(fā)揮信息技術(shù)的強(qiáng)力支撐作用。對(duì)那些不宜實(shí)際完成的高污染、高危險(xiǎn)、高毒性、過(guò)程復(fù)雜、微觀抽象、成本高昂的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，有必要借助信息技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，不僅可以避免給環(huán)境帶來(lái)危害，減少給師生帶來(lái)的意外傷害，縮短實(shí)驗(yàn)歷程，變微觀抽象為直觀具體，降低教學(xué)成本，也可以從根本上改變只要某些實(shí)驗(yàn)不便實(shí)際操作就被徹底放棄的無(wú)奈選擇，極大限度地方便學(xué)生認(rèn)知，提高教育教學(xué)效果。因此，將信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)課程及教學(xué)進(jìn)行有效整合，既可以保證并提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效果，也是實(shí)現(xiàn)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的可行途徑。

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【責(zé)任編輯 郭振玲】