化學(xué)學(xué)科實驗改進嘗試開放性教學(xué)

劉平

化學(xué)學(xué)科應(yīng)與時俱進乘勢而上的進取拼搏精神，適應(yīng)時代的需要，增添時代的源泉和生活的活力，在教學(xué)中嘗試開放性教學(xué)。

情景一：在乙酸乙酯制取演示實驗中，為了讓學(xué)生清晰看到的無色生成物，本人預(yù)先在飽和碳酸鈉溶液中滴幾滴酚酞，使溶液顯紅色，實驗過程中可以觀察到明顯的無色油狀液體，振蕩后原顯紅色的碳酸鈉溶液逐漸變淺，產(chǎn)生氣泡。通過實驗改進，一來圓滿達(dá)到演示實驗的教學(xué)目的，二來讓學(xué)生親眼目睹了除去乙酸乙酯中乙酸的方法。

情景二：高二演示實驗“紅磷和白磷著火點比較”中，如紅磷和白磷直接在空氣中燃燒則濃煙滾滾，不符合環(huán)保要求，本人鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新，學(xué)生紛紛提出不同見解，比如有學(xué)生說放入玻璃細(xì)管內(nèi)，一端封閉一端敞口，煙就很少了;有學(xué)生說把有二個臺階的銅片放入錐形瓶內(nèi)，加熱瓶口一端仍連著的銅片，煙就只在錐形瓶內(nèi)了。

教師首先要善于通過向化學(xué)專業(yè)雜志、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、同事同行們等途徑學(xué)習(xí)積累，了解綠色化學(xué)的內(nèi)涵，比如掌握綠色化學(xué)的原則有：1.防止廢物的生成比其生成后再處理更好。2.設(shè)計合成方法應(yīng)使生產(chǎn)過程中所采用的原料最大量地進入產(chǎn)品之中。3.設(shè)計合成方法時，只要可能，不論原料、中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)品，均應(yīng)對人體健康和環(huán)境無毒、無害（包括極小毒性和無毒）。4.化工產(chǎn)品設(shè)計時，必須使其具有高效的功能，同時也要減少其毒性。5.應(yīng)盡可能避免使用溶劑、分離試劑等助劑，如不可避免，也要選用無毒無害的助劑。根據(jù)以上內(nèi)容要求，在課堂教學(xué)中的實踐中，教師首先要有改革創(chuàng)新意識，不墨守成規(guī)，不信奉教條，不盲從書本，身先士卒地帶頭鉆研課本實驗，才能起示范輻射作用，對學(xué)生進行潛移默化的熏陶。例如高一“銅和濃硫酸反應(yīng)”演示實驗，加熱后發(fā)現(xiàn)在試管口的濕潤的藍(lán)色石蕊試紙變紅（SO2生成），未反應(yīng)完的銅表面卻有黑色的不溶物，試管底部還有少量的灰黑色的沉淀，將試管內(nèi)的溶液倒入另一支盛有水的試管中很難觀察到溶液變藍(lán)，而且粘有堿液的一團棉花可能會流入硫酸內(nèi)又除不凈SO2尾氣。本人將此實驗作了改動：預(yù)先將一片濕潤的藍(lán)色石蕊試紙貼在玻璃細(xì)導(dǎo)管內(nèi)備用，玻璃細(xì)導(dǎo)管一端通入盛放堿液的試管內(nèi)，將一根銅絲（約7—8厘米）插入少量濃H2SO4的試管的試管塞，使銅絲在試管塞的一端露出，加熱至接近沸騰，待濕潤的石蕊試紙變紅時從溶液中抽取出銅絲。靜置片刻，在試管底部可以觀察到有白色沉淀（即CuSO4晶體）生成。冷卻后，棄掉上層液體，往試管中加入少量水，白色沉淀溶解得到藍(lán)色溶液，實驗無污染且效果甚好。

美國有一諺語：“告訴我，我會忘記;做給我看，我會記得;讓我親做，我才懂得?！边@說明親身體驗在學(xué)習(xí)中是非常重要的環(huán)節(jié)。教師要鼓勵學(xué)生多用綠色化學(xué)思維去考慮設(shè)計實驗，例如課本上的實驗習(xí)題、歷年高考和競賽中的實驗題以及學(xué)生根據(jù)自己的意愿設(shè)計出的實驗習(xí)題的練習(xí)，對學(xué)生提出的設(shè)計方案，只要有新的實驗改進和設(shè)想，甚至還不夠完美，都要讓他們?nèi)ピ囈辉?，對是否符合綠色化學(xué)的原則等關(guān)鍵問題加以點撥，幫助學(xué)生完成實驗，使其充分體會到實驗改進成功的喜悅，讓學(xué)生舉一反三，從某些典型的實驗探索入手，上升到一般性、規(guī)律性的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和創(chuàng)造性思維的能力，逐步使學(xué)生掌握設(shè)計綠色化學(xué)實驗的要領(lǐng)和規(guī)律，提高設(shè)計綠色化學(xué)實驗的能力，以及初步的綠色化學(xué)科研意識。比如：在學(xué)習(xí)到氮的氧化物--二氧化氮的性質(zhì)和制取時，要求學(xué)生設(shè)計有關(guān)二氧化氮的制取和性質(zhì)的實驗方案。這時可引導(dǎo)學(xué)生思考下列問題后再進行設(shè)計：（1）實驗室用什么試劑制取NO2氣體，反應(yīng)的條件是什么？（即實驗原理是什么？）（2）根據(jù)實驗原理應(yīng)該采用什么樣的氣體發(fā)生裝置、收集裝置、性質(zhì)實驗裝置和尾氣處理裝置？（ 即為了達(dá)到具體實驗的目的，應(yīng)當(dāng)選用何種儀器、設(shè)備。）（3）到這一實驗?zāi)康模瑧?yīng)當(dāng)經(jīng)過哪些操作步驟？這些步驟先后順序如何確定？為什么要經(jīng)過這些步驟？為什么要安排這種順序？省略或調(diào)動某些步驟會有什么影響？（即實驗操作中應(yīng)采用何種組合、聯(lián)接方式。）應(yīng)該注意哪些注意事項？實施某個實驗步驟時應(yīng)注意做什么或不能做什么？原因何在？實驗過程可能會出現(xiàn)什么不安全的事故？應(yīng)該如何防范？萬一出現(xiàn)事故應(yīng)如何處置？依據(jù)何在？學(xué)生根據(jù)這些問題設(shè)計出具體的實驗方案，經(jīng)過教師審查，然后讓學(xué)生獨立進行實驗。同一實驗習(xí)題可能會有不同的實驗設(shè)計方案，都可以讓學(xué)生去實踐。另外從某種程度講，化學(xué)是一門實驗藝術(shù)，它應(yīng)具有觀賞性。有的學(xué)生操作規(guī)范，安排有條不紊，神態(tài)輕松自如，實驗器皿擺放有序，具有很高的欣賞性;而有的學(xué)生恰好相反，讓人目不忍睹。所以我校舉辦了高二學(xué)生化學(xué)實驗操作比賽，當(dāng)場評出實驗改進設(shè)計獎和優(yōu)秀操作能手獎給予鼓勵，很好地強化了學(xué)生的綠色化學(xué)意識。

課堂教學(xué)的結(jié)束并不是交流探索的終止，課后的反思、練習(xí)與實踐探索仍是課堂交流的延續(xù)。我們一是要求學(xué)生適當(dāng)看一些課外讀物，增大知識面，培養(yǎng)興趣，增大信息量。通過“多看”，可以提高自學(xué)能力和思維能力。根據(jù)心理學(xué)家分析，人腦的學(xué)習(xí)潛力是很大的，至少可以存儲一萬億比特的信息。這個信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了世界上最大的圖書館的藏書信息量。但是人的一生能夠認(rèn)真讀多少本書呢？恐怕還不到這個數(shù)的萬分之一。二是我們利用第二課堂或選修課開展力所能及的綠色化學(xué)小實驗和解釋社會生產(chǎn)、生活中的某些化學(xué)環(huán)境現(xiàn)象，例如攝影沖卷、化學(xué)小制作;對受污染土壤成分的檢測;對一些工廠排放出來的廢氣、廢水成分的分析及它們對自然界污染情況、如何進行防治的調(diào)查;對鋼鐵銹蝕的現(xiàn)象如何解釋及該怎樣進行防護;建筑、合成材料的性能和應(yīng)用的了解;對市場上所賣的冰凍海產(chǎn)品是否含有福爾馬林的檢測;設(shè)計煙蒂浸出液中的尼古丁對昆蟲的毒性試驗;設(shè)計吸煙產(chǎn)生的氣體中CO成分對動物血紅蛋白的毒性試驗等。古人云“勿以善小而不為，莫以惡小而為之”，今人云“勿以環(huán)保小而不為，莫以污染小而為之”，教師設(shè)計以上這些實驗和調(diào)查活動，能有效地啟動學(xué)生的綠色化學(xué)思維的列車，逐步提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

“問得渠水清如許，為有源頭活水來”。教師要先“動起來”，做綠色化學(xué)的宣傳者和急先鋒，再落實在課堂教學(xué)“活起來”，滲透“利用環(huán)境學(xué)習(xí)”的設(shè)計思想，讓學(xué)生“活起來”，真正成為具有環(huán)保能力和習(xí)慣的綠色接班人，只有這樣，綠色化學(xué)這個自然王國才會快步走向必然王國。這就是綠色化學(xué)教育的獨特魅力之所在。