高中化学新课程“资源节约、环境友好”的探索

高中化学新课程“资源节约、环境友好”的探索与实践
【摘  要】环境和发展是当今国际社会普遍关注的重大问题。针对当前高中化实验教学的主要问题，介绍了以绿色化学与微型化学实验的核心思想为指导，借助青霉素瓶、小试管、注射器以及独立研制的系列微型具支试管等器材在高中化学新课程开展的“资源节约、环境友好”方面的若干探索与实践。
【关键词】新课程   微型实验   绿色化学  资源节约  环境友好
1探索的背景
1.1“节约资源和保护环境”基本国策
 胡锦涛总书记在中国共产党第十七次全国代表大会上的报告《高举中国特色社会主义伟大旗帜  为夺取全面建设小康社会新胜利而奋斗》中指出：“加强能源资源节约和生态环境保护，增强可持续发展能力。坚持节约资源和保护环境的基本国策，关系人民群众切身利益和中华民族生存发展。必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，落实到每个单位、每个家庭。”
1.2当前高中化实验教学的主要问题
 （1）教科书对化学药品用量大多没有明确规定，有的表述比较模糊。如，教科书上对“氯气的制取与性质”实验要用几克二氧化锰、几毫升的浓盐酸没有明确的量的规定。无论是教师的演示实验，还是学生的分组实验，教师和学生都不清楚药品的用量，于是就凭经验，想当然去操作。有相当一部分学生取用药品喜欢“多多益善”。结果，二氧化锰、浓盐酸等药品浪费惊人！
 （2）化学实验产生的废水、废气、废渣等都会对周围环境造成不同程度的污染，而高中化学实验室还没能达到直接处理实验废弃物的能力。有的学校利用通风设备，向室外直接排放有毒气体，转嫁了污染，化学实验室成了当今社会一个不可忽视的污染源。 （科教作文网http://zw.ΝsΕAc.com发布）
1.3高中新课程
 2006年9月，我省高中化学全面实施新课程教学。新课程“以提高学生的科学素养为主旨”，并以“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个维度建立了新的课程目标体系；“倡导以科学探究为主的多样化的学习的方式”；重视学生的“亲身经历和体验”；强调“创设生动而有意义的学习情景”，促进学生主动参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。新课程还强调实验教学要操作简便明了、节省时间，强化了安全意识、环保意识，提倡实验的生活化、趣味化、绿色化、清洁化、低成本。
1.4微型化学实验
 崛起于20世纪80年代的微型化学实验以尽可能用少的药品来获取最有效的实验信息，是一种在微型化的条件下对化学实验创新性变革的新技术和新方法。微型化学实验具有药品用量少(一般为常规用量的1/10~1/1000)、基本无污染、操作简便、安全、省时、现象明显等方面的独特优点，在化学实验教学改革等领域扮演着重要角色，引起了世界各国化学界的高度重视。
 由联合国教科文组织（UNESCO）和国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）化学教育委员会联合开展，旨在让每个学习科学的人都能做实验（Hand-on science experiment for all）的微型实验全球项目已推广到80多个。微型实验在美国中学得到大力推行，已发展成为美国中学化学实验的主要方式之一。而我国化学新课程对微型实验关注不够，教科书很少编入这方面的实验，苏教版高中化学新课程教材中没有一个微型实验。
1.5绿色化学
 绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学是设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用，并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程，包括原料和试剂在反应中的充分利用（原子经济性），它是实现化学污染防治的基本方法和科学手段，是一门从源头上阻止污染的化学。 （科教范文网http://fw.nseac.com）
 Trost在l991年首先提出了原子经济性(Atom economy )的概念，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成、产物，不产生副产物或废物，从而实现废物的“零排放”(Zero emission)。
 Anastas和Warner在他们1998年出版的Green Chemistry：Theory and Practice一书中提出了绿色化学的12条原则，反映了在绿色化学领域中所开展的多方面的研究工作内容，同时指明了未来发展绿色化学的目标，在安全、减量、回收、重复使用、“三废”处理等方面对高中化学实验提出了新的要求。
2探索与实践
 化学是一门以实验为基础的科学。高中化学新课程“资源节约、环境友好”的探索是在高中化学实验教学中以微型化学实验、绿色化学、可持续发展的基本理念为指导，以学校现有的常规教育教学装备（如点滴板、小试管等）为基础，结合青霉素药瓶、注射器等日常用品，对常规实验的不合理、安全性能低、污染严重等方面加以改进，实现“尽可能小剂量实验、省资源、少污染、低成本”。以下是笔者开展的若干探索与实践。
2.1主要实验器材
  
研制的带乳胶管的尖嘴玻璃导管（直径5mm、长70mm、
尖嘴端30mm）

清洗杯、回收杯、废物缸
医用青霉素瓶（9.5~13.5mL） 注射器（5mL） 
  
小试管（12×70 mm） 研制的系列微型具支试管 
  
点滴板（白） 点滴板（黑） 
2.2实践与探索
2.2.1实验安全
 所有的化学实验在遵循科学性的基本前提下，应以安全为第一要务。但是，教科书的某些实验却存在着安全隐患。如高中化学实验中C2H4、C2H2等气体点燃前，必须先检验其纯度。否则，在其爆炸极限范围内，贸然点燃，很容易发生爆炸。而实际上，在高中化学实验中要准确检验其纯度也比较困难。学生因惧怕爆炸而不敢做点燃实验。 （科教范文网 lw.nseaC.Com编辑发布）
 在做这类实验时，只要连接上直径5mm、长70mm、尖嘴端30mm的尖嘴玻璃导管（见主要实验器材），再去点燃，燃烧稳定、充分，尤其C2H4、C2H2燃烧实验，采用这种尖嘴玻璃导管，避免了以往实验时没有充分燃烧而浓烟滚滚的现象。
 再如铜在氯气里燃烧，燃烧剧烈，集气瓶里充满棕黄色的烟，棕黄色的烟与Cl2很容易从瓶口散逸出来，影响师生健康。以往在做这类实验时，采用的是125mL的集气瓶，要求收集的气体量比较大。由于气体量大，集气瓶瓶壁薄，反应又激烈，很容易导致集气瓶破裂。
 根据青霉素瓶（9.5~13.5mL）体积小、耐压、耐高温的特点，在做上述实验时，我们用青霉素瓶来代替集气瓶，棕黄色的烟与Cl2几乎没有从瓶口散逸出来，实验安全、现象又非常明显。
2.2.2减量（Reduce）
 减量主要是在保证获取有效实验信息的前提下，利用小试管、点滴板等微型化的仪器以及降低试剂的浓度来减少药品的用量，预防环境污染。
 如常见物质的检验、氯水的性质、铝的性质实验、Fe2+与Fe3+的转化等实验中用小试管、点滴板代替普通试管，尽可能降低氯水、溴水、酚酞、石蕊、品红、以及KSCN、FeCl3溶液等的浓度，实现减少药品用量的目的。