導(dǎo)語(yǔ)：綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：化學(xué)教學(xué)創(chuàng)新教育模式中，關(guān)鍵的一環(huán)是必須盡可能讓學(xué)生在課堂上邊學(xué)邊做實(shí)驗(yàn)。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)中實(shí)施創(chuàng)新教育的重要內(nèi)容和必要保證。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新教育綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)

1999年6月13日頒布的《****中央國(guó)務(wù)院關(guān)于深化教育改革全面推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》中明確指出：實(shí)施素質(zhì)教育是“以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)”。化學(xué)創(chuàng)新教育是對(duì)學(xué)生實(shí)施素質(zhì)教育的重要組成部分之一。

1化學(xué)教學(xué)中創(chuàng)新教育模式的研究

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在化學(xué)教學(xué)中，要把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力作為素質(zhì)教育的重點(diǎn)，就要改革“填鴨式”的化學(xué)教學(xué)模式，積極實(shí)行啟發(fā)式和討論式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新的意識(shí)，切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量。要讓學(xué)生感受、理解化學(xué)知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新思維習(xí)慣，重視培養(yǎng)學(xué)生收集信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，必須遵循思維科學(xué)的規(guī)律。人的大腦兩半球基本上是以不同的方式進(jìn)行思維的[1]，左腦傾向于對(duì)抽象材料（概念、數(shù)字、理論）形成概念、作出判斷、用推理的方式進(jìn)行抽象思維；右腦則通過(guò)對(duì)形象材料、表象的加工改造進(jìn)行形象思維。一個(gè)人的思維分為三種：抽象（邏輯）思維、形象（直覺(jué)）思維和靈感（頓悟）思維。創(chuàng)造思維是思維的最高形式，創(chuàng)造活動(dòng)是通過(guò)抽象思維和形象思維協(xié)同進(jìn)行的。通過(guò)對(duì)創(chuàng)造過(guò)程四個(gè)階段的研究結(jié)果說(shuō)明，形象思維在創(chuàng)新過(guò)程中，起著關(guān)鍵的作用[2]。所以，我國(guó)著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森說(shuō)[3]：“我建議把形象思維作為思維科學(xué)的突破口。”

可是在教學(xué)理論上，由于“左腦優(yōu)勢(shì)”理論的長(zhǎng)期影響，多年來(lái)化學(xué)教學(xué)一直偏重于運(yùn)用左腦的功能，而忽視了右腦的開(kāi)發(fā)。長(zhǎng)期以來(lái)在化學(xué)教學(xué)中對(duì)操作性知識(shí)，主要是由老師“代勞”（演示實(shí)驗(yàn)），理論知識(shí)是由課本和老師先入為主地描述給學(xué)生，這對(duì)右腦的開(kāi)發(fā)和真正學(xué)好化學(xué)是無(wú)太大價(jià)值的，從而使化學(xué)教學(xué)失去了在對(duì)學(xué)生實(shí)施素質(zhì)教育系統(tǒng)中別的學(xué)科不可替代的特殊作用。

在化學(xué)教學(xué)中實(shí)施素質(zhì)教育，就要根據(jù)化學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)，有意識(shí)的開(kāi)發(fā)學(xué)生右腦智力，把兩種思維有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，這樣才會(huì)使教育思想、教育方法、和教學(xué)過(guò)程發(fā)生深刻的變化。

化學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新教育模式[4]中，關(guān)鍵的一環(huán)是必須盡可能讓學(xué)生在課堂上邊學(xué)邊做實(shí)驗(yàn)。在教師引導(dǎo)下，學(xué)生自己做未知的實(shí)驗(yàn)（而不是由老師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)），強(qiáng)烈的好奇心和豐富多彩的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能激發(fā)學(xué)生認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，仔細(xì)地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，深入地分析和探索實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)。在這種生動(dòng)活潑的啟發(fā)式和討論式教學(xué)中，大量的實(shí)驗(yàn)表象在學(xué)生的右腦里積累，能促進(jìn)學(xué)生形象思維能力的發(fā)展；積極主動(dòng)地對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象本質(zhì)進(jìn)行探索，能促使學(xué)生左腦抽象思維能力的提高。這種左右腦協(xié)調(diào)發(fā)展，創(chuàng)新思維能力得到提高[5]，實(shí)踐能力得到增強(qiáng)的化學(xué)課堂教學(xué)，是我們?cè)趯?shí)施素質(zhì)教育過(guò)程中要探索的化學(xué)教學(xué)創(chuàng)新教育模式的重要組成部分。

2綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)施化學(xué)教學(xué)創(chuàng)新教育模式的重要保證

綠色化學(xué)（Greenchemistry）是一門(mén)從源頭上阻止污染的化學(xué)[6]，是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在化學(xué)領(lǐng)域里的體現(xiàn)。它是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對(duì)人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)的使用和產(chǎn)生。把綠色化學(xué)思想貫穿在化學(xué)教學(xué)的全過(guò)程中，一方面是為了從小培養(yǎng)有強(qiáng)烈環(huán)保意識(shí)的人，另一方面綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)本身就是化學(xué)教學(xué)中實(shí)施創(chuàng)新教育的重要內(nèi)容和必要保證。

讓學(xué)生在課堂上邊學(xué)邊做實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該具備以下基本條件：

（1）有適合于學(xué)生在課堂上操作的小型、便攜、易掌握、能快捷裝配的實(shí)驗(yàn)儀器；

（2）取藥品方便，實(shí)驗(yàn)安全，試劑用量少，產(chǎn)生的廢液少，幾乎沒(méi)有毒氣污染。

我們研制的“大學(xué)中學(xué)通用化成套微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器”為學(xué)生在課堂上邊學(xué)邊做實(shí)驗(yàn)提供了硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備。學(xué)生手提實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)入課堂，在沒(méi)有通風(fēng)設(shè)備并且坐得滿滿的課堂里邊學(xué)邊做實(shí)驗(yàn)，重要的問(wèn)題之一，就是學(xué)習(xí)過(guò)程幾乎得在沒(méi)有毒氣污染的環(huán)境中進(jìn)行。所以，對(duì)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究，就成為我們?cè)趯?shí)施化學(xué)創(chuàng)新教育過(guò)程中必須認(rèn)真研究的問(wèn)題。

2．1綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究

化學(xué)教學(xué)中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究，涉及到實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)思想、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇、實(shí)驗(yàn)儀器研制、化學(xué)反應(yīng)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)裝置和步驟的設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)各方面綠色化的研究。目前我們主要在以下方面進(jìn)行了初步的研究與教學(xué)實(shí)踐：

（1）研究新的綠色的化學(xué)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)化學(xué)教學(xué)需要，發(fā)現(xiàn)、設(shè)計(jì)或選擇沒(méi)有污染和安全的實(shí)驗(yàn)取代那些污染嚴(yán)重或危險(xiǎn)性大的實(shí)驗(yàn)。

（2）深入對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究：在能獲取所需化學(xué)實(shí)驗(yàn)信息的前提下，采用“盡可能少劑量實(shí)驗(yàn)”，以減少或消除實(shí)驗(yàn)廢物。

其中，加強(qiáng)對(duì)無(wú)毒氣污染實(shí)驗(yàn)的研究是綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的一個(gè)重點(diǎn)，因?yàn)椋擞卸練怏w的污染就是消除了基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中最大的污染源。我們?cè)诓捎梦⑿突瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“化學(xué)教育中的創(chuàng)新教育模式”實(shí)驗(yàn)班的教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題進(jìn)行了初步的研究與實(shí)踐，營(yíng)造了較為良好的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。

2．2綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究實(shí)例

不同濃度的HNO3與Cu的反應(yīng)，是證實(shí)不同濃度的HNO3氧化性不同的典型實(shí)驗(yàn)，在高中和大學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)里都有。實(shí)驗(yàn)中，濃烈的有刺激氣味的NO2毒氣，彌漫在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，嚴(yán)重地影響著師生的身體健康。為了能保留這一典型實(shí)驗(yàn)，又不污染環(huán)境，我們進(jìn)行了無(wú)毒氣污染的Cu與HNO3反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，并在貴陽(yáng)清華中學(xué)高一年級(jí)57人的實(shí)驗(yàn)班中進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)。

2．2．1實(shí)驗(yàn)過(guò)程

銅與硝酸反應(yīng)

我們使用的是由教育部中國(guó)教學(xué)儀器設(shè)備上海公司推廣的大中學(xué)校通用化成套微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。

儀器：微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)120mm×200mm、10mL的雙頸燒瓶、小胖肚滴管(每毫升約20滴)、連接管、U形管反應(yīng)器。

試劑：濃HNO3（0.5mL）、細(xì)銅屑（芝麻大小的約6粒）。

材料：PH試紙（0.5cm2）。

學(xué)生在1分鐘內(nèi)安裝好了實(shí)驗(yàn)裝置（如圖1所示）。向雙頸燒瓶?jī)?nèi)放入4粒左右的銅屑；將吸入了濃HNO3的小胖肚滴管緊塞在雙頸燒瓶的左頸上；把2粒銅屑放入U(xiǎn)形管反應(yīng)器的彎管處，并向彎管處滴入約6滴蒸餾水（水剛好封住彎管）；把潤(rùn)濕的PH試紙放在U形管反應(yīng)器的右管口（只留約0.2mm的縫）。

向雙頸燒瓶?jī)?nèi)先滴入約4滴濃HNO3，Cu與濃HNO3反應(yīng)，雙頸燒瓶?jī)?nèi)立即充滿了紅棕色的NO2氣體：

Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

NO2氣體經(jīng)連接管進(jìn)入U(xiǎn)形管彎管處的水里，并與水反應(yīng)，生成HNO3和HNO2:

2NO2+H2O=HNO3+HNO2

在室溫下HNO2迅速歧化，因而總反應(yīng)是：

3NO2+H2O=2HNO3+NO

當(dāng)雙頸燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)減緩時(shí)，可以再逐滴滴入4滴濃HNO3，使不斷產(chǎn)生的少量NO2氣體，能緩緩?fù)ㄈ險(xiǎn)形管中的水里，充分與水反應(yīng)，生成稀HNO3。

在這過(guò)程中，我們可以明顯地觀察到：起初放入U(xiǎn)型管內(nèi)水中的銅屑，沒(méi)有與水反應(yīng)，但當(dāng)NO2通人水中后，慢慢地發(fā)現(xiàn)銅的表面產(chǎn)生了氣泡，生成的氣體是無(wú)色的NO氣體：

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

NO氣體升到U形管管口，被空氣中的氧氣氧化：

2NO+O2=2NO2

生成的NO2氣體與U形管管口上潤(rùn)濕的PH試紙里的水反應(yīng)，生成HNO3，使PH試紙變紅。當(dāng)PH試紙變紅后，可以把用水或堿液潤(rùn)濕的小棉花球放在U形管管口上，把產(chǎn)生的剩余NO2吸收掉。

為了驗(yàn)證是NO2與水生成HNO3使PH試紙變紅，而不是NO與水反應(yīng)使PH試紙變紅（NO幾乎不溶于水）。

把稀硝酸與銅反應(yīng)生成的無(wú)色NO，直接通人水中，結(jié)果，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間不能使水中的PH試紙變紅，而洗氣頭出口處的NO氣體與空氣中O2反應(yīng)生成NO2后，與管口潤(rùn)濕的PH試紙里的水反應(yīng)生成HNO3使PH試紙變紅。

2．2．2實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

（1）前一步反應(yīng)的有毒產(chǎn)物是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物，使前一步的有毒產(chǎn)物能得到很好的利用，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中幾乎沒(méi)有毒氣散發(fā)在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的空氣里：

Cu與濃HNO3反應(yīng)的產(chǎn)物NO2，是U形管內(nèi)NO2與H2O生成稀HNO3的反應(yīng)物；

N

O與O2在U形管口反應(yīng)的產(chǎn)物NO2，是潤(rùn)濕試紙上的水與NO2反應(yīng)的反應(yīng)物。

（2）與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比較，這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)茌^好地顯示出濃硝酸與稀硝酸、NO與NO2的區(qū)別與聯(lián)系。

（3）該實(shí)驗(yàn)的試劑用量少，僅為常規(guī)量的十分之一左右，使實(shí)驗(yàn)的廢棄物大大減少，而實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。

（4）該套儀器裝置小巧，使用方便，全用標(biāo)準(zhǔn)10號(hào)磨口進(jìn)行連接，可以快捷地安裝實(shí)驗(yàn)裝置。

（5）有利于進(jìn)行啟發(fā)式和討論式教學(xué)：帶著“不同濃度硝酸的氧化性相同嗎？”的問(wèn)題，在課堂上由教師指導(dǎo)，每個(gè)學(xué)生邊學(xué)邊做圖1的實(shí)驗(yàn)（也可以分組邊學(xué)邊做實(shí)驗(yàn)）。在認(rèn)真觀察的基礎(chǔ)上，深入對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)進(jìn)行深入研究，并對(duì)討論結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，有利于對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力得到培養(yǎng)。

3綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的展望

綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)新理念在化學(xué)教學(xué)中的具體體現(xiàn)，是化學(xué)教學(xué)中實(shí)施創(chuàng)新教育的重要內(nèi)容和必要保證。在化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅能使實(shí)驗(yàn)者在良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中工作和學(xué)習(xí)，而且能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)預(yù)防化學(xué)污染的思想和學(xué)習(xí)消除或盡可能減少毒氣污染的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。對(duì)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究，將為我們?cè)诨瘜W(xué)教學(xué)中實(shí)施創(chuàng)新教育作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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