美国“化学家庆祝地球日”活动10年回顾和反思

丁小婷　陈凯　龙琪

2013年4月22日，美国化学会开辟“化学家庆祝世界地球日”活动已经第10个年头。美国化学会（American Chemistry Society，ACS）自开辟该活动以来，每年都会在Journal of Chemical Educa-tion杂志开设“Chemists Celebrate Earth Day”（化学家庆祝地球日）专栏，并通过化学会网站提供多样化素材，号召举办各种形式多样、丰富多彩的活动，以提高公众的环保意识，深化公众对人类生存环境的认识和了解。

1 历年“化学家庆祝地球日”活动主题

世界地球日没有国际统一的特定主题，它的总主题始终是“只有一个地球”。面对日益恶化的地球生态环境，每个人都有义务行动起来，用自己的行动来保护我们生存的家园。每年“化学家庆祝地球日”活动都有一个特定的主题，例如2013年的主题是“我们的地球：小心对待！（Our Earth：Han-dle with Care！）”。每年的主题虽然各有特点，但都围绕地球环境、环保意识等话题展开，主要集中在水、空气、植物、土壤和资源循环利用等方面。笔者列出了10年来美国化学会世界地球日的活动主题，如表1所示。

2 “化学家庆祝地球日”活动实验评析

与传统环保活动形式局限于公益宣传有很大不同，“化学家庆祝地球日”活动着眼于化学学科特色的体现，鼓励、建议大众参与到化学实验活动中，通过实验操作、过程体验来领会环保精神和保护地球的责任。

2.1三个活动案例

2.1.1垃圾分类回收

本实验选自2013年“化学家庆祝地球日”中的一个化学实验活动。该年度的主题为“我们的地球：小心对待！（Our Earth：Handle with Care！）”。实验活动不局限于一个特定的领域，但是都试图体现学习者对地球环境的关注。

2.1.1.1实验情境

对于生活中的各种物质，可以根据它们的外观或制作材料来分类，也可利用这些性质将它们区分开来。对于环保者来说，根据一定的标准将可回收利用物分类。通过此方法可以实现资源的重新利用，减少环境污染和资源浪费。

2.1.1.2实验目的

在这个活动中，学生逐步学会利用物质的性质找到区分不同物质的方法。

2.1.1.3实验原理

根据物质的物理性质和化学性质差异，将生活中废弃物分离，达到回收利用的目的。

2.1.1.4实验用品

塑料吸管、剪刀、度量尺、1个乳胶气球、1块磁铁、1个方块纸巾（5cm×5cm）、5个小的金属回形针（长约3cm）、1个筛子或过滤器、1个矩形蛋糕烤盘（约32cm×23cm×5cm）或深碗等。

2.1.1.5实验步骤

（1）用剪刀将塑料吸管剪成5份（可以任意大小）。

（2）将铝箔和方块纸毛巾撕成5份（可以任意大小）。

（3）用拇指和食指将每块纸毛巾卷成1个球。

（4）将塑料吸管、铝箔、毛纸巾和金属回形针放在一起堆成一堆。

（5）开始分离：回想在你的混合物中有哪些物质，你要找到一个将每种物质从这一堆中分离出来的方法。利用这些物质的性质可以帮助你决定该如何做。你可以使用已经给你的材料或其他任何你身边可以找到的材料。唯一的规则是不能用手指直接接触它们。当你把它们都区分开以后，将每种物质放成一堆。

（6）清理实验区域并洗手，尽可能多地回收材料。

2.1.2水中气体的溶解度探究

本实验选自2008年化学家庆祝地球日中的一个化学实验活动，该年度的主题为“液体中的化学（Streaming Chemistry）”。

2.1.2.1实验情镜

全球变暖是近年来的一个热门话题，科学家们为此争执不休。全球变暖对水温的影响如何？给海洋中的生物带来怎样的影响？在我们生存的环境中，液体中溶解的气体对水生动物来说是很重要的。随着水温升高，例如在炎热的天气或是有热水倒入河中，水中的氧气就会减少，随着温度的升高而释放出来。研究气候变暖的人员也同样关心这个因素的影响。在生活中，我们经常看到家里的鱼缸中放有温度计和通入气泡的通风装置，是为了检测水的温度和确保水中有足够的氧气让鱼保持健康。将热的水龙头水倒入透明的玻璃杯中，你会观察到有些溶解的气体以小气泡的形式离开水中。

2.1.2.2实验目的

通过对温度不同时水中气体的溶解度情况来探讨水温变化对水中气体溶解度的影响。

2.1.2.3实验原理

饮料在一定压强下溶解有大量CO₂。当打开瓶盖时，用气球收集CO₂，饮料中剩余气体的量取决于饮料的温度——气球中的气体体积可以间接表明饮料中还剩多少气体。这就意味着气球中的气体越多，在那个温度下液体中所剩余的体积就越少。本实验涉及到用火，在做家庭实验时要注意安全。

2.1.2.4实验用品

3个小的未打开的碳酸饮料塑料瓶、3个中等大小的气球、3个装水的容器（要足够大，可以让塑料瓶大部分浸入水中）、卷尺、笔、温度计、冰块、水、热水龙头、时钟或计时器、测量尺、图纸（可选）等。

2.1.2.5实验步骤

（1）拉伸气球，每个至少拉伸10次。

（2）在每个瓶子上面套上一个气球，用手指抓紧气球的吹气口，保证气球不漏气。

（3）把气球套在瓶子上，形成一个封闭体系，拧松瓶盖。

（4）在3个容器上贴上标签，并分别写上“冰水”、“室温下的水”、“热水”。

（5）在每个容器中放入1个套着气球的瓶子。

（6）将3个容器中的水调节到标签上的温度，热水应该不小于40℃，不要使用沸腾的水，并且在使用热水时要小心。

（7）让瓶子在水中放置5min，期间缓慢的搅拌水浴几次，这样可以保证让瓶子中的液体受热均匀。

（8）5min后，测量每个容器中水的温度，并在“实验现象”中记录下你的测量数据。

（9）透过气球，抓住瓶子的瓶盖，并将其旋开，这个过程可能会有气体泄漏，虽然有气球套在瓶口上。

（10）抓住瓶子的瓶颈，来回翻转4次，然后把它重新放回原来的水浴中。另两个瓶子重复也同样如此。

（11）在“实验现象”中记录每个气球的变化情况。

（12）用卷尺测量气球的最大直径。

（13）将装置放入水槽，并小心地将气球从瓶子上拿开。将气球和瓶子中的物质倒入水池中，同时倒掉容器中的水。清理实验台，并洗手。

（14）另取一张纸，画上你拧开瓶盖后并翻转4次后的气球形状。

2.1.3制造回收纸

本实验选自2007年化学家庆祝地球日中的一个化学实验活动，该年度的主题为“循环利用——化学可以做到！（Recycling-Chemistry Can！）”。

2.1.3.1实验目的

掌握简易制备回收纸的方法。

2.1.3.2实验用品

报纸、圆头剪刀、米尺、容器、量杯、水、搅拌机、可随意弯曲的塑料、大头针、30cm×30cm的尼龙薄膜2张、吹风机、擀面杖等。

2.1.3.3实验步骤

（1）将报纸裁成30cm宽、40cm长的纸条。

（2）将纸撕成1m²左右的小片，然后放入容器中。

（3）在容器中加半杯水后放置2天（或者，将纸片和水一起放入搅拌机，搅拌5min，这样可直接跳至步骤5）。

（4）用塑料叉将水和纸混合捣烂至浆状。

（5）展开一张尼龙薄膜并用大头针固定住。

（6）将纸浆平铺在尼龙薄膜上。

（7）小心地将固定在尼龙薄膜上的塑料片除去。

（8）在纸浆上盖上另一片尼龙薄膜，这样就将纸浆夹在了中间。

（9）用擀面杖用力的挤压上层的尼龙薄膜，使得纸浆中的水尽可能的被压干。

（10）不要移走尼龙薄膜，将上面制作出来的产品放到—个干燥的地方干燥整晚（或者用吹风机干燥）。

（11）将新制作出来的纸浆从两层尼龙薄膜中取出，即可得到循环纸张。

（12）还可以在制作的过程中加入一些有颜色的纸张，或者纱线，或者几片树叶，等等，从而改变所制作出来的再生纸张的品质。

2.2活动案例评析

一个科普活动能以不同主题呈现，持续开展10年，实属不易，可见其生命力，也可见其有值得借鉴之处。

2.2.1实验内容贴近生活 材料易得

推广环保的化学实验活动，既要能为学生广泛采纳并付诸实施，又要易于在课外科普活动中传播，适合向大众推广，这就必须做到内容贴近生活，素材方便易得，步骤简单易行。表2是对“化学家庆祝地球日”活动中3个实验（见以上案例）的实验用品分析。从表2中可以看出，这些实验活动虽然化学味道并不浓厚，但糅合了其他学科特色，素材都在家中可以找到或者从超市购得。对于中小学生来说，此类实验活动作为他们的家庭作业，别有一番意义。

2.2.2实验活动扣准环保主题 体现时代特色

笔者利用表1列出了10年来实验活动的年度主题所体现的时代主题。每年的实验活动主题虽然各有特点，但都围绕地球环境、环保意识等话题展开，特别集中在水（2004年和2008年）、空气（2005年和2009年）、植物、土壤（2006年和2010年）和循环利用（2007年和2012年）等方面。实验活动案例既有体现学科本体知识探究的“探究水的表面”、“利用理想气体常数测量气体质量”等，又有与环保主题相关的“垃圾处理”、“水循环模拟”、“超级压缩机”等。2011年的活动主题是能量，与之前几年的主题相比略有差别，但宗旨都是“只有一个地球”，注重能源的节约与合理利用。2013年的主题（我们的地球：小心对待！）与前几年的相比，并不那么只是局限于某一方面，而兼顾了四大环境问题。例如：实验活动“排序的挑战”体现的主题是循环利用；“制取二氧化碳”体现的主题是空气和低碳；“探索酸雨的酸性”体现的主题是水污染的探索。

每年的“化学家庆祝地球日”化学实验活动，一方面要体现用化学知识减少污染，强化环保节约理念的特点，实验本身必须体现绿色化学理念，所用药品大多无毒无害，另一方面还要体现科技改变生活的时代特色。

2.2.3关注实验安全 注重实验细节

虽然“化学家庆祝地球日”实验活动大多简单易行，但由于要面向未成年人及没有接受过系统化学实验训练的广大民众，所以在实验步骤中十分强调实验安全，特别提供“安全提示”，要求学生与成年人一起做。实验过程详细，如果出现有不太安全的实验步骤，会重点强调和说明。

例如，在以上3个实验活动的最后，都有强调“清理实验区域并洗手”这一细节，意在突出实验的安全，以免对人造成伤害。另外，在美国化学会提供的材料里，很多实验步骤中会出现“小心”、“缓慢”、“注意”等强调安全的字眼，并都会用不同颜色标注加以提示。

3 美国化学会地球日化学实验活动的启示

3.1给予化学实验教学的启示

与美国这些科普活动实验相比，我国的化学课堂教学实验明显表现在实验选题过于理论化和学术化，过分关注知识与技能、过程与方法，和学科背景联系紧密却淡化了实验在情感态度与价值观方面的教育意义。关注环保的主题实验有必要在教学中得以体现，尤其适合应用在9年级“燃烧和燃料”、“化学与生活”等单元教学中。此外，“化学家庆祝地球日”特别注重应用生活中的素材设计、简化实验，既可以“以身作则”做到环保、绿色，也提供了众多实验活动的新思路。

3.2给予科普教育的启示

“化学家庆祝地球日”活动对象更多面向社会大众，所以其难免承载了一定的科普教育责任。以上实验案例编排者、组织者策划周全，充分考虑到所有活动在中小学的可操作性，提供了充足的资料给予师生全面的参考，利于消除大众心目中对于化学的畏惧，有利于环保知识普及化，也有利于唤起大众对于地球的关注。