化学学科实验改进尝试开放性教学

刘平

化学学科应与时俱进乘势而上的进取拼搏精神，适应时代的需要，增添时代的源泉和生活的活力，在教学中尝试开放性教学。

情景一：在乙酸乙酯制取演示实验中，为了让学生清晰看到的无色生成物，本人预先在饱和碳酸钠溶液中滴几滴酚酞，使溶液显红色，实验过程中可以观察到明显的无色油状液体，振荡后原显红色的碳酸钠溶液逐渐变浅，产生气泡。通过实验改进，一来圆满达到演示实验的教学目的，二来让学生亲眼目睹了除去乙酸乙酯中乙酸的方法。

情景二：高二演示实验“红磷和白磷着火点比较”中，如红磷和白磷直接在空气中燃烧则浓烟滚滚，不符合环保要求，本人鼓励学生大胆创新，学生纷纷提出不同见解，比如有学生说放入玻璃细管内，一端封闭一端敞口，烟就很少了;有学生说把有二个台阶的铜片放入锥形瓶内，加热瓶口一端仍连着的铜片，烟就只在锥形瓶内了。

教师首先要善于通过向化学专业杂志、现代网络、同事同行们等途径学习积累，了解绿色化学的内涵，比如掌握绿色化学的原则有：1.防止废物的生成比其生成后再处理更好。2.设计合成方法应使生产过程中所采用的原料最大量地进入产品之中。3.设计合成方法时，只要可能，不论原料、中间产物和最终产品，均应对人体健康和环境无毒、无害（包括极小毒性和无毒）。4.化工产品设计时，必须使其具有高效的功能，同时也要减少其毒性。5.应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要选用无毒无害的助剂。根据以上内容要求，在课堂教学中的实践中，教师首先要有改革创新意识，不墨守成规，不信奉教条，不盲从书本，身先士卒地带头钻研课本实验，才能起示范辐射作用，对学生进行潜移默化的熏陶。例如高一“铜和浓硫酸反应”演示实验，加热后发现在试管口的湿润的蓝色石蕊试纸变红（SO2生成），未反应完的铜表面却有黑色的不溶物，试管底部还有少量的灰黑色的沉淀，将试管内的溶液倒入另一支盛有水的试管中很难观察到溶液变蓝，而且粘有碱液的一团棉花可能会流入硫酸内又除不净SO2尾气。本人将此实验作了改动：预先将一片湿润的蓝色石蕊试纸贴在玻璃细导管内备用，玻璃细导管一端通入盛放碱液的试管内，将一根铜丝（约7—8厘米）插入少量浓H2SO4的试管的试管塞，使铜丝在试管塞的一端露出，加热至接近沸腾，待湿润的石蕊试纸变红时从溶液中抽取出铜丝。静置片刻，在试管底部可以观察到有白色沉淀（即CuSO4晶体）生成。冷却后，弃掉上层液体，往试管中加入少量水，白色沉淀溶解得到蓝色溶液，实验无污染且效果甚好。

美国有一谚语：“告诉我，我会忘记;做给我看，我会记得;让我亲做，我才懂得。”这说明亲身体验在学习中是非常重要的环节。教师要鼓励学生多用绿色化学思维去考虑设计实验，例如课本上的实验习题、历年高考和竞赛中的实验题以及学生根据自己的意愿设计出的实验习题的练习，对学生提出的设计方案，只要有新的实验改进和设想，甚至还不够完美，都要让他们去试一试，对是否符合绿色化学的原则等关键问题加以点拨，帮助学生完成实验，使其充分体会到实验改进成功的喜悦，让学生举一反三，从某些典型的实验探索入手，上升到一般性、规律性的认识，培养学生逻辑思维能力和创造性思维的能力，逐步使学生掌握设计绿色化学实验的要领和规律，提高设计绿色化学实验的能力，以及初步的绿色化学科研意识。比如：在学习到氮的氧化物--二氧化氮的性质和制取时，要求学生设计有关二氧化氮的制取和性质的实验方案。这时可引导学生思考下列问题后再进行设计：（1）实验室用什么试剂制取NO2气体，反应的条件是什么？（即实验原理是什么？）（2）根据实验原理应该采用什么样的气体发生装置、收集装置、性质实验装置和尾气处理装置？（ 即为了达到具体实验的目的，应当选用何种仪器、设备。）（3）到这一实验目的，应当经过哪些操作步骤？这些步骤先后顺序如何确定？为什么要经过这些步骤？为什么要安排这种顺序？省略或调动某些步骤会有什么影响？（即实验操作中应采用何种组合、联接方式。）应该注意哪些注意事项？实施某个实验步骤时应注意做什么或不能做什么？原因何在？实验过程可能会出现什么不安全的事故？应该如何防范？万一出现事故应如何处置？依据何在？学生根据这些问题设计出具体的实验方案，经过教师审查，然后让学生独立进行实验。同一实验习题可能会有不同的实验设计方案，都可以让学生去实践。另外从某种程度讲，化学是一门实验艺术，它应具有观赏性。有的学生操作规范，安排有条不紊，神态轻松自如，实验器皿摆放有序，具有很高的欣赏性;而有的学生恰好相反，让人目不忍睹。所以我校举办了高二学生化学实验操作比赛，当场评出实验改进设计奖和优秀操作能手奖给予鼓励，很好地强化了学生的绿色化学意识。

课堂教学的结束并不是交流探索的终止，课后的反思、练习与实践探索仍是课堂交流的延续。我们一是要求学生适当看一些课外读物，增大知识面，培养兴趣，增大信息量。通过“多看”，可以提高自学能力和思维能力。根据心理学家分析，人脑的学习潜力是很大的，至少可以存储一万亿比特的信息。这个信息量远远超过了世界上最大的图书馆的藏书信息量。但是人的一生能够认真读多少本书呢？恐怕还不到这个数的万分之一。二是我们利用第二课堂或选修课开展力所能及的绿色化学小实验和解释社会生产、生活中的某些化学环境现象，例如摄影冲卷、化学小制作;对受污染土壤成分的检测;对一些工厂排放出来的废气、废水成分的分析及它们对自然界污染情况、如何进行防治的调查;对钢铁锈蚀的现象如何解释及该怎样进行防护;建筑、合成材料的性能和应用的了解;对市场上所卖的冰冻海产品是否含有福尔马林的检测;设计烟蒂浸出液中的尼古丁对昆虫的毒性试验;设计吸烟产生的气体中CO成分对动物血红蛋白的毒性试验等。古人云“勿以善小而不为，莫以恶小而为之”，今人云“勿以环保小而不为，莫以污染小而为之”，教师设计以上这些实验和调查活动，能有效地启动学生的绿色化学思维的列车，逐步提高学生分析问题和解决问题的能力。

“问得渠水清如许，为有源頭活水来”。教师要先“动起来”，做绿色化学的宣传者和急先锋，再落实在课堂教学“活起来”，渗透“利用环境学习”的设计思想，让学生“活起来”，真正成为具有环保能力和习惯的绿色接班人，只有这样，绿色化学这个自然王国才会快步走向必然王国。这就是绿色化学教育的独特魅力之所在。