顧遠(yuǎn)

“綠色化學(xué)”，又稱環(huán)境無害化學(xué)，綠色化學(xué)的核心內(nèi)容之一是“原子經(jīng)濟(jì)性”，即充分利用反應(yīng)物中的各個(gè)原子，因而既能充分利用資源，又能防止污染。綠色化學(xué)的核心內(nèi)容之二是五個(gè)“R”：第一是Reduction——“減量”，即減少“三廢”排放；第二是Reuse——“重復(fù)使用”，諸如化學(xué)工業(yè)過程中的催化劑、載體等，這是降低成本和減廢的需要；第三是Recycling——“回收”，可以有效實(shí)現(xiàn)“省資源、少污染、減成本”的要求；第四是Regeneration——“再生”，即變廢為寶，他是節(jié)省資源、能源，減少污染的有效途徑；第五是Rejection——“拒用”，指對(duì)一些無法替代，又無法回收、再生和重復(fù)使用的，有毒副作用及污染作用明顯的原料，拒絕在化學(xué)過程中使用，這是杜絕污染的最根本方法。所謂化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“綠色化”，就是把綠色化學(xué)教育理念貫穿于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程，降低污染的同時(shí)，又能提升教學(xué)效果。

一、 培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”和環(huán)保意識(shí)的重要性

1.保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作順利開展的前提

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用玻璃儀器，經(jīng)常接觸酸、堿等強(qiáng)腐蝕性藥品，容易造成或輕或重的實(shí)驗(yàn)事故，事故一旦發(fā)生就會(huì)給正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來很大的負(fù)面影響。有些學(xué)校，教師甚至因噎廢食，因害怕學(xué)生出現(xiàn)傷害事故而減少學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)。而化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，因?qū)嶒?yàn)的減少，會(huì)使教學(xué)效果受到很大影響，同時(shí)也束縛了學(xué)生的手腳和思維的空間。其實(shí)，對(duì)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)，只要嚴(yán)格按照正確的操作去完成，是不會(huì)出現(xiàn)傷害事故的，危險(xiǎn)源于不規(guī)范操作。例如：“玻璃儀器輕拿輕放，避免破損”；“金屬鈉取用適量”；“切不可往正在進(jìn)行加熱的盛有苯酚和甲醛混合物溶液的試管中加入鹽酸催化劑”等等。只要防微杜漸，未雨綢繆，重視安全教育，實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”，提高學(xué)生的環(huán)保安全意識(shí)，就能從根本上杜絕實(shí)驗(yàn)中傷害事故的發(fā)生，防止污染環(huán)境的發(fā)生，還能保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作順利進(jìn)行。

2.社會(huì)賦予教育的責(zé)任

近二十年來中國工業(yè)迅速發(fā)展，人們?cè)谙硎苤鼛砭薮笪镔|(zhì)財(cái)富的同時(shí)，也遭受著嚴(yán)重污染的危害，如臭氧空洞、溫室效應(yīng)、淡水資源缺乏、酸雨肆虐、光化學(xué)煙霧……雖然有的老師會(huì)說，這些我們都在講，可是這遠(yuǎn)遠(yuǎn)還不夠。比如：有的學(xué)生把廢舊電池隨手亂扔，塑料袋隨手拋在地上，隨手丟棄的口香糖，這些嚴(yán)重污染環(huán)境的現(xiàn)象，反應(yīng)了我們較差的環(huán)保意識(shí)和做人的素質(zhì)問題。筆者認(rèn)為這是一個(gè)對(duì)待環(huán)保的意識(shí)問題和行為習(xí)慣問題，作為一名教師應(yīng)該首先意識(shí)到下一代環(huán)保意識(shí)的缺乏，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中除了教給學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能之外，還應(yīng)該大力培養(yǎng)他們的環(huán)保意識(shí)，為他們將來能擁有高質(zhì)量的生活環(huán)境著想。

二、實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“綠色化”，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)

1.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程研究，從內(nèi)容上體現(xiàn)環(huán)保意識(shí)

根據(jù)具體的化學(xué)內(nèi)容，在強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，引入與現(xiàn)代科學(xué)關(guān)系密切的化學(xué)新成果、新技術(shù)及方法，將經(jīng)典化學(xué)理論與學(xué)科前沿發(fā)展相結(jié)合，保證教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性和先進(jìn)性?？梢詫?nèi)容上聯(lián)系密切、操作過程相似的實(shí)驗(yàn)合并在一次實(shí)驗(yàn)課上。例如：將蒸餾、分餾兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合并為一次實(shí)驗(yàn)教學(xué)；將萃取、分液兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合并為一次實(shí)驗(yàn)教學(xué)。還可以對(duì)演示實(shí)驗(yàn)所用試劑進(jìn)行選擇，例如選擇萃取劑可以不用苯，而改用乙酸乙酯等無毒性的萃取劑，利用有限的教學(xué)資源和教學(xué)課時(shí)來完成較多的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)低耗高效的教學(xué)理念，這正是綠色環(huán)保意識(shí)在教學(xué)內(nèi)容和課程體系上的直接體現(xiàn)。

2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器和裝置，從設(shè)計(jì)上強(qiáng)化環(huán)保意識(shí)

（1）推廣微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高環(huán)保意識(shí)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是近20年來發(fā)展很快的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法、新技術(shù)，被譽(yù)為“化學(xué)實(shí)驗(yàn)的革命”。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是著眼于環(huán)境保護(hù)污染預(yù)防的需要，就是用盡可能少的藥品，在微型化的儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。例如必修一中鹵素的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，教材上是在試管中完成的，所用的藥品種類多，份量大，而飽和的氯水存在著氯氣逸出污染。改用透明塑料制作的微型滴管及井穴板做，既減少了藥品消耗及廢物污染，現(xiàn)象也很清楚。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)使用試劑為常規(guī)量的1/10-1/100，正體現(xiàn)了綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)減少用量，減少化學(xué)污染的原則。又如，在銅和稀硝酸的反應(yīng)中，利用注射器代替試管進(jìn)行試驗(yàn)，取一支10mL的注射器，抽出活塞，在針筒內(nèi)裝入0.04 g銅屑，推上活塞并吸入0.1mL的稀硝酸，觀察現(xiàn)象，等反應(yīng)完畢后將注射器中液體小心排入廢液瓶中，針筒內(nèi)氣體可見到無色氣體變成紅棕色，如再吸入少量的水，又可見到紅棕色的氣體又變?yōu)闊o色。改進(jìn)后的裝置是封閉體系，易于對(duì)比觀察，效果明顯，藥品用量比改進(jìn)前少得多，同時(shí)能防止有毒氣體氮氧化物的泄漏而污染空氣，強(qiáng)化了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

（2）改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”

目前普通高中課程中必修部分的一些實(shí)驗(yàn)，在具體操作過程中大都存在著諸如藥品用量大、反應(yīng)耗時(shí)長(zhǎng)、廢氣未經(jīng)處理直接排入空氣造成環(huán)境污染等問題，因此對(duì)這些化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)是很有必要的。

圖1

例如，必修1中在有水和無水兩種情況下對(duì)比氯氣漂白性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)存在以下不足：①一次實(shí)驗(yàn)就要制得兩瓶氯氣，藥品用量太大；②氯氣易逸出，造成環(huán)境污染，這與環(huán)保意識(shí)相悖。所以可進(jìn)行如圖1所示的改進(jìn)，其中：a-濃HCl；b-KMnO4固體；c-無水CaCl2；d-H2O；e-干燥的紅紙條。按此圖所示連接好實(shí)驗(yàn)裝置，稱取0.5 g KMnO4裝入具支試管中，再用帶橡皮塞的滴管吸入約0.5 mL濃HCl，然后塞上橡皮塞。在干燥管中裝入適量無水CaCl2。在試管底部放置一張紅紙條，再塞上帶有導(dǎo)管和針頭的橡皮塞，然后用醫(yī)用針管吸入適量蒸餾水后將其裝在針頭上。輕輕擠壓滴管的膠頭，使?jié)釮Cl緩緩流下，根據(jù)反應(yīng)劇烈程度控制流速，先觀察試管中紅紙條的顏色是否有變化；然后再推壓針?biāo)?，滴入幾滴水，觀察紅紙條顏色的變化。

改進(jìn)后，此實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)單、易得，藥品消耗少，將兩次實(shí)驗(yàn)合并，易于操作，演示時(shí)間短，現(xiàn)象明顯，對(duì)比鮮明，整個(gè)實(shí)驗(yàn)在封閉環(huán)境中進(jìn)行，對(duì)環(huán)境沒有污染，特別適合于演示實(shí)驗(yàn)。

（3）通過實(shí)驗(yàn)裝置的“成品化”，實(shí)現(xiàn)零污染

實(shí)驗(yàn)裝置的“成品化”，是指操作某些藥品為有毒物質(zhì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其儀器可使用密封有該化學(xué)藥品的成品化的儀器，來完成的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。這種儀器操作直接簡(jiǎn)單，儀器和藥品都可循環(huán)使用，不存在污染毒害，是綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理想裝置。

如“碘的升華實(shí)驗(yàn)”，可用成品化的“碘錘”（兩頭向內(nèi)凹陷，其內(nèi)密封有碘晶體）來完成，其方法是把其中一頭放在酒精燈上加熱，另一頭灑上幾滴冷水，碘升華后，因另一頭冷水的冷卻作用，可使碘晶體重新又凝聚在“碘錘”上方內(nèi)壁上。下次實(shí)驗(yàn)時(shí)，再在“碘錘”的另一頭加熱即可。如此可以反復(fù)使用，節(jié)約原料，又能減少污染。

3.用多媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透環(huán)保意識(shí)

計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)在理論課教學(xué)的應(yīng)用上已經(jīng)相當(dāng)普遍，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也可以推廣使用。將實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟等制成課件，利用聲音與圖像的結(jié)合，清晰而形象地顯示實(shí)驗(yàn)過程，且用模擬實(shí)驗(yàn)軟件還可使學(xué)生體會(huì)到不同實(shí)驗(yàn)條件下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，既形象生動(dòng)，又節(jié)省易耗品，又能避免環(huán)境污染。例如實(shí)驗(yàn)室制Cl2、銅和濃硫酸反應(yīng)等演示實(shí)驗(yàn)，都可以制成課件，既現(xiàn)象明顯，又避免了有毒的Cl2和SO2氣體的生成。當(dāng)然教師也可以將教學(xué)計(jì)劃之外的有創(chuàng)新性、綜合性的實(shí)驗(yàn)制成課件放在校園網(wǎng)上，學(xué)生可以根據(jù)自己的課余時(shí)間和實(shí)驗(yàn)興趣有選擇地學(xué)習(xí)，使學(xué)生開闊視野，拓展思維，充分體現(xiàn)因材施教的個(gè)性化教學(xué)特點(diǎn)。用現(xiàn)代化的教學(xué)手段既使學(xué)生掌握了豐富的科學(xué)知識(shí)，又對(duì)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)進(jìn)行了有效滲透。

4.實(shí)驗(yàn)的廢液、廢渣、廢氣盡可能回收利用，始終貫徹加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，不僅要少用藥品，減少廢棄物，同時(shí)對(duì)其廢棄物也要妥善處理，決不能隨意傾倒，造成環(huán)境污染，有的還可以變廢為寶。

（1）某些不能直接利用的有毒物質(zhì)可用化學(xué)方法進(jìn)行妥善處理，例如，萃取后的苯、實(shí)驗(yàn)中殘余的一氧化碳可以燃燒掉；溴苯可以堿解；酸液中的重金屬離子可用鋅、鐵等輕金屬還原。

（2）對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的以及實(shí)驗(yàn)后殘留的有毒氣體進(jìn)行適當(dāng)處理，消除危害。例如，氯氣、二氧化硫、硫化氫、二氧化氮等有害氣體都可以用堿液吸收；用堿液吸收HCl、SO2等酸性氣體；對(duì)于散落的汞，用硫粉處理，減少汞蒸汽的污染。

（3）某些廢棄物不經(jīng)過處理就可變廢為寶，例如，利用高錳酸鉀制氧氣的殘留固體可用做氯酸鉀分解制取氧氣的催化劑，最終殘余物還可以用于鉀的焰色反應(yīng)，或用于做花、草、樹、木的肥料等等，從而使學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中自覺養(yǎng)成保護(hù)環(huán)境的行為。

三、真正實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”，培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)的幾點(diǎn)思考

1.應(yīng)當(dāng)從教材入手

教材是教師施教的依據(jù)，從我國現(xiàn)行化學(xué)教材來看，學(xué)生實(shí)驗(yàn)的編寫一般是由目的、原理、儀器、藥品、步驟等幾部分組成。筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加環(huán)保方面的內(nèi)容。我們現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)教改方向是逐漸從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向探索性實(shí)驗(yàn)過渡，要求學(xué)生獨(dú)立思考，動(dòng)手探究。而我們的思路一般是目的原理→實(shí)驗(yàn)用品→步驟→結(jié)論，而忽略了環(huán)境保護(hù)的問題，所以教材上也需要增加綠色化學(xué)，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)方面的內(nèi)容。

2.要從教師自我做起

作為教師要從自我做起，注意演示實(shí)驗(yàn)中的任何操作的規(guī)范性，要立足現(xiàn)有教材，在常規(guī)教學(xué)中時(shí)刻注意化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”，時(shí)刻滲透環(huán)保教育。如，《硫酸的工業(yè)制法》、《煉鋼煉鐵》、《石油和石油產(chǎn)品概述》、《電解電鍍》等章節(jié)涉及到很多與生活相關(guān)的實(shí)例，教師在處理這部分教材時(shí)最好結(jié)合本地情況另行分析，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到環(huán)保的重要性，樹立從我做起的環(huán)保意識(shí)。教師還可以結(jié)合歷史事件對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育，如對(duì)二氧化硫的講述，結(jié)合一定的歷史事件說明二氧化硫的危害性。例如倫敦?zé)熿F事件造成空氣中二氧化硫含量高達(dá)3.5mg/m3，一周霧期內(nèi)倫敦地區(qū)死亡4703人；洛杉磯光化學(xué)煙霧事件是由于空氣中碳?xì)浠衔锖偷趸衔锛眲≡黾樱軓?qiáng)烈陽光照射發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，形成臭氧、過氧乙酰硝酸酯和醛類等強(qiáng)氧化劑煙霧造成的，致使很多人喉頭發(fā)炎，鼻、眼粘膜刺激紅腫，并有不同程度的頭痛，以此來增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

3.要重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)在的教材中學(xué)生實(shí)驗(yàn)越來越少了，所以首先要注重已有的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，還要注意開發(fā)一些演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，要緊抓實(shí)驗(yàn)的規(guī)范，要求學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)藥品的用量，注意儀器的使用規(guī)范，注意實(shí)驗(yàn)事故的快速處理，注意實(shí)驗(yàn)廢品的處理規(guī)范，在學(xué)生的一切實(shí)驗(yàn)操作過程中滲透綠色化思想，滲透環(huán)保思想。

4.可以立足校本課程，積極開展研究性學(xué)習(xí)

開展研究性學(xué)習(xí)，也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育的有效途徑。教師可結(jié)合本地情況，有計(jì)劃的組織學(xué)生開展環(huán)保方面的研究性課題，例如，燃料使用及其污染，干電池污染，本地區(qū)主要工業(yè)污染源及其污染物的處理調(diào)查，還可以進(jìn)行江河水質(zhì)的調(diào)查等。利用學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)合實(shí)際情況，使學(xué)生了解書本以外的環(huán)保知識(shí)，幫助他們樹立環(huán)保意識(shí)。

當(dāng)今社會(huì)環(huán)境問題越來越多，越來越嚴(yán)重，英國生態(tài)學(xué)家愛德華·戈德史密斯說過一句話：“大自然在崩潰、在衰亡，其速度之快，以致如果讓這種趨勢(shì)繼續(xù)發(fā)展，自然界將很快失去供養(yǎng)人類的能力。”綠色化學(xué)已成為當(dāng)今化學(xué)發(fā)展的主要方向，是化學(xué)發(fā)展的更高層次。作為化學(xué)教育工作者應(yīng)該肩負(fù)自己的職責(zé)，只有將化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”，只有將綠色化學(xué)教育不斷地溶入到教學(xué)中去，從點(diǎn)滴入手，不斷探索和實(shí)踐化學(xué)的綠色化，培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)，從根本上切斷污染源，才能保護(hù)我們?nèi)祟愘囈陨娴沫h(huán)境，只要我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中自始至終做到統(tǒng)籌兼顧、適當(dāng)安排、合理利用，互相監(jiān)督，就能把化學(xué)教學(xué)中環(huán)境保護(hù)的意識(shí)傳播到每位學(xué)生的心中，只有這樣，才能創(chuàng)建一個(gè)美好的生活環(huán)境，才能讓我們擁有一個(gè)充滿生機(jī)的地球！

（收稿日期：2014-12-08）