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低碳理念下无机化学实验的改革

发布时间:2016-06-04 21:40

  低碳(lowcarbon)意指较低(更低)的温室气体(二氧化碳为主)排放。随着世界工业的发展、人口的剧增、人类欲望的上升和生活方式的无节制,人类面临着越来越严重的气候问题,二氧化碳排放量越来越大,地球臭氧层正遭受前所未有的危机,全球灾难性气候变化屡屡出现。这些已经严重危害到人类的生存环境和健康安全,即使人类曾经引以为傲的高速增长或膨胀的GDP也因为环境污染、气候变化而大打折扣。故此低碳理念应运而生。


  1.低碳理念下无机化学实验改革的重要性


  无机化学实验是高校化学相关专业的第一门基础实验课程,目标是让一年级学生逐步建立应用意识,掌握必备的化学实验技能和方法,树立终生学习的观念与掌握科学的思维方法m。但是在实现以上教学目标的同时,也给周围的环境带来了一定的污染。无机化学实验所使用的化学药品多达100种以上,包括各种金属盐类、有剌激性或有毒的气体、有机溶剂等。周边环境一旦被这些物质污染,治理污染所消耗的人力、物力将是巨大的。在低碳理念的指导下,进行无机基础化学实验改革,减少有毒物质的使用量,提髙试剂的利用效率,降低对环境的危害并增强学生的低碳意识是非常重要的。


  2.低碳理念融入课堂,培养学生低碳意识


  在实验教学中,教师应充分挖掘低碳理念的教育因素,把低碳理念融人课堂,让学生在潜移默化中增强低碳意识。


  2.1了解试剂性质,从源头拒绝污染


  学生往往会因为不了解试剂的性质,导致重复实验或者随意排放。教师在实验前应要求学生査阅相关试剂的性质、毒性等,实验课上要讲解实验所涉及的试剂的理化性质及其对环境的危害。要让学生了解低碳化学要从自己做起,从源头拒绝污染。


  2.2预习充分,减少试剂浪费


  化学实验如果没有充分的预习,只是走马观花地听老师讲一遍,很容易造成因为对实验内容不甚了解或者操作不规范而浪费试剂,从而加大对环境的污染。为此,实验课开始前要求学生写好实验预习报告,这在一定程度上能起到很好的效果。但有些学生只是对着实验课本抄写一遍,敷衍了事,做 实验时还是不清楚实验内容,看一步做一步,很容易操作失误导致重复次数增加而浪费试剂。为了更好地让学生预习充分,我们将实验思考题改为预习思考题,要求学生在实验前解答在预习报告上。改革后的预习方法提高了教学质量和效率,减少了试剂的浪费。


化学实验


  2.3规范实验操作,加强低碳理念


  学生在取用试剂或物品时往往贪多贪大,殊不知正确并规范的操作不仅能节约器材,还能更好地完成实验。例如,取用pH试纸时,学生往往撕下一整条直接使用,这样就使得一整条试纸只能测一两次pH值,而且第二次测得的pH值会因第一次的干扰而不准确。正确的操作应该是撕成小块放在干净的表面皿上使用,这样不仅能节约材料还能测得准确的pH值。又例如,用滴管吸取试剂时,滴管应悬空在试管口上方。如果操作不规范,将滴头伸到试管内或者紧靠试管内壁,就会污染滴头并使整瓶试剂连带受到污染,造成试剂的浪费。诸如此类的问题在实验中频频出现,教师应该在实验中反复强调,规范学生的实验操作,在实验中培养学生的低碳意识。


  2.4养成良好的实验习惯,将低碳进行到底


  在实验过程中,细节部分往往不被学生重视,造成大量浪费及污染,与低碳理念背道而驰。因此,教育学生注意实验细节,让学生养成良好的实验习惯也是非常必要的。例如,取用试剂时,应严格按照实验步骤中要求的量取用,过多或过少都会导致实验效果不好或者失败。在节约用水、用电、用气方面亦是如此。例如,试管内反应物需要水浴加热,可以两人或三人一组使用同一个水浴,并且待实验完成后及时关掉煤气灯。废液、废物、废渣要分别倒人废液桶、废物桶中,混在一起则会增加处理难度。


  3.改革实验内容,体现低碳理念


  无机化学实验的教学内容都是经过精心选择设计的,本身具有代表性、典型性,能够培养学生的化学实验基本技能,独立思考问题、解决问题的能力与实验动手能力。在低碳理念的指导下,应根据教学要求进一步选择低毒、低能耗、污染小、实验成本较低的实验,改革实验内容。例如,在制备时要用到溴水,但溴水的毒性很大,对黏膜有强烈刺激性和腐蚀性,在不影响实验效果的情况下,溴水可以用NaCIO来代替。又如,在阳离子的分离与鉴定实验中,需要用到硫化氢使之反应生成硫化物,考虑到硫化氢的毒性并且制备和存储较为困难,可以用硫代乙酰胺来代替。再如,汞及其盐具有较大的毒性,对环境的污染也较为严重,在实验中可以将含隶的实验删除。另外,实验中所用试剂的量也可以根据低碳的理念进行改革。某些无机化学实验实验的现象明显,反应物量的多少不影响实验效果,减少试剂的用量反而使有些实验现象易于观察,如镍离子、铜离子的定性鉴定实验,可用点滴板来做。


  4.实现低碳新手段一合理运用计算机和多媒体技术辅助实验教学


  在无机化学实验教学中实现低碳化,计算机和多媒体技术辅助是必不可缺的。当遇到药品价格昂贵,危险性较大,伴随有毒、有害物质生成的实验或者实验室难以实现的一些高温、高压、低温、低压等过程,计算机辅助教学就可以模拟这些实验的真实情景。因此,在无机化学实验教学中运用计算机辅助和多媒体等现代化教学手段,能够避免毒性大的试剂的使用,可以解决实验操作难度大等问题。另外,采用多媒体教学手段,可以规范学生的实验操作,减少因操作失误所引起的试剂浪费和环境污染。


  5.积极处理实验废弃物


  在无机化学实验中往往会产生酸、碱、重金属、硫化物和有毒有机化合物等各种废水、废渣、废气。三废的处理既是实验室环境保护中重中之重的任务,又是实现低碳的重要环节。实验室废弃物处理的一般原则为:分类收集、存放,分别集中处理。例如,实验中产生的废酸、废碱、重金属离子溶液等应分类存放,分别将废液进行处理并达标后才能排放。另外,也可以引导学生开展废物处理的设计研究性实验。通过各种废水、废气、废渣的处理和资源利用最大化等设计研究性实验,可以培养学生的低碳理念及从事绿色低碳化学研究与开发的能力。


  6.结束语


  低碳理念走进大学实验室是社会发展的必然趋势,在低碳理念的指导下进行无机化学实验教学改革也势在必行。广大教育工作者应该明确其重要性,利用计算机和多媒体等现代化实验教学手段将低碳理念融人课堂,培养学生的低碳意识,让学生养成良好的实验习惯,将低碳进行到底。


                            王海文,王晨飞,丁俊杰,任红鑫,宋晓增

                         (华东理工大学化学与分子工程学院,上海200237)

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