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高考信息

新时代对化学实验的新要求

日 期:2013-04-22 14:38:30   作者:张本喜    来源:   浏览次数:

人类已经跨进了新时代。这是一个信息时代、是一个创新时代、是一个知识经济时代。这个时代要求我们教育工作者培养出具有创新意识与创新能力的人才和更多具有高素质的普通劳动者。作为基础教育的中学化学教学,必须为新世纪培养出具有一定科学素养与科学研究方法和掌握丰富而必要的化学基础知识与技能的公民。

    化学实验是中学化学的重要组成部分。通过做化学实验,可以使学生观察到大量生动有趣的化学反应现象,从而了解大量物质变化的事实,加深对所学化学知识的理解。通过实验可以培养和提高学生动脑、动手的能力,培养实事求是的科学态度和严肃认真的工作作风。通过实验可以培养学生的实践能力和创新精神。新时代对各行各业都有新的要求。新时代对中学化学学科中的化学实验也会有新的要求,新时代对中学化学实验的要求主要是在实验能力、实验装备、实验过程的无污染化和绿色化等方面。
    化学实验能力“超常化”与“科学家化”。 化学实验能力是通过化学实验活动培养出来并不断得到提高的。化学实验能力的内容很多,它包括认识使用仪器和实验操作的能力;收集有关实验事实、资料、数据的能力;分析、研究和处理实验事实、资料、数据,形成概念作出判断和推理、发现规律、概括成化学知识经验的能力;表述实验及其结果,发现问题并最终解决问题的能力;选用实验方法和设计实验方案的能力;发现、选择和明确课题的能力等等。在这些能力中有些实验能力通过一般的教师演示实验和学生分组实验便可直接形成,还有一些实验能力,只需对原实验进行讨论后对其进行改进或创新便可达到培养能力的目的,当然也还有一些实验能力尽管在中学化学实验中难于形成,但我们应有意识地通过实验教学使学生向这些方面发展,从而达到培养学生的潜在能力或使学生初步具有这方面的某些能力。如发现、选择和明确课题的能力,便可以结合新教材通过研究性学习来培养;如选用实验方法和设计实验方案的能力,可以通过对实验习题或通过对常规实验的改进和评价来培养。针对一个具体的化学实验,应该用发散思维的方法来对待,在化学实验的全过程,要有意识的尽可能多的培养学生各方面的实验能力,不要把培养学生的化学能力局限在某一具体操作上或完成化学实验操作活动中,而应是有意识地培养学生象科学家那样对待化学实验,使学生具有科学家的科学精神、科学态度、科学家的科学方法以及其它优质品质。
    环保型化学、绿色化学随着社会的发展和人类的进步,人们越来越清醒地意识到人类生存环境的重要性,以牺牲环境来获得经济发展的时代应远离新时代而一去不返了。人类只有一个地球,保护地球,创造良好的人类赖以生存的条件是每一个中国公民、每一个世界公民应尽的义务和责任,更是一名化学工作者义不容辞的责任。中学化学实验教学不仅仅是培养学生的环境保护意识,全面提高学生的科学素质,更重要的是要将环境保护落实到具体的化学实验教学过程中,做绿色化学的先行者。绿色化学和环保型化学是有区别的,共同之处是减少或消灭污染物,保护环境。最大区别是绿色化学尽力做到在源头控制污染物或做到污染物零排放。 
    绿色化学──对环境友好不产生污染,绿色化学是指在化学反应过程或化工生产过程中,尽量减少或彻底消除使用有害物质,也就是使污染消灭在实验或生产的源头,且在实验或生产的全过程中不对环境产生新的污染。在中学化学教学中涉及到不少具体的污染物质(如NO、CO、SO2、H2S、Cl2等)和会产生污染的有关化工生产知识方面的内容(如氨氧化法制硝酸、硫酸的合成、铁的冶炼等)。作为中学化学教师,应首先是一名绿色化学工作者,在具体的教学中,一是使学生了解和接受绿色化学概念,增强绿色化学和环境保护意识(如在讲授接触法制硫酸、氨的合成等化工生产知识时);二是针对具体实验,根据反应原理和反应条件寻找替代品进行实验,使之不产生污染物;三是对不可能消灭污染源或在实验过程中不可避免地会产生污染物的,则应采取积极而有效的防备措施:(1)改进实验装置,减少用量,增加污染物的吸收或转化装置(如:Cl2的制取、Cu与稀HNO3反应制NO、SO2的漂白等)。(2)利用现代教学设备进行(如用多媒体手段对有关CO2、SO2性质实验的教学)。四是对实验废弃物或污染物进行处理。 
    环保型化学对于有些化学实验或化工生产,要做到不产生污染物或有毒物质,那是不可能的。因此在具体的实验教学和化工生产中只能采取减少排放量或改进实验装置或化工工艺,使污染物被吸收或被转化。针对化学实验教学则可采用:
(1)微型实验法 微型实验是利用微型仪器、消耗微量药品进行的化学实验。它的最大优点是:试剂用量少,生成的产物量也少,排放出的污染物的量也很少,从而达到减少环境污染的目的。
(2)改进装置 对一些会产生有毒有污染的实验,可以利用化学反应原理,采用增加防止实验产生污染的装置,消除污染,如对可燃有毒的CO气体,则可采用增加尾气燃烧装置,利用CO和O2反应变成CO2。又如对Cl2、SO2、HCl等有毒有害气体可采用增加尾气吸收装置,用碱溶液NaOH与Cl2、SO2、HCl反应转变成无害物,从而达到消灭污染物,不对环境产生污染。
现代教学设备化学实验教学除注重培养学生创新精神和实践能力,防止污染环境外,更应注重现代教学设备的运用。使实验更安全,实验现象更鲜明,实验效果更佳。
 1、化学实验的安全性化学实验要使用仪器和化学药品,有的药品有毒、有的有腐蚀性、有的易燃、易爆;有的实验容易飞溅或具有危险性,会因操作不当而引起爆炸等不安全事故。因此,在做这些实验时,应严格按实验操作要求进行或对实验进行改进,提高其实验安全性。如H2与2或空气混合气体的爆鸣实验,除可用鸡蛋壳、塑料袋、纸筒等盛装混合气后进行爆鸣实验外,还可借助现代教学设备,利用多媒体设备将爆鸣实验制作成课件进行实验教学。又如前面绿色化学中提及到的对有毒、有污染的一些化学实验,为了减少污染,同样可利用现代设备进行(播放录像或光盘,利用VRML虚拟化学实验等)。
 2、化学实验的鲜明现象化学实验,有些现象非常鲜明强烈,而有些实验现象不鲜明,但通过改进效果较好,如焰色反应,若用铂丝蘸取饱和溶液,在无色火焰上的灼烧,焰色不明显且持续时间短,效果差,将其改为向无色火焰上直接喷雾饱和溶液或撒固体粉末,则可获得强烈的色彩且持续时间长,便于学生观察,效果极佳。但也还有一些实验,既使加以改进,其实验现象仍不鲜明,如用乙酸和乙醇加热制取乙酸乙酯,虽可在饱和Na2CO3溶液中滴加酚酞,然后将生成的乙酸乙酯通入到Na2CO3溶液中,会形成较明显的液体界面可以使前面的学生观察到,但如果是借用摄像机将其摄像,制成课件来进行,则所有学生都能清晰地看到生成的乙酸乙酯是无色的液体,滴有酚酞试液的Na2CO3溶液是淡红色的,界面非常清楚(实验按此改进后用投影仪投影放大,其现象也非常明显,效果较佳)。这就是现代教学设备对化学实验的巨大帮助,我们一定要充分利用现代教学设备,并使其为实验教学服好务。作为21世纪的化学(实验)工作者,一定要站在时代的前列,顺应时代的潮流,做绿色化学的天使,肩负起环境保护的责任,在化学实验教学中加强学习,不断改进和创新化学实验,利用微型实验和现代教学设备,增强实验效果,减少实验污染,培养出具有创新精神和较强化学实验能力及具有较高化学素养的人才。