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低碳理念下無機化學實驗的改革論文
低碳(lowcarbon)意指較低(更低)的溫室氣體(二氧化碳為主)排放。隨著世界工業的發展、人口的劇增、人類欲望的上升和生活方式的無節制,人類面臨著越來越嚴重的氣候問題,二氧化碳排放量越來越大,地球臭氧層正遭受前所未有的危機,全球災難性氣候變化屢屢出現。這些已經嚴重危害到人類的生存環境和健康安全,即使人類曾經引以為傲的高速增長或膨脹的GDP也因為環境污染、氣候變化而大打折扣。故此低碳理念應運而生。
1.低碳理念下無機化學實驗改革的重要性
無機化學實驗是高;瘜W相關專業的第一門基礎實驗課程,目標是讓一年級學生逐步建立應用意識,掌握必備的化學實驗技能和方法,樹立終生學習的觀念與掌握科學的思維方法m。但是在實現以上教學目標的同時,也給周圍的環境帶來了一定的污染。無機化學實驗所使用的化學藥品多達100種以上,包括各種金屬鹽類、有剌激性或有毒的氣體、有機溶劑等。周邊環境一旦被這些物質污染,治理污染所消耗的人力、物力將是巨大的。在低碳理念的指導下,進行無機基礎化學實驗改革,減少有毒物質的使用量,提髙試劑的利用效率,降低對環境的危害并增強學生的低碳意識是非常重要的。
2.低碳理念融入課堂,培養學生低碳意識
在實驗教學中,教師應充分挖掘低碳理念的教育因素,把低碳理念融人課堂,讓學生在潛移默化中增強低碳意識。
2.1了解試劑性質,從源頭拒絕污染
學生往往會因為不了解試劑的性質,導致重復實驗或者隨意排放。教師在實驗前應要求學生査閱相關試劑的性質、毒性等,實驗課上要講解實驗所涉及的試劑的理化性質及其對環境的危害。要讓學生了解低碳化學要從自己做起,從源頭拒絕污染。
2.2預習充分,減少試劑浪費
化學實驗如果沒有充分的預習,只是走馬觀花地聽老師講一遍,很容易造成因為對實驗內容不甚了解或者操作不規范而浪費試劑,從而加大對環境的污染。為此,實驗課開始前要求學生寫好實驗預習報告,這在一定程度上能起到很好的效果。但有些學生只是對著實驗課本抄寫一遍,敷衍了事,做實驗時還是不清楚實驗內容,看一步做一步,很容易操作失誤導致重復次數增加而浪費試劑。為了更好地讓學生預習充分,我們將實驗思考題改為預習思考題,要求學生在實驗前解答在預習報告上。改革后的預習方法提高了教學質量和效率,減少了試劑的浪費。
2.3規范實驗操作,加強低碳理念
學生在取用試劑或物品時往往貪多貪大,殊不知正確并規范的操作不僅能節約器材,還能更好地完成實驗。例如,取用pH試紙時,學生往往撕下一整條直接使用,這樣就使得一整條試紙只能測一兩次pH值,而且第二次測得的pH值會因第一次的干擾而不準確。正確的操作應該是撕成小塊放在干凈的表面皿上使用,這樣不僅能節約材料還能測得準確的pH值。又例如,用滴管吸取試劑時,滴管應懸空在試管口上方。如果操作不規范,將滴頭伸到試管內或者緊靠試管內壁,就會污染滴頭并使整瓶試劑連帶受到污染,造成試劑的浪費。諸如此類的問題在實驗中頻頻出現,教師應該在實驗中反復強調,規范學生的實驗操作,在實驗中培養學生的低碳意識。
2.4養成良好的實驗習慣,將低碳進行到底
在實驗過程中,細節部分往往不被學生重視,造成大量浪費及污染,與低碳理念背道而馳。因此,教育學生注意實驗細節,讓學生養成良好的實驗習慣也是非常必要的。例如,取用試劑時,應嚴格按照實驗步驟中要求的量取用,過多或過少都會導致實驗效果不好或者失敗。在節約用水、用電、用氣方面亦是如此。例如,試管內反應物需要水浴加熱,可以兩人或三人一組使用同一個水浴,并且待實驗完成后及時關掉煤氣燈。廢液、廢物、廢渣要分別倒人廢液桶、廢物桶中,混在一起則會增加處理難度。
3.改革實驗內容,體現低碳理念
無機化學實驗的教學內容都是經過精心選擇設計的,本身具有代表性、典型性,能夠培養學生的化學實驗基本技能,獨立思考問題、解決問題的能力與實驗動手能力。在低碳理念的指導下,應根據教學要求進一步選擇低毒、低能耗、污染小、實驗成本較低的實驗,改革實驗內容。例如,在制備時要用到溴水,但溴水的毒性很大,對黏膜有強烈刺激性和腐蝕性,在不影響實驗效果的情況下,溴水可以用NaCIO來代替。又如,在陽離子的分離與鑒定實驗中,需要用到硫化氫使之反應生成硫化物,考慮到硫化氫的毒性并且制備和存儲較為困難,可以用硫代乙酰胺來代替。再如,汞及其鹽具有較大的毒性,對環境的污染也較為嚴重,在實驗中可以將含隸的實驗刪除。另外,實驗中所用試劑的量也可以根據低碳的理念進行改革。某些無機化學實驗實驗的現象明顯,反應物量的多少不影響實驗效果,減少試劑的用量反而使有些實驗現象易于觀察,如鎳離子、銅離子的定性鑒定實驗,可用點滴板來做。
4.實現低碳新手段一合理運用計算機和多媒體技術輔助實驗教學
在無機化學實驗教學中實現低碳化,計算機和多媒體技術輔助是必不可缺的。當遇到藥品價格昂貴,危險性較大,伴隨有毒、有害物質生成的實驗或者實驗室難以實現的一些高溫、高壓、低溫、低壓等過程,計算機輔助教學就可以模擬這些實驗的真實情景。因此,在無機化學實驗教學中運用計算機輔助和多媒體等現代化教學手段,能夠避免毒性大的試劑的使用,可以解決實驗操作難度大等問題。另外,采用多媒體教學手段,可以規范學生的實驗操作,減少因操作失誤所引起的試劑浪費和環境污染。
5.積極處理實驗廢棄物
在無機化學實驗中往往會產生酸、堿、重金屬、硫化物和有毒有機化合物等各種廢水、廢渣、廢氣。三廢的處理既是實驗室環境保護中重中之重的任務,又是實現低碳的重要環節。實驗室廢棄物處理的一般原則為:分類收集、存放,分別集中處理。例如,實驗中產生的廢酸、廢堿、重金屬離子溶液等應分類存放,分別將廢液進行處理并達標后才能排放。另外,也可以引導學生開展廢物處理的設計研究性實驗。通過各種廢水、廢氣、廢渣的處理和資源利用最大化等設計研究性實驗,可以培養學生的低碳理念及從事綠色低碳化學研究與開發的能力。
6.結束語
低碳理念走進大學實驗室是社會發展的必然趨勢,在低碳理念的指導下進行無機化學實驗教學改革也勢在必行。廣大教育工作者應該明確其重要性,利用計算機和多媒體等現代化實驗教學手段將低碳理念融人課堂,培養學生的低碳意識,讓學生養成良好的實驗習慣,將低碳進行到底。
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