低碳理念下無機化學實驗的改革

王海文，王晨飛，丁俊杰，任紅鑫，宋曉增

(華東理工大學　化學與分子工程學院，上?！?00237)

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低碳理念下無機化學實驗的改革

王海文，王晨飛，丁俊杰，任紅鑫，宋曉增

(華東理工大學化學與分子工程學院，上海200237)

低碳理念是社會經濟發展的必然趨勢，在低碳理念的指導下改革無機化學實驗教學勢在必行。探討了加強低碳教育的重要性，提出了通過改進實驗內容，運用多媒體教學等手段，將低碳理念貫徹到無機化學實驗教學中，提高學生的低碳意識。

低碳理念；無機化學實驗；教學

低碳(low carbon)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]。

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[2]。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、有刺激性或有毒的氣體、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[3]。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，提高試劑的利用效率，降低對環境的危害并增強學生的低碳意識是非常重要的[4]。

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，把低碳理念融入課堂，讓學生在潛移默化中增強低碳意識[5]。

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查閱相關試劑的性質、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[6]。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、廢渣要分別倒入廢液桶、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[7]。例如，在制備Co(OH)3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NaClO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，在實驗中可以將含汞的實驗刪除。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[8]。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——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[9]。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[10]，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[11-12]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[13]。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[14]。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[15]。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[16]。

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入課堂，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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[2]方國女 王燕.大學基礎化學實驗(I)[M].2版.北京:化學工業出版社，2005.

[3]楊發福，郭紅玉.“低碳理念”下大學有機化學實驗改革的思路與途徑[J].實驗室科學，2011，14(5):197-199.

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[5]賀麗敏，陳菲蔡.教育理念改革探究[J].科教文匯，2011(9):29.

[6]謝鴻芳，李少斌.無機化學實驗教學新理念的構建[J].寧德師專學報(自然科學版)，2010，22(1):52-55.

[7]梁起，黃華珍.“綠色化學”實驗的探索[J].實驗技術與管理，2004，21(1):109-111.

[8]楊守潔.談加快化學實驗實施微型實驗教學的改革步伐[J].科技資訊，2010(25):185-187.

[9]殷馨，王海文.合理運用多媒體教學手段，提高化學實驗教學質量[J].化工高等教育，2011，28(6):48-50.

[10]周立亞，龔福忠.創建綠色化學實驗室的探討[J].實驗技術與管理，2010，27(6):174-176.

[11] 張友杰，曹飛.構建實驗室安全保障體系初探[J].實驗技術與管理，2006，23(7):110-112.

[12]張康華，曹小華.化學實驗教學與綠色化學教育[J].實驗室研究與探索，2010，29(5):123-125，139.

[13] 殷馨.化學實驗室安全與環境保護規范化管理[J].實驗科學與技術，2011，9(5):166-168.

[14] 楊天棘，楊文遠，倪剛.改革實驗教學，走綠色化學之路——以無機化學實驗教學為例[J].實驗技術與管理，2012，29(4):17-20.

[15]徐常龍，曹小華，陶春元，等.通過綠色化學實驗培養學生創新能力[J].化工高等教育，2009，26(3):42-44.

[16] 劉弋潞，胡曉洪.基于綠色低碳的物理化學實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2011，30(8):345-348.

Inorganic Chemistry Experimental Reform under Low Carbon Concept

WANG Haiwen，WANG Chenfei，DING Junjie，REN Hongxin，SONG Xiaozeng

(School of Chemistry and Molecular Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China)

Low carbon concept is the inexorable trend of social economic development，the inorganic chemistry experimental reform under the guidance of the concept of low carbon is imperative.This paper discusses the importance of strengthening low carbon education.Using multimedia teaching means will implement the concept of low carbon to inorganic chemistry experiment teaching.Thus，it improves students’ low carbon consciousness.

low carbon concept; inorganic chemistry experiment; teaching

2014-08-26；修改日期: 2014-11-21

王海文(1983-)，女，碩士，工程師，主要從事實驗教學和實驗室管理工作。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.01.044