化學實驗設計中環保5R原則的運用

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一、減量（Reduction）原則———實驗的簡約化

在課堂教學中，筆者對濃硫酸的吸水性實驗進行重新設計：取一支潔凈的溫度計并標出室溫刻度，用溫度計的液泡蘸取濃硫酸（以濃硫酸不下滴為宜）懸掛在鐵架臺上，溫度計下方放一個干燥的表面皿。很快學生就會觀察到溫度計的液柱上升，過一段時間，還會看到硫酸液滴滴到表面皿上，用pH試紙測試表面皿上的液滴，發現其呈酸性。通過最少的試劑和最簡單的實驗，生動形象地證明了濃硫酸能吸收空氣中的水分，并放出熱量。上述實驗的優化設計既有利于學生對知識、技能的把握，又有效減少了藥品的消耗，降低了實驗對環境的污染。

二、回收（Recycling）原則———實驗的綜合化

化學實驗中的剩余物也是一種資源，如果能夠物盡其用，那么，不但能變廢為寶、節約資源，而且也保護了我們賴以生存的自然環境，這也是環保“5R”原則中回收原則所提倡的。它要求教師在化學實驗教學中，多動腦筋積極開發并使用可回收的藥品和物品，積極為學生創造條件，就地取材，豐富實驗形式，不斷拓展學生實驗的時空。例如，實驗室用H2O2制取氧氣比較快捷，但反應不易控制，為了實現反應的可控性并回收利用催化劑，筆者取一根30cm長的粗銅絲，將一端從4cm處對折成平行狀，用水將按比例混合均勻的水泥和MnO2調好并黏在銅絲對折處，滾成圓柱狀，晾干即可使用。通過抽拉的操作實現了催化劑與過氧化氫溶液的接觸、分離，控制反應的發生與停止。通過抽拉粗銅絲控制催化劑與過氧化氫溶液的接觸面積，實現控制反應的快慢。在該實驗設計中，不但實現了實驗的可控性，而且也實現了催化劑的回收再利用。創新是探究性實驗的靈魂，實驗設計要敢于突破陳規，反映出設計者獨具匠心的新思路、新觀點，新方法。

三、循環（Reuse）原則———實驗的系統化

教師在對化學實驗進行設計時，要綜合考慮實驗所要探究的化學知識，充分利用前一個反應產物的性質，系統化地設計實驗，可以將多個實驗融于同一實驗設計中，使其變為一個富有趣味性的“多米諾實驗”，從而實現化學實驗的再循環。這不僅符合循環原則，而且是降低成本的需要。一些實驗藥品或用品在完成其部分使用功能后，教師如果能簡化實驗中的某些無關因素，就可使這些藥品或用品重新變成可利用資源，以有效節約藥品或用品，同時又可將某些內容形成一個連續的“多米諾實驗”。例如，筆者對氯、溴、碘活動性比較實驗進行了創新設計，在一張濾紙的中心滴上一滴飽和的溴化鈉溶液，待其濕潤之后，再滴上一滴氯水，濾紙呈現黃色的斑；在呈黃色的斑點處，滴上一滴碘化鉀溶液，濾紙上的斑變成淺褐色；然后再滴上一滴淀粉溶液，濾紙上的斑點變成藍色。該實驗用濾紙代替試管；變間斷式實驗為連續實驗，節約時間；藥品用量很少；實驗現象明顯而有趣。這樣，不僅深深地吸引了學生，加深了對所學內容的印象，更重要的是激發了學生學習化學知識的興趣。教師的行為也在潛移默化地影響著學生，能促使學生自覺地、有意識地進行創新，提高思維的創造性和批判性。物質的綜合利用實際上是將化學實驗設計和化學知識系統化、綜合化的強化過程。

四、再生（Regeneration）原則———實驗的綠色化

地球上的資源是有限的，在滿足現代社會發展的同時，也要為子孫后代的發展作長遠考慮，對非再生資源的開發和利用，應具有長遠持續發展的眼光。再生原則是變廢為寶，節省資源、能源，減少污染的有效途徑。在進行化學實驗設計時，教師應充分考慮原料、產物的再生利用，變廢為寶，實現化學實驗的綠色化。筆者在引導學生對干電池進行回收研究時，利用從干電池中回收的鋅、銅開展探究金屬活動性的實驗；利用回收的二氧化錳作為過氧化氫分解反應的催化劑制取氧氣；回收剩余的氯化銨作為肥料，從而實現了干電池的回收再利用。

五、拒用（Rejection）原則———實驗的模擬化

拒用原則是杜絕污染的最根本辦法。在化學實驗設計時，要盡量不用、少用對環境和人類有害的藥品、材料，或者充分利用現代多媒體技術設計動畫模擬化學實驗，這樣既可以避免不必要的重復性實驗，節約藥品，從源頭上避免污染，實現化學實驗的綠色化，又能提高課堂教學效率，達到良好的教學目的。例如，一氧化碳還原氧化銅實驗，不僅所需時間長、實驗操作繁瑣，而且實驗操作不當會造成一氧化碳泄露而污染空氣或引發實驗事故，此時可以利用多媒體技術輔助實驗教學，用多媒體動畫演示一氧化碳還原氧化銅實驗不僅生動形象、現象明顯，而且避免了實際操作不當造成的危害。總之，教師要從環境保護中的“5R”原則出發，對化學實驗教學進行多方位的探索，倡導健康和諧的綠色人文環境。“5R”原則不僅對化學實驗設計和實驗教學具有新的啟示作用，而且對我們的行為舉止也有啟迪作用，它要求我們用長遠的可持續發展的眼光看問題，用環保的理念凈化心靈，用節約的生活準則約束自我，提高我們的文明涵養。

作者：王從寬 郭強 單位：江蘇省東海縣安峰高級中學 江蘇省東海縣實驗中學