摘要:在绿色化学思想逐渐普及的当今,仍发现许多学生和教师对“绿色化学”和“绿色化学实验”的认知存在偏差。学生错误地认为“绿色化学”就是任何时候都禁止排放任何废物的化学;教师错误地认为:实施绿色化学实验教学时,不能向教室或实验室泄漏一丁点废气,以至于学生的嗅觉等感官体验被剥夺,造成学生对事物的感知不完整。
关键词:绿色化学、绿色化学实验、认知偏差
20世纪90年代初,美国化学会首次提出“绿色化学”概念,短短十几年后,绿色化学思想便风靡整个基础教育界:渗透绿色化学思想的新一代化学教科书出版了,体现绿色化学思想的实验改进层出不穷,教师与学生绿色化学意识显著提高了。但在绿色化学教育开展得如火如荼时,也应该冷静地看到,很多教师和学生对绿色化学的认知仍存在着偏差,值得关注。
1、学生曲解:绿色化学就是任何时候都禁止排放任何废物的化学
最近,笔者在高三学生中做了一个问卷调查,问题是:
用热的浓盐酸清洗做过KMnO4分解实验的试管。A、对;B、不对;C、不知道;
选A的原因: ▲ ;选B的原因: ▲ 。
1.
1、数据处理:
发放48份问卷,回收有效问卷48份。
选项 A B C
人数 10 30 8
百分比 20.8% 62.5% 16.7% 1.
2、结果分析:
第一,占39.6%的学生能想到“Cl2污染环境”,说明了学生的环保意识明显增强,绿色化学思想已经相当普及,这是可喜的,是实施绿色化学教育的成功体现。 第三,学生夸大了微量Cl2的毒性,过分关注环境污染的现象,暴露了当前化学教育中过分侧重于事实知识的背诵,缺乏必要的调查、实验、比较和综合的过程,缺少化学知识同社会、生产和生活实际问题的相互联系。学生的生活内容只有背书和做题,没有社会实践,导致了学生不能够将对绿色化学的理解与整个人类、环境和文化系统的复杂性结合起来,所以,学生不能够以此为根据作出正确的决策。正如,当学生遇到问题“能否用热的浓盐酸清洗做过KMnO4分解实验的试管”时,他们不会通盘考虑现实的情况,不会合理取舍后进行科学决策,只会机械地搬出绿色化学思想去硬套,采用一票否决制,作出武断的决策:“不能,因为不符合绿色化学思想”。
2、教师曲解:绿色化学实验就是全封闭、全无毒的实验,不向教室或实验室泄漏一丁点废气,不伤害师生健康的实验。
纵观近几年先后出版的化学教科书和各种化学期刊,化学实验绿色化改造的活动风起云涌,这极大推动了绿色化学教育的发展。但是,教师在使用绿色化学实验进行课堂教学时,由于实验装置的全封闭性,导致学生嗅觉等感官体验被剥夺的现象。
2.
1、实验的绿色化程度越高,学生的嗅觉等感官体验越少
“铜与浓硫酸混合加热”实验,已成为各版次教科书必选的经典演示实验,但不同版本教科书对该实验的设计有所不同。
1995年人教版《化学》:[在试管里放入一块铜片,注入少量浓硫酸,给试管加热。观察试管里所起的变化。用润湿的蓝色石蕊试纸放在试管口检验所放出的气体。观察试纸颜色的变化。把试管里的溶液倒在盛着少量水的另1支试管里,使溶液稀释,观察溶液的颜色。]3
2000年人教版《化学》:[在一支试管里加入一小块铜片,然后再加入3mL浓硫酸,用装有玻璃导管的单孔胶塞塞好,加热。放出的气体分别通入紫色石蕊试液或品红溶液(如图6-8)。观察反应现象。把试管里的液体倒入废液缸,在盛有固体剩余物质的试管中加入少量水。观察水溶液的颜色。]4
图6-8 浓硫酸与铜的反应
图4-6 铜与浓硫酸反应的实验装置
三种版本教科书“铜与浓硫酸混合加热”实验装置的比较:实验装置是敞开的还是封闭的 敞开 半封闭 封闭
浓硫酸的用量 少量 3mL 2mL
有无尾气处理 无 有 有
笔者曾经执教过这三种版本的教科书,“铜与浓硫酸混合加热”演示实验的教学情景仍记忆犹新,下面作一个对比。教学时间 1996年 2002年 2006年
部分
教学情景 整个教室弥漫着SO2,所有学生都能嗅到气味。教室内没有一个学生想睡觉,情绪高昂。 前两排学生能嗅到刺激性气味。后排学生几乎嗅不到气味。 几乎嗅不到刺激性气味。
评价 优点 所有学生均嗅过SO2的气味,记忆深刻 少数学生嗅过SO2的气味,记忆深刻 绿色无污染,不会引起师生的身体伤害
缺点 有污染 少许污染,多数学生未嗅过SO2的气味,记忆不深 无污染,所有学生均未嗅过SO2的气味,记忆不深
分析比较上述两个表格内容,不难得出:绿色化学实验越来越普遍地进入课堂教学的今天,绿色化学思想逐渐被学生接受的时候,遗憾的是,学生的嗅觉等感官体验被剥夺了。这种因为进行“绿色化学”教育,而牺牲学生“嗅觉体验”的教学是偏颇的,有顾此失彼之嫌。要“绿色”,也要“体验”,二者要兼顾。
2.
2、成因分析——教师对绿色化学实验存在认知偏差
因为实施“绿色化学”教育,而牺牲学生“嗅觉体验”的教学是偏颇的,分析其根源主要有两条: 第二,教师把“用教材”误解为“教教材”。譬如,“铜与浓硫酸混合加热”演示实验的教学目标有两点:一是通过实验了解SO2的主要性质;二是树立绿色化学思想。笔者当年完全按照1995年人教版《化学》进行教学,第一个目标能很好达成,但第二个目标不能实现,即:学生有嗅觉体验,但没有绿色化学思想的熏陶;另外,笔者完全按照2006年苏教版《化学》进行教学,第一个目标不能很好达成,但第二个目标能较好实现,即:学生没有嗅觉体验,但有绿色化学教育的熏陶。笔者这两次都是“教教材”,自然就不能同时达成上述两个目标。
2.
3、笔者的教学建议
要达到“绿色化学教育”和“嗅觉等感官体验”双赢的教学目标,教师不能完全依照教科书施教。笔者的教学建议是:第一步,先用2006年苏教版《化学》的“绿色”装置进行“铜与浓硫酸混合加热”实验,不仅要引导学生观察实验现象,更要指导学生浏览整套仪器装置,让学生体会绿色化学实验所蕴含的绿色化学思想;第二步,实验结束后,千万不要把实验仪器立即撤离教室,而应该打开试管的橡胶塞,故意泄漏部分SO2气体,让全体学生嗅到SO2的气味,让学生亲身感受SO2的性质。
笔者的教学建议至少有2条理论支撑,可以大胆操作。
理论之一:环境科学认为,只要教室内或实验室内有害物质的浓度能限制在国家允许的范围内,不会对师生造成身体危害。 理论之二:教育心理学的感知理论认为:在教学中要使学生眼、耳、手等感觉器官同时活动,从不同的感觉通道向大脑传递信息,通过大脑的分析和综合,才能产生全面准确和完整的感知,才能提高教学效果。
例如,在进行“铜与浓硫酸混合加热”演示实验的教学中,故意泄漏少量SO2气体,让学生嗅一嗅气味,看一看颜色,做一做实验,多种感官协同作用,才能使学生全面准确和完整地感知SO2的性质。
参考文献
: [3] 人民教育出版社化学室编著.高级中学课本化学(必修)(第一册).第2版,北京:人民教育出版社,1995:79[4] 人民教育出版社化学室编著.全日制普通高级中学教科书化学(试验修订本.必修)(第一册).第2版,北京:人民教育出版社,2000:135 [6] 白林,陈明凯.绿色化学实验,化学教育,2002,7-8,51
[7]刘俊.化学教学实验的绿色化思考,安庆师范学院学报(自然科学版);,1999,5
(3),94
[8]、[9] 奚旦立,刘秀英,郭安然.环境监测.第1版,北京:高等教育出版社,1987:3
30、12