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摘要:环境保护中的5R原则,即减量化原则(Reduce)、再循环原则(Recycle)、再使用原则(Reuse)、再生原则(Renew)、拒用原则(Refuse),迁移至中学化学实验教学中则表现为实验的微型化、实验的综合化、实验的简易化、实验的绿色化、实验的模拟化与虚拟化。
关键词:5R原则;初中化学;实验教学
中图分类号:G427文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2013)02-056-1
一、环保“5R”原则
1.减量化原则(reduce)。
能源原料节俭化,工艺简单化,产品小型化、轻型化和简装化,减少“三废”排放。
2.再循环原则(recycle)。
产品完成使用功能后,能重新变成可利用资源,包括原级再循环(废品生产同类产品)和次级再循环(废品转化成其它产品的原料),可有效实现省资源、少污染、减成本。
3.再使用原则(reuse)。
产品和包装容器能以初始形式被反复使用,抵制一次性用品,从而降低成本和减少废物排放。
4.再生原则(regeneration)。
在有选择的情况下,选择可再生资源制品多于不可再生资源制品。如选择纸袋多于塑料袋,因纸是一种可再生资源,可通过种树弥补。这是节省资源、能源,减少污染的有效途径。
5.拒用原则(rejection)。
在化学生产过程中拒绝使用无法替代、无法回收、无法再生和无法重复使用的以及毒副作用和污染作用明显的原料;拒绝使用非环保的物品;拒绝购买过度包装的物品。
二、化学实验中的“5R”原则
1.减量化原则,即实验的微型化
在化学实验教学中通过减少化学试剂的用量,从而减少污染物的排放,降低实验成本,即化学实验要朝着小型化、微型化的方向发展。这也是绿色化学的一项方法和技术。如:在沪教版九年制义务教育用书第七章第一节溶液的酸碱性中,探究酸、碱与指示剂的作用时,原来的实验都是在试管中进行的,现在采用白色点滴板作为反应容器,既节约了药品又减少了实验产生的污染,同时又能增大实验的数量,实验效果明显,可谓一举多得。若是演示实验,怕学生无法观察,可以放在实物投影上,放大实验现象,同样是清晰可见。
从以上实验可以看出:微型实验和常规实验一样,能得出相同的实验结果,但药品用量却是常规实验的1/5,甚至更少,大大减少了对环境的污染,是绿色化学思想在化学实验中的一种体现。教师可以指导学生利用日常生活中的一些废弃物来设计实验,锻炼学生的动手能力,同时还培养了学生的创新思维和环保意识,最大限度地实现化学药品的减量化使用。
2.再循环原则,即实验的综合化
在自然界中存在着碳循环、氧循环等,这些循环现象给我们开展化学实验带来了一定的启示,即在化学实验教学中注重再循环、再使用的原则。在化学实验中主要有:(1)将上一个实验的产物作为下一个实验的原料,以此类推实现再循环。如:在实验室制取氧气的实验教学中,加热高锰酸钾得到氧气的同时,得到了二氧化锰,而二氧化锰又是过氧化氢制取氧气的催化剂,这样两个实验的综合化过程充分体现了再循环原则。(2)对于一些实验过程中没有消耗的化学试剂、药品,可以进行回收利用。如:在粗盐提纯的实验中,提纯的食盐可以回收,在其他实验中再利用。学生分组实验中,做金属性质的时候,稀盐酸或稀硫酸和锌粒反应,因为是试管实验,锌粒往往是过量的,所以我们可以回收,在讲解实验室制取氢气时,就可以利用回收的锌粒和稀硫酸来制取氢气,再做氢气性质的演示实验。
3.再使用原则,即实验的简易化
在现用的沪教版九年制义务教育用书中,“启普发生器”等特殊装置已不见踪影,而在实验教学中更多的是采用一些由常见玻璃仪器组合而成的简易装置,同样具有启普发生器的优点:随时发生反应,随时停止反应。既体现了减量化原则(启普发生器中锌粒和稀硫酸的用量是很大的),又可以让常见的玻璃仪器实现不同的功能,体现了实验器材的再使用原则。
4.再生原则,即实验的绿色化
随着社会的发展,科学的进步,人类对资源的需求大大增加,但是在满足当代社会发展的同时更要考虑子孙后代的长远发展,对不可再生资源的开发和利用要有长远的可持续发展的思想。在进行化学实验设计时,尽量做到绿色环保。如实验室中的热源——酒精灯,其燃料就是采用了可再生的能源酒精,而点燃酒精灯也把火柴改为打火机。
5.拒用原则,即实验的模拟化与虚拟化
化学实验中的拒用有以下两方面的含义:首先,在实验设计时拒用或少用对环境和人类有害的材料,注意环境保护,其次,在拒用的前题下通过模型和虚拟演示,对化学学习过程进行创新,探索新的学习思路,建构新的学习过程,达到良好的学习目的。如:实验室炼铁的原理,一氧化碳和氧化铁在高温条件下的反应,为了使实验安全进行,必须先通一氧化碳,排尽玻璃管内空气,实验结束还要继续通一氧化碳,防止还原出来的铁重新被氧化,因一氧化碳是一种有毒的气体,所以在此不妨采用拒用原则,播放视频,来达到演示的目的。实验是化学学习和研究的重要途径,但并不是化学学习的唯一途径。在拒用的前提下,实验的模型化和虚拟化不失为一种很好的解决途径。
环保“5R”原则适用于工业生产、科学研究、实验教学,它不仅使我们的生存环境得到改善,还使我们的心灵得到净化,人们可以追求便利,但不应追求奢侈,可以追求财富,但不应过剩浪费,“5R”原则既保证着我们的生活质量,同时又反映着我们的文明涵养。在实验教学中认真贯彻“5R”原则,树立保护环境和绿色化学实验的理念,我想这是一个化学教育工作者,必须做到的。
关键词:5R原则;初中化学;实验教学
中图分类号:G427文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2013)02-056-1
一、环保“5R”原则
1.减量化原则(reduce)。
能源原料节俭化,工艺简单化,产品小型化、轻型化和简装化,减少“三废”排放。
2.再循环原则(recycle)。
产品完成使用功能后,能重新变成可利用资源,包括原级再循环(废品生产同类产品)和次级再循环(废品转化成其它产品的原料),可有效实现省资源、少污染、减成本。
3.再使用原则(reuse)。
产品和包装容器能以初始形式被反复使用,抵制一次性用品,从而降低成本和减少废物排放。
4.再生原则(regeneration)。
在有选择的情况下,选择可再生资源制品多于不可再生资源制品。如选择纸袋多于塑料袋,因纸是一种可再生资源,可通过种树弥补。这是节省资源、能源,减少污染的有效途径。
5.拒用原则(rejection)。
在化学生产过程中拒绝使用无法替代、无法回收、无法再生和无法重复使用的以及毒副作用和污染作用明显的原料;拒绝使用非环保的物品;拒绝购买过度包装的物品。
二、化学实验中的“5R”原则
1.减量化原则,即实验的微型化
在化学实验教学中通过减少化学试剂的用量,从而减少污染物的排放,降低实验成本,即化学实验要朝着小型化、微型化的方向发展。这也是绿色化学的一项方法和技术。如:在沪教版九年制义务教育用书第七章第一节溶液的酸碱性中,探究酸、碱与指示剂的作用时,原来的实验都是在试管中进行的,现在采用白色点滴板作为反应容器,既节约了药品又减少了实验产生的污染,同时又能增大实验的数量,实验效果明显,可谓一举多得。若是演示实验,怕学生无法观察,可以放在实物投影上,放大实验现象,同样是清晰可见。
从以上实验可以看出:微型实验和常规实验一样,能得出相同的实验结果,但药品用量却是常规实验的1/5,甚至更少,大大减少了对环境的污染,是绿色化学思想在化学实验中的一种体现。教师可以指导学生利用日常生活中的一些废弃物来设计实验,锻炼学生的动手能力,同时还培养了学生的创新思维和环保意识,最大限度地实现化学药品的减量化使用。
2.再循环原则,即实验的综合化
在自然界中存在着碳循环、氧循环等,这些循环现象给我们开展化学实验带来了一定的启示,即在化学实验教学中注重再循环、再使用的原则。在化学实验中主要有:(1)将上一个实验的产物作为下一个实验的原料,以此类推实现再循环。如:在实验室制取氧气的实验教学中,加热高锰酸钾得到氧气的同时,得到了二氧化锰,而二氧化锰又是过氧化氢制取氧气的催化剂,这样两个实验的综合化过程充分体现了再循环原则。(2)对于一些实验过程中没有消耗的化学试剂、药品,可以进行回收利用。如:在粗盐提纯的实验中,提纯的食盐可以回收,在其他实验中再利用。学生分组实验中,做金属性质的时候,稀盐酸或稀硫酸和锌粒反应,因为是试管实验,锌粒往往是过量的,所以我们可以回收,在讲解实验室制取氢气时,就可以利用回收的锌粒和稀硫酸来制取氢气,再做氢气性质的演示实验。
3.再使用原则,即实验的简易化
在现用的沪教版九年制义务教育用书中,“启普发生器”等特殊装置已不见踪影,而在实验教学中更多的是采用一些由常见玻璃仪器组合而成的简易装置,同样具有启普发生器的优点:随时发生反应,随时停止反应。既体现了减量化原则(启普发生器中锌粒和稀硫酸的用量是很大的),又可以让常见的玻璃仪器实现不同的功能,体现了实验器材的再使用原则。
4.再生原则,即实验的绿色化
随着社会的发展,科学的进步,人类对资源的需求大大增加,但是在满足当代社会发展的同时更要考虑子孙后代的长远发展,对不可再生资源的开发和利用要有长远的可持续发展的思想。在进行化学实验设计时,尽量做到绿色环保。如实验室中的热源——酒精灯,其燃料就是采用了可再生的能源酒精,而点燃酒精灯也把火柴改为打火机。
5.拒用原则,即实验的模拟化与虚拟化
化学实验中的拒用有以下两方面的含义:首先,在实验设计时拒用或少用对环境和人类有害的材料,注意环境保护,其次,在拒用的前题下通过模型和虚拟演示,对化学学习过程进行创新,探索新的学习思路,建构新的学习过程,达到良好的学习目的。如:实验室炼铁的原理,一氧化碳和氧化铁在高温条件下的反应,为了使实验安全进行,必须先通一氧化碳,排尽玻璃管内空气,实验结束还要继续通一氧化碳,防止还原出来的铁重新被氧化,因一氧化碳是一种有毒的气体,所以在此不妨采用拒用原则,播放视频,来达到演示的目的。实验是化学学习和研究的重要途径,但并不是化学学习的唯一途径。在拒用的前提下,实验的模型化和虚拟化不失为一种很好的解决途径。
环保“5R”原则适用于工业生产、科学研究、实验教学,它不仅使我们的生存环境得到改善,还使我们的心灵得到净化,人们可以追求便利,但不应追求奢侈,可以追求财富,但不应过剩浪费,“5R”原则既保证着我们的生活质量,同时又反映着我们的文明涵养。在实验教学中认真贯彻“5R”原则,树立保护环境和绿色化学实验的理念,我想这是一个化学教育工作者,必须做到的。