摘要：根据中学化学新课程对学生能力培养的要求，从无污染化学物质、实验仪器、有毒害化学反应等方面阐述了对中学化学实验进行选择性的研究，并对实验的进行绿色化设计及作用原理进行了简单的介绍，旨在探寻中学化学教学中培养学生创新能力的新途径。
关键词：绿色化设计；创新能力；途径
众所周知，化学是一门以实验为基础的自然科学。科学实验是人类认识自然、利用自然、改造自然和保护自然的有力手段。然而学生通过手段在获取知识的同时，也在向环境释放着“三废”，其自身也处在污染之中。这和当今大力宣传倡导保护环境的思想背道而驰。因此，必须对现有的中学化学实验进行绿色化设计。中学化学实验绿色化设计是根据绿色化学的思想和特点，用预防化学污染的新技术，在改革传统化学实验的基础上发展起来的“集约型”的化学实验方法。化学实验绿色化设计过程中，要求学生设计多种简单的实验方案引导学生运用所学的知识，积极主动地思考化学实验的实施过程，从设计实验方案中学习、深化和创新知识．基础化学教学中创新能力的培养，就是要加强以化学基础知识和技能为中心的科学能力和科学方法的训练，而有意识地选择一些中学化学实验让学生进行绿色化设计并对其进行简单的评价，不失为一种有效的方法。以下从实验选择方面对此作一探讨。
一、选择无污染的化学物质进行绿色化实验设计，培养学生的创新能力
中学化学实验中，使用或产生对环境污染的物质种类较多，如CO、Cl2、SO2、H2S、NO2、苯、乙醛等，教学中可让学生依据实验原理，对实验进行巧妙的设计，改变学生意识中一直沿用的传统的实验方法，既达到了对中学化学实验进行绿色化设计的目的，又培养了学生的创新意识和能力。
例1．现有KClO3、KMnO4、MnO2、10%H2O2、Ca(OH)2、土豆片等到几种药品和材料，请选择其中的一种或几种，设计出制取O2的最佳方案。
解析：这是一例训练制备气体的简单实验设计题。结合九十年代以来，我国大陆出版的10多种初中化学教科书来看，制氧均选用如下反应：
学生不难设计出以上二种实验方案。可提示学生，医用2H2O2之所以能消毒是因其分解放出O2，引导学生写出2H2O2分解的化学方程式：
让学生自己动手在实验室制取O2，学生会觉得2H2O2分解得太慢，联想KClO3的分解，学生会加入MnO2，还有可能Ca(OH)2，土豆片等。经过一系列的设计验证后，学生们用上述几种材料可设计出七种制取O2的方案。归纳如下：
方案一: 
方案二：
方案三： 
方案四：
方案五： 
方案六：
方案七：
比较七种制氧方案的优劣，学生经过讨论认为方案一：KClO3分解的生成物与催化剂MnO2焦结在一起难以简单分离，且有Cl2生成，污染环境。方案二，克服了有Cl2产生的缺点，产物与Ca(OH)2也不易分离；方案三：KMnO4中仅有50％的氧转化为O2， KMnO4与生成的MnO2也不易简单分离。方案四是方案一、三的组合。方案五H2O2虽只有50％转化为O2，但生成物H2O对环境无害，符合绿色化学的思想，且与催化剂易分离，反应不需加热，节约能源，缺点是MnO2随泡沫使整个溶液变黑，MnO2对环境有害。方案六土豆表面有大量气泡，以致容器底有白沫，收集不到气体，H2O2分解彻底。方案七：H2O2快速分解，气体均匀，连续导出，且Ca(OH)2与水易分离，对环境无污染。通过分解得知方案七是最佳设计，它的设计对环境是友好的，符合可持续发展的思想。
二、选择实验仪器对实验进行绿色化设计，培养学生的创新能力
化学教学中教师的演示实验或学生实验普遍使用的是经典装置，久而久之不利于学生创新意识和创新能力的培养．因此教学中在使用好经典装置的同时，利用现有的仪器对环境不利的实验进行设计，让学生自己动手操作，既提高了学生的学习兴趣，又训练了学生操作能力和创新意识。
例2．高一化学第六章第三节硫酸，黑面包实验。传统的实验是200ml烧杯中放人20g蔗糖，加人几滴水，搅拌均匀。然后再加人15ml溶质的质量分数为98%的浓硫酸，迅速搅拌观察实验现象。
图1.硫酸与葡萄糖脱水实验装置
此实验的缺点是：反应放出大量的有刺激气味的气体，对空气污染严重，学生咳嗽不止，甚至干扰了课堂正常秩序。
根据以上存在的不足，要求学生可任意选用实验室里的常用仪器，设计一套克服上述实验缺点的装置。
解析：这是一例实验改进训练题，可以给学生充足的时间和空间，甚至是课后的时间，在下一次上课时报告每个人的设计。结果有四种方案出台：
方案一：在100ml烧杯中放人10g蔗糖，加入几滴水，搅拌均匀。然后再加入100ml溶质的质量分数为98%的浓硫酸，迅速搅拌后，将100ml烧杯放入有少量水的玻璃水槽内，再在100ml小烧杯上倒扣一个大烧杯，观察实验现象。装置如下图（1）。
方案二：在锥形瓶中放入已研细的蔗糖约10g，滴入1～2ml水，然后将10ml溶质的质量分数为98％的浓硫酸倒入，迅速搅拌后，塞上导气管，导气管伸入盛有NaOH溶液的烧杯中。如图（2）。
图2、3.硫酸与葡萄糖脱水实验装置
方案三操作与方案二相同，只是在导气管口塞入浸入NaOH溶液的一团棉花。
方案四如图（3）①将装置连接好，检查气密性，②在锥形瓶中放入已研细的蔗糖10g，滴入1～2ml水。然后将其余药品按图（3）装入瓶中。③将分液漏斗中的浓硫酸逐滴加入锥形瓶中，并轻轻摇动锥形瓶。观察实验现象。
图4.硫酸与葡萄糖脱水实验装置
通过实验分析，评价如下：方案一基本上控制了大量刺激气味对教室的污染，但没有从根本上彻底消除，本实验只让学生观察到产生的气体使蔗糖炭化形成膨松的黑面包，而未让学生明白气体的成分。方案二、三基本上消除了有毒气体对教室的污染，但同样未让学生明白气体的成分。方案四，现象明显，锥形瓶中可明显观察到蔗糖炭化的一系列过程，还可观察到品红溶液的褪色以及澄清石灰水变浑浊等现象。节约药品，操作方便，防止污染，保护环境。因此，方案四优。
三、选择有毒或产生污染化学反应，进行绿色化实验设计，培养学生的创新能力
中学化学教学过程中，无论是演示实验还是学生实验，常常是有毒的物质参加反应，若处理不当，对环境会造成污染。针对这一问题，而引导学生积极思维，进行创新，对实险进行绿色化设计。
例3．义务教育课程标准实验科教书（上册）第六单元，课题三、二氧化碳与一氧化碳。实验6-19，CO还原CuO实验。实验产物CO2通入澄清石灰水中。但未完全反应的CO却无法消除，排放到空气中，对环境产生了污染。怎样解决这一问题，让学生进行设计。
解析：这是一例有关尾气处理的设计题。学生根据已有的化学知识对此展开讨论，经过反复研究，一系列的方案应运而生：①袋封法：用塑料袋或气球把尾气收集起来，实验结束后投入火中烧掉。②火封法：把尾气放在酒精灯上点燃烧掉，转化成CO2排放到空气中。③把尾气通入新鲜血液中吸收掉。
方案确定后，让学生自己动手实验进行验证，评价方案的可行性。最后的结论是：方案一中收集的尾气最终也将转化成CO2排放入空气中，CO2是造成温室效应的主要元凶。方案二在点燃尾气的过程中，由于CO的量小，和空气混合发生爆炸，安全系数小，且产物也为CO2，方案三操作方便，CO能被新血液全部消耗掉，符合绿色化要求。可见，当学生有了绿色意识后，可用绿色化学的观点评价一个化学实验的优劣，从而促进学生从多角度思考问题，培养了学生的创新能力。
总之，我们并不要求学生都像科学家那样有伟大的发明创造，但我们要求学生在原有的基础上有所突破，有所创新，形成良好的创新思维习惯。
参 考 文 献
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来源：知网空间
