化学（心得）之剖析师生对绿色化学的认知偏差

化学（心得）之剖析师生对绿色化学的认知偏差

化学论文之剖析师生对绿色化学的认知偏差 ‎ 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，笔者在九年级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%‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 选B的原因 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 有19位学生（占总数的39.6%）认为：会生成Cl2污染环境。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎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。‎ 第二，至少有39.6%的学生对“绿色化学”的认知存在偏差，他们简单地把“绿色化学”等同于“不允许任何废物排放的化学”，其实并非如此，[绿色化学可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质]1。[绿色化学不是一门独立的学科，它是一种战略方针、一种指导思想、一种研究政策]2。很明显，绿色化学要求负作用尽可能小，它是一种理念，是人们应该倾力追求的目标。‎ 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 两种版本教科书“铜与浓硫酸混合加热”实验装置的比较：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 1995年人教版 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 2000年人教版 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 实验装置是敞开的还是封闭的 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 敞开 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 半封闭 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 浓硫酸的用量 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 少量 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 3mL ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 有无尾气处理 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 无 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 有 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 笔者曾经学习和执教过这两种版本的教科书，“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。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 1995年人教版 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 2000年人教版 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 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。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 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 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 缺点 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 有污染 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 少许污染，多数学生未嗅过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：‎ 第一，教师误认为绿色化学实验就是全封密闭、全无毒、无尾气和不伤害师生身体的实验。事实上，[绿色化学实验是在绿色化学的思想指导下，用预防化学污染的新思想、新方法和新技术，对常规实验进行改革而形成的化学实验的新方法]6。[实现化学教学实验的绿色化则具体表现为：(1)化学试剂的绿色化。(2)溶剂的绿色化。(3)催化剂的绿色化。(4)化学反应的绿色化。(5)反应产物的绿色化。(6)末端绿色化原则]7。通过绿色化学实验的教学，使学生牢固树立起绿色化学和环境保护的意识，使他们能成为未来的自觉的“绿色化学家”。‎ 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。‎ ‎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年人教版《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。‎ 例如，2006年苏教版《化学》的“铜与浓硫酸混合加热”实验规定：浓硫酸取2mL。假设2mL浓硫酸与铜完全反应，生成SO2质量为：1177.60mg（实际数据比它小）；教室的容积为：7.30m×3.50m×10.50m=268.28m3；因此教室内SO2最大浓度为：4.39mg/m3。该数值高于居住区大气中SO2的最高允许浓度（摘自TJ36-79）：[0.50mg/m3]8，低于车间空气中SO2的最高允许浓度（摘自TJ36-79）[15mg/m3]9。因此，在教室和实验室这种场所（相当于车间），限时限量地施放某些与教学相关的有毒物质，只要不超过国家排放标准，对师生健康的影响是微乎其微的。‎ 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。‎