美国化学会世界地球日化学实验活动述评

文章编号：1005－6629(2007)12－0054－03中图分类号：G633.8 文献标识码：B

2003年，通过美国环境改善委员会（Committee on Environmental Improvement)和绿色化学协会（Green Chemistry Institute）等多方的努力，美国化学会（American Chemical Society，ACS）加入了每年4月22日举行的庆祝世界地球日活动，这是一年一度 “化学家庆祝地球日”（Chemists Celebrate Earth Day，CCED）活动的开始。本文介绍2007年度美国化学会世界地球日化学实验活动，以期为我国化学新课程教学提供一点参考。

1 美国化学会2007年世界地球日活动简介

美国化学会每年纪念“世界地球日”的活动都严格遵守“化学家庆祝地球日"活动章程，通常围绕4个方面的话题（水，空气，植物/土壤，循环利用）确定一个年度主题。如2003年“化学树(Chemical Tree)”，2004年“你了解水吗？(What do you know about H2O)”，2005年“无处不在的空气(Air，here，there，everywhere)”，2006年“土壤探秘（Dig it（soil）!）”。

为了使公众掌握回收可循环利用物质的有关步骤，2007年美国化学会确定了"循环利用――化学可以做到！(Recycling-Chemistry Can!）”的年度主题。为了使庆祝活动顺利开展，美国化学会的120个地方组织指定了138名协调员参与管理，美国化学会成员的参与数比往年增加了30%，使得2007年度的“化学家庆祝地球日”活动盛况空前。和前几年一样，围绕2007年度主题，美国化学会组织了面向全美中小学学生及儿童的竞赛活动，活动分为四个组别：幼儿园~2年级，3 ~4年级，5 ~8年级，9~12年级。2007年，美国化学会将奖励给每一组别获得一等奖的参与者价值150美元的奖品，获得二等奖的参与者价值75美元的奖品，奖励比往年有了明显的提高。

2 美国化学会2007年世界地球日化学实验活动

美国化学会每年所设计的操作简单、紧扣年度主题的化学实验活动已成为化学家庆祝世界地球日活动中的重要项目。该项目的推出一方面是通过开展与主题相关的化学实验活动，提高广大青少年的环保意识，加深对环境的了解。另一方面，美国化学会也希望所有化学会成员、化学教育工作者以及热爱化学的人利用化学实验活动向公众展示化学在人类发展中的积极作用。下面介绍2007年度主题“循环利用――化学可以做到”开展的面向中学生的2个具有生活化、操作性强的实验活动。

实验活动一垃圾渗出液：垃圾处理及产生的渗出液

活动要求：要求学生用所给材料制作一个老式垃圾填埋模型，并对其进行环境评价。另外，学生要设计出一个新型的现代化垃圾填埋模型。要求该垃圾填埋模型：①能够保护人类健康和环境（例如，渗出液可以收集起来送到污水处理厂去处理），②处理相同数量的垃圾所占据的场地尽可能小。

实验用品：2只透明干净的塑料饮料瓶、各种各样的谷类食品、天平、(蔬菜, 水果)捣碎器、牛奶（水）、碗、记号笔、量筒、剪刀、吸管等。

实验步骤：

①取2只透明干净的塑料饮料瓶，剪去其上半部分，使用饮料瓶下半部分。然后在第一只饮料瓶的底部边缘刺4~5个小孔，并在其下面放置一只碗。

②测量并记录1杯（约240mL）各种各样的谷类食品（模拟固体生活垃圾）的质量。把这些谷类食品放进第一只饮料瓶（模拟老式垃圾填埋模型）中，然后用捣碎器挤压这些谷类食品。

③把两只饮料瓶并排放置，根据第一只饮料瓶中挤压过谷类食品的高度，在第二只饮料瓶上做一标记线。然后向第二只饮料瓶中注入水达到标记线，用量筒测量并记录水的体积即为挤压过谷类食品的体积。

④量取半杯（约120mL）牛奶（水）。慢慢倒入上述挤压过的谷类食品上面，模拟下雨。观察流出的液体即渗出液，也称为垃圾渗出液。记录所观察到的现象，并回答问题2。

⑤用第二只饮料瓶和其他材料设计制作一个现代化垃圾填埋模型。然后重复上述实验步骤。

问题与讨论：

①利用实验步骤②和③所测定的数据，计算老式垃圾填埋的垃圾密度。

②观察经过老式垃圾填埋场流出液体的颜色？流出液体中是否夹杂固体？

③描述所设计的现代化垃圾填埋模型及其特殊作用，以及该垃圾填埋模型在保护人类健康和环境中所起的作用？

④谷类食品（模拟固体生活垃圾）种类是否会影响渗出液？

⑤如果这些谷类食品碎片（模拟固体生活垃圾）是一些可循环利用的物质如报纸、铝片之类的，又怎么办呢？

这个活动是用谷类食品模拟生活垃圾和倾倒牛奶（水）模拟下雨，去模拟下雨天垃圾填埋场产生的渗出液这一概念。活动中，学生通过问题讨论，将认识到垃圾填埋场的渗出液会污染其周围的水体、土壤和空气，并会危害人类健康。活动中所用到的塑料瓶是一个可循环利用材料，也体现了实验活动契合年度主题“循环利用―化学可以做到”的要求。通过活动，学生能认识到他们每天扔掉多少生活垃圾，会去考虑如何去处理这些生活垃圾，让学生明白“循环利用―化学可以做到，大家也能做到”的道理。右图是学生设计的现代化垃圾填埋模型。

实验活动二：垃圾分类回收

活动要求：每个小组应能检测出每种物质的2种物理性质，然后设计出垃圾分类流程图和传送带图表。然后根据设计去分离所给的7种可循环利用的材料。活动结束后，每个小组的发言人要讲述自己所在小组是如何分离这些可循环利用物质的，解释流程图并要展示设计的传送带图表。

注：在学生所设计的传送带系统中是不允许用手去操作的。在整个分类回收系统中的众多操作中，只允许其中一个学生用手去转移物品。

活动材料：

待分类回收的7种物质：4块2cm×2 cm 聚乙烯对苯二酸脂片（PETE）、4块2cm×2 cm 高密度聚乙烯片（HDPE）、4块2cm×2 cm 低密度聚乙烯片（LDPE）、4块玻璃片、4块3cm×3 cm 铝片、4只回形针、4块3cm×3 cm 报纸片。

实验用品及设备：纸巾、磁铁、导电检测器、鼓风机（带有导管）、4―6块8cm×8cm 塑料片、4―5根导管、3个400mL大口杯、热水、7只杯子等。

活动组织：活动以小组的形式进行。学生2人或者多人组成一个小组，相互合作，共同探究。每个小组中有下面四种角色成员。

实验师（技师）：测试并记录物质的物理性质（如密度、质量等），只允许测试每种物质的2种物理性质。

工程师：编制一份分离回收物质的流程图；协助通讯员解释如何制作传送带，协助把流程图和小组发言人介绍给班级同学。

安全管理员：管理热水；检查传送带；安全监控；活动中是否用手的监控人；协助实验师（技师）测试物质的物理性质。

小组发言人、质量控制检测员：解释本小组如何设计传送带；设计、绘制并展示传送带图表；协助解释流程图；监视使用合适的设备；协助工程师编制流程图。

流程图

这是一个学生设计垃圾分类回收生产线的开放性探究活动。活动中，不需要对学生的方案进行简单的“对、错”评价，而是针对他们的流程图和设计的传送带图表以及小组成员回答问题的能力进行评价。活动所要求学生设计的垃圾分类流程图和传送带图表，只是说明了学生针对垃圾分类所做的一个计划。上图是学生设计的流程图及传送带示例。

传送带图表（传送带分为两个部分）

3 美国化学会2007年世界地球日化学实验活动特点评析

3．1 活动内容贴近生活、社会

垃圾渗出液、垃圾分类回收这两个活动的内容都是学生生活中所熟悉的，这就有利于激起学生强烈的好奇心和求知欲。学生在生活的情境中，通过设计现代化垃圾填埋模型、垃圾分类回收流程图以及传送带的设计过程中的角色扮演活动，对身边的事物进行探究，有助于学生获得科学知识和真实的情感体验。

3．2 活动用品取材于生活

虽然美国是一个经济发达的国家，但是在化学实验活动中，还是提倡使用成本低、取材容易的生活物品来完成实验活动。如活动所用到的谷类食品、剪刀、碗、吸管、报纸、玻璃片等均取自于日常生活中的物品。用日常生活用品做化学实验材料，学生感到亲切，不仅对增强化学实验活动的亲和力具有一定的意义，而且对增强学生学习化学的积极性也有所帮助。

3．3活动简单，易于开展

实验活动中所用的材料都十分简单，容易找到，这就使得活动易于开展。如活动一中的容器就是剪去一只干净透明的塑料饮料瓶的上半部分即可，活动二中用到的高密度聚乙烯片可从各种饮料瓶上剪得，低密度聚乙烯可从垃圾袋上剪得。另外，活动中所涉及的知识也很简单，没有什么复杂的概念。如活动二中在进行垃圾分类回收的方案设计过程中，只涉及到与可循环利用物质的物理性质知识，如密度、质量、磁性、材料高温下是否变形等知识点，这样学生进行活动时理解起来都容易。

我们知道，垃圾资源化、垃圾分类和回收利用，是关系到人类生存的重要课题之一，化学在这方面发挥着重要的作用。我国化学新课程已把“垃圾资源化”作为一个课题编入教材。但是，我们如何让学生认识到化学在使我们的家园变得更加美好中起着重要的作用呢？2007年美国化学会世界地球日化学实验活动就值得借鉴。因此，广大化学教师在进行《化学与生活》（人教版）教材中“垃圾资源化”课题教学时，也可以借鉴垃圾渗出液、垃圾分类回收这两个活动的案例，开发并运用实验活动来促进学生的对该课题的学习。

参考文献：

[1]Erica K. Jacobsen. Chemists Celebrate Earth Day 2007: Recycling-Chemistry Can! [J].Journal of Chemical Education，2007，84（2）:212.

[2]Jenna R.Jambeck, Jean M.Andino. Garbage Juice: Waste Mana-

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[3]Mary E.Harris and Harold H. Harris，Sorting Recycled Trash: An Activity for Earth Day 2007[J].Journal of Chemical Education，2007,84（2）:207~210.