論實(shí)驗(yàn)教學(xué)中綠色環(huán)保理念的滲透與融合

雷建平

作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，中學(xué)化學(xué)有一半以上的知識(shí)是通過實(shí)驗(yàn)引入讓學(xué)生熟知的。實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)教學(xué)的重要方式，實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中扮演著舉足輕重的角色。普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求，化學(xué)教學(xué)要從學(xué)生的已有生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，幫助學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)化學(xué)與人類的密切關(guān)系，同時(shí)關(guān)注資源短缺、環(huán)境污染等各種社會(huì)與自然問題，培養(yǎng)和強(qiáng)化中學(xué)生的社會(huì)責(zé)任和環(huán)境保護(hù)意識(shí)。綠色化學(xué)教育是培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)和科學(xué)素養(yǎng)的重要方式。

當(dāng)前化學(xué)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣等都會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不同程度的污染。這其中有實(shí)驗(yàn)儀器陳舊、化學(xué)試劑藥品設(shè)計(jì)的不合理、不規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作及無意識(shí)的隨意傾倒廢棄物等各方面的因素，導(dǎo)致化學(xué)實(shí)驗(yàn)中一些未能顧及環(huán)境污染的問題出現(xiàn)。如果不能妥善地解決好這些問題，不僅會(huì)造成當(dāng)時(shí)的直接污染，更會(huì)縱容學(xué)生的思想為以后的行為埋下隱患。所謂綠色化學(xué)，即是以化學(xué)技術(shù)或方法來降低或消除化學(xué)制造或應(yīng)用中有害物的產(chǎn)生，使得化學(xué)過程與環(huán)境更加和諧，實(shí)現(xiàn)從源頭上對(duì)環(huán)境的保護(hù)。作為化學(xué)發(fā)展的最高方向，綠色化學(xué)是化學(xué)發(fā)展的未來趨勢(shì)，將綠色化學(xué)融入高中化學(xué)教學(xué)尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，使之成為化學(xué)教育的重要部分，成為當(dāng)前化學(xué)教育教學(xué)的重要課題。因此，改革傳統(tǒng)教育教學(xué)觀念迫在眉睫，陳舊的化學(xué)教學(xué)模式很難培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需要的人才。綠色化學(xué)概念的提出則為這一問題的解決找到了突破口。尤其在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，綠色化學(xué)的特色概念愈加突出，需要我們?cè)诨瘜W(xué)教學(xué)實(shí)踐中著重深入和強(qiáng)化。

一、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化的價(jià)值與意義

綠色化學(xué)，也可以被稱為環(huán)境友好化學(xué)，主要是指在化學(xué)設(shè)計(jì)中將對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響降到最低，并且實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的可行性?；瘜W(xué)教學(xué)綠色化的目的是通過尋找和利用無毒、無害的原料，最大限度地通過節(jié)約能源和材料，在各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)純凈無污染的反應(yīng)途徑。具體說來，就是要在實(shí)驗(yàn)過程中盡量實(shí)現(xiàn)“5R”，即減少用量（Reduction）、重復(fù)使用（Reuse）、回收（Recycling）、再生（Regeneration）和拒用（Rejection）。從某種意義上來說，綠色化學(xué)是一種融合科學(xué)技術(shù)與環(huán)境社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的思想，是社會(huì)化發(fā)展對(duì)科技發(fā)展提出的新要求，對(duì)保護(hù)人類生存環(huán)境有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生以獲取化學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，同時(shí)培養(yǎng)其深度的社會(huì)責(zé)任意識(shí)，為學(xué)生走上社會(huì)后的可持續(xù)發(fā)展之路奠定基礎(chǔ)。

1.培養(yǎng)綠色環(huán)保意識(shí)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師的演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)，都要嚴(yán)格宣傳、灌輸綠色化學(xué)的理念，通過控制化學(xué)藥品試劑用量、優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置、回收處理廢棄物等措施，盡量減少化學(xué)藥品對(duì)環(huán)境的污染，幫助學(xué)生逐步樹立綠色化學(xué)的思想，強(qiáng)化對(duì)資源和環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

2.指導(dǎo)綠色實(shí)踐行為通過對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)采取恰當(dāng)?shù)姆婪洞胧?，不斷減少毒害氣體的釋放，讓學(xué)生掌握化學(xué)污染產(chǎn)生的原理，制作一些簡(jiǎn)單的廢棄物處理和吸收裝置。當(dāng)學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中習(xí)得一些治理污染的小技巧時(shí)，他們可以認(rèn)識(shí)到在面對(duì)環(huán)境污染時(shí)并非不知所措，而是能夠根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理和預(yù)防，使得受污染程度盡量減小。

3.控制化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染盡管高中新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求越來越高，會(huì)盡量減少對(duì)環(huán)境的污染，但不可否認(rèn)的是仍有近半的實(shí)驗(yàn)會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成污染。不少實(shí)驗(yàn)的重復(fù)實(shí)施，累積使用的化學(xué)藥品和產(chǎn)生的污染是巨量的，這些成分復(fù)雜的化學(xué)污染迫切需要有效的控制。

二、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)的導(dǎo)向

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容除了出現(xiàn)在各個(gè)必修和選修模塊中，教材還專門設(shè)計(jì)了在“實(shí)驗(yàn)化學(xué)”的版塊。這樣的教材編排設(shè)置，在一定程度上再次印證了化學(xué)實(shí)驗(yàn)在高中新課改中的重要地位，為了跟上新課標(biāo)的要求，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須實(shí)現(xiàn)改革。綠色的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)是指通過對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的原理方法、工藝技術(shù)、儀器操作等進(jìn)行綠色的改進(jìn)及優(yōu)化，主要從化學(xué)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面入手，將綠色化學(xué)的理念融入化學(xué)實(shí)驗(yàn)的原理、方法、設(shè)備和操作等環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色武裝。

1.推行微實(shí)驗(yàn)，減少實(shí)驗(yàn)試劑用量所謂微實(shí)驗(yàn)，即在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行縮微，對(duì)化學(xué)試劑進(jìn)行限量，甚至可以在實(shí)驗(yàn)中將一些實(shí)驗(yàn)儀器諸如燒瓶、容量瓶等進(jìn)行微化創(chuàng)新。當(dāng)微實(shí)驗(yàn)推進(jìn)的實(shí)驗(yàn)效果不明顯時(shí)，還可以借助現(xiàn)代化多媒體教學(xué)方式來強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2.改革實(shí)驗(yàn)方式，創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)要逐步擺脫對(duì)玻璃器皿的依賴，比如一些顏色變化的實(shí)驗(yàn)可以在點(diǎn)滴板上施行，酸堿與指示劑的反應(yīng)、鐵離子的顯色反應(yīng)等都是這類實(shí)驗(yàn)；另外一些定性的實(shí)驗(yàn)則可在濾紙上完成，如醛基的檢驗(yàn)、飽和食鹽水的電解等實(shí)驗(yàn)。

3.提高環(huán)保意識(shí)，科學(xué)處理化學(xué)殘余物對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)后的廢液和剩余藥品，一定要引導(dǎo)學(xué)生妥善處理，不斷提高其綠色環(huán)保意識(shí)。廢液一定要經(jīng)過處理后才能排放，有毒物也要經(jīng)過分解，而廢酸要經(jīng)過中和后排放。在傳遞給學(xué)生化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行規(guī)范安全的實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和綠色的化學(xué)觀。

三、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中綠色環(huán)保的融合與實(shí)施

針對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化的意義和導(dǎo)向進(jìn)行分析，筆者以為可以從以下幾個(gè)方面開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1.革新實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器，進(jìn)行綠色化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)取得有效效果的關(guān)鍵，實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器在很大程度上決定著化學(xué)實(shí)驗(yàn)的成敗?；瘜W(xué)教師應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理地革新實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，或者改進(jìn)實(shí)驗(yàn)程序，以盡量減輕化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染。例如，“稀鹽酸與銅”的實(shí)驗(yàn)可以這樣改進(jìn)：將一小片銅塊放入潔凈的針管中，排出空氣，通過注射器吸取少量稀鹽酸后，迅速蓋住注射器吸口，當(dāng)觀察到藍(lán)色溶液時(shí)，打開吸口推動(dòng)活塞吸入空氣，可以看到氣體由無色變成紅棕色，再將氣體迅速注入氫氧化鈉試液中。這樣改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)，既不影響實(shí)驗(yàn)的教學(xué)性和效果性，同時(shí)也可以減少藥品和試劑用量，培養(yǎng)學(xué)生的綠色環(huán)保意識(shí)，可謂一舉兩得。

2.選擇環(huán)保的實(shí)驗(yàn)藥品，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)原料綠色化經(jīng)常性的化學(xué)藥品浪費(fèi)，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直以來的詬病，而其中產(chǎn)生的有毒物質(zhì)更是直接污染環(huán)境。所以，在保證化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和效果的前提下，要盡量選擇環(huán)保的實(shí)驗(yàn)藥品和控制試劑的用量，實(shí)現(xiàn)科學(xué)無污染的實(shí)驗(yàn)過程。亦可根據(jù)實(shí)際情況就地取材，在不違反化學(xué)原理的前提下，創(chuàng)新一些效果更佳的實(shí)驗(yàn)方式，以降低實(shí)驗(yàn)成本。比如，用飽和的FeCl3溶液和沸水制取膠體，實(shí)驗(yàn)操作的難度和危險(xiǎn)性較大，這時(shí)可將沸水用肥皂水代替，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯著且操作相對(duì)簡(jiǎn)單，在節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本的同時(shí)減少了污染。

3.及時(shí)回收利用廢棄物，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)后續(xù)綠色環(huán)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中往往存在著“三廢”的問題，尤其是在化學(xué)反應(yīng)的廢液中含有各種酸堿、重金屬化合物及其他有毒化合物。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室都是直接將廢棄液體排入下水道，這樣對(duì)周邊環(huán)境造成的影響是巨大的。久而久之，學(xué)生的環(huán)保意識(shí)受到?jīng)_擊，綠色化學(xué)的意識(shí)也越來越薄弱。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)之后，有必要對(duì)廢棄物進(jìn)行無公害處理，酸堿廢棄液進(jìn)行中和檢驗(yàn)成中性后再排放，金屬廢片、有機(jī)溶劑則可進(jìn)行回收再利用。高中化學(xué)教學(xué)應(yīng)將廢棄物的綠色化處理作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要部分，在培養(yǎng)學(xué)生良好實(shí)驗(yàn)意識(shí)的同時(shí)，也能夠變廢為寶實(shí)現(xiàn)資源的重復(fù)利用。對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)物的回收利用，要盡量做到“零”排放，以消除對(duì)環(huán)境的污染。

4.拓展微型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以“5R”標(biāo)準(zhǔn)踐行綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指在微型化的儀器設(shè)備中完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。微型實(shí)驗(yàn)所使用的化學(xué)劑量要比以往實(shí)驗(yàn)節(jié)約80%以上，加上實(shí)驗(yàn)儀器的占地少、成本低，能在一定程度上降低實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)指數(shù)，能夠減少火災(zāi)、意外傷害等事故的發(fā)生。由此可見，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)上有著獨(dú)特的定位和作用，幫助學(xué)生正確樹立“綠色化學(xué)”的理念，遵照“5R”原則踐行“綠色化學(xué)”是高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重頭戲。比如“氫氯”的爆炸實(shí)驗(yàn)，在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，是通過集氣瓶收集H2和Cl2各一瓶，然后將兩瓶氣體混合反應(yīng)，這樣的實(shí)驗(yàn)方式需要的氣體量較多，且容易溢出污染周邊環(huán)境。我們可以設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)，對(duì)Y型管進(jìn)行改造，在Y型管兩邊裝入高錳酸鉀和鋅粒，向兩邊各滴入幾滴濃鹽酸，接著在Y型管外點(diǎn)燃鎂條，完成光照氫氯的爆炸實(shí)驗(yàn)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)效果更加明顯，而且簡(jiǎn)化后的裝置使用的藥品更少，甚至不用更換藥品只需添加濃鹽酸即可，這樣重復(fù)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)方便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也符合綠色化學(xué)的原則，避免因大量使用化學(xué)試劑、藥品給周圍環(huán)境帶來污染。所以，微型實(shí)驗(yàn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展策略，在綠色化學(xué)思想下的創(chuàng)新教學(xué)模式，對(duì)于預(yù)防化學(xué)污染、革新實(shí)驗(yàn)思想與技術(shù)都有著重要的意義。

5.運(yùn)用多媒體教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)隨著信息技術(shù)水平的不斷發(fā)展和提升，通過多媒體教學(xué)的手段對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的原理、設(shè)備、操作等進(jìn)行模擬演練，一方面可以提高某些演示實(shí)驗(yàn)的可視性，另一方面則能夠規(guī)避一些有毒或危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)。尤其是當(dāng)遇到一些過程復(fù)雜又對(duì)反應(yīng)時(shí)間和速度有一定要求，或產(chǎn)生嚴(yán)重污染或需要分析化學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)，可以通過多媒體動(dòng)畫的方式，輔助觀察粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和變化，這樣的教學(xué)效果比真實(shí)的實(shí)驗(yàn)效果要好。在學(xué)生通過多媒體觀察實(shí)驗(yàn)過程的教學(xué)中，同樣要注意引導(dǎo)他們注入綠色環(huán)保的觀點(diǎn)和理念。

當(dāng)新課程改革不斷深入推進(jìn)，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生綠色環(huán)保思想的重要途徑也成為化學(xué)課程改革的大勢(shì)所趨。作為一名高中化學(xué)教師，我們應(yīng)當(dāng)積極探索化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)的道路，為綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供切實(shí)可行的模式，積極培育具備可持續(xù)發(fā)展思想的創(chuàng)新型化學(xué)人才。

（責(zé)任編輯 羅 艷）