探析初中化學(xué)實驗教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念的有效策略研究

唐碧清

摘要：在堅持綠色發(fā)展戰(zhàn)略的時代背景下，綠色化學(xué)成為初中化學(xué)教學(xué)的重點，教師在化學(xué)實驗課堂上不僅僅要明確對環(huán)境有害的物質(zhì)，更要幫助學(xué)生樹立綠色化學(xué)的意識。本文基于綠色化學(xué)的理念理解，分析了在初中化學(xué)實驗教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念，綠色化學(xué)理念是學(xué)生樹立正確科學(xué)的化學(xué)思維的有效途徑。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)? ?實驗? ?綠色化學(xué)? ?理念

當今環(huán)境污染問題已經(jīng)成為一個世界性問題，面對日益嚴重的環(huán)境問題，20世紀90年代美國提出“綠色化學(xué)”概念，將對環(huán)境友好和經(jīng)濟效益、技術(shù)可行等三種概念結(jié)合起來，創(chuàng)造一種全新的化學(xué)研究和生產(chǎn)概念。在初中化學(xué)實驗課堂上滲透綠色化學(xué)理念，能有效提高學(xué)生們的環(huán)保意識，推動綠色化學(xué)的發(fā)展，幫助他們樹立正確的綠色化學(xué)觀。

一、實施的意義

綠色化學(xué)倡導(dǎo)的是在化學(xué)實驗的整個過程中實現(xiàn)低排放、低污染?；瘜W(xué)作為一種自然科學(xué)，對人們的生活生產(chǎn)有著無可取代的作用。在化學(xué)實驗教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識，教會學(xué)生知識的同時更要讓他們懂得如何合理利用知識，只有這樣化學(xué)才能實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的平衡統(tǒng)一[1]。

綠色化學(xué)最主要的特點在于在實驗的初始端就采用減少和預(yù)防環(huán)境污染的措施，在實驗過程和實驗終端最大限度地實現(xiàn)污染的零排放，充分符合當前的化學(xué)實驗中的原子經(jīng)濟性理論，既利用了資源，又實現(xiàn)了減少污染的目的。

根據(jù)綠色化學(xué)的理念，在初中化學(xué)中貫徹環(huán)保意識，要求教師在進行實驗教學(xué)時向?qū)W生灌輸人和自然和諧相處的理念，讓學(xué)生認識到綠色化學(xué)是化學(xué)領(lǐng)域所有研究者、工作者和學(xué)習(xí)者的責任;讓學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)過程中時刻謹記綠色化學(xué)觀，將綠色化學(xué)融入到理論知識學(xué)習(xí)和實驗操作中的每個環(huán)節(jié)中。

二、滲透的有效途徑

（一）規(guī)范化學(xué)實驗過程、步驟和設(shè)計

初中化學(xué)實驗課上，教師在指導(dǎo)學(xué)生做實驗前要注意實驗的規(guī)范性和科學(xué)性，通過嚴格的制度管理幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣。

首先教師要有綠色化學(xué)意識，對前期實驗物品的取用和后期實驗廢料的處理進行嚴格規(guī)范，約束學(xué)生在實驗過程中的行為。其次，教師要對實驗常備藥品和試劑性能有一個基本了解。易揮發(fā)的藥品應(yīng)密封保存;易燃燒和遇高溫分解、爆炸的藥品要避光遠離熱源，劇毒藥品要專門分類存放并定期檢查等?？傊_保實驗藥品在保存過程中不會對人體或周邊環(huán)境造成危害。再者，實驗操作要遵守實驗規(guī)則和安全規(guī)范。在實驗前教師要讓學(xué)生充分了解實驗?zāi)康模鶕?jù)實驗?zāi)康倪M行實驗設(shè)計，確定實驗方案，根據(jù)實驗中可能出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)選擇適用的試劑、儀器、裝置，并設(shè)計實驗步驟，實驗設(shè)計要科學(xué)合理，滿足操作簡單、現(xiàn)象清晰、安全可靠、經(jīng)濟實用以及污染較少的原則[2]。

在具體的實驗過程中要做到幾點：選擇藥品不貪多，沒有明確說明的情況下以最少量進行選取;易燃易爆實驗藥品以及具有強氧化性的藥品要遠離熱源，避免燃燒或爆炸;實驗過程中剩余藥品、廢液不可隨意帶出實驗室或丟棄，放入指定回收地點，實驗廢氣進行必要的吸收處理，尤其有毒氣體不可隨便排入空氣等。

（二）改進實驗設(shè)計，追求實驗的科學(xué)性能和綠色性能統(tǒng)一

綠色化學(xué)的本質(zhì)要求是提高化學(xué)實驗中原子的利用率，有效降低污染可能性，實現(xiàn)化學(xué)實驗的科學(xué)性、經(jīng)濟性和生態(tài)性和諧統(tǒng)一。眾所周知，在化學(xué)實驗中根據(jù)不同的化學(xué)反應(yīng)原理可以出現(xiàn)多種實驗，而踐行綠色化學(xué)理念就是要在保證實驗科學(xué)性、經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上最大量地提升原子的轉(zhuǎn)化率，減少廢物排出。因此教師在實驗教學(xué)中可以適當對實驗進行綠色化改進。

案例1：做串聯(lián)實驗，在初中化學(xué)中有部分實驗是有聯(lián)系性的，往往A實驗產(chǎn)生的廢料可以作為B實驗的原料，教師在進行實驗教學(xué)時可以將它們串在一起，避免重復(fù)性的實驗步驟，減少實驗藥品浪費，并適當回收利用實驗廢料。

銅綠加熱實驗：Cu2（OH）2CO3 =2CuO+H2O+CO2↑，綠色粉末變成黑色氧化銅粉末，可以將氧化銅收集起來，做氫氣等的還原氧化銅實驗，進而要求學(xué)生對原始實驗方法進行改建，合理處理尾氣，減少環(huán)境污染。

由于一氧化碳有毒性，可以利用串聯(lián)實驗來解決這類困惑。下圖就是把檢驗一氧化碳還原性的實驗進行串聯(lián)，做到對產(chǎn)物的成分檢驗和分析。

教師應(yīng)該潛心研究教材中的化學(xué)實驗，對實驗可進行大膽地改進，勇敢地嘗試，同樣也能取得異曲同工的效果。

案例2：在《空氣的成分》的教學(xué)中，學(xué)生已對空氣中的成份有了初步的了解，并且已經(jīng)知道用實驗的方法證明空氣中有氧氣。如何用實驗的方法探究出空氣中氧氣的體積分數(shù)是本節(jié)的重點也是難點，教師如按照課本（如圖1）進行設(shè)計實驗會發(fā)現(xiàn)實驗很難做成功，即使裝置已經(jīng)密封，有時還是連一滴水都進不到集氣瓶內(nèi)，測定的氧氣體積分數(shù)總小于1/5。教師可以利用身邊的實驗器材進行適當?shù)母倪M，會取得意想不到的效果。教師可取來玻璃注射器，用酒精燈微熱，把紅磷換成白磷，效果十分明顯。

（三）微型實驗

微型化學(xué)實驗是綠色化學(xué)理念指導(dǎo)下為了盡量減少化學(xué)污染而對常規(guī)教材實驗進行改進和改革而新興的化學(xué)實驗方法。顧名思義，微型實驗就是用微型儀器，盡量縮減繁瑣的實驗步驟，減少生成物的轉(zhuǎn)移過程，減少試劑附著在器皿上的劑量，盡量少用試劑來完成的實驗[3]。

微型實驗的出現(xiàn)有效協(xié)調(diào)了初中化學(xué)實驗教學(xué)和實驗條件的矛盾，通過少量的實驗用品完成化學(xué)實驗，雖然微型實驗中化學(xué)藥劑、器材較少，但是并不影響實驗的最終信息。正是基于這個優(yōu)點，微型實驗在未來的化學(xué)實驗教學(xué)中有著極為廣泛的應(yīng)用空間。

1.自制微型實驗儀器，進行廢物利用

案例3：《科學(xué)》八年級下冊中的氧氣制取實驗中，教師可以用青霉素藥瓶和一次性注射器等醫(yī)學(xué)廢棄物來做實驗，不僅可以實現(xiàn)學(xué)生人手一個實驗儀器，更能有效降低實驗成本，減少對實驗儀器的使用次數(shù)，實驗現(xiàn)象明顯可觀。

在做氧氣制備實驗時，用醫(yī)用注射器（5ml）、青霉素瓶（10ml）和微型具支試管、小燒杯、止水夾等做實驗，省去加熱環(huán)節(jié)，節(jié)約酒精物品，并減少廢氣排放，而且實驗更安全，基本沒有污染。

教師在教學(xué)中可以充分利用實驗的各種器材如井穴板和多用途滴管組合進行實驗。為此，教師要走進實驗室，認識各種器材的用途，發(fā)揮它的最大功效。也可以利用身邊的低成本實驗材料組裝實驗器材，如利用注射器進行化學(xué)實驗，徹底貫徹綠色化學(xué)理念。

如圖甲是實驗室制取并檢驗CO2的裝置，用此實驗裝置會浪費大量的材料，增加了實驗的成本，可以用微型塑料滴管和玻璃W管進行組裝，如圖乙所示，這樣能更好地體現(xiàn)實驗裝置的“微型”化的優(yōu)點。

2.實現(xiàn)化學(xué)藥品劑量微量化

實驗藥品微量化是體現(xiàn)綠色化學(xué)，開展微型化學(xué)實驗的常用方法，一般微量化指的是達到常規(guī)實驗用量的十分之一左右，這樣不僅可以大大降低實驗藥品的消耗，更因初始物的微量化，使得實驗的目標化合物實現(xiàn)微量化。

案例4：部分實驗沒有指明實驗藥品濃度，那么在保證實驗效果的基礎(chǔ)上適當減少藥品使用，石蕊濃度為0.5～1.0%，改進實驗后可以減少到0.25%，在制取氧氣、氯氣等實驗過程中也可以適當減少酒精的用量，使用PH試紙時可以將一張試紙撕成小塊供幾個同學(xué)實驗之用。在燃燒條件的實驗中，為了防止五氧化二磷對人體和環(huán)境的污染?？梢詫φn本實驗進行改進，用微量的化學(xué)藥劑來完成實驗。

這些實驗都可以有效減少藥品、物品的使用量，在實驗過程中也可以借助多媒體投影將微型實驗的過程和結(jié)果進行放大觀看。

3.實現(xiàn)實驗過程微型化，讓操作更簡單

為學(xué)生配備最基本的微型化學(xué)實驗箱，讓學(xué)生在課后進行微實驗，如，微型燒瓶、燒杯、膠管和九孔井穴板等，讓學(xué)生組成各自的微型試驗箱，在課后按照自己的意愿開展獨立實驗。

初中微型實驗可以實現(xiàn)人人都可以操作，提升每個學(xué)生的實踐操作能力訓(xùn)練，而且在微型實驗中，學(xué)生不僅能學(xué)到同樣的知識，更能節(jié)約實驗教學(xué)時間，保證試驗現(xiàn)場的安全性，減少藥品消耗和儀器損耗，減少實驗廢棄物。

4.借助多媒體技術(shù)，利用微視頻展示實驗

隨著信息技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域的不斷深入，初中實驗教學(xué)也應(yīng)當與時俱進，加大對多媒體技術(shù)的應(yīng)用，提升實驗效果。尤其是對于部分實驗藥品用量大、安全隱患較多而且污染比較厲害的實驗，在中學(xué)實驗室的環(huán)境下不易控制和操作，教師可以將實驗過程錄制成微視頻，在實驗課題上展示給學(xué)生看，而對于其中某個關(guān)鍵實驗步驟則可以在課堂上進行演示操作，這樣不僅降低了對實驗藥品的浪費，還能減少環(huán)境污染，確保實驗操作現(xiàn)場的安全性。

5.科學(xué)合理處理實驗“三廢”

化學(xué)實驗中，實驗結(jié)果總是伴隨著廢氣、廢液和廢棄固體的生成，部分廢棄物是有毒或者有害物質(zhì)，直接排放到大氣或者水域中有可能造成環(huán)境污染，教師在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗習(xí)慣的同時也要教會學(xué)生正確處理“三廢”的方法和技能，避免學(xué)校實驗室的“三廢”排出污染周邊環(huán)境，同時也讓學(xué)生在處理“三廢”時樹立社會責任感，提升環(huán)境保護意識[4]。

首先，教師要對實驗室“三廢”處理設(shè)定處理制度，規(guī)范學(xué)生處理“三廢”行為。

案例5：對于堿性、酸性廢液要按照其化學(xué)性質(zhì)，分別進行中和處理;

對于無毒的廢物可以按照垃圾處理;

能夠自然降解的有毒廢物，要集中起來進行深埋處理;

不能自然降解的有毒廢物，要通過化學(xué)步驟進行處理;

含有重金屬離子的廢液可以用化學(xué)沉淀法除去重金屬粒子，將金屬離子轉(zhuǎn)化為鹽或者氫氧化物沉淀，繼而將殘渣埋到地下。

其次，對于廢棄物，教師可以幫助學(xué)生了解各個廢棄物的回收利用方法，幫助學(xué)生提高環(huán)保技能和環(huán)保意識。在實驗教學(xué)中根據(jù)不同廢棄物的性質(zhì)讓學(xué)生進行探究性實驗，一方面鍛煉他們的實驗技能、實驗思維，培養(yǎng)創(chuàng)造性實驗?zāi)芰?，另一方面對廢棄物進行有效回收利用。

案例6：廢棄的玻璃導(dǎo)管，師生可以一起合作將其制作成膠頭滴管;底部有洞的廢棄燒杯可以和試管儀器組合成簡易的啟普發(fā)生器。

教師也可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容組織學(xué)生討論，圍繞實驗“三廢”的處理方法，讓學(xué)生發(fā)散思維，大膽討論，并且互相學(xué)習(xí)，經(jīng)過集體討論之后總結(jié)出針對“三廢”的具體處理方法。

案例7：在課堂上引導(dǎo)學(xué)生討論，學(xué)生根據(jù)不同的實驗總結(jié)出一些對有毒廢物的回收利用方法。氧氣制備實驗中的廢渣可以用來回收二氧化錳;氫氣制備實驗中的廢渣可以用來回收硫酸鋅和鋅粒等。

三、結(jié)語

在初中實驗教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念，一方面要讓學(xué)生理解綠色化學(xué)的概念和意義，樹立綠色化學(xué)的思想意識，提升社會責任感。另一方面，教師要通過規(guī)范實驗行為、改進實驗方法、推廣微型實驗、加強串聯(lián)實驗和借助互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)等方式幫助學(xué)生掌握相關(guān)的防治污染的方法。我國當前的初中實驗教學(xué)中對綠色化學(xué)的實施還處在摸索和實驗階段，要想在實驗教學(xué)中完全滲透綠色化學(xué)理念，教師要時時刻刻以綠色化學(xué)理念為教學(xué)指導(dǎo)，通過引導(dǎo)、培養(yǎng)、鼓勵等方式讓學(xué)生更深刻地領(lǐng)悟到綠色化學(xué)精神，在實驗設(shè)計和操作中摸索出新的實驗想法和方法，切實推動綠色化學(xué)發(fā)展。

參考文獻：

[1]蔣韻.在初中化學(xué)實驗中滲透綠色化學(xué)理念的實踐研究[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2016，（03）：41-42.

[2]折左成.如何在初中化學(xué)實驗中培養(yǎng)綠色化學(xué)觀[J].新一代（下半月），2017，（06）：101.

[3]徐貴寶.初中化學(xué)實驗綠色化教學(xué)的實踐[J].新課程·中學(xué)，2017，（01）：159.

[4]陶睿.初中化學(xué)實驗綠色化教學(xué)的實踐[J].課程教育研究（新教師教學(xué)），2016，（31）：166-167.

（作者單位：浙江省杭州市富陽區(qū)銀湖中學(xué)）