淺析在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何科學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)觀

摘 要：實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)教材的重要組成部分，與學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)聯(lián)系密切。在環(huán)境污染加劇的趨勢(shì)下，高中化學(xué)教學(xué)需引入綠色化學(xué)觀，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)防化學(xué)污染。本文從綠色化學(xué)觀的內(nèi)涵入手，以山東科學(xué)技術(shù)出版社出版的高中化學(xué)教材為例，闡述實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生綠色化學(xué)觀的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);綠色化學(xué)觀

一、 前言

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的原材料不可避免地涉及有毒物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物也含有強(qiáng)酸或強(qiáng)堿等物質(zhì)，會(huì)對(duì)師生的身體健康及周圍環(huán)境造成危害。高中化學(xué)教師需在實(shí)驗(yàn)中注重學(xué)生綠色化學(xué)觀的培養(yǎng)，規(guī)避化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境與人體的不良影響，以綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方式學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)。

二、 綠色化學(xué)觀分析

綠色化學(xué)是有效解決化學(xué)污染的途徑，該理念主張化學(xué)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)物與最終產(chǎn)物的無(wú)污染，也注重化學(xué)藥品的最大化利用。在本質(zhì)方面，化學(xué)反應(yīng)是離子交換產(chǎn)生新物質(zhì)的過(guò)程，綠色化學(xué)要求在化學(xué)反應(yīng)中，不存在無(wú)用的離子，確保每一個(gè)離子有效應(yīng)用，減少化學(xué)物質(zhì)的浪費(fèi)現(xiàn)象。在化學(xué)教學(xué)中，教師可通過(guò)實(shí)驗(yàn)的合理設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范等手段，保障化學(xué)反應(yīng)的無(wú)害化與綠色化?；诟咧谢瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性與多樣性，高中階段是學(xué)生綠色化學(xué)觀念的最佳培養(yǎng)時(shí)期。就理論角度而言，綠色化學(xué)觀有兩項(xiàng)內(nèi)涵，分別是綠色化學(xué)價(jià)值觀與綠色化學(xué)教育觀。

綠色化學(xué)的價(jià)值觀是指學(xué)生對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)及環(huán)境的準(zhǔn)確認(rèn)知，要求學(xué)生在進(jìn)行高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可明確實(shí)驗(yàn)中會(huì)對(duì)人體造成損害、會(huì)引發(fā)化學(xué)污染的藥品，并要求學(xué)生掌握化學(xué)藥品的合理處理方式，規(guī)避其對(duì)人體造成的損害，減少化學(xué)污染。

綠色化學(xué)的教育觀是指教師需將綠色化學(xué)觀引入高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到綠色化學(xué)的落實(shí)不僅是化學(xué)行業(yè)工作者的責(zé)任，也是學(xué)生及全社會(huì)群眾的責(zé)任，引導(dǎo)學(xué)生在開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，樹(shù)立將化學(xué)對(duì)人體、對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響降到最低，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處的理念。

三、 高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生綠色化學(xué)觀的培養(yǎng)策略

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，部分教師對(duì)綠色化學(xué)觀的認(rèn)識(shí)不深入，仍舊在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用大量的化學(xué)藥品與有毒有害物質(zhì)，化學(xué)藥品浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，極易引發(fā)化學(xué)污染。基于綠色化學(xué)觀的重要性，高中化學(xué)教師需提高對(duì)綠色化學(xué)觀的重視，在高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入綠色化學(xué)觀，并引導(dǎo)學(xué)生落實(shí)該理念，改進(jìn)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的浪費(fèi)與污染問(wèn)題。本節(jié)以山東科學(xué)技術(shù)出版社出版的高中化學(xué)教材（下文簡(jiǎn)稱“魯教版高中化學(xué)教材”）為例，闡述實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生綠色化學(xué)觀的培養(yǎng)策略，為高中化學(xué)教師提供實(shí)踐參考。

（一）規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作是指在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的精準(zhǔn)選擇與操作，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的精準(zhǔn)測(cè)量，減少實(shí)驗(yàn)中廢棄物的產(chǎn)生，減少化學(xué)污染。同時(shí)，規(guī)范的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，還可降低對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)材料的損害，降低實(shí)驗(yàn)事故出現(xiàn)的概率，保障實(shí)驗(yàn)安全。在魯教版高中化學(xué)教材的實(shí)驗(yàn)中，涉及氣體的實(shí)驗(yàn)較多，存在“聞氣體”的實(shí)驗(yàn)操作。由于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用有毒或易燃?xì)怏w，教師需規(guī)范學(xué)生的“聞氣體”操作，保障實(shí)驗(yàn)安全，控制化學(xué)污染。

就有毒氣體而言，教師需在實(shí)驗(yàn)前講解有毒氣體的危害，并指出“聞氣體”的規(guī)范操作，即：應(yīng)用密封容器裝有毒氣體，并在聞氣體時(shí)打開(kāi)一個(gè)小口，以手扇的方式“聞氣體”，不可直接打開(kāi)瓶口，引發(fā)有毒氣體的大量泄露，造成嚴(yán)重的化學(xué)污染。同時(shí)，在應(yīng)用有毒氣體前后，學(xué)生需做好氣體裝置氣密性的檢查，避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有毒氣體出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，或者由于氣體裝置損壞導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，浪費(fèi)實(shí)驗(yàn)材料。在上述有毒氣體的實(shí)驗(yàn)操作中，也適用于高揮發(fā)性的化學(xué)溶劑處理。例如，在實(shí)驗(yàn)中涉及高揮發(fā)性有機(jī)溶劑苯時(shí)，學(xué)生需保障實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)，避免有毒物質(zhì)濃度過(guò)高，對(duì)學(xué)生造成不利影響。

就易燃?xì)怏w而言，在開(kāi)展氣體燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，需保障氣體的純度;在進(jìn)行有毒氣體的制備實(shí)驗(yàn)中，如一氧化氮、二氧化硫等，需在制備所用的化學(xué)裝置后安裝尾氣吸收裝置，用于收集尾氣，避免廢氣揮發(fā)，引發(fā)安全事故?？梢?jiàn)，通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范，可提高學(xué)生對(duì)安全綠色實(shí)驗(yàn)的重視，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立綠色化學(xué)理念。

（二）引入微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是指使用微型的化學(xué)儀器與少量的化學(xué)藥品。在傳統(tǒng)的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，教師為學(xué)生提供充足的化學(xué)實(shí)驗(yàn)材料與大中型化學(xué)儀器，學(xué)生在開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)用的材料較多，產(chǎn)生的有害物質(zhì)也多，造成較為嚴(yán)重的化學(xué)污染。但在減少化學(xué)藥品用量時(shí)，較大的化學(xué)儀器難以準(zhǔn)確觀察化學(xué)現(xiàn)象，不能取得理想的化學(xué)成果。就此，高中化學(xué)教師可通過(guò)化學(xué)儀器與化學(xué)藥品的縮小處理，在保障化學(xué)實(shí)驗(yàn)成果的同時(shí)，減少化學(xué)污染的出現(xiàn)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)展綠色化學(xué)觀。

以碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)為例，教師可將傳統(tǒng)的反應(yīng)儀器替換為小型儀器。例如，某教師選用長(zhǎng)度為20cm、直徑為4cm的玻璃管與小型試管;要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中稱量0.1g CuO、0.01g碳粉、2mL石灰水。具體的實(shí)驗(yàn)步驟如下：將玻璃管截?cái)酁橄嗤膬啥?，一段制作為?dǎo)管，一段利用酒精燈封口，作為小型試管;將稱取的0.1g CuO和0.01g碳粉置于小型試管中，以傾斜方式置于操作臺(tái)上;以抖動(dòng)方式控制試管，使試管內(nèi)藥品均勻置于小型試管底部;通過(guò)膠管連接小型試管與導(dǎo)管，在管內(nèi)通入石灰水，用酒精燈加熱試管，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在上述實(shí)驗(yàn)中，教師將實(shí)驗(yàn)材料的使用量減少90%，可顯著減少產(chǎn)生的有害物質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)觀。同時(shí)，上述實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)材料均為自制，可有效培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

（三）引入綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，綠色化學(xué)是指通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)材料、儀器的更換，減少化學(xué)污染的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，高中教師可通過(guò)以下三點(diǎn)引入綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)展學(xué)生的綠色化學(xué)觀。

第一，更換化學(xué)實(shí)驗(yàn)的材料。在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，部分實(shí)驗(yàn)會(huì)應(yīng)用污染性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)材料，引發(fā)化學(xué)污染?；诰G色化學(xué)觀，教師需在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更換實(shí)驗(yàn)材料，引入無(wú)污染或污染較小的實(shí)驗(yàn)材料。例如，應(yīng)用四氯化碳替代石油醚;應(yīng)用三氯甲烷替代三氯乙烯等。

第二，更換化學(xué)實(shí)驗(yàn)的儀器。在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，儀器是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵載體，教師可在部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用廢舊材料替代儀器，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保理念，樹(shù)立綠化化學(xué)觀。例如，在部分化學(xué)反應(yīng)中，可用塑料瓶替代反應(yīng)容器;在應(yīng)用點(diǎn)滴板時(shí)，用塑料板替代。

第三，更換化學(xué)實(shí)驗(yàn)的催化劑。在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，催化劑是應(yīng)用頻率較高的化學(xué)物質(zhì)。部分催化劑存在毒性，教師可將其更換為無(wú)毒或毒性較小的催化劑，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展綠色化學(xué)，培養(yǎng)其綠色化學(xué)觀。

另外，在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，針對(duì)部分化學(xué)藥品用量大，極易引發(fā)材料浪費(fèi);或應(yīng)用有毒有害氣體，易引發(fā)嚴(yán)重化學(xué)污染，且教師難以采取有效更換方式，減少化學(xué)藥品用量或有毒有害氣體的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。教師可利用仿真模擬系統(tǒng)，以微視頻的形式呈現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生營(yíng)造身臨其境的感覺(jué)，使學(xué)生通過(guò)觀看微視頻，了解實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，獲得化學(xué)知識(shí)。在這類化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可有效防止材料浪費(fèi)、化學(xué)污染現(xiàn)象，也是綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種實(shí)現(xiàn)途徑。

（四）設(shè)計(jì)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，造成化學(xué)污染的化學(xué)廢棄物難以避免。教師可在教學(xué)中，設(shè)計(jì)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)，將某個(gè)以化學(xué)廢棄物為原料的實(shí)驗(yàn)與產(chǎn)生該化學(xué)廢棄物的實(shí)驗(yàn)聯(lián)合，組織學(xué)生開(kāi)展綜合實(shí)驗(yàn)，有效處理化學(xué)廢棄物，減少實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi)現(xiàn)象，控制化學(xué)污染，培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)觀。例如，對(duì)于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的低濃度的含酚廢液，教師可在廢液中添加NaClO3或漂白粉，將廢液中的酚氧化為二氧化碳和水;對(duì)于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的高濃度的含酚廢液，可組織學(xué)生通過(guò)乙酸丁酯進(jìn)行萃取，再添加氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的pH值，實(shí)現(xiàn)反萃取。

就此，在開(kāi)展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師可打破教材的局限，結(jié)合實(shí)驗(yàn)特征，遵循綠色化學(xué)觀念，設(shè)計(jì)綜合化實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物與實(shí)驗(yàn)原料相關(guān)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)整合，在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生廢棄物后，通過(guò)一定處理措施，轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙€(gè)實(shí)驗(yàn)的原料，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中，發(fā)展綠色化學(xué)觀。

（五）合理處理實(shí)驗(yàn)廢棄物

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，部分學(xué)生為迅速結(jié)束實(shí)驗(yàn)，在處理實(shí)驗(yàn)廢棄物時(shí)，直接將有毒有害物質(zhì)丟在垃圾桶或下水道內(nèi)，甚至有學(xué)生將液體潑在地面，極易引發(fā)化學(xué)污染。針對(duì)該現(xiàn)象，高中教師在開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，需引導(dǎo)學(xué)生合理處理實(shí)驗(yàn)廢棄物。對(duì)于可回收的物質(zhì)，教師可組織學(xué)生應(yīng)用合理方法回收再利用。以“氫氣在氯氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)為例，針對(duì)實(shí)驗(yàn)中剩余的氯氣，教師可組織學(xué)生用氣球進(jìn)行收集，避免氯氣在空氣中擴(kuò)散，影響人體健康;針對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的氯化氫氣體，可通過(guò)水進(jìn)行吸收，為后續(xù)應(yīng)用氯化氫溶液作為原料的實(shí)驗(yàn)提供原材料，實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)物質(zhì)的循環(huán)再利用，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，樹(shù)立綠色化學(xué)觀。

同時(shí)，在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，教師需做好實(shí)驗(yàn)室管理工作，在規(guī)范化學(xué)廢棄物處理的同時(shí)，規(guī)范學(xué)生的儀器處理。例如，某教師在開(kāi)展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將學(xué)生劃分為若干個(gè)小組，每小組在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，依次檢查其他組的儀器處理效果，發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，給予該組同學(xué)一定的獎(jiǎng)勵(lì);如果教師在后續(xù)檢查中，發(fā)現(xiàn)各小組均未發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，給予全班學(xué)生懲罰。通過(guò)上述管理機(jī)制，顯著提高學(xué)生對(duì)綠色實(shí)驗(yàn)處理的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立綠色化學(xué)觀。

四、 結(jié)論

綜上所述，綠色化學(xué)觀的培養(yǎng)可提升高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，促進(jìn)師生的共同進(jìn)步。通過(guò)本文的分析，高中化學(xué)教師在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，需規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，引入微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)，合理處理化學(xué)廢棄物，推動(dòng)高中化學(xué)的綠色化與可持續(xù)發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生踐行綠色化學(xué)觀，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保理念。

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作者簡(jiǎn)介：李麗芳，福建省南平市，武夷山市第二中學(xué)。