高中化學實驗教學綠色化的實施策略研究

摘?要：文章以高中化學實驗教學綠色化為研究對象，首先對高中開展綠色化學實驗教學應遵循的原則進行了闡述分析，隨后圍繞如何在高中化學教學中開展綠色化實驗教學提出了一些針對性的教學策略。

關鍵詞：高中化學;實驗教學;綠色化

隨著綠色可持續(xù)發(fā)展理念逐漸深入人心，在高中化學教育領域，針對化學實驗產(chǎn)生的污染整治問題，也逐漸得到了人們的重視，通過在高中化學實驗教學中融入綠色化理念，不僅有助于減少因化學實驗帶來的各種污染，還能夠更好地保護師生身心健康，這對于推動高中化學教育實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

一、 高中開展綠色化學實驗教學應遵循的原則

（一）安全性原則

在開展高中綠色化學實驗教學時，首先應保證化學實驗安全可靠，謹慎或避免選擇一些可能存在安全隱患的實驗，特別是當涉及一些有毒有害化學物質(zhì)時，一方面，需要加強嚴格的防護;另一方面，盡可能地選擇無毒無害的替代品，在降低污染的同時，更好地保護學生身心安全。

（二）可行性原則

開展高中綠色化學實驗教學，應確保設計的綠色化學實驗從原理到具體步驟上都具備良好的科學性與可行性，采用的相關實驗器具、試劑、操作技術等在現(xiàn)有的學校實驗條件下能夠?qū)崿F(xiàn)，避免為了突顯實驗的綠色化而偏離了高中化學實驗教學的初衷。

（三）簡約性原則

在保證實驗結(jié)果準確且能夠滿足實驗綠色化教學的前提下，如果有多種可實現(xiàn)方法，那么應遵循簡約性原則，選擇裝置最簡單、實驗步驟最少、藥品最經(jīng)濟、操作最安全和反應時間最短的實驗教學方案。

二、 高中綠色化學實驗教學策略

（一）積極尋找替代品

高中化學實驗中的一些實驗材料本身具有一定的有毒有害性，能夠污染空氣，且對人體健康帶來不利影響，因此為了體現(xiàn)實驗綠色化特征，需要嚴格遵循安全性原則，在不影響化學實驗結(jié)果的前提下，采用一些安全無害物質(zhì)進行替換。例如在開展“用四氯化碳萃取碘”實驗教學時，四氯化碳作為其中重要的實驗材料，本身有著較強揮發(fā)性，因此在實驗時，容易導致實驗室內(nèi)充滿刺激性氣味，不僅污染空氣，還會導致一些學生出現(xiàn)過敏現(xiàn)象，不利于學生身心安全。因此可以選擇采用煤油代替四氯化碳，不僅有著同樣的實驗效果，且不會帶來空氣污染，更好地保護學生實驗安全，真正實現(xiàn)了高中化學綠色生態(tài)課堂的建立。

（二）采用綠色催化劑

在高中階段，經(jīng)常會采用二氧化錳和濃硫酸作為催化劑，對于二氧化錳而言，這種是固體催化劑，一般對環(huán)境的污染并不嚴重，并且在完成實驗后，這種催化劑也能夠回收再利用。但濃硫酸則不然，其作為一種強酸性強腐蝕性的物質(zhì)，很多學生在使用完濃硫酸后，會將其直接沖入下水道，不僅易造成管道的腐蝕，還會對水體環(huán)境帶來嚴重污染。比如乙烯制備實驗是高中最為重要的實驗之一，這一實驗采用了濃硫酸作為催化劑，其主要作用是脫去乙醇中的水，并且受濃硫酸的影響，實驗還會產(chǎn)生一些其他污染物，比如二氧化碳、二氧化硫等，難以突顯綠色化學理念。因此需要選擇綠色催化劑做好實驗的改進，比如可以將濃硫酸用氧化鋁代替，實驗原理用下式表示：

通過上述改進之后，該化學實驗不再產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫副產(chǎn)物，完全符合高中綠色化學的理念。

（三）做好實驗廢棄物綠色化處理

在開展高中化學綠色實驗教學時，除了要關注實驗本身，還應注重做好實驗廢棄物的綠色化處理。首先，高中化學實驗廢氣處理，若是無毒氣體，比如像氫氣、二氧化碳等，可以通過通風廚或直接排放到空氣中。如果氣體有毒，需要結(jié)合實際，做好針對性“無毒化”處理。比如針對二氧化硫、硫化氫等有毒酸性氣體，可引導學生通入氫氧化鈉溶液來除去;如果是堿性有毒氣體，比如氨氣，可以選擇用水吸收;易燃氣體如甲烷需要燃燒后再排放。其次，針對高中化學實驗產(chǎn)生的廢液，同樣需要引導學生做好綠色無害化處理。比如針對實驗產(chǎn)生的酸堿廢液，可集中回收，或直接用于實驗，當pH達6.5至8.5后再排放。針對重金屬鹽溶液，比如含有重金屬離子錳、汞、銅、銀、鉛、鉻等可采用沉淀法進行無害化處理。以含錳離子廢液為例，可以先在廢液中加入生石灰調(diào)pH到8左右，再加入碳酸鹽形成了碳酸錳沉淀，這樣就可以直接埋入地下或再利用，從而能夠在整個高中化學實驗教學中均能夠體現(xiàn)出綠色無污染的性質(zhì)。

（四）采用一些綠色化實驗裝置

在高中開展綠色化學實驗教學，除了關注化學實驗所采用的材料，從材料、生成物處理入手彰顯綠色化學特點，還應關注進行化學實驗的裝置，通過進行化學裝置的靈活組合或者改進優(yōu)化，更有助于突顯化學實驗的“綠色化”特征。究其原因在于，在高中化學實驗中，受限于實際教學要求，必然會采用一些不可替代的有毒、污染嚴重的化學材料物質(zhì)，如果化學裝置不合理，必然會進一步加重化學實驗污染的嚴重性。比如高中化學在解釋“化學反應的吸放熱”這些現(xiàn)象時，采用了氯化銨和氫氧化鋇晶體的化學反應實驗，讓學生了解化學反應存在的吸熱過程中，但這一化學實驗本身有很多缺陷，一是化學原材料對于學生來說比較陌生，鋇離子有劇毒，二是在完成化學反應后，還會產(chǎn)生有刺激性的氣體氨氣，用于實驗的燒杯處于敞口的狀態(tài)，可以說這個實驗完全有悖于綠色化學的理念，但由于這一實驗反應快速，發(fā)生的化學現(xiàn)象也比較明顯，因此非常適合在課堂化學實驗教學中進行演示，所以一直應用到今天。

基于此，在綠色化學實驗教學的指導下，我們可以做出如下改進：在一個封閉的燒瓶中進行氯化銨和氫氧化鋇晶體的化學反應實驗，通過燒瓶瓶塞處插入攪拌棒與溫度計，更為重要的是，該裝置還插入了一個U形管，管中裝了一些酚酞溶液，如此一來，反應釋放的氨氣既能夠通過U形管吸收，又驗證了氨氣的存在，還能夠讓學生通過瓶中觀察實驗現(xiàn)象，保障了師生安全，通過上述化學實驗裝置的改進，充分體現(xiàn)了綠色化學實驗教學理念。

（五）注重引導學生進行規(guī)范化實驗操作

最新版的普通高中化學實驗課程標準指出，學生應親自參與到化學實驗過程中來，通過實際操作，從中獲得更加真實的知識體驗，提高學生的實驗探究能力。因此在當前高中化學實驗教學過程中，還需要教師加強引導，讓學生親自參與到化學實驗操作過程中去，引導學生熟練掌握一些重要的實驗基本操作方式，實現(xiàn)基本實驗技能的培養(yǎng)。在高中化學學習中，學生需要掌握的基本實驗操作技能有很多，比如實驗試劑正確取用、稱量、轉(zhuǎn)移、存儲等，還有實驗材料的正確加熱方法，實驗裝置的正確組裝等。這就需要教師引導學生真正參與到實驗過程中去，在教師的指導下，由學生親自進行實驗儀器和藥品的操作，一旦期間學生操作不規(guī)范，不僅會浪費寶貴的實驗材料，還有可能造成空氣、水體污染，嚴重時，還會發(fā)生實驗事故，對學生身體帶來嚴重的傷害?；谏鲜龇治觯诟咧虚_展綠色化學實驗教學，還應從具體操作方面入手，規(guī)范學生實驗操作方法，更好地突顯化學實驗的綠色化特征。為達到這一目的，教師可以從以下幾方面入手。

第一是在實際進行化學演示實驗時，教師應提高認識，注重自身操作的規(guī)范性與科學性，教師只有以身作則，才能夠?qū)W生施以積極正面的影響，讓學生無形之中掌握規(guī)范的實驗技能。

第二是在由學生進行合作分組，自主進行化學實驗前，教師應要求學生提前對化學實驗材料、實驗操作方法等進行熟悉了解，讓學生事先對即將實施的化學實驗有一個全面的認識，才能放手讓學生自己進行實驗操作，從而避免學生犯一些知識方面的錯誤。

第三是在學生進行實驗操作的過程中，教師應做好巡視觀察，密切關注學生實驗操作動態(tài)，同時在巡視過程中，不斷強調(diào)實驗的操作要點，叮囑學生注意實驗操作安全，發(fā)現(xiàn)學生有不規(guī)范操作行為，及時制止并指出，嚴格要求學生規(guī)范操作。

第四是教師在要求學生嚴格根據(jù)規(guī)范進行化學藥品準確量取的過程中，面對教材中的一些實驗試劑用量表述不夠清楚的現(xiàn)象，需要教師自主進行大量的實驗，在確保實驗現(xiàn)象明確，實驗結(jié)論準確的前提下，總結(jié)積累經(jīng)驗，由教師為學生制定一個明確的藥品或試劑取用最低值，從而保證學生在進行每個化學實驗過程中，都能夠進行規(guī)范的操作，同時這對于學生嚴謹科學態(tài)度和綠色化學觀念的培養(yǎng)也有著較為積極的影響意義。

第五是為了進一步強化培養(yǎng)學生進行規(guī)范化實驗操作的意識，教師還可以在班級內(nèi)組織一些針對性的教學活動，比如實驗基本操作大賽，受限于客觀的實驗條件，比賽內(nèi)容不能過于復雜，因此教師可以將“配置150mL 0.2 mol·L-1的NaCl溶液和

H2SO4溶液”作為比賽內(nèi)容，先將學生分為數(shù)個比賽小組，然后由教師擔任比賽的評委，然后采用抓鬮的形式，隨機從每組中抽出兩名同學進行比賽，由學生各自進行要求溶液的配置，哪一組的同學配置溶液的速度最快、配置操作最為標準、配置最為準確、浪費的材料最少，哪一組學生獲勝。期間沒參與比賽的同學負責給本組同學加油和別組挑錯。雖然整個比賽相對簡單一些，但由于比較新穎，學生第一次參加的積極性非常高，從而既能夠鍛煉了學生實驗操作技能，又能夠督促學生進行規(guī)范性的實驗操作，可謂一舉多得，綠色化學實驗在這一教學活動中也得到了充分的彰顯。

三、 總結(jié)

綜上所述，高中化學實驗教學內(nèi)容眾多，且開展實驗的過程中容易出現(xiàn)各種污染問題，不利于學生身體健康發(fā)展，因此在實際實驗教學中需要引入綠色化學理念，主要目的是降低高中化學實驗帶來的污染，在不影響實驗教學質(zhì)量的前提下，更好地保護學生身心健康。

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作者簡介：李曉鳳，江蘇省徐州市，徐州市第三十七中學。