“綠色化學(xué)理念”在高中化學(xué)教學(xué)中的融合

韓靜瑜

摘 要：化學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展給我們的生活帶來了諸多方便，但也帶來了一定的負(fù)面影響.尤其是在環(huán)境方面帶來的負(fù)面影響較為突出.因此，“綠色化學(xué)理念”應(yīng)運(yùn)而生.正是處于這樣的背景下，如今高中化學(xué)新課標(biāo)和蘇教版高中化學(xué)教材中都設(shè)置了綠色化學(xué)的內(nèi)容，為了更好地實現(xiàn)“綠色化學(xué)理念”與高中化學(xué)教學(xué)的有效融合，從創(chuàng)設(shè)情境營造綠色化學(xué)氛圍、應(yīng)用史料拓展綠色化學(xué)視野、挖掘教材深化綠色化學(xué)認(rèn)知、優(yōu)化教學(xué)方法創(chuàng)新綠色化學(xué)教學(xué)四個方面，使得“綠色化學(xué)理念”與高中化學(xué)得到有效融合.

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)理念;教學(xué)融合;高中化學(xué)

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2021）15-0102-02

“綠色化學(xué)理念”就是在化學(xué)反應(yīng)中采用無毒無害的原料與安全的工藝，產(chǎn)生環(huán)境友好型產(chǎn)物，促進(jìn)原子利用率的提升，降低有害副產(chǎn)物與廢物產(chǎn)生的一種具有可持續(xù)發(fā)展的理念.將“綠色化學(xué)理念”融入高中化學(xué)教學(xué)中時，需要注意教學(xué)氛圍的營造和化學(xué)史料的應(yīng)用，尤其是要深挖教材，注重教學(xué)方法的改進(jìn)創(chuàng)新，從而促進(jìn)融合成效的提升.

一、創(chuàng)設(shè)情境，營造綠色化學(xué)氛圍

化學(xué)教學(xué)中可以創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境較多，創(chuàng)設(shè)與學(xué)生日常生活有相關(guān)的情境，對于強(qiáng)化學(xué)生的代入感有著十分重要的意義.所以只有通過實施生活化的情境教學(xué)，創(chuàng)設(shè)真實而又生活化的問題情境，才可以更好地促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)中的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任素養(yǎng)的培養(yǎng).因為在營造生活化的教學(xué)情境過程中，由于學(xué)生在感同身受下理解，不僅有助于化學(xué)知識技能的傳授，而且還能實現(xiàn)“綠色化學(xué)理念”與高中化學(xué)的融合.因此，著力營造良好的教學(xué)情境，致力烘托綠色化學(xué)氛圍，對于“綠色化學(xué)理念”與高中化學(xué)的融合則顯得尤為必要.

例如在教學(xué)有關(guān)“非金屬及其化合物”的知識時，其中所學(xué)習(xí)的“氯”、“氮”、“硫”與生活息息相關(guān).例如，氯氣是一種有毒氣體，但是在自來水殺菌消毒方面有著較強(qiáng)的應(yīng)用，通過對水中氯氣使用量的控制，就能更好地為人類所用.因為氯氣屬于毒性氣體，使用量不當(dāng)不僅會對環(huán)境帶來污染，進(jìn)而也會對人類健康帶來危害，因此可以從優(yōu)勢和不足兩個視角探究對其的應(yīng)用，確?！熬G色化學(xué)理念”得到有效滲透，促進(jìn)學(xué)生環(huán)保意識的培養(yǎng).

再如，在教學(xué)有關(guān)“氧化還原反應(yīng)”的相關(guān)知識時，可以引導(dǎo)學(xué)生思考汽車尾氣排放帶來的危害，激發(fā)學(xué)生解決環(huán)境問題的欲望，引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用所學(xué)的“氧化還原反應(yīng)”知識來實現(xiàn)汽車尾氣的無害化處理.首先鼓勵學(xué)生從汽車尾氣的成分為切入點，分析其中有毒的成分是什么，并利用化學(xué)知識去設(shè)計實驗如何將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)等，讓學(xué)生在問題情境的引導(dǎo)下解決問題，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的同時深化學(xué)生生態(tài)文明意識，促進(jìn)“綠色化學(xué)理念”與高中化學(xué)教學(xué)的融合.

二、應(yīng)用史料，拓展綠色化學(xué)視野

將化學(xué)史料作為“綠色化學(xué)理念”與高中化學(xué)的融合點，激發(fā)學(xué)生的探究心理，幫助學(xué)生形成尋求新知的欲望.同時，通過了解科學(xué)家、了解化學(xué)發(fā)展史，幫助學(xué)生更好地養(yǎng)成科學(xué)探究精神和求知態(tài)度.將化學(xué)生產(chǎn)作為載體，強(qiáng)化學(xué)生對其的了解，使得學(xué)生掌握原料選擇方法，評估其對環(huán)境帶來的影響，探索提升原料轉(zhuǎn)化率和強(qiáng)化廢物無害化處理的途徑，從而尋找到化學(xué)物質(zhì)最佳的生產(chǎn)方式.在整個過程中其中包含了大量“綠色化學(xué)理念”的知識，因此，教師可以將化學(xué)史作為切入點，以化工生產(chǎn)為載體，強(qiáng)化“綠色化學(xué)理念”的滲透，拓展“綠色化學(xué)理念”的融合視野.在這一過程中，教師需要切實注重化學(xué)史料的引進(jìn)，并根據(jù)化工生產(chǎn)過程，對生產(chǎn)物質(zhì)發(fā)展的過程進(jìn)行介紹，并做好導(dǎo)向性問題的設(shè)計，激發(fā)學(xué)生的思考，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所設(shè)計問題和“綠色化學(xué)理念”的滲透，拓展學(xué)生的綠色化學(xué)視野.

例如在教學(xué)有關(guān)“硫及其化合物”的知識時，為了幫助學(xué)生掌握如何采用工業(yè)方法來制備“硫酸”，教師可以給學(xué)生講解歷史上采用的硫酸制備技術(shù)，且每次技術(shù)創(chuàng)新均是以降低尾氣排量和提升有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化率為目的，在每個階段的轉(zhuǎn)化過程中，都融合了“綠色化學(xué)理念”.

第一階段為固體分解工藝，最早在歐洲采用，這一工藝主要是對膽礬、綠礬進(jìn)行加熱，化學(xué)方程式如下：

CuSO4·5H2O高溫CuO+SO3↑+5H2O↑

2FeSO4·5H2O高溫Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑

兩個反應(yīng)都生成了SO3，SO3與H2O進(jìn)一步反應(yīng)生成硫酸.從中可以看出，這一工業(yè)方法涉及的問題較多，比如在固體加熱時耗能較高、成本大且副產(chǎn)物較多，這違背了“綠色化學(xué)理念”.因此科學(xué)家需要繼續(xù)探索新的硫酸制備方法.一直到1736年，英國采用“硝化法”對之前的硫酸制備工業(yè)進(jìn)行了改進(jìn)，化學(xué)反應(yīng)式如下：

SO2+NO2+H2O高溫H2SO4+NO

2NO+O2高溫2NO2

不難看出，NO2主要是起到了催化的作用，在SO2向SO3轉(zhuǎn)化時，主要是借助氮的氧化物來實現(xiàn)，但產(chǎn)物中生成的NOx依舊屬于有毒物質(zhì)，對環(huán)境帶來一定的污染，危害了人類的生活.所以基于“綠色化學(xué)理念”來看，在SO2向SO3轉(zhuǎn)化這一步驟中，使用氧氣進(jìn)行氧化是最優(yōu)的方法，因為在這過程中并沒有其它有害物質(zhì)生成，較為純凈.所以到了第三階段，也就是在現(xiàn)代工業(yè)硫酸制備中，主要采取“接觸法”來進(jìn)行.接觸法制硫酸工藝中生成的廢渣可用于冶煉金屬，從而契合了“綠色化學(xué)理念”無毒無害的要求.三、挖掘教材，深化綠色化學(xué)認(rèn)知

蘇教版高中化學(xué)教材在編寫中充分遵循了“綠色化學(xué)理念”的要求，所以為深化學(xué)生的綠色化學(xué)認(rèn)知，需要切實注重教材中有關(guān)綠色化學(xué)內(nèi)容的挖掘.比如，蘇教版高中化學(xué)必修二中，把“環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)”作為一個章節(jié)來設(shè)置，但是有的部分具有隱性，例如在必修一“非金屬及其化合物”中，雖然沒有采用綠色化學(xué)的文字來直接表述，但是其蘊(yùn)含了綠色化學(xué)理念，所以需要教師做好對其的深度挖掘，以更好地實現(xiàn)“綠色化學(xué)理念”在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的貫穿.一般而言，顯性的設(shè)置較為簡單，教師需要在課堂上給學(xué)生滲透綠色化學(xué)的原則、發(fā)展歷程、最新進(jìn)展等作為拓展內(nèi)容，以便于對教學(xué)內(nèi)容補(bǔ)充.但是在一些隱性的教學(xué)內(nèi)容時，就需要教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)做好引導(dǎo).比如在“非金屬及其化合物”中，“氯”、“氮”、“硫”屬于產(chǎn)生毒性氣體的物質(zhì)，所以需要講解毒性氣體的源頭防治要點，促進(jìn)源頭治理、無毒無害、綜合利用等“綠色化學(xué)理念”的滲透.再如在教學(xué)“硫及其化合物”時，針對其中含不同價態(tài)硫的物質(zhì)間轉(zhuǎn)換的內(nèi)容，教師首先給學(xué)生介紹自然界中存在的硫的價態(tài)類型和相關(guān)含硫化合物的性質(zhì)，融合“綠色化學(xué)理念”去探討含硫物質(zhì)間的價態(tài)轉(zhuǎn)化的需要和條件，進(jìn)而針對性地進(jìn)行實驗設(shè)計.

教師在給學(xué)生設(shè)計不同價態(tài)含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化的學(xué)習(xí)任務(wù)時，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考如何轉(zhuǎn)化，并結(jié)合學(xué)生所設(shè)計的轉(zhuǎn)化過程及轉(zhuǎn)化時所需的氧化劑和還原劑予以考量，對只能提出個別氧化劑與還原劑的情況的學(xué)生，要做好對其的指導(dǎo)，強(qiáng)化學(xué)生知識的總結(jié)和應(yīng)用能力，從一類氧化劑、還原劑的視角對轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行理解，同時還要對轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行模型化地處理，使得學(xué)生對轉(zhuǎn)化過程的理解更加清晰和準(zhǔn)確，幫助學(xué)生在模型認(rèn)知能力上得到提升.這樣學(xué)生在轉(zhuǎn)化時，就能結(jié)合這些不同價態(tài)含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化的建模過程，進(jìn)而掌握其具體轉(zhuǎn)化所需的物質(zhì).例如-2→0轉(zhuǎn)化時，使用酸性高錳酸鉀溶液來氧化Na2S;在+4→+6價態(tài)轉(zhuǎn)化時，則使用酸性高錳酸鉀溶液來氧化Na2SO3;而在+6→+4轉(zhuǎn)化時，首先是讓濃硫酸和銅片反應(yīng)，再將反應(yīng)生成的氣體通入品紅溶液以驗證產(chǎn)物為SO2，再用濃氫氧化鈉溶液吸收該有毒氣體.

由此可見，結(jié)合硫的不同價態(tài)化合物和常見的氧化劑、還原劑，學(xué)生可以得到多種物質(zhì)轉(zhuǎn)化方式，不僅考察了學(xué)生對氧化還原反應(yīng)知識的掌握和學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計的初衷，而且還能在學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計中強(qiáng)調(diào)實驗安全細(xì)則與環(huán)境的保護(hù)，確?；瘜W(xué)實驗設(shè)計的科學(xué)性、可行性、安全性、綠色化.再將其與硫相關(guān)化學(xué)知識融合后，學(xué)生明確了在處理尾氣問題時，主要是針對有害氣體SO2和H2S進(jìn)行處理，并且指導(dǎo)學(xué)生所選的實驗試劑要與微型實驗設(shè)計原則相符，避免浪費試劑的現(xiàn)象發(fā)生.此時師生可以共同探究和設(shè)計實驗如何轉(zhuǎn)化有毒尾氣，在整個實驗過程中注意引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會循環(huán)使用一些物質(zhì)，彰顯綠色化學(xué)理念，強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究能力和自主設(shè)計與實踐能力.四、改進(jìn)方法，創(chuàng)新綠色化學(xué)教學(xué)

1.以內(nèi)化綠色觀念為導(dǎo)向，強(qiáng)化探究教學(xué)的實施

利用探究性教學(xué)方法來內(nèi)化學(xué)生的綠色觀念，主要是教師在化學(xué)實驗設(shè)計中，注重問題情境的設(shè)計，讓學(xué)生在問題情境的引導(dǎo)下形成探究性思維，以綠色化學(xué)思想滲透為主線進(jìn)行實驗情境的創(chuàng)設(shè).比如在學(xué)習(xí)有關(guān)氯及其化合物的知識時，采取氯氣的發(fā)現(xiàn)化學(xué)史來導(dǎo)入氯氣性質(zhì)的學(xué)習(xí)，進(jìn)而設(shè)計實驗方案來制備氯氣.如何制備氯氣.再設(shè)計相應(yīng)的實驗裝置圖，讓學(xué)生從中選擇與綠色化學(xué)理念相符的實驗裝置設(shè)計圖.

2.以形成綠色行為為導(dǎo)向，強(qiáng)化實踐教學(xué)的實施

利用實踐活動引導(dǎo)學(xué)生踐行綠色化學(xué)行為，主要是在化學(xué)活動中融入綠色化學(xué)理念，達(dá)到潛移默化的效果.比如，參觀煤化工廠時，結(jié)合所學(xué)知識啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生處理工業(yè)生產(chǎn)中形成的尾氣，處理含鹽廢水等，從中滲透綠色化學(xué)理念.

3.以培養(yǎng)綠色習(xí)慣為導(dǎo)向，強(qiáng)化實驗教學(xué)的實施

實驗是化學(xué)的重頭戲，綠化化學(xué)理念的融合，需要在實驗操作流程上做到綠色化，并盡可能地采用綠色化的化學(xué)實驗，彰顯實驗特色，給學(xué)生提供親身感受和動手實踐的機(jī)會，通過不同的感官來感知和學(xué)習(xí)綠色化學(xué)內(nèi)容.

綜上所述，“綠色化學(xué)理念”在高中化學(xué)教學(xué)中的融合方法較多，但是其核心就在于強(qiáng)化學(xué)生的綠色化學(xué)思想，引導(dǎo)學(xué)生參與到綠色化學(xué)理念踐行者的行列之中，切實強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任這一核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

[1]董泓君.綠色化學(xué)教育理念在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的滲透分析[J].科學(xué)咨詢（教育科研），2020（06）：238.

[2]蘇克萍.“綠色化學(xué)理念”在高中化學(xué)教學(xué)中的滲透路徑[J].廣東蠶業(yè)，2017，51（07）：80.

[3]辛志蓮.綠色化學(xué)理念在高中化學(xué)教學(xué)中的滲透[J].中國培訓(xùn)，2017（02）：159.

[責(zé)任編輯：季春陽]