高中化學(xué)實驗教學(xué)中綠色化學(xué)理念的踐行分析

劉建斌

(甘肅省臨夏市積石山縣民族中學(xué) 731799)

1 更新實驗理念，理解踐行綠色化學(xué)理念的價值

筆者認(rèn)為踐行綠色化學(xué)理念主要有如下幾方面價值：

一是綠色發(fā)展理念的踐行需要落到實處.綠色發(fā)展理念不能僅停留于文字的宣傳或者人們的理想之中，更需要在日常學(xué)習(xí)、生活和工作的點滴中進(jìn)行實踐，作為高中化學(xué)教師，亦需要將這種理念踐行于自身的化學(xué)教學(xué)尤其是實驗教學(xué)過程之中，這是因為，在教學(xué)過程中積極地進(jìn)行綠色化學(xué)實驗，一方面有助于高中生意識到環(huán)境及資源保護(hù)的迫切性，同時也能夠提高其相關(guān)的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，如“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”素養(yǎng)中指出的應(yīng)“具有節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識”等，更重要的是能夠啟示學(xué)生在當(dāng)前的學(xué)習(xí)生活中利用所掌握的各種化學(xué)實驗技巧減少或避免不必要污染的產(chǎn)生，即“形成簡約適度、綠色低碳的生活方式”，如磷元素因其特性會很容易引起諸如赤潮和水藻猛長等水體富營養(yǎng)化的各種現(xiàn)象，對水體和環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，考慮到這一情況，應(yīng)倡導(dǎo)家人和周圍的朋友在平時的生活中選用洗衣粉、廚房用洗潔精等各種洗滌劑時，盡可能選擇低磷或者無磷的產(chǎn)品，取而代之以含酶的洗滌產(chǎn)品.當(dāng)然從長遠(yuǎn)的角度而言，在日常教學(xué)中踐行綠色化學(xué)理念，更有助于高中生在今后從事與化學(xué)相關(guān)的工作時，秉持綠色化學(xué)的理念，為國家或社會的綠色發(fā)展做出自己應(yīng)有的努力，如當(dāng)前市場是以加酶洗滌劑逐步取代曾經(jīng)的加磷洗滌劑就是一種踐行綠色化學(xué)理念的極好例證.

二是符合新課程改革對化學(xué)實驗的要求，如《普通高中化學(xué)課標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》中就指出，應(yīng)讓學(xué)生“樹立安全意識和環(huán)保意識”“樹立‘綠色化學(xué)’的觀念，形成資源全面節(jié)約、物能循環(huán)利用的意識”等，高中化學(xué)各項教學(xué)活動應(yīng)以新課標(biāo)理念為指引，及時更新化學(xué)教學(xué)理念、調(diào)整日常教學(xué)方式、靈活選擇教學(xué)內(nèi)容，努力實現(xiàn)包括綠色化學(xué)理念在內(nèi)的各種化學(xué)新課標(biāo)要求.

三是社會發(fā)展及環(huán)境保護(hù)需要綠色化學(xué).綠水青山才是金山銀山，過往的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，由于人類不注意與自然的和諧相處，給人們生活的自然環(huán)境造成了很多嚴(yán)重的破壞，而其中許多污染現(xiàn)象的存在都與化學(xué)有著千絲萬縷的聯(lián)系，如因汽車尾氣、工業(yè)廢氣、燃料燃燒和核爆炸等人為因素產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、氯化氫、硫化氫以及各種酸性氣體而造成的大氣污染、水體和土壤污染、酸雨、海洋污染等，而要解決這些問題也離不開化學(xué)知識的支持，如近年來對以太陽能、氫能等為代表的各種新能源的積極研究、開發(fā)和利用就是一種值得肯定的工作，作為高中生應(yīng)該盡早地樹立綠色化學(xué)理念，并發(fā)揮自身的聰明才智更好地從事與綠色化學(xué)或環(huán)境保護(hù)相關(guān)的研究或工作，努力呵護(hù)綠色的星球.

2 慎重選擇藥品，盡可能進(jìn)行無毒化實驗

不可否認(rèn)的是，眾多化學(xué)活動的開展和化學(xué)實驗的進(jìn)行，都會產(chǎn)生一定的污染物.如鹽酸和NaOH溶液的反應(yīng)、鋁和酸堿溶液的反應(yīng)、焰色反應(yīng)、CH4的取代反應(yīng)等實驗中都有具有強(qiáng)烈的刺鼻氣味和較高腐蝕性污染物鹽酸的存在，Cl2作為一種強(qiáng)烈刺激性氣味的劇毒氣體，在氯水的漂白作用、Na和Cl2的反應(yīng)、CH4的取代反應(yīng)等實驗中也存在，再如具有強(qiáng)堿性、腐蝕性極強(qiáng)的NaOH也在眾多的化學(xué)實驗中出現(xiàn)，除了上文提及的鹽酸和NaOH溶液的反應(yīng)之外，在鈉和水的反應(yīng)、Al(OH)3和酸、堿溶液的反應(yīng)以及Fe(OH)3和Fe(OH)2的生成等實驗中NaOH也扮演著重要的角色，除了上述污染物外，例如稀H2SO4、KMnO4、稀HNO3等污染物也都廣泛存在于高中化學(xué)實驗之中.為此，筆者建議在設(shè)計和進(jìn)行一些化學(xué)原理性實驗時，教師可嘗試進(jìn)行一定程度的無毒化實驗來幫助學(xué)生觀察和理解化學(xué)原理，如在利用氨易溶于水的性質(zhì)進(jìn)行噴泉實驗的演示時，作為無色有刺激性惡臭氣味的氨，其泄露可導(dǎo)致中毒，并且對眼、肺部粘膜、或皮膚有刺激性，甚至還有化學(xué)冷灼傷危險存在，因此在進(jìn)行本實驗時，可借鑒如下方式，即用封口的塑料瓶替代原實驗中的燒杯，然后用增大塑料瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)或減少燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)的方式形成噴泉效果，成本較低，也讓學(xué)生認(rèn)識和觀察了噴泉實驗應(yīng)有的效果，在此過程中也很好地踐行了綠色化學(xué)的理念.

3 適當(dāng)減少藥品用料，盡力減少實驗中污染物的產(chǎn)生和排放

當(dāng)然并非所有的實驗都能采用上文提及的辦法，在進(jìn)行絕大多數(shù)高中化學(xué)實驗時，依然需要使用一定量的藥品，不過在不影響實驗效果和學(xué)生觀察的情況下，如在面對化學(xué)教材中沒有明確規(guī)定藥品用量，或者對藥品或試劑用量規(guī)定較為模糊的實驗時，筆者建議高中化學(xué)教師可經(jīng)過嘗試摸索，適當(dāng)?shù)販p少藥品的用量，以盡可能減少實驗過程中污染物的產(chǎn)生與排放，尤其是實驗中需要使用某些易燃、腐蝕性強(qiáng)或者有毒的試劑時，如果為了順利實現(xiàn)目的又不得不使用時適當(dāng)?shù)販p少藥品用量不失為一種很好的選擇，且這種選擇尤其比較適用于本地區(qū)由于受經(jīng)費(fèi)等因素影響化學(xué)藥品等普遍不足的狀況.如在進(jìn)行離子檢驗實驗時，溶液濃度保持在0.1%即可，而在使用試管時，藥品或試劑的取量更易較為直觀地得到體現(xiàn)，如對于固體類的藥品，一般情況下以試管底部蓋滿即可.除此外，教師也可嘗試微型實驗的方式進(jìn)行部分化學(xué)實驗，其中儀器的選擇至關(guān)重要，如井穴板、W管、多用滴管等都是進(jìn)行微型化實驗必要的儀器，當(dāng)然師生也可以嘗試自制一些微型的儀器，當(dāng)然，囿于微型實驗本身的不足，如實驗現(xiàn)象的不明顯、不宜于學(xué)生基本操作能力的培養(yǎng)等，因此，其還需要與常規(guī)性的實驗或者是借助信息網(wǎng)絡(luò)演示等方式進(jìn)行良好地配合使用.

4 借用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，輔助演示部分實驗

信息化時代的高中化學(xué)實驗教學(xué)需要積極地利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其也是踐行綠色化學(xué)理念的重要途徑之一，不過需要化學(xué)教師首先明確的是信息技術(shù)在實驗教學(xué)中的使用應(yīng)界定為輔助，而不是取代演示實驗，甚至將各種實驗淪落為“看實驗”，這不僅無益于化學(xué)實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力，也會弱化化學(xué)學(xué)科以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科屬性，畢竟即使借助于信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，學(xué)生雖然可以較為直觀地觀察化學(xué)實驗現(xiàn)象，但這一過程中缺少了學(xué)生的直接參與，無法真正地在動手過程中親身地感受化學(xué)實驗，且由于沒有這種親自的參與，也很難真正地發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實驗過程中可能存在的各種問題，這不僅會影響學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，更重要的是不利于學(xué)生在今后真正地開展化學(xué)工作.當(dāng)然，面對如下的一些情況，筆者建議各位化學(xué)教師可適當(dāng)?shù)亟柚谛畔⒕W(wǎng)絡(luò)技術(shù)：

一是在演示部分危險系數(shù)高或者對環(huán)境污染比較嚴(yán)重或?qū)熒锌赡茉斐蓚Φ幕瘜W(xué)實驗時，可運(yùn)用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)予以輔助.如生成氯化氫氣體的氯氣與氫氣反應(yīng)實驗若操作不當(dāng)就易發(fā)生爆炸的危險；再如硫燃燒實驗中產(chǎn)生的二氧化硫不僅具有強(qiáng)烈的刺激性氣味，更由于其能夠很容易溶解于各種黏性液體和人體的血液之中，因此若發(fā)生泄露，還會強(qiáng)烈的刺激師生的呼吸道粘膜及眼睛，若操作不當(dāng)而大量吸入，甚至有可能引起喉水腫、肺水腫以至于出現(xiàn)窒息的狀況，考慮到安全因素，建議化學(xué)教師應(yīng)慎重地選擇是否進(jìn)行此類實驗，一般情況下都不會真正地去演示此類實驗，但由于教學(xué)內(nèi)容的需要，如為了能夠驗證二氧化硫的性質(zhì)，化學(xué)教師則可以采用利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)嘗試以虛擬形式給學(xué)生進(jìn)行演示.

二是如上文提及的本地區(qū)由于經(jīng)費(fèi)等因素制約，某些化學(xué)實驗不具備演示的條件，在這種情況下，教師也可運(yùn)用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)彌補(bǔ)由此造成的缺憾.如噴泉實驗中不僅需要消耗足量的氨，更重要的是還需要考慮氣密性，否則就極容易造成實驗的失敗，對此類既需要耗費(fèi)大量化學(xué)藥品且實驗成功率又極低的化學(xué)實驗，積極地利用各種化學(xué)實驗室軟件進(jìn)行虛擬演示就有很大的必要.

三是教師需要提高學(xué)習(xí)能力，積極地利用某些仿真或虛擬類的化學(xué)實驗室軟件輔助化學(xué)實驗教學(xué).如根據(jù)筆者的教學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)本地區(qū)高中化學(xué)教師都很清楚化學(xué)實驗操作過程中可能出現(xiàn)的各種危險，也會有意識地在實際操作過程中盡可能規(guī)避此類實驗，但由于不熟悉化學(xué)實驗的虛擬軟件使用，對此類實驗的處理往往是由學(xué)生直接背誦記憶教材中對于步驟和現(xiàn)象的描述，當(dāng)然也有部分教師會選擇以視頻播放形式讓學(xué)生對實驗情況有所觀察，但采用信息軟件進(jìn)行化學(xué)虛擬實驗的則少之又少.為此，教師應(yīng)該積極通過網(wǎng)絡(luò)等途徑下載并學(xué)習(xí)此類軟件的操作，學(xué)?；蚧瘜W(xué)學(xué)科組層面也有必要進(jìn)行必要的培訓(xùn)以提升教師在該方面的能力和素養(yǎng).

5 增強(qiáng)環(huán)保安全意識，注重末端處理

綠色化學(xué)理念的踐行不僅需要貫穿于實驗前的設(shè)計選擇和實驗過程中的妥善處理，還應(yīng)滲透于實驗結(jié)束后的末端處理，即對實驗過程中產(chǎn)生的各種廢氣、廢水、固體廢棄物的處理，比較遺憾的是，這一點很多教師在化學(xué)實驗中并不重視，在三廢的處理上往往選擇或用水清洗或直接丟棄在垃圾桶中，這都對環(huán)境造成了很大的污染，為此筆者建議對于廢水廢氣的處理可利用化學(xué)實驗原理及方法盡可能將之轉(zhuǎn)化為無毒物，或進(jìn)行一定的吸附或稀釋處理減少污染，對于固體廢棄物則盡可能留備后用，且在此過程中，教師的示范和引導(dǎo)作用必不可少，應(yīng)逐漸培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保安全意識.如在酸堿廢液處理方面，為了能夠?qū)崿F(xiàn)后期的酸堿中和用水稀釋達(dá)標(biāo)后進(jìn)行排放的效果，教師就應(yīng)該啟示學(xué)生在做此類實驗時首先將此類廢液以酸堿性質(zhì)進(jìn)行分類處理并注明，在實驗結(jié)束后查明兩種廢液能夠混合反應(yīng)的情況下，再進(jìn)行后續(xù)的處理工作.

總之，綠色化學(xué)理念在高中化學(xué)中的踐行需要落實于實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，以盡可能節(jié)約資源、減少化學(xué)實驗帶來的環(huán)境污染影響，實現(xiàn)高質(zhì)量的化學(xué)實驗教學(xué).