綠色化學理念下的高中化學實驗教學探析

摘 要：在高中化學教學中，實驗是培養(yǎng)學生學科素養(yǎng)的基礎活動方式，是學生理解化學知識原理、鍛煉知識應用能力的重要途徑，但對學生的實踐能力、教師的活動組織能力均有較高的要求。隨著新課程標準的推行，實驗教學的受重視程度不斷提高，化學教師積極組織各種化學實驗活動，豐富了化學課程的內容與形式，提高了學生的學習興趣和水平。然而，一些化學實驗中的藥品具有污染性，如果沒有妥善處理，很容易污染周邊環(huán)境，或者對教師與學生的人身安全造成威脅。如何有效地解決污染問題，是高中化學實驗教學面臨的重要挑戰(zhàn)。文章簡要分析了綠色化學理念的概念和意義，并提出幾點綠色化學實驗教學的策略，以期推動高中化學實驗教學的改進，讓實驗教學過程更加綠色、安全。

關鍵詞：綠色化學;高中化學;實驗教學

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-1737（2022）24-0058-03

引? 言

實驗是化學學習的基本方式之一，綠色化學理念倡導在確保實驗順利進行的同時，最大限度地降低化學實驗對周邊環(huán)境的危害。高中化學課程中的實驗有很多，部分實驗具有危險性或污染性。因此，有些教師較少組織學生開展實驗活動，用語言講授的方式代替實驗活動，為學生講解實驗的原理、操作步驟、現(xiàn)象、結果等，這樣雖然避免了化學實驗對環(huán)境的污染，但學生對化學知識的理解不夠深刻，自身的探究能力、實驗操作能力也難以得到發(fā)展[1]。因此，教師應將綠色化學的理念融入實驗教學中，既要保障實驗過程的安全性，也要讓學生經歷實驗過程，增強化學教學的效果。

一、綠色化學理念的概念分析

綠色化學理念指的是運用化學技術與知識，從根本上阻止污染性藥品的使用及相關副產物的產生，盡量讓參與反應的物質全部轉化為目標產物，不產生無關、有害化學物質的發(fā)展理念[2]。綠色化學理念的提出，改變了以往“先污染，后治理”的思路，要求人們從根源上消除污染，不生成和運用對人體健康、自然環(huán)境有害的物質。綠色化學不僅對化學實驗教學有重要的意義，還是未來人類社會發(fā)展的一個基本理念。從科學的層面來看，綠色化學是對傳統(tǒng)化學理念的革新;從環(huán)境保護的層面來看，綠色化學理念有助于從根源上解決污染問題;從經濟層面來看，綠色化學理念是推動社會經濟持續(xù)發(fā)展的重要保障[3]。

在實驗教學中，綠色化學理念主要包括以下要求：

（1）減少化學藥品的用量和廢棄物的產生量;（2）對化學物品進行循環(huán)利用，減少廢物排放;（3）科學回收原料、副產物、催化劑等;（4）把化學實驗中的廢棄物轉化成可用的物質;（5）拒絕使用無法再生、回收和重復使用的原料。

二、綠色化學理念對高中化學實驗教學的意義

（一）有助于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)

隨著新課程改革的推進，知識不再是化學課堂的核心，科學素養(yǎng)成為化學課程的重要培養(yǎng)目標?；瘜W知識的學習與發(fā)展都離不開實驗，實驗是提高學生學科素養(yǎng)的必要途徑。教師既要講授好課本中的理論知識，也要適當?shù)亟M織實驗活動，為學生提供主動探索和操作的機會，協(xié)調好理論講授與實驗活動之間的關系，通過長期的實驗教學，推動學生化學綜合能力的有效發(fā)展。在傳統(tǒng)的課堂教學中，師生通常將理論知識當作化學教學的主要內容，過于重視對理論知識的分析，忽略了實驗學習的重要性，以至于學生雖然記住了理論知識，但科學素養(yǎng)發(fā)展水平較低，難以運用化學知識解決千變萬化的實際問題。在新課程改革背景下，教師逐漸意識到化學實驗對培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的重要性。綠色化學理念的融入，可以讓師生更加放心、安全地開展化學實驗活動，為學生提供思考探究、動手操作的機會，使他們在主動參與的過程中實現(xiàn)科學素養(yǎng)的發(fā)展。

（二）有助于保障師生人身安全

高中化學課程中的實驗共有195個，而涉及污染性物質的實驗有169個，許多化學實驗可能會對師生的身體健康造成危害。有些化學實驗中產生的物質不會對師生的身體健康造成明顯的影響，但會對周邊的空氣、水源、土壤等造成污染，間接影響人體健康。由此可見，在高中化學實驗教學中樹立綠色化學的理念，不僅有助于節(jié)省資源，優(yōu)化實驗設計，還是師生身體健康安全的必要保障。

（三）有助于轉變傳統(tǒng)教學模式

綠色化學理念的提出由來已久，但在教育教學領域尚未得到廣泛的普及，教師大多不了解綠色化學的概念、內涵以及對實驗教學的重要意義，也就談不上將綠色化學的理念傳遞給學生。綠色化學實驗教學模式的實施，會用到更多生活中的物質和材料，如水果、食鹽、食醋、碘酒、塑料杯等，減少化學藥品的使用。這樣不僅能降低化學實驗過程的污染性，還能讓學生認識到化學知識在生活中的體現(xiàn)和作用，深化學生對化學知識的理解和記憶，并激發(fā)學生學以致用的意識，使他們能夠將所學的化學知識運用到生活問題的解決過程中，還能改變教師以理論講授為主的傳統(tǒng)教學模式，增強學生在化學課堂上的成就感。

三、綠色化學理念下的高中化學實驗教學策略

（一）融入綠色化學思想，培養(yǎng)環(huán)保安全意識

要想在高中化學課堂上開展綠色實驗教學，教師首先要讓學生了解、認可綠色化學理念，使他們意識到綠色化學實驗活動的意義。教師在日常課堂教學中，應加強與學生的交流與溝通，了解他們的思想發(fā)展動態(tài)，尋找共同話題，把握學生的心理發(fā)展水平，進而找到融入綠色化學思想的契機[4]。教師不能單方面地向學生講解綠色化學思想的內涵、意義、價值等，而要立足于課本內容，引導學生在自主觀察、操作、總結的過程中，感悟綠色化學思想，使他們清楚地認識到綠色化學理念的重要性，積極配合教師設計和開展綠色化學實驗活動，逐漸樹立起強烈的環(huán)保意識。師生共同將環(huán)保作為實驗設計的重要考量因素，能夠實現(xiàn)綠色化學思想與化學實驗教學的有機融合。

例如，在教學“化石燃料與有機化合物”時，教師可設計以下問題：“我們生活中常用的燃料有哪些？”“煤的成分是什么？”“人類開發(fā)和使用各種燃料資源，會對生態(tài)環(huán)境造成哪些影響？”讓學生聯(lián)系自己學過的知識和生活經驗，思考化石燃料資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護之間的關系，帶領學生走進本課的學習。在掌握了本課的理論知識后，教師可組織學生開展煤的干餾實驗，讓學生通過實驗操作分析煤在液化、汽化中的形態(tài)變化，在此基礎上總結減少煤對環(huán)境污染的辦法，以此來培養(yǎng)學生保護環(huán)境的意識。

與此同時，教師還要加強基本安全知識的宣傳，可要求學生在開展實驗活動前認真閱讀化學實驗的安全守則，明白各種安全警示標志的意思。在開展具有危險性的化學實驗時，教師要幫助學生做好相應的防護措施，如戴上防護手套、打開通風裝置、準備好滅火器材等。教師要提前強調相關的注意事項，比如，在點燃可燃性氣體之前，要進行驗純，以防出現(xiàn)爆炸的情況;在加熱玻璃實驗儀器前，要先進行預熱等。教師要注意觀察各個小組的實驗操作過程，及時指出和糾正不當?shù)牟僮餍袨?，并講述這些不當操作可能對人身安全和生態(tài)環(huán)境造成的危害，讓學生樹立良好的環(huán)保意識和安全意識。

（二）推進微型化學實驗，減少化學藥品消耗

化學實驗對環(huán)境的污染作用，與實驗規(guī)模有著直接的聯(lián)系，實驗規(guī)模越大，產生的廢棄物質就越多。因此，綠色化學實驗教學可以從規(guī)模上著手，通過縮減化學藥品用量的方式，降低化學實驗的污染性[5]。教師可對化學實驗教學模式進行微縮處理，把原本實驗活動所需的條件和物質全部微化，實驗中的器材也可以用生活中的廢棄物品來代替，然后引導學生按照正確的步驟進行操作。這樣可以在確保實驗完整性的情況下，有效降低化學實驗的污染，同時也能夠減少各種藥品、溶液、催化劑的消耗，在保證教學效果的情況下，落實綠色化學的理念。

例如，在組織“金屬焰色反應”實驗時，通常教師會指導學生把鉑絲纏到玻璃棒上，在蘸取氯化鈉溶液后，放在酒精燈上灼燒，操作步驟比較復雜，并且如果學生操作不當，可能會對自身或他人造成危害。教師可對這一實驗進行改良，提前將濾紙浸泡在氯化鈉溶液中再晾干。在實驗活動中，學生將濾紙放在酒精燈上灼燒和觀察即可，實驗結果并無不同，但操作過程更加簡單和安全。又如，在探究硝酸性質的化學實驗活動中，為了降低實驗的污染性，教師可用微型試管代替一般規(guī)格的試管，為學生提供一些細小的碎銅片，減少濃硝酸的用量，這樣實驗現(xiàn)象與結果不會發(fā)生變化，可以達到相同的教學效果。微型操作實驗的設計思路很多，比如材料替代、環(huán)節(jié)簡化、縮減用量等。教師要根據(jù)具體的化學實驗內容，選擇恰當?shù)母倪M方法，通過推行微型操作實驗的方式，達到節(jié)省化學藥品、降低實驗污染的目的。

（三）運用網(wǎng)絡虛擬演示，生動呈現(xiàn)實驗內容

高中化學包含豐富的實驗活動，有些實驗即便經過簡化和改進，仍然會造成環(huán)境污染。對此，教師可以借助網(wǎng)絡技術和資源，在課堂上虛擬演示實驗過程，通過視頻播放的形式，為學生直觀呈現(xiàn)化學實驗的操作方法、步驟和現(xiàn)象，使其在觀察的過程中理解和掌握化學實驗，通過視覺、聽覺獲取信息和感受化學實驗的過程，進而理解其中的化學知識。教師可以借助現(xiàn)代化的教學設備，突破課本與課堂的限制，把課外的化學實驗教學資源引入課堂，在確保安全的情況下生動形象地呈現(xiàn)化學實驗。同時，教師也要適時地進行提示和講解，收集學生的反饋，對于學生不理解、不清楚的地方，可以通過反復觀看、慢放等視頻功能，引導學生內化知識。

例如，在制取氨的實驗活動中，氯化銨與氫氧化鈣的混合物在加熱時會產生刺激性的氣體。在教授這一實驗時，教師可從網(wǎng)絡上收集相關的實驗視頻，在課堂上播放，生動形象地呈現(xiàn)實驗過程，讓學生對該實驗形成直觀的認知。為了深化學生對這一實驗的理解，教師可適當?shù)靥岢鲆恍﹩栴}，如“該化學實驗的反應式是什么？”“該實驗中收集氨的方法是什么？”“裝置中的棉花有什么作用？”讓學生結合視頻內容思考回答，評價學生對該實驗的理解情況，及時發(fā)現(xiàn)并糾正學生在實驗學習中的誤區(qū)。

（四）妥善處理化學物質，養(yǎng)成良好實驗習慣

化學藥品的處理是實驗活動中的重要工作，但許多學生將注意力集中在實驗操作過程中，對藥品的處理問題不夠重視，不清楚實驗室守則的相關要求，將化學實驗中沒有完全反應的原料直接丟掉。這種行為不但浪費了實驗室的資源，還會對環(huán)境造成嚴重的污染。教師本身的言行對學生有潛在的影響，所以化學教師要規(guī)范自身的實驗行為，嚴格遵守實驗室守則，依照規(guī)定保管和使用化學藥品，在做完實驗后，及時收集剩余的化學藥品和廢液，按實驗室標準處理，把可再次使用的物品收回容器，運用尾氣吸收裝置收集實驗室氣體，為學生做好示范。此外，一些化學實驗會產生具有污染性的“三廢”，教師要指導學生科學處理實驗中的廢棄物，盡量將污染性降到最低。比如，對于產生的酸、堿廢液，可通過酸堿中和反應，將其pH值調整到6～8之間，然后再進行排放;又如，對實驗中產生的有機廢氣，可利用活性炭進行吸附塔處理，然后再排放到大氣中;對于固體的生成物，則要盡量重復利用，對無法回收的物質進行無毒化處理，如鉀、鈉的碎屑，可以滴加乙醇直至不再釋放氫氣，然后再加水稀釋?？傊?，在實驗教學結束后，教師要指導各個小組妥善處理剩余的化學藥品和廢棄物質，培養(yǎng)學生良好的責任心和實驗行為習慣。

結? 語

綜上所述，綠色化學理念的推廣應用是社會發(fā)展的必然趨勢，也是促進高中化學實驗教學改進的重要動力。教師要將綠色化學理念融入實驗教學中，引導學生理解和認同這一理念，通過推行微型實驗、運用網(wǎng)絡實驗資源等方式，降低化學實驗中的藥品用量和廢棄物生成量，并讓學生掌握處理殘余化學藥品和廢棄物質的正確方法，培養(yǎng)學生良好的實驗操作能力和行為習慣，確?；瘜W實驗活動科學、安全、順利地開展，在促進學生化學水平與實驗能力提高的同時，使他們逐漸樹立綠色化學的思想觀念，成為符合時代發(fā)展趨勢的人才。

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作者簡介：李榮梅（1978.1-），女，福建南安人，

任教于南安國光中學，中學一級教師。