綠色化學(xué)教育理念在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的滲透分析

陳旭東

(福建省惠安第一中學(xué) 362100)

在化學(xué)知識與技術(shù)應(yīng)用范圍不斷拓展的背景下，給現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)生活帶來了極大的便利，但是也造就了光化學(xué)煙霧、酸雨、溫室效應(yīng)等環(huán)境問題.倡導(dǎo)環(huán)境友好的綠色化學(xué)理念應(yīng)運(yùn)而生，為能源與環(huán)境問題的解決提供了有效的引導(dǎo).與此同時(shí)，綠色化學(xué)教育理念被納入高中教育體系，強(qiáng)調(diào)在教育中關(guān)注可持續(xù)發(fā)展、化學(xué)與社會(huì)熱點(diǎn)問題間的聯(lián)系.而化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)教育體系的重要部分，通過將綠色化學(xué)教育理念滲透到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有望讓高中生真實(shí)體驗(yàn)綠色化學(xué)實(shí)踐過程，樹立少污染、無污染的化學(xué)發(fā)展觀.基于此，探究綠色化學(xué)教育理念在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的滲透非常必要.

1 綠色化學(xué)教育理念

綠色化學(xué)即Green Chemistry，由20世紀(jì)90年代初ACS(美國化學(xué)會(huì))提出，又可稱之為清潔化學(xué)、無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)等.綠色化學(xué)強(qiáng)調(diào)利用化學(xué)原理、化學(xué)技術(shù)，從源頭入手，消除、規(guī)避部分對生命體健康、生活環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響的藥品、溶劑、副產(chǎn)物，盡可能促使參與反應(yīng)的原子無遺漏地轉(zhuǎn)移到目標(biāo)產(chǎn)物內(nèi)，推動(dòng)“先污染，后治理”的現(xiàn)有化學(xué)生產(chǎn)模式向“從源頭根除污染”轉(zhuǎn)化.而綠色化學(xué)教育理念則是聚焦化學(xué)與社會(huì)環(huán)境熱點(diǎn)問題，以可持續(xù)發(fā)展為核心，讓中學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)規(guī)避、消除、減少化學(xué)反應(yīng)過程中污染的過程，體悟綠色化學(xué)給社會(huì)、環(huán)境帶來的益處，樹立綠色化學(xué)理念，為未來化學(xué)科學(xué)的綠色化發(fā)展奠基.

2 高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教育理念的必要性

通過對蘇教版化學(xué)必修教材中的實(shí)驗(yàn)可能產(chǎn)生的污染物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后可以得出，“水的蒸餾”、“鹽酸和NaOH的反應(yīng)”、“鈉和水的反應(yīng)”、“Na2CO3和NaHCO3的性質(zhì)比較”等實(shí)驗(yàn)中，或使用或產(chǎn)生了一些污染物質(zhì)，比如稀HNO3、鹽酸、NaOH等.同時(shí)在化學(xué)操作過程中也存在物質(zhì)過量使用等問題.通過將綠色化學(xué)教育理念滲透到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，可以在降低實(shí)驗(yàn)操作成本的同時(shí)，讓高中生對實(shí)驗(yàn)原理、整個(gè)過程產(chǎn)生更深的理解，為高中生化學(xué)核心素養(yǎng)的形成奠基.

3 綠色化學(xué)教育理念在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的滲透策略

3.1 改進(jìn)內(nèi)容

蘇教版教材較為注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并逐步對學(xué)生實(shí)驗(yàn)與演示實(shí)驗(yàn)的界限進(jìn)行了模糊處理，為高中生主動(dòng)參與問題搜集、解決過程提供了充足支持.因此，教師可以結(jié)合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，綜合利用“減量策略”、“可控策略”，開展綠色化學(xué)教育理念的適時(shí)滲透.

“減量策略”主要是貫徹原理性實(shí)驗(yàn)“少量化”方針，優(yōu)選微型實(shí)驗(yàn)儀器工具.比如在蘇教版必修一專題4第一單元“含硫化合物的性質(zhì)和應(yīng)用”中關(guān)于二氧化硫性質(zhì)探究裝置設(shè)計(jì)中，教師就可以綠色化學(xué)理念為基礎(chǔ)，帶領(lǐng)高中生分析二氧化硫的性質(zhì)以及其與酸雨的關(guān)系.同時(shí)鼓勵(lì)高中生從綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)視角探究現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置的缺陷，進(jìn)而啟發(fā)高中生選擇針管、小藥瓶等微型實(shí)驗(yàn)儀器代替分液漏斗、試管等原有實(shí)驗(yàn)儀器，將高中生的視線引到減少藥品用量與污染氣體排放上，切實(shí)滲透綠色化學(xué)教育理念.

“可控策略”主要是實(shí)驗(yàn)的過程易于控制，比如“Cu片與濃H2SO4反應(yīng)”、“蒸餾水與碳化鈣反應(yīng)制乙炔”等反應(yīng)就是典型的實(shí)驗(yàn)過程不可控實(shí)驗(yàn)，極易產(chǎn)生大量有害氣體.基于此，教師應(yīng)正確認(rèn)識具上下移動(dòng)活塞且?guī)Э潭茸⑸淦鞯膬?yōu)良作用，將注射器應(yīng)用到各類實(shí)驗(yàn)中，有效增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)的可控性.以蘇教版必修一專題4第二單元“生產(chǎn)生活中的含氮化合物”為例，傳統(tǒng)介紹氨原理時(shí)多通過噴泉實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，噴泉實(shí)驗(yàn)主要是利用氨極易溶于水的性質(zhì)，通過擠壓膠頭滴管減小燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)、加大燒瓶內(nèi)外壓強(qiáng)差形成噴泉，這一方式不僅會(huì)對空氣造成污染，而且會(huì)出現(xiàn)極大的藥品消耗.因此，教師可以利用塑料酸奶瓶代替底部燒杯，進(jìn)而在塑料酸奶瓶中裝入80%左右的水，并放入石蕊溶液.進(jìn)而利用注射器快速抽出部分空氣，或者利用注射器經(jīng)塑料瓶上橡膠管注入足量氣體，也可以利用冰水浸潤毛巾冷敷圓底燒瓶底部，減小燒瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)、增加塑料酸奶瓶內(nèi)部氣體壓強(qiáng)，形成噴泉效果.上述實(shí)驗(yàn)可以為高中生準(zhǔn)確闡明實(shí)驗(yàn)原理的同時(shí)，培養(yǎng)高中生經(jīng)濟(jì)、零污染環(huán)保意識.

3.2 直觀演示

為了讓高中生從內(nèi)心深處接受綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的含義，掌握綠色化學(xué)的過程與方法，并樹立綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的意識，教師應(yīng)在系統(tǒng)介紹綠色化學(xué)概念、理念、發(fā)展、起源、發(fā)展方向的基礎(chǔ)上，將綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為延伸點(diǎn).將相關(guān)知識點(diǎn)與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)操作緊密關(guān)聯(lián)，促使高中生在探索實(shí)驗(yàn)過程中理解綠色化學(xué)反應(yīng)原理與核心概念，主動(dòng)在實(shí)際生活中滲透綠色化學(xué)理念.在綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)開發(fā)過程中，教師可以借助蘇教版教材中關(guān)于廢氣、廢液、廢物的破壞性影響內(nèi)容，從激發(fā)高中生對教材中相關(guān)內(nèi)容直觀認(rèn)識入手，進(jìn)行科學(xué)操作.比如，以蘇教版必修第一冊專題2第一單元“研究物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法”教學(xué)過程中，教師可以結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全“熟悉污染物、廢棄物處理方法”的相關(guān)內(nèi)容，以化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化、安全性為主線，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)開發(fā)，促使高中生可以了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程方法應(yīng)當(dāng)遵守的綠色化學(xué)方針，學(xué)習(xí)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的研究手段.課程開展過程中，首先可以引入“綠色化學(xué)”的概念，由教師簡要闡述“減量”、“循環(huán)利用”、“回收”等綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)使用化學(xué)品的基本原則，學(xué)生則負(fù)責(zé)進(jìn)行傾聽、觀察、發(fā)散思維，奠定后續(xù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作基礎(chǔ).進(jìn)而開展實(shí)戰(zhàn)演練，實(shí)戰(zhàn)演練前可以為高中生演示“KMnO4制取O2”的flash動(dòng)畫過程，邀請高中生觀看flash動(dòng)畫，在觀看的過程中發(fā)散思維，指出實(shí)驗(yàn)操作中違背綠色化學(xué)的操作，進(jìn)一步幫助學(xué)生鞏固綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)原則，并啟發(fā)高中生將前期理解的綠色化學(xué)原則運(yùn)用到常規(guī)實(shí)驗(yàn)中.比如，KMnO4取用過量，僅取用少量觀察O2放出反應(yīng)即可，違背綠色化學(xué)“減量”原則；驗(yàn)證用木條用過后直接丟棄，不符合綠色化學(xué)“循環(huán)利用”原則；實(shí)驗(yàn)完畢后廢棄物質(zhì)直接傾倒至下水道排放，沒有回收處理，違背綠色化學(xué)“回收”原則.在學(xué)生總結(jié)的基礎(chǔ)上，教師可以進(jìn)行進(jìn)一步總結(jié)，加深高中生對綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知.

3.3 替代原料

從源頭控制污染，是綠色化學(xué)教育理念的本質(zhì).因此，為了實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)教育理念的有效滲透，教師應(yīng)將視線聚焦到原料上，利用清潔原料代替有害物質(zhì).比如，在“乙炔實(shí)驗(yàn)室制法”實(shí)驗(yàn)中，即便教師為學(xué)生提供飽和食鹽水、電石和硫酸銅溶液，而非電石、水，降低反應(yīng)速度，但是仍然會(huì)存在大量磷化氫、砷化氫等有害氣體隱患.因此，教師就需要結(jié)合乙炔制備原理，帶領(lǐng)高中生探索“電石與氫氧化鈉溶液反應(yīng)”的可能性，并鼓勵(lì)高中生提出不同的意見，切實(shí)降低有害雜質(zhì)氣體含量，滿足綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求.

綜上所述，綠色化學(xué)教育理念是素質(zhì)教育理念的重要組成部分，更是國家現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展的中堅(jiān)力量之一.通過將綠色化學(xué)教育理念滲透到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可以培養(yǎng)高中生“減量”、“循環(huán)利用”、“回收”、“再生”的綠色化學(xué)意識與習(xí)慣，強(qiáng)化社會(huì)主義責(zé)任感，為化學(xué)事業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ).基于此，教師可以綜合運(yùn)用口頭講解、flash動(dòng)畫、示范操作等手段，將綠色化學(xué)教育理念滲透到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，促使高中生真正明確綠色化學(xué)原則，并督促其在后續(xù)實(shí)驗(yàn)操作中踐行相關(guān)原則，奠定綠色化學(xué)行業(yè)發(fā)展基礎(chǔ).