高中化學實驗教學中綠色化學理念的滲透策略

王 歡

(利辛縣第一中學 安徽亳州 236700)

前言

新課程標準強調(diào),化學教學要圍繞實驗開展,而高中化學實驗教學存在最大的問題是化學實驗材料損耗比較多,有的實驗還會引起環(huán)境污染。這不僅違背了綠色化學的理念,同時也在一定程度上會危害到廣大師生的身體健康。因此,高中化學教師在實際教學中可以嘗試將綠色化學理念融入其中,在提升化學實驗安全性的基礎(chǔ)上,節(jié)約實驗資源,減少實驗污染。

一、綠色化學理念滲透價值

化學是對學生日常生活影響很大的自然學科,在社會生產(chǎn)、實際生活中化學知識的應用十分廣泛,對于人類社會的發(fā)展都起著極強的推動作用。綠色化學理念強調(diào)在生活生產(chǎn)中應該運用清潔化學、無害化學,其本質(zhì)在于通過化學手段,將污染源頭、環(huán)境污染問題掐斷,真正發(fā)揮出化學的優(yōu)勢。在高中化學實驗教學中,引入綠色化學理念可以通過綠色的實驗裝置、綠色的化學藥品完成實驗,保證實驗的安全性、環(huán)保性,減少化學反應中有害物質(zhì)的產(chǎn)生,實現(xiàn)對自然環(huán)境的保護,同時也讓學生能更好地完成化學學習活動。在實踐中,高中化學教師將綠色化學理念融入化學實驗教學的價值主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

一是提升學生綠色化學思維。在化學發(fā)展中,實驗起著至關(guān)重要的作用,教師通過實驗教學可以很好地培養(yǎng)學生的科學思維及實際操作水平。而綠色化學思維的融入,則可以讓學生進一步把握化學學科的本質(zhì)、內(nèi)涵,能讓學生在具體操作中落實綠色、環(huán)保的要求,推動化學實驗教學朝著綠色方向改變,保證了化學教學的實效性。

二是提升化學實驗的環(huán)保效益。在組織開展化學實驗時,難免會用到各種化學試劑、化學藥品,而部分化學藥品及試劑在應用中,或者是經(jīng)過化學反應后,會產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì),如刺激性的氣味,從而對周圍環(huán)境及實驗操作中的師生身體健康帶來不利影響。融入綠色化學理念后,教師及學生在實驗操作中要盡可能規(guī)避有害藥品、有害物質(zhì)的生成,這樣學生就需要對整個實驗進行深度思考,在很大程度上深化了學生對知識的認知,同時也保障了實驗活動的環(huán)保效益。

三是改善實驗材料浪費現(xiàn)象。在以往的實驗教學中,經(jīng)常會出現(xiàn)學生、教師肆意浪費材料的情況,從而加大了實驗成本。將綠色化學理念融入高中化學實驗教學中,可以在減少實驗造成的污染基礎(chǔ)上,有效節(jié)約化學實驗材料,保證學生能更高效率地利用現(xiàn)有材料進行實驗。高中化學實驗涉及的操作比較多,而不同的實驗用到的材料也存在一定差別,借助綠色化學理念,能很好地指引學生控制材料應用狀況,減少了材料的不合理運用。

二、滲透綠色化學理念的基本原則

(一)落實科學實驗思維

在高中化學實驗教學環(huán)節(jié)滲透綠色化學理念時,教師應該引領(lǐng)學生保持實驗思維的科學化、合理化。從理論上看,在化學實驗中,用到的實驗材料越多,造成的實驗環(huán)境破壞也就越大,所以要盡可能減少材料使用,從而優(yōu)化實驗。在教學中教師需要兼顧實驗損耗與實驗效果,逐步提升實驗的精確度、精準度,這就是科學實驗思維的體現(xiàn)。很多化學實驗會用到導管、漏斗,其在實驗裝置中的位置情況將會對實驗效果產(chǎn)生極大影響。如用排空氣法收集氣體時,導管需要伸到集氣瓶的底部;在利用排水法收集氣體時,導管則需要伸到集氣瓶的口部。又如在點燃氫氣證明燃燒有水分產(chǎn)生時,導管應該伸入燒杯三分之一。進行氣體與溶液的反應實驗時,則需要導管伸到容器的中下部位置。教師在引導學生開展化學實驗時,要關(guān)注學生對實驗細節(jié)的把控,減少實驗誤差,降低實驗損耗。通過精準、精確地開展實驗,有效推進綠色化學實驗的實現(xiàn)。

(二)恪守謹慎原則

綠色化學理念融入高中化學實驗教學中,能在很大程度上減少實驗對環(huán)境造成的污染。所以教師在實驗教學環(huán)節(jié)還應該恪守嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度。在實驗室中,各種廢棄物都會成為污染源。如實驗室中的廢液,不管是實驗之前準備過多的溶液,還是實驗完成后各種容器中殘留的溶液,或者是存放時間比較長而無法使用的溶液。有的廢液還具備一定的毒性與腐蝕性,如果不對其進行科學處理,就會留下較大的隱患。教師針對實驗教學應該制定明確的管理規(guī)則,對實驗物料存放、領(lǐng)取,實驗中物料的管理,實驗結(jié)束后廢棄物的處理等都需要做出明確規(guī)定,提升學生實驗操作的規(guī)范性,減少實驗污染。

三、綠色化學理念在高中化學實驗教學中的滲透

(一)減少定性化學實驗材料的使用

在高中化學實驗教學中,對于定性化學實驗,由于缺乏具體標準,會出現(xiàn)化學材料用量過度的狀況,雖然在教材中有適量、適度等詞語提醒學生,但是學生在操作中卻會出現(xiàn)隨意使用、過度使用的狀況,這就會在很大程度上引起實驗資源的浪費,并且還會引起環(huán)境污染,從而違背了綠色化學的理念。為了改善這種情況,在高中化學實驗教學環(huán)節(jié)教師就需要明確規(guī)定化學實驗材料用量,同時在學生進行實驗操作時,可以將微型化學實驗思想引入其中,減少化學有害物、廢棄物的產(chǎn)生,完成綠色實驗。如乙烯制備實驗中,教師可以指引學生利用小試管進行,在減少了乙醇使用量的同時,還能降低濃硫酸的產(chǎn)生,從而實現(xiàn)高效、綠色實驗探究。又如二氧化硫漂白品紅后,加熱品紅重新變回紅色,在實驗中只需要利用少量的品紅及二氧化硫就能清楚地了解到化學反應,不需要在實驗中用大量的品紅來觀察。

(二)拒絕有毒有害材料使用

高中化學部分實驗需要用到的材料具有毒性,會對人體健康、生態(tài)環(huán)境帶來一定危險。為了確保化學實驗的環(huán)保性,同時也為了保證廣大師生的安全,要注意實驗中不能應用有毒有害的化學材料。在化學實驗中引入綠色化學理念,不僅可以提升實驗本身的安全水平,還能指引學生充分意識到實行綠色化學的重要性,真正實現(xiàn)綠色化學。如在化學實驗中,四氯化碳是比較常見的化學實驗材料,其在萃取實驗中很容易揮發(fā),并且化學反應中會出現(xiàn)刺激性氣體,從而對空氣、師生身體健康造成影響。為了改變這種情況,在進行化學萃取實驗時,教師可以用二氯甲烷進行有機溶液萃取,而不采用四氯化碳材料。這樣既可以保證實驗安全進行,還能獲得良好的環(huán)保效益,而學生也可以在實驗過程中更好地掌握有機溶液萃取知識。

(三)組織集體化學實驗活動

教師組織開展化學實驗活動時,可以將多個化學實驗組織在一起,讓學生進行集體性的實驗操作,把上一個化學實驗中產(chǎn)生的物品當作是下一個實驗中的原材料,這樣就可以在很大程度上節(jié)省化學實驗資源及成本,同時也能實現(xiàn)對實驗中出現(xiàn)的污染物質(zhì)進行良好控制,推進了綠色化學實驗的有序進行。如教師在組織學生進行氧化還原反應實驗探究時,可以嘗試將含有碳元素、硫元素、氮元素等連續(xù)的氧化反應實驗組合起來,讓學生能更加及時地掌握實驗原理、實驗反應,而環(huán)境污染及資源浪費的情況也會控制到最低限度,充分體現(xiàn)出了綠色化學的理念。

(四)優(yōu)化實驗內(nèi)容及方法

在以往的高中化學實驗教學中,由于部分實驗的開展會產(chǎn)生比較強的毒性污染物,造成了嚴重的污染,同時也會對學生的健康帶來很大影響。所以在今后的化學實驗教學中,教師應該圍繞實驗目標及要求,引入綠色化學理念,對實驗內(nèi)容、實驗設施、實驗方法等開展優(yōu)化設計,從而起到節(jié)約藥品、減少污染的效果。如進行二氧化硫性質(zhì)演示實驗中,過去所用的二氧化硫氣體主要是由濃硫酸、亞硫酸鈉固體反應生成,而考慮到二氧化硫氣體本身容易外泄,會對外界環(huán)境造成不利影響,對此在教學過程中教師可以引導學生進行硫黃在氧氣中燃燒產(chǎn)生二氧化硫氣體的實驗。這樣既可以避免污染氣體的出現(xiàn),也能指引學生在實驗中理解硫單質(zhì)燃燒產(chǎn)生二氧化硫氣體的知識。同時在實驗過程中,教師還可以嘗試加入綠色的植物,便于學生觀察二氧化硫氣體對環(huán)境的影響,促進綠色環(huán)保理念的形成。

(五)強化與生活的聯(lián)系

化學學科本身就是應用性很強的課程,有很多化學知識都可以在學生的生活中找到。教師在組織學生進行化學實驗探究時,為了指引學生更深層次地了解化學原理,掌握化學知識,并依據(jù)化學知識來解決生活中遇到的問題,教師可以在教學過程中滲透相應的綠色化學理念,一方面可以實現(xiàn)對學生綠色化學意識的培育,另一方面又能很好指導學生行為,突出綠色環(huán)保、節(jié)約資源的觀念。如教師組織學生進行電解池原理探究實驗時,可以結(jié)合學生的現(xiàn)實生活,將廢舊電池的危害、回收方式等內(nèi)容融入其中,讓學生依據(jù)生活開展電解池原理探究實驗,深入觀察實驗現(xiàn)象,了解化學反應原理,讓學生在生活中也能通過科學的方式處理廢舊電池,改變以往亂扔亂放的狀況,促進學生環(huán)保意識及行為能力的提升。

(六)借助信息化手段輔助實驗

從高中化學教材中安排的實驗內(nèi)容整體情況看,有一部分實驗的操作難度相對比較大,危險系數(shù)比較高,同時有的學校不具備開展實驗操作的條件,在實驗教學中教師會出現(xiàn)口頭講解實驗的狀況。這樣雖然會在一定程度上保證了學生的安全,但是學生會出現(xiàn)不理解化學實驗原理、難以掌握化學知識的狀況,影響到學生的學習效果。對此在綠色化學理念支撐下,高中化學教師可以嘗試將信息化手段應用到實驗教學中,借助形象直觀的視頻、動畫演示將復雜危險的化學實驗展示出來,讓學生能清楚地了解到實驗步驟、實驗現(xiàn)象,在此基礎(chǔ)上指引學生圍繞實驗開展討論交流,這樣既符合綠色化學的要求,也能達成實驗教學目標。如在制取氯化氫的實驗教學中,由于這類實驗本身具有一定的危險性,教師就可以通過信息化手段,制作出相應的實驗課件,指引學生對模擬實驗操作進行觀察,了解氫氣與氮氣的反應過程,從而深化學生的實驗體驗,保證實驗活動安全進行。需要注意的是,教師在日常應用信息化手段來開展實驗教學時,不能濫用信息技術(shù),一些簡單、關(guān)鍵的實驗,依舊要鼓勵學生進行實際操作,堅持綠色化學的原則,讓學生能進行規(guī)范化的實驗操作,培養(yǎng)學生的綠色意識,深化學生對綠色化學本質(zhì)的認知,促進學生的綜合發(fā)展。

結(jié)語

綜上所述,教師需要對綠色化學理念的本質(zhì)有充分認知,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合化學實驗教學要求,將綠色化學理念合理融入實驗教學中,讓學生能在開展化學實驗的過程中樹立綠色理念,逐步加深學生對綠色化學的認知,為學生今后的綜合發(fā)展奠定基礎(chǔ)。