高中化學教學中綠色化學理念的融入與實踐

摘 要：綠色理念融入高中化學一線教學陣地具有顯著意義。以綠色化學理念融入高中化學教學實踐為研究對象，通過詳細闡釋其基本概念、核心原則、重要意義與實施策略，借由案例教學和項目式學習讓學生在實操中體驗應(yīng)用以提升知識和環(huán)保意識。研究實驗教學中的相關(guān)實踐，包括試劑選擇等環(huán)節(jié)并提出應(yīng)對策略，研究表明綠色化學教育能顯著提高學生素養(yǎng)和意識，為可持續(xù)發(fā)展目標提供有力支持。

關(guān)鍵詞：綠色化學；高中化學教學；環(huán)保意識；實驗教學；可持續(xù)發(fā)展

隨著全球環(huán)境問題的不斷加劇，綠色化學理念在教育領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)顯得至關(guān)重要，在高中化學教學中融入綠色化學，不但有利于增進學生的化學知識，而且能夠培育其環(huán)保意識以及可持續(xù)發(fā)展觀念。本研究意在深入探討綠色化學理念在高中化學教學中的重要性以及其具體的實施策略，剖析成功案例并給出改進建議，為教育工作者供應(yīng)行之有效的教學方式，推動綠色化學教育的廣泛普及和深度發(fā)展。

一、綠色化學理念在高中化學教學中的重要性

（一）綠色化學理念的基本概念與原則

綠色化學，亦稱環(huán)境友好化學，其旨在設(shè)計化學產(chǎn)品與工藝，以達成減少乃至消除對人體健康和環(huán)境存在危害的物質(zhì)的使用及生成這一目標。此理念涵蓋眾多核心原則，諸如防止污染、節(jié)約資源、運用安全無毒的物質(zhì)、提升能效、減少副產(chǎn)品等。防止污染作為綠色化學的首要原則，于源頭處對污染予以預防，而非待污染產(chǎn)生后再行治理，能夠極大程度地降低環(huán)境污染的風險。節(jié)約資源著重強調(diào)在化學反應(yīng)中盡可能使用可再生資源，并借由優(yōu)化反應(yīng)條件來提高資源的利用率[1]。綠色化學亦提倡采用對環(huán)境與人體無害的物質(zhì)，盡力規(guī)避使用有毒有害的化學試劑與溶劑。在提升能效層面，綠色化學激勵開發(fā)與應(yīng)用低能耗的化學反應(yīng)及工藝，以減少能源的消耗與碳排放。減少副產(chǎn)品的產(chǎn)生同樣為綠色化學的重要原則之一，經(jīng)過設(shè)計高選擇性的化學反應(yīng)，能夠最大限度地提高目標產(chǎn)物的產(chǎn)率，降低廢棄物的生成量。這些原則不但能夠應(yīng)用于實驗室中的化學研究，還能夠在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域廣泛施行，進而于各個層面實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

（二）綠色化學在高中化學教育中的意義

于高中化學教學中融入綠色化學理念具有重大的教育與社會意義，將綠色化學理念引入化學課程，能夠培育學生的環(huán)保意識，令他們認識到化學對環(huán)境的影響以及環(huán)境保護的重要性。學生在學習化學知識時，能夠理解并應(yīng)用綠色化學的原則，這有利于他們在未來的學習與工作中，自覺地選取環(huán)保的化學方法和技術(shù)。綠色化學教學能夠增強學生的創(chuàng)新能力與實踐能力。設(shè)計并開展綠色化學實驗，學生能夠掌握環(huán)境友好的實驗技術(shù)，并在實驗進程中培養(yǎng)解決實際問題的能力。綠色化學的教學內(nèi)容豐富多元，牽涉到化學、環(huán)境科學、工程學等多個學科，能夠拓展學生的知識面，激發(fā)他們的學習興趣與探索欲望。綠色化學理念的推廣有益于推動社會的可持續(xù)發(fā)展。借由教育的途徑，讓更多的學生了解并掌握綠色化學的知識與技能，能夠在全社會范圍內(nèi)形成環(huán)保意識和綠色生活方式，為達成生態(tài)文明建設(shè)的目標貢獻力量。

二、綠色化學理念融入高中化學教學的策略

（一）課程設(shè)計中的綠色化學元素

在高中化學課程設(shè)計里，融入綠色化學元素需從教材內(nèi)容、教學目標以及教學方法等諸多方面予以優(yōu)化。就教材內(nèi)容而言，可增添有關(guān)綠色化學基本原理與實際應(yīng)用的章節(jié)，令學生能夠系統(tǒng)性地知悉綠色化學的概念與意義。借由在不同的化學主題中引入綠色化學的案例與實踐，像是在酸堿平衡、氧化還原反應(yīng)等章節(jié)里，探討怎樣憑借綠色化學的方式降低環(huán)境污染。教學目標不應(yīng)僅僅局限于讓學生掌握化學知識，而更要培育他們的環(huán)保意識與可持續(xù)發(fā)展觀念[2]。這能夠設(shè)定相應(yīng)的學習目標與評價標準來實現(xiàn)，如要求學生在學習進程中提出綠色化學解決方案，進行綠色化學實驗設(shè)計等。在教學方法層面，能夠采用多元化的教學手段，如項目式學習、探究式教學等，讓學生于實際操作和項目研究中深刻領(lǐng)會綠色化學的應(yīng)用價值。經(jīng)過開展專題討論、案例分析以及小組合作學習等活動，學生能夠在互動與交流中深化對綠色化學的認知，并培養(yǎng)團隊合作與創(chuàng)新能力。還能夠利用現(xiàn)代信息技術(shù)，諸如虛擬實驗室和在線資源庫，提供更多的學習資源與實驗平臺，使學生能夠在安全且環(huán)保的環(huán)境中進行實驗操作與研究探索。

（二）實驗教學中的綠色化學實踐

在高中化學實驗教學中，推行綠色化學實踐需要從實驗設(shè)計、試劑選擇以及廢棄物處理等多個環(huán)節(jié)著手。就實驗設(shè)計來講，應(yīng)當優(yōu)先揀選綠色化學實驗項目，規(guī)避使用有毒有害的試劑以及會產(chǎn)生大量廢棄物的實驗。可以設(shè)計無毒無害的實驗，取代傳統(tǒng)的危險化學實驗，利用食用色素進行化學反應(yīng)，替代運用有毒的重金屬鹽類試劑。在試劑選擇上，鼓勵采用環(huán)保型試劑，如綠色溶劑和生物可降解試劑，以降低對環(huán)境的污染以及實驗過程中對學生健康的危害。實驗過程應(yīng)盡量縮減試劑用量，經(jīng)過微量實驗技術(shù)和精確的實驗設(shè)計，減少試劑的使用量與廢棄物的生成。廢棄物處理屬于綠色化學實驗的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)當制定嚴苛的廢棄物處理規(guī)范，保證實驗過程中產(chǎn)生的廢棄物得到安全、環(huán)保的處置。能夠設(shè)置專門的廢棄物收集容器，分類收集不同類型的廢棄物，并與專業(yè)的廢棄物處理機構(gòu)合作，確保實驗廢棄物得到科學處理與回收利用。借由在實驗教學中全面推行綠色化學實踐，不但能夠有效削減實驗過程中的環(huán)境污染，還能夠培育學生的環(huán)保意識與實踐能力，令他們在實際操作中真正理解并踐行綠色化學理念。

三、通過綠色化學提升學生環(huán)保意識的方法

（一）案例教學的應(yīng)用與效果

案例教學于化學課堂中的運用，能夠憑借具體的綠色化學實例增強學生的環(huán)保意識，在教學進程中，揀選一些典型的綠色化學案例，如無毒農(nóng)藥的研發(fā)、可降解塑料的生產(chǎn)、綠色能源的利用等，借由詳盡闡釋這些案例的背景、研究過程以及實際應(yīng)用，讓學生能夠直觀地明晰綠色化學在化解環(huán)境問題時的關(guān)鍵作用。經(jīng)由對這些案例的剖析，學生不但能夠掌握綠色化學的基礎(chǔ)學識，還能夠體悟到科學技術(shù)于環(huán)境保護里的巨大潛能。案例教學的成效不單體現(xiàn)于知識的傳授層面，還在于其能夠激發(fā)學生的環(huán)保意識與社會責任感。經(jīng)過探討和互動，學生能夠深刻領(lǐng)會環(huán)境問題的復雜性，以及綠色化學解決方案的科學性與可行性。案例教學還能夠培養(yǎng)學生的批判性思維與解決問題的能力。在討論案例的過程中，學生需要分析問題、提出假設(shè)、驗證結(jié)論，進而在實踐中應(yīng)用綠色化學的原理和方法。

（二）項目式學習的實施與反思

項目式學習屬于一種以學生為核心的教學方式，讓學生參與實際項目來提升其學習成效和環(huán)保意識，在綠色化學教學里，施行項目式學習能夠設(shè)計與環(huán)保相關(guān)的項目，令學生在實際操作中體驗綠色化學的應(yīng)用。能夠組織學生開展廢舊電池回收與處理的項目，經(jīng)過實際操作和實驗，讓學生知悉廢舊電池對環(huán)境的危害及其科學處理辦法。在項目施行過程中，學生需要進行資料收集、方案設(shè)計、實驗操作以及結(jié)果分析，從而全方位了解綠色化學的實踐流程。在項目結(jié)束后，經(jīng)過反思和總結(jié)，學生能夠進一步深化對綠色化學的認知，強化其環(huán)保意識和社會責任感[3]。項目式學習不但能夠提升學生的動手能力和實驗技能，還能夠培養(yǎng)其團隊合作精神和溝通能力。學生在項目施行過程中，需要分工合作，協(xié)調(diào)各自的工作，并在遭遇問題時共同解決，從而在實踐中學習和成長。借由這種教學方法，學生能夠更為直觀和深入地理解綠色化學的理念，并在實際生活里自覺地應(yīng)用環(huán)保知識和技能，進而在潛移默化中提升其環(huán)保意識。

四、綠色化學理念在實驗教學中的具體應(yīng)用

（一）實驗試劑選擇與使用

于實驗教學當中，對綠色化學試劑的選擇及使用乃是達成環(huán)保目標的關(guān)鍵舉措，綠色化學提倡運用無毒無害的試劑來取代傳統(tǒng)的有毒有害試劑，以降低對學生及環(huán)境的危害。在酸堿中和實驗里，能夠采用檸檬酸與碳酸氫鈉來替代強酸和強堿，不但降低了實驗的危險性，還能夠減輕對環(huán)境的污染。在實驗進程中應(yīng)當盡可能選取綠色溶劑，如，水、乙醇以及乙酸乙酯等，這些溶劑具備低毒性、易降解的特性。運用綠色溶劑，能夠降低對環(huán)境的不良影響，保障學生的健康。精確計量試劑用量亦是綠色化學的重要實踐，借助使用微量滴定裝置和精密量器，能夠在保證實驗效果的前提下，減少試劑的浪費。在實驗設(shè)計中應(yīng)當盡量壓縮試劑的使用量，優(yōu)化反應(yīng)條件，提升反應(yīng)效率，以達成資源的節(jié)約以及利用效率的最大化[4]。在實驗過程中，應(yīng)當著重對學生開展綠色化學理念的教育，令其在動手操作時，自覺地選取和使用環(huán)保的化學試劑，從而在實踐中切實理解并踐行綠色化學的原則。

（二）實驗廢棄物處理與管理

在實驗教學中所產(chǎn)生的廢棄物處理與管理，屬于達成綠色化學目標的重要環(huán)節(jié)，綠色化學倡導憑借科學的方式減少實驗廢棄物的生成，并對所產(chǎn)生的廢棄物予以安全、環(huán)保的處理。在實驗開啟之前，應(yīng)當對實驗可能產(chǎn)生的廢棄物展開評估，擬定相應(yīng)的處理方案。對于能夠回收利用的廢棄物，如金屬離子溶液，可以經(jīng)過沉淀、過濾等方法實施回收處理，降低資源的浪費。在實驗過程中，對不同類型的廢棄物進行分類收集，乃是達成綠色化學的重要措施。設(shè)置不同的廢棄物收集容器，將有機廢液、無機廢液、固體廢棄物等分別收集，便于后續(xù)的處理與管理。對于有毒或者有害的廢棄物，應(yīng)針對性制定相應(yīng)的規(guī)章制度以便于處理，降低或者避免其對環(huán)境和人體造成危害?？梢圆捎弥泻头ǎㄖ泻头磻?yīng)將強酸強堿廢液轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)），或者采用沉淀法（經(jīng)過化學沉淀將重金屬離子轉(zhuǎn)化為不溶性化合物），降低其流入環(huán)境的風險。在廢棄物收集處理完畢后，與廢棄物處理機構(gòu)合作，確保其得到科學無害化處理，進而達成綠色化學的目標。在廢棄物處理的過程中，應(yīng)當注重對學生進行環(huán)保意識的教育，令其在動手操作時，自覺地遵循廢棄物處理規(guī)章制度，培育其環(huán)保意識和社會責任感。

五、綠色化學教育對學生化學素養(yǎng)的提升

（一）學生化學知識掌握情況的分析

經(jīng)由綠色化學教育，學生于化學知識的掌握層面呈現(xiàn)出顯著的進展，在理論知識層面，學生能夠更為全面地領(lǐng)會化學反應(yīng)的原理與機制，尤其是在環(huán)保和資源利用的情境之下，能夠更深入地洞察化學反應(yīng)中的能量變化與物質(zhì)轉(zhuǎn)化。綠色化學教育著重強調(diào)化學知識的實際運用，令學生在學習進程中能夠?qū)⒗碚撝R和實際問題相互結(jié)合，提升其解決實際問題的能力。借由引入綠色化學的案例與實驗，學生在學習酸堿反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等基本概念時，能夠理解其于環(huán)境保護里的具體應(yīng)用，從而增強其知識的系統(tǒng)性與實用性[5]。綠色化學教育也兼顧培育學生的實驗實操能力，動手開展綠色化學實驗，學生能夠掌控安全、環(huán)保的實驗操作方法，熟練綠色化學試劑的運用并對廢棄物及時處理。在實驗過程中，學生在動手操作實踐過程的同時，兼顧展開數(shù)據(jù)分析與結(jié)果討論，提高其對實驗數(shù)據(jù)的分析和解決問題能力。綠色化學教育促使學生高效掌握化學知識和實驗實操技能，還培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識與創(chuàng)造能力，使其在未來的學習和工作中能夠自覺地揀選和應(yīng)用綠色化學的方法和技術(shù)，推動環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展。

（二）學生環(huán)保意識與可持續(xù)發(fā)展觀念的培養(yǎng)

綠色化學教育后，學生在環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展觀念層面獲取了明顯的效果提升，綠色化學著重于減少或者避免、消除有害物質(zhì)的使用和生成，使得學生在學習過程中，逐步認識到化學對于環(huán)境和人類健康的影響。學習綠色化學的基本準則和實際應(yīng)用方法，學生理解如何利用科學的方法降低環(huán)境污染，保護自然資源。這種教育方式促使學生在化學學習的進程中，逐步樹立起環(huán)保意識，并在日常生活里自覺地踐行綠色生活方式。學生在學習酸堿中和反應(yīng)時，能夠理解如何合理運用化學試劑，減少有害廢棄物的產(chǎn)生，從而減輕對環(huán)境的污染。綠色化學教育還注重培養(yǎng)學生的可持續(xù)發(fā)展觀念，令其在學習過程中，能夠認識到資源的有限性和環(huán)境保護的重要性。經(jīng)過項目式學習和實際操作，學生能夠親身感受綠色化學的應(yīng)用過程，理解如何利用創(chuàng)新和技術(shù)，達成資源的可持續(xù)利用。在這一過程中，學生不但學到了化學知識和技能，還培育了其社會責任感和環(huán)保意識，令其在未來的學習和工作中，能夠自覺地揀選和應(yīng)用綠色化學的方法和技術(shù)，為環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。

六、綠色化學教學案例研究

（一）成功案例的分享與分析

在綠色化學教學當中，部分成功的案例展現(xiàn)了綠色化學理念于實踐中的有效性與可行性。在某高中化學實驗室，教師設(shè)計了一連串無毒無害的實驗，替代了傳統(tǒng)的有毒有害實驗。這些實驗涵蓋使用檸檬酸和碳酸氫鈉展開酸堿中和反應(yīng)，用以取代硫酸和氫氧化鈉等強酸強堿。該實驗室還運用了綠色溶劑，如乙醇和乙酸乙酯，替換傳統(tǒng)的有機溶劑，降低了對環(huán)境的污染。在實驗過程中，學生不但學習了化學反應(yīng)的基本原理，還掌握了綠色化學試劑的使用以及安全操作方法。經(jīng)由這些綠色化學實驗，學生能夠直觀地知悉化學對環(huán)境的影響，強化了他們的環(huán)保意識與責任感。實驗結(jié)束后，教師組織學生展開討論與總結(jié)，剖析實驗中所運用的綠色化學方法的長處與不足，進一步深化了學生對綠色化學理念的理解。這些成功的案例不但提升了學生的化學知識與實驗技能，還培育了他們的創(chuàng)新意識與實踐能力，為未來的學習和工作奠定了優(yōu)良的基礎(chǔ)。分享和分析這些案例，能夠為其他學校和教師提供具有價值的參考與借鑒，推動綠色化學教育的進一步發(fā)展與普及。

（二）教學反思與經(jīng)驗總結(jié)

在綠色化學教學中，對教學進行反思以及總結(jié)經(jīng)驗是持續(xù)改進并提升教學效果的重要環(huán)節(jié)，對教學過程的回溯，可以發(fā)現(xiàn)其中的優(yōu)點與不足，并依此進行調(diào)整和優(yōu)化。在實行綠色化學實驗教學時，發(fā)現(xiàn)部分學生在實驗操作過程中，對于綠色化學試劑的使用和處理不夠嫻熟。面對這一問題，可以在教學設(shè)計中增添相關(guān)的實驗操作培訓，提供詳盡的操作指南與示范，輔助學生掌握綠色化學實驗的基本技能。教學反思還能夠揭示出課程設(shè)計里的一些問題，如實驗內(nèi)容是否與課程目標相契合，實驗難度是否適中等。對這些問題的分析，可以對課程設(shè)計予以調(diào)整，使其更契合學生的學習需求和認知水平。在教學過程中，教師能夠收集學生的反饋意見，了解他們在學習中的困難和建議，從而更優(yōu)地改進教學方法和內(nèi)容。經(jīng)驗總結(jié)是教學反思的重要構(gòu)成部分，對成功經(jīng)驗的歸結(jié)，可以形成一套切實有效的教學策略和方法，指導未來的教學實踐。在綠色化學實驗教學中，可以歸結(jié)出一套科學合理的實驗流程和操作規(guī)范，保證實驗過程的安全和環(huán)保。還能夠歸結(jié)出一套有效的評價標準，協(xié)助教師評估學生的學習效果和掌握情況，為今后的教學提供參考與借鑒。

七、綠色化學理念在高中化學教學中的挑戰(zhàn)與對策

（一）當前面臨的主要挑戰(zhàn)

于高中化學教學里融入綠色化學理念面臨著諸多挑戰(zhàn)，現(xiàn)存的教材與教學資源或許缺失綠色化學的相關(guān)內(nèi)容，致使教師于教學過程中匱乏有效的素材與案例。這使得教師難以全方位且系統(tǒng)地向?qū)W生傳授綠色化學的基本原理及實際應(yīng)用。部分教師對綠色化學理念與技術(shù)的了解不夠深入，導致其在實際教學中難以靈活運用這些知識。教師的專業(yè)知識儲備不足，或許會影響教學效果以及學生的理解深度。實驗室條件也可能構(gòu)成限制因素。眾多學校的實驗室設(shè)備與設(shè)施較為老舊，難以滿足綠色化學實驗的需求。部分環(huán)保試劑和設(shè)備的成本較高，學校在資金有限的狀況下，難以大規(guī)模采購和更新設(shè)備。綠色化學實驗通常需要嚴苛的安全和環(huán)保措施，實驗室管理和操作規(guī)范可能尚未跟上這一要求，增添了實驗操作的難度與風險。學生的學習習慣和思維方式也可能成為挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的化學教學模式側(cè)重于知識傳授與考試成績，學生對綠色化學理念的接受與應(yīng)用需要時間和引導。這些挑戰(zhàn)需要憑借系統(tǒng)的對策和措施來克服，以達成綠色化學理念于高中化學教學中的有效融入。

（二）應(yīng)對策略與建議

綠色化學在高中化學教學里的挑戰(zhàn)，可以施行一系列應(yīng)對策略和措施，教材和教學資源需要進行更新與補充，引入更多綠色化學相關(guān)內(nèi)容。教育部門和出版社能夠合作編撰專門的綠色化學教材或補充教材，提供豐富的案例和實驗方案，輔助教師于教學中更優(yōu)地傳授綠色化學知識。教師的專業(yè)培訓亦極為關(guān)鍵。能夠定期組織綠色化學專題培訓和研討會，提升教師的專業(yè)素養(yǎng)與教學能力，使其能夠在教學中靈活運用綠色化學理念和技術(shù)。對于實驗室設(shè)備的更新與優(yōu)化，學校應(yīng)當積極尋求資金支持和資源共享，經(jīng)過校際合作或者企業(yè)贊助等方式，改良實驗室條件，配備先進的環(huán)保設(shè)備和試劑。實驗室管理和操作規(guī)范需要跟隨時勢發(fā)展，制定嚴格的安全和環(huán)保措施，確保實驗過程的安全和環(huán)保。對于學生的引導和培育，教師能夠采用多元化的教學方法，如項目式學習和案例教學等，激發(fā)學生的學習興趣與探索欲望。設(shè)計有趣且富有挑戰(zhàn)性的綠色化學實驗和項目，讓學生在實際操作中理解和應(yīng)用綠色化學理念，培育其環(huán)保意識和創(chuàng)新能力。

結(jié)束語

在高中化學教學中融入綠色化學理念，既能提升學生的化學知識和實驗技能，又能顯著增強其環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展觀念，盡管存在教材資源不足、教師培訓欠缺、實驗室條件限制等挑戰(zhàn)，但經(jīng)過更新教學資源、強化教師培訓、改善實驗室設(shè)備及采用多樣化教學方法，這些問題可逐步解決。綠色化學教育在推動學生全面發(fā)展時，為社會培養(yǎng)了具備環(huán)保意識和實踐能力的未來人才，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標提供重要支持。

參考文獻

[1]劉燕霞.綠色化學理念融入高中化學教學的策略探析[J].中學課程輔導，2024（19）：78-80.

[2]王守營.綠色化學理念在高中化學教學中的滲透與思考[J].考試周刊，2024（16）：115-118.

[3]陳猛.淺析“綠色化學”理念在高中化學教學中的融入策略[J].天天愛科學（教育前沿），2023（10）：34-36.

[4]楊永剛.高中化學教學中融入綠色化學教育理念的實施舉措[J].天津教育，2023（14）：58-60.

[5]包旭科.在高中化學教學中融入綠色化學理念的方法分析[J].天天愛科學（教學研究），2022（5）：11-12.