論實驗教學中綠色環保理念的滲透與融合

雷建平

作為一門以實驗為基礎的學科，中學化學有一半以上的知識是通過實驗引入讓學生熟知的。實驗是高中化學教學的重要方式，實驗在化學教學中扮演著舉足輕重的角色。普通高中化學課程標準要求，化學教學要從學生的已有生活經驗出發，幫助學生逐步認識化學與人類的密切關系，同時關注資源短缺、環境污染等各種社會與自然問題，培養和強化中學生的社會責任和環境保護意識。綠色化學教育是培養學生環保意識和科學素養的重要方式。

當前化學教學中的實驗環節，產生的廢水、廢渣、廢氣等都會對周邊環境產生不同程度的污染。這其中有實驗儀器陳舊、化學試劑藥品設計的不合理、不規范的實驗操作及無意識的隨意傾倒廢棄物等各方面的因素，導致化學實驗中一些未能顧及環境污染的問題出現。如果不能妥善地解決好這些問題，不僅會造成當時的直接污染，更會縱容學生的思想為以后的行為埋下隱患。所謂綠色化學，即是以化學技術或方法來降低或消除化學制造或應用中有害物的產生，使得化學過程與環境更加和諧，實現從源頭上對環境的保護。作為化學發展的最高方向，綠色化學是化學發展的未來趨勢，將綠色化學融入高中化學教學尤其是實驗教學改革中，使之成為化學教育的重要部分，成為當前化學教育教學的重要課題。因此，改革傳統教育教學觀念迫在眉睫，陳舊的化學教學模式很難培養適應時代發展需要的人才。綠色化學概念的提出則為這一問題的解決找到了突破口。尤其在化學實驗教學中，綠色化學的特色概念愈加突出，需要我們在化學教學實踐中著重深入和強化。

一、高中化學實驗教學綠色化的價值與意義

綠色化學，也可以被稱為環境友好化學，主要是指在化學設計中將對環境的負面影響降到最低，并且實現經濟和技術上的可行性。化學教學綠色化的目的是通過尋找和利用無毒、無害的原料，最大限度地通過節約能源和材料，在各個環節實現純凈無污染的反應途徑。具體說來，就是要在實驗過程中盡量實現“5R”，即減少用量（Reduction）、重復使用（Reuse）、回收（Recycling）、再生（Regeneration）和拒用（Rejection）。從某種意義上來說，綠色化學是一種融合科學技術與環境社會協調發展的思想，是社會化發展對科技發展提出的新要求，對保護人類生存環境有著重要的現實意義。高中化學課程標準要求學生以獲取化學知識為基礎，同時培養其深度的社會責任意識，為學生走上社會后的可持續發展之路奠定基礎。

1.培養綠色環保意識在高中化學實驗教學中，教師的演示實驗或學生的實踐實驗，都要嚴格宣傳、灌輸綠色化學的理念，通過控制化學藥品試劑用量、優化化學實驗裝置、回收處理廢棄物等措施，盡量減少化學藥品對環境的污染，幫助學生逐步樹立綠色化學的思想，強化對資源和環境保護意識。

2.指導綠色實踐行為通過對化學實驗過程中的各個環節采取恰當的防范措施，不斷減少毒害氣體的釋放，讓學生掌握化學污染產生的原理，制作一些簡單的廢棄物處理和吸收裝置。當學生在化學學習中習得一些治理污染的小技巧時，他們可以認識到在面對環境污染時并非不知所措，而是能夠根據所學知識進行簡單的處理和預防，使得受污染程度盡量減小。

3.控制化學實驗污染盡管高中新課程標準對化學實驗的要求越來越高，會盡量減少對環境的污染，但不可否認的是仍有近半的實驗會對周邊環境造成污染。不少實驗的重復實施，累積使用的化學藥品和產生的污染是巨量的，這些成分復雜的化學污染迫切需要有效的控制。

二、高中化學實驗教學中滲透綠色化學的導向

化學實驗教學的內容除了出現在各個必修和選修模塊中，教材還專門設計了在“實驗化學”的版塊。這樣的教材編排設置，在一定程度上再次印證了化學實驗在高中新課改中的重要地位，為了跟上新課標的要求，高中化學實驗教學必須實現改革。綠色的高中化學實驗是指通過對化學實驗過程的原理方法、工藝技術、儀器操作等進行綠色的改進及優化，主要從化學改進實驗和化學設計實驗兩個方面入手，將綠色化學的理念融入化學實驗的原理、方法、設備和操作等環節，以實現傳統化學實驗的綠色武裝。

1.推行微實驗，減少實驗試劑用量所謂微實驗，即在化學實驗過程中對實驗儀器進行縮微，對化學試劑進行限量，甚至可以在實驗中將一些實驗儀器諸如燒瓶、容量瓶等進行微化創新。當微實驗推進的實驗效果不明顯時，還可以借助現代化多媒體教學方式來強化實驗教學。

2.改革實驗方式，創新化學實驗教學高中化學實驗要逐步擺脫對玻璃器皿的依賴，比如一些顏色變化的實驗可以在點滴板上施行，酸堿與指示劑的反應、鐵離子的顯色反應等都是這類實驗；另外一些定性的實驗則可在濾紙上完成，如醛基的檢驗、飽和食鹽水的電解等實驗。

3.提高環保意識，科學處理化學殘余物對于化學實驗后的廢液和剩余藥品，一定要引導學生妥善處理，不斷提高其綠色環保意識。廢液一定要經過處理后才能排放，有毒物也要經過分解，而廢酸要經過中和后排放。在傳遞給學生化學知識的同時，要引導學生進行規范安全的實驗操作，培養學生科學嚴謹的學習態度和綠色的化學觀。

三、高中化學實驗教學中綠色環保的融合與實施

針對高中化學實驗教學綠色化的意義和導向進行分析，筆者以為可以從以下幾個方面開展綠色化學實驗教學。

1.革新實驗設備儀器，進行綠色化實驗設計作為化學實驗取得有效效果的關鍵，實驗設備儀器在很大程度上決定著化學實驗的成敗。化學教師應當科學合理地革新實驗儀器設備，或者改進實驗程序，以盡量減輕化學實驗對環境的污染。例如，“稀鹽酸與銅”的實驗可以這樣改進：將一小片銅塊放入潔凈的針管中，排出空氣，通過注射器吸取少量稀鹽酸后，迅速蓋住注射器吸口，當觀察到藍色溶液時，打開吸口推動活塞吸入空氣，可以看到氣體由無色變成紅棕色，再將氣體迅速注入氫氧化鈉試液中。這樣改進的實驗，既不影響實驗的教學性和效果性，同時也可以減少藥品和試劑用量，培養學生的綠色環保意識，可謂一舉兩得。

2.選擇環保的實驗藥品，加強實驗原料綠色化經常性的化學藥品浪費，是化學實驗教學一直以來的詬病，而其中產生的有毒物質更是直接污染環境。所以，在保證化學實驗現象和效果的前提下，要盡量選擇環保的實驗藥品和控制試劑的用量，實現科學無污染的實驗過程。亦可根據實際情況就地取材，在不違反化學原理的前提下，創新一些效果更佳的實驗方式，以降低實驗成本。比如，用飽和的FeCl3溶液和沸水制取膠體，實驗操作的難度和危險性較大，這時可將沸水用肥皂水代替，實驗現象顯著且操作相對簡單，在節省實驗成本的同時減少了污染。

3.及時回收利用廢棄物，優化實驗后續綠色環保化學實驗中往往存在著“三廢”的問題，尤其是在化學反應的廢液中含有各種酸堿、重金屬化合物及其他有毒化合物。大多數實驗室都是直接將廢棄液體排入下水道，這樣對周邊環境造成的影響是巨大的。久而久之，學生的環保意識受到沖擊，綠色化學的意識也越來越薄弱。在化學實驗之后，有必要對廢棄物進行無公害處理，酸堿廢棄液進行中和檢驗成中性后再排放，金屬廢片、有機溶劑則可進行回收再利用。高中化學教學應將廢棄物的綠色化處理作為實驗教學的重要部分，在培養學生良好實驗意識的同時，也能夠變廢為寶實現資源的重復利用。對于化學實驗反應產物的回收利用，要盡量做到“零”排放，以消除對環境的污染。

4.拓展微型實驗教學，以“5R”標準踐行綠色化學實驗微型實驗教學是指在微型化的儀器設備中完成化學實驗教學。微型實驗所使用的化學劑量要比以往實驗節約80%以上，加上實驗儀器的占地少、成本低，能在一定程度上降低實驗的危險指數，能夠減少火災、意外傷害等事故的發生。由此可見，微型化學實驗在培養學生的科學素養上有著獨特的定位和作用，幫助學生正確樹立“綠色化學”的理念，遵照“5R”原則踐行“綠色化學”是高中化學實驗教學的重頭戲。比如“氫氯”的爆炸實驗，在傳統的實驗教學過程中，是通過集氣瓶收集H2和Cl2各一瓶，然后將兩瓶氣體混合反應，這樣的實驗方式需要的氣體量較多，且容易溢出污染周邊環境。我們可以設計微型實驗，對Y型管進行改造，在Y型管兩邊裝入高錳酸鉀和鋅粒，向兩邊各滴入幾滴濃鹽酸，接著在Y型管外點燃鎂條，完成光照氫氯的爆炸實驗。改進后的實驗效果更加明顯，而且簡化后的裝置使用的藥品更少，甚至不用更換藥品只需添加濃鹽酸即可，這樣重復進行的實驗方便進行實驗教學，也符合綠色化學的原則，避免因大量使用化學試劑、藥品給周圍環境帶來污染。所以，微型實驗是化學實驗教學的可持續發展策略，在綠色化學思想下的創新教學模式，對于預防化學污染、革新實驗思想與技術都有著重要的意義。

5.運用多媒體教學方式，實現綠色實驗教學隨著信息技術水平的不斷發展和提升，通過多媒體教學的手段對化學實驗的原理、設備、操作等進行模擬演練，一方面可以提高某些演示實驗的可視性，另一方面則能夠規避一些有毒或危險的實驗操作環節。尤其是當遇到一些過程復雜又對反應時間和速度有一定要求，或產生嚴重污染或需要分析化學原理的實驗，可以通過多媒體動畫的方式，輔助觀察粒子的運動狀態和變化，這樣的教學效果比真實的實驗效果要好。在學生通過多媒體觀察實驗過程的教學中，同樣要注意引導他們注入綠色環保的觀點和理念。

當新課程改革不斷深入推進，高中化學實驗教學作為培養學生綠色環保思想的重要途徑也成為化學課程改革的大勢所趨。作為一名高中化學教師，我們應當積極探索化學實驗綠色化教學的道路，為綠色化學實驗教學提供切實可行的模式，積極培育具備可持續發展思想的創新型化學人才。

（責任編輯 羅 艷）