高中化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略應(yīng)用探析

張 香

（福建省寧德第一中學(xué)，福建寧德 352100）

引 言

實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)課程的重要教學(xué)形式。近年來，化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)問題備受關(guān)注，綠色化學(xué)教育成為教師探索研究的熱門話題。筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，圍繞化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)要分享幾點(diǎn)教學(xué)體會(huì)。

一、化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)的概念

化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)是在綠色化學(xué)教育背景下提出的教學(xué)主題。在高中化學(xué)教學(xué)中，綠色實(shí)驗(yàn)主要指在開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，嚴(yán)格按照化學(xué)學(xué)科實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施原則，巧妙滲透綠色化學(xué)理念，優(yōu)選環(huán)保實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法，積極利用綠色實(shí)驗(yàn)儀器和材料，妥善處理實(shí)驗(yàn)“三廢”，有效防止有害化學(xué)物質(zhì)的產(chǎn)生，盡可能地降低實(shí)驗(yàn)活動(dòng)對(duì)身體健康的危害，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響，從而實(shí)現(xiàn)健康環(huán)保的綠色代替性實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的[1]。

二、高中化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求

（一）環(huán)保性

優(yōu)設(shè)化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)的主要目的是盡可能減少實(shí)驗(yàn)污染物的排放，防止環(huán)境污染。在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，必須更多地考慮環(huán)境和經(jīng)濟(jì)代價(jià)，重視人類健康和生態(tài)環(huán)境的需要，不使用有毒有害的物質(zhì)，盡量選用選擇性高的實(shí)驗(yàn)催化劑、溶劑和再生性實(shí)驗(yàn)原料，從而有效預(yù)防污染物的形成。

（二）微型化

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，面臨某些易燃、易爆、有毒、有害等危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)情景，或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象不清晰、不直觀時(shí)，應(yīng)恰當(dāng)利用微型化實(shí)驗(yàn)方法，精選、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材和試劑用量，降低資源素材的損耗，可有效減少爆炸、著火、有害氣體釋放等實(shí)驗(yàn)事故的發(fā)生，減少、避免各種化學(xué)污染物的排放，增強(qiáng)綠色和環(huán)保的實(shí)驗(yàn)功效。

（三）教育性

化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)不只是注重實(shí)驗(yàn)的綠色化效果，更要重視指引學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，使學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)選用實(shí)驗(yàn)試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和步驟，優(yōu)化處置實(shí)驗(yàn)廢物等，從而形成可持續(xù)性發(fā)展理念，樹立保護(hù)生態(tài)環(huán)境和培養(yǎng)美好生活的良好意識(shí)，培育學(xué)生的科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任感等素質(zhì)[2]。

三、高中化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用策略

開展化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師可以從優(yōu)化創(chuàng)設(shè)綠色實(shí)驗(yàn)、巧妙利用輔助教學(xué)媒體、積極拓展課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)等方面努力。

（一）優(yōu)設(shè)綠色實(shí)驗(yàn)，降低實(shí)驗(yàn)污染

1.優(yōu)化化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

首先，要緊扣高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的和要求，樹立綠色化學(xué)教育理念，努力提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的原子利用率，優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、儀器、裝置、步驟和方法等進(jìn)行科學(xué)安排和規(guī)劃。其次，要優(yōu)選設(shè)計(jì)綠色化實(shí)驗(yàn)主題，構(gòu)建新穎有趣的綠色實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，摒棄那些陳舊重復(fù)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原料損耗多、藥品毒性大、化學(xué)污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。最后，要注重科學(xué)性和綠色化設(shè)計(jì)原則，積極改進(jìn)實(shí)驗(yàn)手段和方法，靈活微調(diào)實(shí)驗(yàn)方案，從而更好地提升化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)效。

2.巧用替代性原料和儀器

優(yōu)設(shè)化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)，尤其要重視利用替代性實(shí)驗(yàn)原料、器材、催化劑、試劑和溶劑等，這有利于降低化學(xué)污染，提升綠色實(shí)驗(yàn)的效益。例如，在選用實(shí)驗(yàn)原料時(shí)，利用CCl4來代替石油醚，以無污染或低污染的原料來代替具有污染性的材料。

3.優(yōu)選化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)試劑

首先，實(shí)驗(yàn)中的藥品和試劑的取用要適當(dāng)合理，如果過量使用，將會(huì)造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。所以，教師必須關(guān)注藥品和試劑的綠色化改進(jìn)問題。例如，在“氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法”實(shí)驗(yàn)中，如將課本中的MnO2和濃HCl 改用為KClO3和濃HCl，后者的原子利用率更高，所需要濃HCl 的量?jī)H為前者的一半，產(chǎn)生氯氣的量卻相等。其次，要統(tǒng)籌安排實(shí)驗(yàn)課程，將多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目串聯(lián)起來進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，盡量實(shí)現(xiàn)藥品和試劑的“重復(fù)使用”，以提高藥品和試劑的利用效率。再次，要選用無毒的實(shí)驗(yàn)藥品和試劑，或盡量少用有毒試劑。例如，在“溴和碘的萃取”實(shí)驗(yàn)中，利用煤油或二氯甲烷來替代原來的四氯化碳，不僅能規(guī)避四氯化碳溶劑的強(qiáng)烈刺激性和毒性，獲得萃取實(shí)驗(yàn)的良好效果，而且無損于人體健康和生態(tài)環(huán)境，充分體現(xiàn)了綠色化實(shí)驗(yàn)的效果。最后，要注意實(shí)驗(yàn)廢物的回收處理。教師必須引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)回收處理好實(shí)驗(yàn)后的固體、液體等廢棄物，消除實(shí)驗(yàn)污染對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

4.推廣微型化化學(xué)實(shí)驗(yàn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置、原料、試劑等進(jìn)行積極改進(jìn)，注重降低實(shí)驗(yàn)中的資源消耗、減少生態(tài)環(huán)境破壞的新興實(shí)驗(yàn)方法。推廣、應(yīng)用微型化化學(xué)實(shí)驗(yàn)，有利于節(jié)約實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，提高實(shí)驗(yàn)安全性，減輕實(shí)驗(yàn)活動(dòng)對(duì)資源和生態(tài)的負(fù)面影響。例如，圍繞氯氣的化學(xué)性質(zhì)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，如果選用無水乙醇和NaOH 溶液與氯氣將更易于形成噴泉，這樣的微型化實(shí)驗(yàn)為學(xué)生清晰地展示了生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也更好地驗(yàn)證了氯氣易溶于有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，深化了學(xué)生對(duì)氯氣和堿性溶液反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)的理解。

（二）巧借輔助媒體，增進(jìn)實(shí)驗(yàn)效能

在一些實(shí)驗(yàn)中，藥品試劑昂貴、原料消耗大、排放廢物多或采用有毒有害的試劑、易燃易爆的實(shí)驗(yàn)物質(zhì)等，具有一定的危害性和污染性，此時(shí)可將多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等數(shù)字化教學(xué)手段靈活引入實(shí)驗(yàn)課堂，利用虛擬、仿真實(shí)驗(yàn)情境形象地展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和過程，以降低實(shí)驗(yàn)危害，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，從而有效避免對(duì)身體健康的危害和對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

例如，在“原電池”實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，結(jié)合講解，教師通過視頻中電子移動(dòng)過程的形象演示，使學(xué)生從微觀的角度清晰地了解了原電池的形成過程，掌握了原電池原理，提升了學(xué)習(xí)效率。多媒體模擬展示也實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過程的零排放、零污染。此外，對(duì)于一些實(shí)驗(yàn)條件缺乏、操作難度大、污染度嚴(yán)重、存在一定危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)或錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)操作的后果模擬，都可以利用多媒體設(shè)備進(jìn)行教學(xué)演示，讓學(xué)生獲得更加直觀的認(rèn)識(shí)，既保證了實(shí)驗(yàn)安全，又促進(jìn)了學(xué)生綠色實(shí)驗(yàn)意識(shí)的培養(yǎng)。

（三）拓展課外實(shí)踐，培育綠色意識(shí)

拓展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師還應(yīng)積極利用學(xué)生的生活和社會(huì)實(shí)踐，開展形式多樣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，使他們?cè)趯?shí)踐學(xué)習(xí)中深刻體會(huì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)與生活的密切聯(lián)系，逐漸培養(yǎng)起綠色環(huán)保意識(shí)和應(yīng)有的社會(huì)責(zé)任感。

例如，教師可以結(jié)合“生活中的化學(xué)”實(shí)驗(yàn)調(diào)查，以專題講座、調(diào)查研究、綠色行動(dòng)等行之有效的形式，指導(dǎo)開展課外實(shí)驗(yàn)拓展活動(dòng)，促使學(xué)生在生活實(shí)踐中養(yǎng)成愛護(hù)自然、保護(hù)生態(tài)的好習(xí)慣，逐步培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí)。生活實(shí)驗(yàn)不僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)原料、試劑的生活化，而且為學(xué)生提供了動(dòng)手鍛煉的時(shí)機(jī)，促使他們進(jìn)一步親近生活中的化學(xué)，使他們成為生活中堅(jiān)定的環(huán)保行動(dòng)者和維護(hù)者。

結(jié) 語

優(yōu)化開展化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)順應(yīng)高中化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，對(duì)激勵(lì)學(xué)生積極關(guān)注與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題，培育學(xué)生的科學(xué)精神，引導(dǎo)學(xué)生勇于承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，樹立可持續(xù)發(fā)展理念和綠色化學(xué)觀念等，具有重要的教學(xué)意義。