高中化學(xué)實驗教學(xué)綠色化的實施策略研究

摘?要：文章以高中化學(xué)實驗教學(xué)綠色化為研究對象，首先對高中開展綠色化學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)遵循的原則進行了闡述分析，隨后圍繞如何在高中化學(xué)教學(xué)中開展綠色化實驗教學(xué)提出了一些針對性的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);實驗教學(xué);綠色化

隨著綠色可持續(xù)發(fā)展理念逐漸深入人心，在高中化學(xué)教育領(lǐng)域，針對化學(xué)實驗產(chǎn)生的污染整治問題，也逐漸得到了人們的重視，通過在高中化學(xué)實驗教學(xué)中融入綠色化理念，不僅有助于減少因化學(xué)實驗帶來的各種污染，還能夠更好地保護師生身心健康，這對于推動高中化學(xué)教育實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

一、 高中開展綠色化學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)遵循的原則

（一）安全性原則

在開展高中綠色化學(xué)實驗教學(xué)時，首先應(yīng)保證化學(xué)實驗安全可靠，謹慎或避免選擇一些可能存在安全隱患的實驗，特別是當涉及一些有毒有害化學(xué)物質(zhì)時，一方面，需要加強嚴格的防護;另一方面，盡可能地選擇無毒無害的替代品，在降低污染的同時，更好地保護學(xué)生身心安全。

（二）可行性原則

開展高中綠色化學(xué)實驗教學(xué)，應(yīng)確保設(shè)計的綠色化學(xué)實驗從原理到具體步驟上都具備良好的科學(xué)性與可行性，采用的相關(guān)實驗器具、試劑、操作技術(shù)等在現(xiàn)有的學(xué)校實驗條件下能夠?qū)崿F(xiàn)，避免為了突顯實驗的綠色化而偏離了高中化學(xué)實驗教學(xué)的初衷。

（三）簡約性原則

在保證實驗結(jié)果準確且能夠滿足實驗綠色化教學(xué)的前提下，如果有多種可實現(xiàn)方法，那么應(yīng)遵循簡約性原則，選擇裝置最簡單、實驗步驟最少、藥品最經(jīng)濟、操作最安全和反應(yīng)時間最短的實驗教學(xué)方案。

二、 高中綠色化學(xué)實驗教學(xué)策略

（一）積極尋找替代品

高中化學(xué)實驗中的一些實驗材料本身具有一定的有毒有害性，能夠污染空氣，且對人體健康帶來不利影響，因此為了體現(xiàn)實驗綠色化特征，需要嚴格遵循安全性原則，在不影響化學(xué)實驗結(jié)果的前提下，采用一些安全無害物質(zhì)進行替換。例如在開展“用四氯化碳萃取碘”實驗教學(xué)時，四氯化碳作為其中重要的實驗材料，本身有著較強揮發(fā)性，因此在實驗時，容易導(dǎo)致實驗室內(nèi)充滿刺激性氣味，不僅污染空氣，還會導(dǎo)致一些學(xué)生出現(xiàn)過敏現(xiàn)象，不利于學(xué)生身心安全。因此可以選擇采用煤油代替四氯化碳，不僅有著同樣的實驗效果，且不會帶來空氣污染，更好地保護學(xué)生實驗安全，真正實現(xiàn)了高中化學(xué)綠色生態(tài)課堂的建立。

（二）采用綠色催化劑

在高中階段，經(jīng)常會采用二氧化錳和濃硫酸作為催化劑，對于二氧化錳而言，這種是固體催化劑，一般對環(huán)境的污染并不嚴重，并且在完成實驗后，這種催化劑也能夠回收再利用。但濃硫酸則不然，其作為一種強酸性強腐蝕性的物質(zhì)，很多學(xué)生在使用完濃硫酸后，會將其直接沖入下水道，不僅易造成管道的腐蝕，還會對水體環(huán)境帶來嚴重污染。比如乙烯制備實驗是高中最為重要的實驗之一，這一實驗采用了濃硫酸作為催化劑，其主要作用是脫去乙醇中的水，并且受濃硫酸的影響，實驗還會產(chǎn)生一些其他污染物，比如二氧化碳、二氧化硫等，難以突顯綠色化學(xué)理念。因此需要選擇綠色催化劑做好實驗的改進，比如可以將濃硫酸用氧化鋁代替，實驗原理用下式表示：

通過上述改進之后，該化學(xué)實驗不再產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫副產(chǎn)物，完全符合高中綠色化學(xué)的理念。

（三）做好實驗廢棄物綠色化處理

在開展高中化學(xué)綠色實驗教學(xué)時，除了要關(guān)注實驗本身，還應(yīng)注重做好實驗廢棄物的綠色化處理。首先，高中化學(xué)實驗廢氣處理，若是無毒氣體，比如像氫氣、二氧化碳等，可以通過通風(fēng)廚或直接排放到空氣中。如果氣體有毒，需要結(jié)合實際，做好針對性“無毒化”處理。比如針對二氧化硫、硫化氫等有毒酸性氣體，可引導(dǎo)學(xué)生通入氫氧化鈉溶液來除去;如果是堿性有毒氣體，比如氨氣，可以選擇用水吸收;易燃氣體如甲烷需要燃燒后再排放。其次，針對高中化學(xué)實驗產(chǎn)生的廢液，同樣需要引導(dǎo)學(xué)生做好綠色無害化處理。比如針對實驗產(chǎn)生的酸堿廢液，可集中回收，或直接用于實驗，當pH達6.5至8.5后再排放。針對重金屬鹽溶液，比如含有重金屬離子錳、汞、銅、銀、鉛、鉻等可采用沉淀法進行無害化處理。以含錳離子廢液為例，可以先在廢液中加入生石灰調(diào)pH到8左右，再加入碳酸鹽形成了碳酸錳沉淀，這樣就可以直接埋入地下或再利用，從而能夠在整個高中化學(xué)實驗教學(xué)中均能夠體現(xiàn)出綠色無污染的性質(zhì)。

（四）采用一些綠色化實驗裝置

在高中開展綠色化學(xué)實驗教學(xué)，除了關(guān)注化學(xué)實驗所采用的材料，從材料、生成物處理入手彰顯綠色化學(xué)特點，還應(yīng)關(guān)注進行化學(xué)實驗的裝置，通過進行化學(xué)裝置的靈活組合或者改進優(yōu)化，更有助于突顯化學(xué)實驗的“綠色化”特征。究其原因在于，在高中化學(xué)實驗中，受限于實際教學(xué)要求，必然會采用一些不可替代的有毒、污染嚴重的化學(xué)材料物質(zhì)，如果化學(xué)裝置不合理，必然會進一步加重化學(xué)實驗污染的嚴重性。比如高中化學(xué)在解釋“化學(xué)反應(yīng)的吸放熱”這些現(xiàn)象時，采用了氯化銨和氫氧化鋇晶體的化學(xué)反應(yīng)實驗，讓學(xué)生了解化學(xué)反應(yīng)存在的吸熱過程中，但這一化學(xué)實驗本身有很多缺陷，一是化學(xué)原材料對于學(xué)生來說比較陌生，鋇離子有劇毒，二是在完成化學(xué)反應(yīng)后，還會產(chǎn)生有刺激性的氣體氨氣，用于實驗的燒杯處于敞口的狀態(tài)，可以說這個實驗完全有悖于綠色化學(xué)的理念，但由于這一實驗反應(yīng)快速，發(fā)生的化學(xué)現(xiàn)象也比較明顯，因此非常適合在課堂化學(xué)實驗教學(xué)中進行演示，所以一直應(yīng)用到今天。

基于此，在綠色化學(xué)實驗教學(xué)的指導(dǎo)下，我們可以做出如下改進：在一個封閉的燒瓶中進行氯化銨和氫氧化鋇晶體的化學(xué)反應(yīng)實驗，通過燒瓶瓶塞處插入攪拌棒與溫度計，更為重要的是，該裝置還插入了一個U形管，管中裝了一些酚酞溶液，如此一來，反應(yīng)釋放的氨氣既能夠通過U形管吸收，又驗證了氨氣的存在，還能夠讓學(xué)生通過瓶中觀察實驗現(xiàn)象，保障了師生安全，通過上述化學(xué)實驗裝置的改進，充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)實驗教學(xué)理念。

（五）注重引導(dǎo)學(xué)生進行規(guī)范化實驗操作

最新版的普通高中化學(xué)實驗課程標準指出，學(xué)生應(yīng)親自參與到化學(xué)實驗過程中來，通過實際操作，從中獲得更加真實的知識體驗，提高學(xué)生的實驗探究能力。因此在當前高中化學(xué)實驗教學(xué)過程中，還需要教師加強引導(dǎo)，讓學(xué)生親自參與到化學(xué)實驗操作過程中去，引導(dǎo)學(xué)生熟練掌握一些重要的實驗基本操作方式，實現(xiàn)基本實驗技能的培養(yǎng)。在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要掌握的基本實驗操作技能有很多，比如實驗試劑正確取用、稱量、轉(zhuǎn)移、存儲等，還有實驗材料的正確加熱方法，實驗裝置的正確組裝等。這就需要教師引導(dǎo)學(xué)生真正參與到實驗過程中去，在教師的指導(dǎo)下，由學(xué)生親自進行實驗儀器和藥品的操作，一旦期間學(xué)生操作不規(guī)范，不僅會浪費寶貴的實驗材料，還有可能造成空氣、水體污染，嚴重時，還會發(fā)生實驗事故，對學(xué)生身體帶來嚴重的傷害。基于上述分析，在高中開展綠色化學(xué)實驗教學(xué)，還應(yīng)從具體操作方面入手，規(guī)范學(xué)生實驗操作方法，更好地突顯化學(xué)實驗的綠色化特征。為達到這一目的，教師可以從以下幾方面入手。

第一是在實際進行化學(xué)演示實驗時，教師應(yīng)提高認識，注重自身操作的規(guī)范性與科學(xué)性，教師只有以身作則，才能夠?qū)W(xué)生施以積極正面的影響，讓學(xué)生無形之中掌握規(guī)范的實驗技能。

第二是在由學(xué)生進行合作分組，自主進行化學(xué)實驗前，教師應(yīng)要求學(xué)生提前對化學(xué)實驗材料、實驗操作方法等進行熟悉了解，讓學(xué)生事先對即將實施的化學(xué)實驗有一個全面的認識，才能放手讓學(xué)生自己進行實驗操作，從而避免學(xué)生犯一些知識方面的錯誤。

第三是在學(xué)生進行實驗操作的過程中，教師應(yīng)做好巡視觀察，密切關(guān)注學(xué)生實驗操作動態(tài)，同時在巡視過程中，不斷強調(diào)實驗的操作要點，叮囑學(xué)生注意實驗操作安全，發(fā)現(xiàn)學(xué)生有不規(guī)范操作行為，及時制止并指出，嚴格要求學(xué)生規(guī)范操作。

第四是教師在要求學(xué)生嚴格根據(jù)規(guī)范進行化學(xué)藥品準確量取的過程中，面對教材中的一些實驗試劑用量表述不夠清楚的現(xiàn)象，需要教師自主進行大量的實驗，在確保實驗現(xiàn)象明確，實驗結(jié)論準確的前提下，總結(jié)積累經(jīng)驗，由教師為學(xué)生制定一個明確的藥品或試劑取用最低值，從而保證學(xué)生在進行每個化學(xué)實驗過程中，都能夠進行規(guī)范的操作，同時這對于學(xué)生嚴謹科學(xué)態(tài)度和綠色化學(xué)觀念的培養(yǎng)也有著較為積極的影響意義。

第五是為了進一步強化培養(yǎng)學(xué)生進行規(guī)范化實驗操作的意識，教師還可以在班級內(nèi)組織一些針對性的教學(xué)活動，比如實驗基本操作大賽，受限于客觀的實驗條件，比賽內(nèi)容不能過于復(fù)雜，因此教師可以將“配置150mL 0.2 mol·L-1的NaCl溶液和

H2SO4溶液”作為比賽內(nèi)容，先將學(xué)生分為數(shù)個比賽小組，然后由教師擔任比賽的評委，然后采用抓鬮的形式，隨機從每組中抽出兩名同學(xué)進行比賽，由學(xué)生各自進行要求溶液的配置，哪一組的同學(xué)配置溶液的速度最快、配置操作最為標準、配置最為準確、浪費的材料最少，哪一組學(xué)生獲勝。期間沒參與比賽的同學(xué)負責(zé)給本組同學(xué)加油和別組挑錯。雖然整個比賽相對簡單一些，但由于比較新穎，學(xué)生第一次參加的積極性非常高，從而既能夠鍛煉了學(xué)生實驗操作技能，又能夠督促學(xué)生進行規(guī)范性的實驗操作，可謂一舉多得，綠色化學(xué)實驗在這一教學(xué)活動中也得到了充分的彰顯。

三、 總結(jié)

綜上所述，高中化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容眾多，且開展實驗的過程中容易出現(xiàn)各種污染問題，不利于學(xué)生身體健康發(fā)展，因此在實際實驗教學(xué)中需要引入綠色化學(xué)理念，主要目的是降低高中化學(xué)實驗帶來的污染，在不影響實驗教學(xué)質(zhì)量的前提下，更好地保護學(xué)生身心健康。

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作者簡介：李曉鳳，江蘇省徐州市，徐州市第三十七中學(xué)。