基于綠色化學理念的高中化學教學研究

周怡

摘 要：黨的十九大報告中明確指出：“必須加快生態(tài)文明體系改革，促進綠色生態(tài)發(fā)展，建設美麗中國”。化學學科教育體系同時要求確立綠水和綠山為金銀山的概念，明確化學對現(xiàn)代科社會進步和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的重要性，因此綠色化學理念教育的開展具有重要意義。綠色化學概念的教學重點是將學生的經(jīng)驗與實際的社會問題聯(lián)系起來創(chuàng)造教學環(huán)境，引導學生積極關注和參與與化學有關的熱點社會問題，并通過多元化的研究培養(yǎng)其創(chuàng)新和實踐技能。增強社會活動的責任感和決策能力。本文將對綠色化學理念在中學化學教學中的開展進行研究。

關鍵詞：綠色化學;高中;教學

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，化學工業(yè)的大規(guī)模建設造成的環(huán)境污染和生態(tài)失衡嚴重威脅著地球村的可持續(xù)發(fā)展，導致這種現(xiàn)象的主要問題是工業(yè)時代沒有綠色化學理念的約束。提高公民對綠色化學的認知的最有效方式是通過學校教育開始的，如將綠色化學的概念應用于實驗教學并進行綠色化學實驗。因此，綠色化學領域的教育勢在必行。

一、綠色化學的概念和內(nèi)涵

綠色化學，也稱作環(huán)境友好化學或清潔化學，倡導使用與化學有關的原理和技術來防止對人類生命、健康和環(huán)境的傷害。減少藥物、催化劑和溶劑的負面影響以及副產(chǎn)物帶來的危害，將所有原子轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物而不會產(chǎn)生無關物質(zhì)。綠色化學旨在整合現(xiàn)有的化學和生產(chǎn)技術，從“先污染再清潔”到“從來源清除污染物”。綠色化學的最終目標是停止使用和生產(chǎn)對人體健康和生態(tài)環(huán)境有害的物質(zhì)，而不再需要處理大量廢物。

綠色化學通過分析并修改了所有化工制造體系以清除污染物并減少排放。從科學上講，綠色化學是一種基于可持續(xù)發(fā)展文化的生產(chǎn)理念;從環(huán)境角度來看，綠色化學旨在從源頭去除污染物;在經(jīng)濟增長方面，可以更加高效和經(jīng)濟的確保經(jīng)濟發(fā)展。綠色化學是與人類和環(huán)境的和諧共生的產(chǎn)物，對人類和環(huán)境的發(fā)展至關重要。

二、綠色化學理念的教育現(xiàn)狀

近年來，隨著新一輪教育課改的深入，許多化學領域的專家、學者開始致力于綠色化學教育，并在高中階段對此進行了廣泛的研究。曾春燕在《化學教學》上發(fā)表了一篇文章《關于新化學課程的討論》，關于教學中實施綠色化學教育的研究在不深入。一些研究人員對教科書中的實驗進行了優(yōu)化，例如，陸亞娟和白琳在化學教育期刊中發(fā)表的文章《氨的制備和綠化研究性質(zhì)實驗》，通過綠色化學理念進行噴泉實驗。馬富強等對“黑面包”實驗的改進，將蔗糖和濃硫酸反應進行了實驗性的改進。一般來說，在化學實驗教學中，加強對綠色化學理念的滲透已成為不可或缺的教育要點。

三、綠色化學教育研究意義

（一）實施可持續(xù)發(fā)展的需要

第二次工業(yè)革命提升了世界各地生產(chǎn)力，工業(yè)的快速發(fā)展;在八十年代后期，當世界經(jīng)濟陷入困境、世界經(jīng)濟不斷放緩時，人們開始意識到工業(yè)快速發(fā)展的負面影響：一方面，工業(yè)的快速增長，自然資源消耗加劇，資源平衡被打破，人類社會迎來了能源和環(huán)境危機。此外，工業(yè)化導致了嚴重的能源和資源危機，自然界的工業(yè)廢物和殘留物的產(chǎn)量繼續(xù)增加，自然環(huán)境吸收和處置的能力下降，導致臭氧的消耗以及環(huán)境災害的頻發(fā)，造成了嚴重的全球環(huán)境污染問題。中國制定了“可持續(xù)發(fā)展”和“科教興國”戰(zhàn)略、與科教興國戰(zhàn)略、綠色化學研究相一致，視為未來重要的發(fā)展方向。可以看出，從合理利用資源和維護生態(tài)平衡的視角來看，綠色化學最能滿足生態(tài)文明建設的要求，綜合性教育是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。綠色化學理念是化學學科教育的新內(nèi)容，例如，在氯氣課程中，我們將解釋臭氧層的氣體消耗，并討論如何在綠色化學的概念下解決一些問題。這不僅有助于學生理解知識點，而且最重要的是可以提高學生對環(huán)境保護理念的深刻認知。無論學生將來做什么，他們都可以為保護環(huán)境貢獻自己的力量。

（二）貫徹新課改的需要

新課程標準明確規(guī)定了國家高中課程教育要求：教育體系的開展應為學生怪車可持續(xù)發(fā)展的理念，并提高學生對公共責任擔當和積極投入意識。高中化學注重設計及其應用之間的關系，需要學以致用的教育理念，通過綠色化學教育參與到建立無污染環(huán)境的目標。在設計和推廣化學反應過程中，高中的化學知識和綠色化學教育都需要考慮該物質(zhì)的結構、性質(zhì)和反應性能等，尤其是在經(jīng)濟和環(huán)境方面，這方面的出發(fā)點是一致的，反映了新課程改革和綠色化學教育的連貫性。同時，人教版教科書還包含許多與綠色化學有關的內(nèi)容，例如，在“能源變化”中教授氯的性質(zhì)、應用利弊以及能源的可持續(xù)發(fā)展和使用方面的問題，還有關于硫和氮氧化物涉及到的空氣污染以及酸雨、光化學煙霧和赤潮等的預防。在教學過程中，教師應自覺地培養(yǎng)學生對綠色化學的認識，使學生掌握參與環(huán)保活動的實踐能力，這也是當前教育環(huán)境下對化學學科的新要求。

四、基于綠色化學的教育策略

（一）提高教師的理念認知

任課教師是開展教學活動的引導者，也是化學實驗的組織者，教師應不斷提高其專業(yè)資格，對綠色化學概念進行深入的理解和掌握。通過學習和教學活動實踐續(xù)研究和創(chuàng)新更多新穎、科學的綠色化學理念滲透的教學方式，以使學生正確理解和應用綠色化學知識。此外，化學教師還應注意學生對綠色化學意識的形成和發(fā)展。在課堂教學過程中，培養(yǎng)學生對綠色化學的正確認識。在實驗過程中，教師應就設備的使用和正確的藥物劑量做出正確的解釋和示范，尤其是讓學生解釋在發(fā)生毒氣泄漏時如何進行操作以及如何規(guī)避危險。同時，對實驗過程進行有效指導，限制有毒物質(zhì)的使用，避免化學藥品的濫用和有毒藥物對師生身心健康的危害，引導學生科學、合理地進行物質(zhì)回收利用，而不會造成二次污染，從而達到保護環(huán)境與合理利用資源的目標。

（二）實踐出真知

通過實驗進行教學是高中化學學科的重要教學手段，綠色化學實驗是綠色化學思維在化學教學中的直接體現(xiàn)。通常來講，許多化學實驗在反應過程中會產(chǎn)生部分有毒、有害物質(zhì)，因此需使用更少的化學原料和污染進行設計實驗、小型化實驗并做好密封。

實驗設計包括許多方面，例如原料和試劑的選擇、設備的選擇、藥物的劑量以及實驗的過程。本節(jié)重點從原材料、添加劑和設備的角度為綠色實驗設計項目提出一些建議。（1）選擇綠色資源。綠色化學是要從源頭控制污染物，因此如果我們的化學實驗要生態(tài)化，就必須從原材料的角度出發(fā)，嘗試用清潔的原材料代替有害物質(zhì)。從“實驗安全性”的角度出發(fā)，在《有機化學基礎》的乙炔制備實驗室方法中，該手冊將原料用電石和水替換為電石和氫氧化鈉溶液，從而大大減少了反應速度并消除了潛在的安全隱患。關于使用硫酸銅溶液去除氣態(tài)污染物，但這兩種元素不可能完全反應。硫酸銅溶液還包含重金屬銅離子，因此該反應仍不符合綠色化學要求。實驗表明，電石與16%氫氧化鈉溶液反應后，收集氣體并用硝酸銀試紙進行檢測，檢測出有害氣體硫化氫和磷化氫，污染物氣體含量低于國家標準。盡管這種變化很小，但它也符合實驗的綠色要求。

（三）優(yōu)化綠色化學課堂教育

考慮到中國中學教育的現(xiàn)狀，目前沒有單獨的綠色化學教科書。鑒于高中升學考試的壓力，在中學里集中發(fā)展綠色化學教育是不現(xiàn)實的，但是現(xiàn)有的化學書中有很多地方解釋了綠色化學的思想，因此教師可以深入發(fā)掘教材中的實驗，并積極探索綠色化學領域的思想和知識。綠色化學研究領域主要集中于綠色材料及其反應過程，催化劑、溶劑和產(chǎn)物以及改善能源利用上。因此教師應仔細學習教科書，將綠色化學的基本知識和理念滲透到常規(guī)教學中，并將其余教科書的內(nèi)容結合起來進行充分擴展，以實現(xiàn)素質(zhì)教育的綜合目標。

例如，在碘水萃取實驗中，所用的CCl4萃取劑可能引起癌癥，若剩余試驗材料直接丟棄，在造成資源浪費的同時也會威脅環(huán)境健康。因此需向?qū)W生講解有機溶液多數(shù)含有毒性，要經(jīng)過化學處理后才能再利用或丟棄。這樣，實驗中的CCl4可以用濃NaOH溶液洗滌，然后分離后在進行處理。在此過程中介紹綠色溶劑的具體性質(zhì)和特征，如超臨界流體。其中，離子液體是由無機陰離子和有機陽離子組成的有機鹽，室溫下多為液態(tài)，故而也可稱為室溫離子液體。它具有無毒、不易燃并且具有熱穩(wěn)定性良好的性質(zhì)，同時也有良好的溶解性、可回收性等特征。在實驗過程中，它對固體表面的吸附能力高，活性高，幾乎不會對環(huán)境造成污染，因此在工業(yè)生產(chǎn)中非常受歡迎。

在氯的性質(zhì)和用途課程中，通過向?qū)W生講授氯可以用作消毒劑和漂白劑的化工材料，同時還應注意的是氯制品在消毒過程中會產(chǎn)生含氯致癌物。目前國外已經(jīng)不再采用氯氣處理飲用水，而是通過Cl02綠色消毒劑，該消毒劑在世界范圍內(nèi)被認為是安全且無毒的。二氧化氯與水反應，不產(chǎn)生氯化酶，并且可以通過氧化反應減少有毒物質(zhì)，殺菌效果良好，是同等質(zhì)量氯氣的9.6倍，是NaClO的2倍。此外，可以教授有關綠色氧化劑（如臭氧和過氧化氫）的知識。

（四）帶領學生實地參觀

綠色化學是化學學科適應社會發(fā)展自然產(chǎn)生的新理念，其實踐應用具有重要的現(xiàn)實意義。一方面，通過現(xiàn)場參觀訪問，學生可以提高自身發(fā)現(xiàn)和分析問題的能力，從而激發(fā)解決問題的思維，將教科書知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H的核心素養(yǎng)，運用所學知識激發(fā)學生的好奇心并提高綠色化學教育效果。此外，學生會切身感覺到環(huán)境污染帶來的危機和損害來并了解保護內(nèi)部環(huán)境的重要性，養(yǎng)成愛護自然的良好習慣，為周圍的人樹立榜樣。例如，安排學生在學校清潔塑料廢物，展示視覺污染和白色污染的潛在危害，例如水土污染、火災隱患等，然后研究塑料回收技術，讓學生享受參與環(huán)境保護的過程。也可以帶領學生參觀造紙廠，并介紹造紙業(yè)的生產(chǎn)廢品，解釋如何處理廢物以及廢物管理不當造成的財務損失。通過現(xiàn)場體驗，提高學生對綠色化學的認知，了解研究和開發(fā)環(huán)境友好的化學過程以及消除這些污染來源的益處。簡而言之，通過學生調(diào)查和時間以及老師的指導和學生參與，提高學生環(huán)保意識，提升新課程標準下化學學科的教育效果。

結語

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，環(huán)境保護問題日益突出，人們的環(huán)境保護意識不斷提高，因此在這個大環(huán)境下開始對指導人類發(fā)展的化學學科提出新要求。綠色化學是高等級化學，是可以定義化學技術和社會之間相互作用的科學，這是化學快速發(fā)展的全新階段。綠色化學是挽救當前環(huán)境和資源危機的理想方法。它是國際化學研究中的開創(chuàng)性科學，也是高中化學教育的新方向，開展綠色化學教學對提高學生的環(huán)保意識具有積極作用，是未來社會和諧發(fā)展的基礎保障。

參考文獻

[1]曾春燕.“綠色化學理念”在高中化學教學中的滲透研究[J].才智，2019（29）：63.

[2]馬富強.高中化學教學中綠色化學思想的滲透[J].當代化工研究，2018（12）：47-48.

[3]辛志蓮.綠色化學理念在高中化學教學中的滲透[J].中國培訓，2017（02）：159.

[4]尚偉.綠色化學教育理念在高中化學實驗教學中的滲透分析[J].中國新通信，2020，22（16）：190.

[5]申鴻雁.綠色化學思維在高中化學實驗教學中的應用[J].科技風，2020（04）：53.