“三新”背景下高中化學實驗綠色化設計與實踐

馬莉雅

摘要：實驗是高中化學教學中的重要板塊。新課標、新教材和新高考這“三新”的實施，對化學實驗提出了綠色化設計的新要求。教師在實驗設計中滲透綠色理念，不僅能夠降低化學實驗給環境帶來的不良影響，而且能培養學生的環保意識和可持續發展思想。文章依托于“三新”背景，探討了高中化學實驗綠色化設計與實踐的意義，根據綠色實驗的特點和實際學情，論述了實驗綠色化設計與實踐的可行策略，力圖改進傳統化學實驗模式。

關鍵詞：“三新”背景；高中化學；實驗綠色化；設計與實踐；意義；策略

高中化學教學領域的實驗綠色化設計，也被稱為“環境友好化學”或者“清潔化學”，主要是指在實驗設計過程中融入環境保護的思想，以此降低實驗過程和終端產生的排放和污染。所謂“三新”，即新課標、新教材和新高考，在“三新”背景下，高中化學教學的實驗設計提倡綠色化學的思路，教師應該著眼于學生化學素養與綜合素質的發展，順應“三新”的思想指導，開發利用多種教學資源，加強化學實驗的綠色化設計與實踐，從而體現實驗教學對環境保護的積極響應，助推學生綠色化學觀的形成。

1? ?“三新”背景下高中化學實驗綠色化設計與實踐的意義

1.1有助于培養學生的環保意識

在“三新”背景下，高中化學實驗教學的內涵在不斷地豐富和擴充，如新課標要求實驗設計“體現綠色化學思想”，新教材把“樹立綠色化學思想”設置為《實驗化學》的選修模塊，教材中還增加了一些關于環保教育的拓展欄目，近年來的新高考試題也體現出綠色化學、環境保護、社會發展等命題思路，這些變化的最終指向都是培養學生的環保意識和可持續發展觀。基于“三新”背景開展高中化學實驗綠色化設計與實踐，最突出的意義就是有助于培養學生的環保意識。從化學實驗的特性來看，其選材不可避免地會用到一些有毒有害的物質，在操作過程中也會排放污染物。就以往的實驗設計而言，部分教師容易忽略這一點，學生自然無法意識到化學實驗對環境造成的影響。遵循實驗設計綠色化的思路，教師可以在制定化學實驗方案之初，就綜合考慮有毒物質的使用、藥品試劑的用量，以及實驗的“三廢”排放等問題，盡量選用無毒害的實驗原料，并在實驗教學中引導學生關注材料和反應的性能，教給他們防治實驗污染的方法等。這樣在實驗綠色化設計的熏陶之下，學生就能潛移默化地形成環保意識，從而踐行“三新”背景下的化學教學改革思想。

1.2有助于豐富化學實驗資源

新課標明確指出，以化學實驗探究為主，使學生體驗科學探究的過程。在化學新教材中設置了實驗活動和指導，在新高考試題中實驗題也占據著較高的比重。由此可見，強化實驗教學是落實“三新”改革思想的必由之路。從傳統的化學教學來看，受到辦學條件等因素的限制，實驗室資源不足以支持全部實驗活動的開展，或者難以滿足全體學生的動手操作需求，這就制約了學生科學探究能力的進一步提升?；瘜W實驗綠色化設計的核心理念是能夠產生節能效益的設計，實驗過程中的耗材必須降到最低，以達到節省資源、減少污染的目的。在“三新”背景下開展化學實驗綠色化設計和實踐，有助于豐富化學課程的實驗資源。教師從綠色集約的視角出發，設計和推行微型化學實驗，可以控制和降低物品用量、耗材成本等，把節約下來的材料用于學生分組實驗或者獨立實驗，這樣每個學生都能配備屬于自己的微型實驗箱，人人動手做實驗將不再是遙不可及的夢想。通過實驗綠色化的開源節流，改善了化學實驗資源匱乏的現狀，確保了實驗教學活動開足開滿。

1.3有助于提升學生的創新能力

在“三新”背景下，高中化學教學的改革目標，不單單是促進學生對課本理論知識的學習和理解，還包括培養學生的科學探究和創新意識，使學生在學習活動中能夠自主發揮創造性思維，進行科學的解釋、發現和應用等實踐活動。創新不僅是化學素養的關鍵要素之一，而且是每個學生學好化學需要具備的能力品格。學生只有形成良好的創新精神，才能敢于對科學“異象”質疑，從而不斷地在科學探索之路上開拓進取?；瘜W實驗是培養學生創新意識的主要平臺，實驗綠色化設計本身就是一種新穎的理念和模式，能夠為學生拓展廣闊的探究和創造空間。依托于“三新”背景，做好化學實驗綠色化設計與實踐，有助于提升學生的創新能力。教師在設計綠色化學實驗的前期，可以先發揮自身的主導作用，組織實踐微型實驗、虛擬實驗等活動，帶給學生新鮮的探究感受，使其初步形成綠色化學的觀點，懂得考慮化學實驗對環境和經濟的影響。在實驗綠色化設計的中后期，教師可以根據學生的知識儲備和能力水平，鼓勵他們參與綠色實驗的設計和操作，引導學生以環保、節能、減排為出發點，在確保實驗現象和效果的前提下，自主、合作設計綠色實驗，也可以發揮創新思維，對常規實驗加以改良，以此體現綠色化特征，從而使學生的創新能力更上一層樓。

2? ?“三新”背景下高中化學實驗綠色化設計與實踐的策略

2.1立足綠色理念，設計化學微型實驗

微型實驗是一種新型模式，同時是化學實驗綠色化設計的重要手段之一。微型實驗的特點和優勢在于實驗器具微小化和實驗藥品微量化，通常情況下，微型實驗的藥品和耗材用量是常規實驗的幾十分之一甚至是千分之一，卻可以收到和常規實驗一樣理想的效果，而且它的儀器小巧玲瓏、不易破碎，用料非常少，充分體現出綠色、集約、安全的理念。為此，在“三新”背景下開展高中化學實驗綠色化設計與實踐，教師應該立足綠色理念，設計化學微型實驗，從源頭上減少實驗藥劑的用量，從而達到環保、減排等實驗目標。

在設計微型實驗時，教師應該遵循綠色化學原則，根據教材中的實驗原理，在確保實驗現象明顯的前提下，對實驗儀器、藥品用量進行微型化處理，例如，在凸顯實驗儀器的“微”特點時，教師應該采用小試管、膠頭滴管、井穴板等微型器材，避免學生在取用藥劑時控制不好用量；教師還可以用處理過的鋁板代替常規實驗中的滴板，也能有效地節省實驗藥劑；另外，在設置微型實驗的藥品用量時，教師應該盡量不用“少許”“少量”“適量”等籠統的詞匯來限定，而是經過嚴謹地計算和實驗預演，把藥品用量精確到“克、毫克、毫升、滴”等數量單位。在課堂上實踐化學微型實驗時，教師必須督促學生，按照預設好的劑量進行藥品的取用，扭轉學生取用藥品“多多益善”的錯誤觀點，從而通過微型實驗設計，貫徹綠色化學的思想，降低化學實驗對環境的污染程度。

2.2引入環保材料，改進傳統必做實驗

在高中化學實驗教學中，部分實驗所產生的“三廢”污染物比較多，處理起來難度也非常大，化學新教材刪減了很多高污染性、高危險性的實驗課題，體現出新課改對環保、安全實驗的大力倡導?！叭隆北尘跋碌幕瘜W實驗綠色化設計，追求的是對實驗污染物的事前預防，然后才是事后處理。因此，教師應該引入具有環保性能的材料和工具，帶領學生對傳統必做實驗進行綠色化改良和創新，從而增強學生的環保意識，從根源上控制化學實驗所產生的污染影響。

基于化學實驗綠色化設計思路改進傳統必做實驗時，教師應該突出學生的主體地位，引領他們共同參與綠色實驗的優化設計。教師可以將傳統實驗的方案和藥品清單一起展示給學生，并介紹實驗污染物及其危害，引導學生運用已有的知識經驗展開設計探究：實驗清單中的哪些藥品和試劑能夠用無毒材料、低毒試劑替代；傳統實驗中的裝置和流程如何改進能夠確保每個實驗環節都節約、環保和安全。在學生合作設計和研討的過程中，教師可以根據傳統實驗的具體內容，提供一些環境友好型的材料和工具，讓學生集思廣益，自主對比各種實驗器材的特性，并從綠色化的視角出發，進行正確的選擇和替換。例如，把萃取溴水替換成萃取碘水，防范溴單質的劇毒污染；把水銀溫度計替換成酒精溫度計，避免溫度計破裂可能引發的汞污染；在酒精燈外加裝高溫防風罩，防止廢氣溢出，同時節省能源和加熱時間……通過利用環保材料改進傳統實驗，學生能實現對化學實驗綠色化設計的充分參與，使化學實驗污染做到可防、可控。

2.3融合信息技術，設計化學虛擬實驗

在“三新”背景下，教育信息化已經成為高中化學教學改革的必然趨勢，先進的信息技術、優質的信息資源，具有超越時空的功能和優勢。教師將新興技術與實驗綠色化設計有機整合，不僅能夠創新實驗教學模式，而且能使條件不足的實驗課題變得可行，同時解決實驗耗材、環境污染等問題帶來的困擾。因此，在開展高中化學實驗綠色化設計與實踐的過程中，教師應該科學地融合信息技術，設計化學虛擬實驗，力求帶給學生耳目一新的學習體驗，實現“零污染”的綠色實驗設計。

在借助新興技術設計化學虛擬實驗時，教師必須堅守綠色觀點，有選擇地開發虛擬實驗。比如，從當前的條件和環境來說，部分化學實驗無法在課堂上實踐開展，或者實驗涉及有毒、有害、可燃性物質的使用，且沒有其他替代品，威脅環境和師生的操作安全等。針對此類實驗，教師就可以在互聯網上下載相關的視頻和模擬動畫，帶領學生通過多媒體觀看化學實驗的過程、現象和結果，進而展開實驗分析，形成概念、掌握規律。

綜上所述，在“三新”背景下加強高中化學實驗綠色化的設計與實踐，不僅有助于培養學生的環保意識，而且能豐富化學課程的實驗資源，還能提升學生的創新能力。教師應該立足綠色理念，設計化學微型實驗，引入環境友好型材料，組織學生改進傳統的必做實驗，利用信息技術設計虛擬實驗，注重對實驗廢棄物的回收利用，向學生傳授“三廢”處理辦法，從而提高化學實驗綠色化的設計和實踐水平。

參考文獻：

[1]楊蘭英.高中化學實驗中培養綠色化學觀的教育探索[J].中學課程輔導，2023（18）：90-92.

[2]張凌云.試論綠色化學理念下的高中化學實驗教學策略研究[J].天天愛科學（教育前沿），2023（5）：64-66.

[3]羅長梁.綠色化學理念在高中化學實驗教學中的應用策略研究[J].教師，2023（14）：60-62.

[4]杜紅紅.綠色化學理念下的高中化學實驗教學[J].學園，2023，16（13）：29-31.

[5]曾祥清.基于綠色化學思想理念下高中化學實驗教學研究[J].數理化解題研究，2023（12）：107-109.

基金項目：

本文系2022年度甘肅省教育科學“十四五”規劃課題《“三新”背景下高中化學實驗綠色化設計與實踐研究》（課題立項號：GS[2022]GHB0736）階段性研究成果。