綠色化學(xué)理念的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略研究

薛玉紅

（甘肅省永登縣連城鎮(zhèn)初級中學(xué)，甘肅 永登 730333）

綠色化學(xué)理念作為當(dāng)今社會可持續(xù)發(fā)展的核心理念之一，在推動環(huán)境友好型社會建設(shè)和化學(xué)教育改革中起著至關(guān)重要的作用。將綠色化學(xué)理念融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，不僅有助于使化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程更為安全、環(huán)保，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識、創(chuàng)新思維以及解決實(shí)際問題的能力。然而，當(dāng)前初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍較為依賴傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方案，更為側(cè)重結(jié)果的呈現(xiàn)，忽視了實(shí)驗(yàn)過程中的環(huán)境影響和資源浪費(fèi)。因此，文章有針對性地開展初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，探索符合綠色化學(xué)理念的教學(xué)策略，以期滲透綠色化學(xué)理念，有效提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生對環(huán)保事業(yè)的熱情，將學(xué)生培養(yǎng)成為具有責(zé)任感和創(chuàng)新精神的環(huán)保型公民。

一、綠色化學(xué)理念的內(nèi)涵

綠色化學(xué)是一種強(qiáng)調(diào)環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的化學(xué)理念。綠色化學(xué)理念最早由美國化學(xué)家PaulT.Anastas 和JohnC.Warner在1990 年代提出，該理念的核心是“5R”原則：1.原料（Reduce），減少使用有毒有害的原材料和化學(xué)品，選擇更環(huán)保、更安全的替代品；2.反應(yīng)（Reconsider），重新設(shè)計化學(xué)反應(yīng)過程，優(yōu)化反應(yīng)條件，以降低能量消耗和廢物產(chǎn)生；3.產(chǎn)物（Reuse），設(shè)計可再利用的產(chǎn)品，促進(jìn)資源的循環(huán)利用，減少浪費(fèi)；4.催化劑（Replace），采用催化劑促進(jìn)反應(yīng)，降低反應(yīng)溫度和時間，提高反應(yīng)效率；5.廢物（Recycle），最大限度地回收和循環(huán)利用廢棄物，減少對環(huán)境的影響。

綠色化學(xué)理念的主要思想是在化學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)過程中，減少對環(huán)境的污染和損害，通過設(shè)計更環(huán)保的化學(xué)實(shí)驗(yàn)流程，最大限度地減少有毒有害廢物的產(chǎn)生和資源的消耗，提高化學(xué)品的安全性和效率，推動綠色、清潔和可持續(xù)的化學(xué)實(shí)踐。同時，綠色化學(xué)理念還倡導(dǎo)合理管理實(shí)驗(yàn)藥品，妥善處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢棄物，推廣微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)和利用仿真技術(shù)，從而引導(dǎo)化學(xué)教學(xué)與研究朝著更環(huán)保、更可持續(xù)的方向發(fā)展。

二、初中綠色化學(xué)教育的現(xiàn)狀

（一）部分學(xué)生對于綠色化學(xué)理念的認(rèn)知不足

雖然綠色化學(xué)理念早在21 世紀(jì)初就已經(jīng)傳入國內(nèi)，但由于部分學(xué)校缺乏對綠色化學(xué)理念的宣傳教育，學(xué)生對于綠色化學(xué)理念的認(rèn)知仍存在不足。一方面，教材和課程內(nèi)容沒有充分涵蓋綠色化學(xué)的相關(guān)知識，導(dǎo)致學(xué)生對于環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的概念認(rèn)識有限，對于化學(xué)活動對環(huán)境造成的潛在影響了解不深。另一方面，應(yīng)試教育的壓力也使學(xué)生難以在緊張的學(xué)習(xí)計劃中，額外安排時間進(jìn)行綠色化學(xué)理念的學(xué)習(xí)，從而較難有效地建立對于綠色化學(xué)理念的認(rèn)知，該理念并未完全地滲透到初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂中。

（二）綠色化學(xué)理念在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的融入不足

受學(xué)校資源和實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件的限制，部分初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，師生難以選擇更環(huán)保的實(shí)驗(yàn)方案。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計、試劑選擇、廢棄物處理等環(huán)節(jié)，常常采用傳統(tǒng)的試劑和方法，未能充分考慮對環(huán)境的潛在影響。未能真正貫徹綠色化學(xué)的理念，在實(shí)驗(yàn)操作中，部分學(xué)生對于節(jié)約能源和廢棄物處理等方面不夠重視，導(dǎo)致化學(xué)廢液和廢品較難得到正確的分類和妥善處理，從而加重了環(huán)境負(fù)擔(dān)，同時也造成了水資源和實(shí)驗(yàn)材料的過度消耗。此外，在有限的實(shí)驗(yàn)課時內(nèi)，為了完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，教師更為注重化學(xué)知識和實(shí)驗(yàn)方法的講解教學(xué)，往往由教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生則在一旁觀察實(shí)驗(yàn)過程，增加了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中理解和吸收綠色化學(xué)理念的難度。在此種教學(xué)形式下，綠色化學(xué)理念無法完全融入初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生親自操作化學(xué)實(shí)驗(yàn)時，容易出現(xiàn)不符合綠色化學(xué)理念的操作情況，甚至?xí)虿僮魇д`危害學(xué)生的人身安全。

三、初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入綠色化學(xué)理念的具體路徑

（一）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普及綠色化學(xué)理念

教師在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中擔(dān)任著引導(dǎo)者的角色，只有化學(xué)教師認(rèn)真、仔細(xì)、科學(xué)地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)理論知識，學(xué)習(xí)化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)的正確操作方法，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普及綠色化學(xué)的教學(xué)理念，學(xué)生才能在教師的引導(dǎo)下更為高效順利、綠色安全地進(jìn)行各種化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)，汲取綠色化學(xué)理念的真正內(nèi)涵以及思想意識。因此，教師應(yīng)當(dāng)正確系統(tǒng)地認(rèn)識綠色化學(xué)理念，并將其思想貫徹落實(shí)到整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中。

例如，教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行“綠色銅鐵置換反應(yīng)實(shí)驗(yàn)”。先將少量銅硝酸溶液倒入燒杯中，使用玻璃棒將鐵片或鐵釘夾在鑷子或塑料夾子上，再將鐵片或鐵釘放入銅硝酸溶液中。之后教師引導(dǎo)學(xué)生觀察鐵片逐漸被銅硝酸溶液中的銅離子置換，并在鐵片上形成一層紅褐色的銅沉淀的反應(yīng)過程。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過程中，教師向?qū)W生解釋實(shí)驗(yàn)背后蘊(yùn)含的綠色化學(xué)理念，即在實(shí)驗(yàn)中，銅硝酸溶液是有選擇地與鐵發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生了銅沉淀，并沒有產(chǎn)生大量的廢液或廢氣，因此實(shí)驗(yàn)所用的化學(xué)試劑較少，對環(huán)境的影響較小。同時，教師與學(xué)生討論，如何在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步減少廢液的生，并有效回收化學(xué)試劑，鼓勵其積極進(jìn)行進(jìn)一步的思考，選擇更環(huán)保的方法和材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以此深化學(xué)生對綠色化學(xué)理念的認(rèn)識，引導(dǎo)其將相關(guān)知識真正運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)操作活動中去，推進(jìn)綠色化學(xué)教育理念在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的深入滲透。

（二）嚴(yán)格規(guī)范管理實(shí)驗(yàn)藥品的取用

初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)相對較為簡單，但仍會涉及多種實(shí)驗(yàn)藥品的使用與管理。在實(shí)驗(yàn)過程中，如果出現(xiàn)用藥種類或數(shù)量不正確的問題，容易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確、實(shí)驗(yàn)藥品浪費(fèi)等后果。因此，為貫徹綠色化學(xué)理念，教師應(yīng)采取更為清晰、規(guī)范的化學(xué)實(shí)驗(yàn)藥品保存方式，并對實(shí)驗(yàn)藥品的取用進(jìn)行嚴(yán)格管理，避免學(xué)生因?yàn)椴幻鞔_實(shí)驗(yàn)藥品的用量規(guī)則，而在實(shí)驗(yàn)課堂中浪費(fèi)實(shí)驗(yàn)藥品。同時，教師應(yīng)當(dāng)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用的藥品用量和濃度做出明確的標(biāo)注，幫助學(xué)生準(zhǔn)確地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，同時保證不會發(fā)生學(xué)生誤用藥品等安全問題。

在具體實(shí)施過程中，教師建立實(shí)驗(yàn)室藥品庫存清單，清單包括藥品名稱、CAS 號、數(shù)量、儲存位置等信息，并定期進(jìn)行審查和更新。教師要清楚標(biāo)注經(jīng)常使用的實(shí)驗(yàn)藥品名稱、濃度、危險性等必要信息，確保容器標(biāo)簽清晰易讀，以避免學(xué)生混淆和誤用。例如，碳酸氫鈉的危險性標(biāo)識為無害，醋酸的危險性標(biāo)識則為刺激性物質(zhì)。同時，教師還可以制定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)藥品領(lǐng)用和歸還制度，實(shí)驗(yàn)課堂中學(xué)生需按照規(guī)定統(tǒng)一領(lǐng)取藥品，藥品的取用量則按照實(shí)驗(yàn)所需量來計量，避免實(shí)驗(yàn)藥品的浪費(fèi)。

（三）引導(dǎo)學(xué)生妥善處理實(shí)驗(yàn)廢棄物

在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，較易產(chǎn)生廢氣、廢液、廢渣等有毒有害的廢棄物。為避免廢棄物通過地下管道流入地下造成污染，教師要深入貫徹綠色化學(xué)理念，積極引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成保護(hù)環(huán)境的意識，及時對固體廢棄物、廢液廢棄物、廢氣等實(shí)驗(yàn)廢棄物進(jìn)行無害化處理。

1.固體廢棄物主要包括濾紙、實(shí)驗(yàn)中用過的固體試劑、廢棄的固體產(chǎn)物等，教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前向?qū)W生介紹固體廢棄物的種類和性質(zhì)，強(qiáng)調(diào)分類回收實(shí)驗(yàn)廢棄物的重要性，鼓勵學(xué)生將廢棄試劑瓶、廢棄玻璃器皿等可回收的廢棄物進(jìn)行分類和回收，并引導(dǎo)學(xué)生了解不可回收的固體廢棄物處理方法，如焚燒或掩埋，同時提醒學(xué)生在進(jìn)行焚燒處理時，要確保沒有對環(huán)境產(chǎn)生危害的物質(zhì)，以及控制好焚燒的溫度和條件。

2.教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生嚴(yán)格遵守化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的規(guī)定，并在實(shí)驗(yàn)前向?qū)W生詳細(xì)介紹不同類型廢液的處理方法，以此督促學(xué)生對于不同類型的廢液進(jìn)行針對性處理，禁止隨意倒掉廢液。例如，對于酸性或堿性的廢液，教師鼓勵學(xué)生用酸堿中和方法處理，對于含有價值成分的可回收廢液，教師則鼓勵學(xué)生采用蒸發(fā)濃縮的方法進(jìn)行處理，減少對環(huán)境的負(fù)面影響。

3.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師要反復(fù)強(qiáng)調(diào)廢氣處理的原則，即“不產(chǎn)生廢氣最好，少產(chǎn)生廢氣為佳，必要時迅速排出廢氣”，鼓勵學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計中盡量減少廢氣產(chǎn)生，選擇更環(huán)保的實(shí)驗(yàn)方法，并指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中選擇合適的廢氣處理設(shè)備，正確使用排風(fēng)扇、通風(fēng)罩或化學(xué)通風(fēng)櫥等設(shè)備，迅速稀釋廢氣，確保廢氣及時排出室外。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生理解綠色化學(xué)的理念，學(xué)會在實(shí)驗(yàn)中節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境。

（四）推廣綠色微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂中，推廣綠色微型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，是將“綠色化學(xué)”與”微型化學(xué)”兩個理念相結(jié)合，鼓勵在化學(xué)教學(xué)中使用更環(huán)保、更節(jié)約的實(shí)驗(yàn)方法。綠色微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)立足于5R 原則，主要特點(diǎn)為減少試劑用量，并在減少廢棄物的基礎(chǔ)上，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程更加安全。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的年齡和化學(xué)知識水平，選擇適合的微型實(shí)驗(yàn)項目，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)項目主題進(jìn)行微量瓶、微量燃燒器、微量試管等微型實(shí)驗(yàn)裝置的選擇。在微型實(shí)驗(yàn)中，教師要向?qū)W生展示準(zhǔn)確使用微量瓶滴取試劑、掌握微小火焰的調(diào)節(jié)、注意試劑的保存和處理等正確的實(shí)驗(yàn)操作技巧，并引導(dǎo)學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟準(zhǔn)確地進(jìn)行操作。此外，微型實(shí)驗(yàn)本身符合綠色化學(xué)理念，但在實(shí)驗(yàn)過程中，教師仍然應(yīng)該向?qū)W生強(qiáng)調(diào)環(huán)保意識，鼓勵學(xué)生節(jié)約用水、用電，并妥善處理廢棄物。通過以上步驟，確保初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的微型實(shí)驗(yàn)可以有效地進(jìn)行，讓學(xué)生在安全環(huán)保的條件下，更深入地了解化學(xué)現(xiàn)象和原理，同時培養(yǎng)其綠色化學(xué)意識。

例如，教師向?qū)W生示范制取氧氣的微型實(shí)驗(yàn)步驟，首先將一小塊內(nèi)裝過氧化氫固體的膠囊放入玻璃試管中，并用一定量的氫氧化鈉溶液將玻璃試管裝滿，之后快速將試管倒置，將密封膠囊放入密封瓶中，迅速用密封瓶口封住試管。教師再使用火柴或點(diǎn)火器點(diǎn)燃密封膠囊蓋子上的一小塊紙，以觸發(fā)過氧化氫的分解反應(yīng)，生成氧氣氣體。最后，教師鼓勵學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)過程中氣體的產(chǎn)生和實(shí)驗(yàn)裝置的變化。在實(shí)驗(yàn)中，教師使用了較小的裝置和少量的化學(xué)品，產(chǎn)生的氧氣量較小，但學(xué)生仍然能夠通過觀察氣泡來證明氧氣的生成。通過這個微型制取氧氣的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠親身體驗(yàn)氧氣的制取過程，加深對化學(xué)反應(yīng)的理解，并培養(yǎng)其綠色化學(xué)的觀念，同時也降低了教學(xué)過程中的實(shí)驗(yàn)風(fēng)險和實(shí)驗(yàn)成本。

（五）應(yīng)用仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行綠色教學(xué)

在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，部分實(shí)驗(yàn)過程涉及有害物質(zhì)或高溫高壓等危險條件，為踐行綠色化學(xué)理念，教師可應(yīng)用仿真實(shí)驗(yàn)室對相關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動進(jìn)行虛擬演示，使學(xué)生可以身臨其境地觀察到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不僅可以幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)原理，還能避免對學(xué)生的身體或?qū)Νh(huán)境造成不良影響。

教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生年級，通過仿真軟件設(shè)計一系列綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)操作，如添加化學(xué)試劑、調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件、觀察反應(yīng)過程和結(jié)果等，從而學(xué)習(xí)綠色化學(xué)的原理和技術(shù)。同時，教師要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的安全操作意識，讓學(xué)生了解綠色化學(xué)的目標(biāo)之一是保護(hù)環(huán)境和人類健康，而安全是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提。在學(xué)生完成虛擬實(shí)驗(yàn)后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，并與學(xué)生進(jìn)行討論，加深學(xué)生對綠色化學(xué)概念的理解，并培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

例如，開展氯化氫制取實(shí)驗(yàn)時，鑒于此實(shí)驗(yàn)具有較高的危險性，教師充分利用仿真實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，使學(xué)生通過仿真軟件進(jìn)行虛擬操作，正確設(shè)置氯化氫制取實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)條件，并添加適量的鹽酸和氫氣進(jìn)入虛擬反應(yīng)器，觀察氫氣與氮?dú)獾姆磻?yīng)效果。在完成實(shí)驗(yàn)后，教師與學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)心得，共同探討綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化方向，既保證了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課堂體驗(yàn)，又保障了教學(xué)過程的安全性和環(huán)保性。

綜上所述，綠色化學(xué)理念作為一種綠色、環(huán)保、安全、可持續(xù)的發(fā)展理念，是初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要依據(jù)和手段，有助于緩解初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展過程中所產(chǎn)生的資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問題，保障化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安全性、環(huán)保性。文章基于綠色化學(xué)理念的內(nèi)涵，從初中綠色化學(xué)教育的現(xiàn)狀出發(fā)，逐一論述了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普及綠色化學(xué)理念、嚴(yán)格規(guī)范管理實(shí)驗(yàn)藥品的取用等初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，目的是促進(jìn)綠色化學(xué)理念在初中化學(xué)教育中的深入滲透，推動綠色化學(xué)理念在初中化學(xué)實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的全面落地。