綠色化學理念滲透中學化學實驗教學的研究

張悅 翟宏菊

摘??要：隨著新課程改革的實施，對化學教學提出了更高要求，如何將綠色化學理念滲入到中學化學實驗教學以成為教育界關注的話題。化學是一門以實驗為基礎的學科，因化學實驗而產生的污染作為一種特殊的污染，更需要每一位化學人重視。然而目前很多高中對化學實驗的安全性和綠色化滲透做得還不夠。本文從綠色化學理念出發，對高中化學實驗目前存在的問題及實施綠色化實驗的意義進行了闡述，并提出一些解決策略，希望對一線的化學教師能有些啟發和幫助。

關鍵詞：綠色化學；高中化學；實驗教學

近年來，綠水青山就是金山銀山的理念深入人心，隨著全球環境問題和資源短缺問題的加劇，經濟發展的同時對環境保護提出了更高的要求，綠色化學的概念開始引起人們的廣泛關注。因此在化學實驗教學中，教師除了要重視基本知識基本技能的傳授，還要注重滲透化學實驗綠色化理念，注重培養學生的綠色環保意識和社會責任感。在新課改中，提出了“以人為本”“環保教育”等要求，這就需要教師將跟多精力放在如何培養學生科學素養方面上。

• “綠色化學”的含義

綠色化學也稱環境友好化學，不同于“先污染后治理”的觀念，其主要利用化學原理和化學手段，減少或者從根本上消除在生產中涉及到的有害物質。綠色化學理念主要有以下四個特點：一.保證化學反應條件無毒無害；二.使用無毒無害的反應物；三.反應中的物質循環利用；四.盡量做到無副產物，零排放?[1]。這一理念的出現讓我們重新認識化學這個學科，對傳統實驗加以改進和創新。

• 實施綠色化學實驗的意義
  • 實現社會可持續發展

隨著我國人民生活水平不斷提高以及環保意識不斷增強，人們開始越來越重視保護生態環境，這就要求我們把環境保護擺在首要位置來進行治理。綠色化學是可持續發展的產物，它在一定程度上可以反映出社會和經濟對于環境問題的解決。綠色化學可以把“污染控制”轉向“污染預防”，從根源處解決化學工業污染對環境的危害。作為新一代的化學人，不僅要努力踐行和發展新的，綠色環保的化學，更要將這種理念傳遞給更年輕的一代，使之更為廣泛的被了解，被接受，被實施?[2]。綠色化學的研究是為了解決環境問題，它具有一定的社會可持續發展意義，同時也符合我國經濟、政治和文化等方面快速增長下對資源和生態環境需求日益增加而帶來嚴重影響這一事實。所以我們必須從根本上解決問題，使綠色化學發揮更大的作用，從而促進社會可持續發展，更好的解決我國的環境問題。

2.2?促進教師教學水平與素質提升

化學實驗是一門綜合性很強，抽象性強且實踐性強的學科，因此教師必須轉變觀念和方法去引導學生們主動地參與課堂活動。在化學實驗教學中，教師的個人素質與價值觀對于學生的價值觀的形成有著重要的影響。新課程改革，新教材的研發和使用，都要求著化學教師樹立新的理念，并將新的理念融入到課堂中去，促使教師更新教育信息理念，發展新的教學模式，提升自身的環保意識，在自我提升中多與學生交流，師生共同進步，努力成為一名優秀的新時代化學教育工作者。

2.3?提升學生的綠色化學意識

《化學課程標準》中要求，學生的環保意識和思想對社會發展有最直接且深遠的影響，是開展綠色化學教育的開端和核心。綠色化學理念的事實依靠實驗，教師要嚴格根據課程標準創新化學實驗教學，不僅要增加綠色化學的具體內容，還要培養學生的綠色化學觀念，促進學生的綜合發展，教師要充分結合教材內容開展有效教學。中學生已經具備獨立思考的能力，培養他們的環境保護意識是素質教育的重要內容，而化學實驗更是培養學生創新思維意識和動手操作能力的重要部分，所以在中學化學實驗教學中，應當反復強調綠色化學理念的重要性，教師要在教學過程中做出正確引導，培養學生嚴謹務實，刻苦鉆研的學習精神，讓學生理解環境保護，社會發展和科學教育之間的關系，使學生在化學的知識海洋中，不僅學習到有用的知識，并且可以提升自己的社會責任感，同時高度認同化學學科對社會發展的重要貢獻，能夠客觀評價化學帶來的消極影響，做出積極的改變，用綠色化學理念做環境保護的踐行者。

2.4?保障師生的人身安全

在高中化學實驗中，部分化學實驗對環境有一定的污染。由于化學實驗室中的一些具有污染性的化學物質并沒有得到良好的管理，很有可能在操作過程中對實驗教師和學生的身體健康造成損害。要想避免污染性物質對師生健康的危害，需要化學教師用綠色化學理念改進化學實驗，對以往具有污染性的實驗進行革新，減少化學污染，有效落實綠色化學理念，讓學生在安全的實驗環境中操作，并指導學生積極思考，將綠色化學實驗的思想牢記于心。在實際的教學活動中，學校和化學教師要借助有效的方法對化學實驗進行科學改革，應用環保實驗器材和實驗材料，杜絕有污染的實驗，有效解決環境污染問題，節省化學資源，發揮綠色化學的優勢，為化學教師與學生的生命安全提供保障。

• 高中化學實驗教學存在的問題

3.1?綠色化學理念認識不夠

受應試教育影響，無論是教師的授課還是學生學習，都更加傾向于教材基本知識的解讀，以能夠取得好成績為目標。很多老師迫于高考的壓力，按照教材和大綱“照本宣科”，對于教材中延伸拓展的內容一帶而過。還有些教師雖然能夠意識到綠色化學理念的重要性，但是教學方式單一，并沒有深入的講解。在這種模式的熏陶下進行化學實驗時，學生完全按照老師的教學思路進行學習，只注重現象和結論是否準確，思維方式受到約束從而不會真正的從綠色化學角度出發，思考實驗設計的可行性，對節約資源，避免污染沒有概念[3]。因此，教師在備課階段就應該考慮課堂教學如何能夠和綠色化學教育有效的整合，對傳統的教學計劃做出適當的調整，為學生形成綠色化學理念提供基礎，長此以往，學生會有意識的選擇可以替代的，無毒害的藥品進行實驗，會有意識的處理好實驗的殘留廢棄物，有意識的將可再利用的藥品進行回收。

• ?實驗設計不科學

綠色化學實驗的教材不夠完善，影響學生對知識點的理解和運用。高中化學實驗中經常會使用到有污染型的藥品，或者是產生有污染的廢物，如果不進行妥善處理，不僅威脅師生的人身安全，對環境也有一定的破壞。在有機化學部分乙烯制取實驗中，教材中是用濃硫酸和乙醇3：1的比例作為反應物來制取乙烯。實驗過程中會產生黑色的碳渣，難以清洗和處理，乙醇的利用率也不高。濃硫酸和乙醇的濃度和用量也沒有提及，學生在操作過程中容易造成藥品浪費和加重污染。除此之外，實驗設計中較少體現藥品的二次利用，有些化學廢物可以密封保存回收再利用，爭取資源利用最大化，例如，上述實驗的廢液中還含有較高濃度的濃硫酸和乙醇，可以回收起來作為實驗室的洗液，濃硫酸稀釋后可以代替稀硫酸使用。

• ?實驗操作不規范

綠色化學實驗拒絕實驗浪費，拒絕環境污染，盡量減少或避免實驗事故，然而在教學中經常會因為學生操作不規范而看不到實驗現象、得不到實驗結論，導致實驗重復進行，不僅浪費藥品還浪費時間，并且會有一定的安全隱患，亦或是帶來污染。所以在實驗準備階段，教師要對相關理論知識進行指導，并對可能出現的突發情況進行強調，明確實驗目的，時刻強化學生的規范操作的意識，爭取提高實驗的成功率，盡量避免失誤。

• 多媒體實驗教學應用的少

隨著現代科學技術的發展，多媒體輔助的教學手段進入課堂逐漸被廣泛的應用。不可否認的是多媒體教學具有圖文結合、形象生動等特點，不僅可以激發學生的學習積極性，而且可以幫助學生更好，更清晰地理解實驗原理并應用于化學實驗中，符合綠色化學理念，還能最大限度地減少浪費和環境污染。但是，在實際教學中，大多是播放實驗視頻幫助學生理解實驗原理，觀察規范的實驗操作，學生無法自己動手操作實驗，缺乏實踐，在操作過程中會有很多突發情況不可避免，從根本上來看沒有達到綠色化學實驗教學的預期效果。因此，多媒體教學應該更傾向于實驗室模擬教學，而不是一味地加深對實驗原理的理解。

4??高中化學實驗滲透“綠色化學”理念的重要策略

• ?盡可能選擇對環境影響小的反應物

在不影響實驗效果的前提下，選擇無毒害的藥品來替代原本的藥品，或者尋找一些對環境影響小的藥品來替代對環境影響大的藥品。如教材中的萃取實驗選擇的是四氯化碳溶液做萃取劑，由于四氯化碳具有一定的毒性，對環境和人體有一定的損害，可以選擇揮發性小，毒性小的煤油或者環己烷來代替進行實驗。在溶液的導電性實驗中，選擇鹽酸和氯化鈉，二者在通電時會產生有毒的氯氣，可以選擇硝酸鈉和硝酸進行實驗避免氯氣的產生，既能達到實驗目的，又避免了污染。

• ?減少試劑濃度和用量

化學實驗需要化學原料和器材進行支撐，在教學過程中，無論是教師演示實驗或者是學生實驗，都會存在為了追求更明顯的實驗效果多加實驗藥品的情況，造成藥品的浪費，而實際上很多實驗減少藥品的用量，同樣可以觀察到明顯的實驗現象。且由于有些化學原料的保存條件較為苛刻，容易變質，拆封后必須盡快用完，教師一定要在開始實驗前，指導學生根據實驗需要，預估自己的大概用量，盡可能減少原料浪費。

比如教材中吸熱反應放熱反應的實驗，藥品用量減半也可以得出結論。物質的量濃度溶液配制實驗，將配制溶液的體積由500ml改為100ml，只需讓學生熟練掌握配制溶液的操作步驟，從而避免了藥品的浪費，也可以為后續廢液處理減輕壓力。

4.3?實驗試劑和廢棄物循環利用

很多實驗的廢棄物是有一定的利用價值的，對于可以繼續使用的化學原料，要妥善保管，做好標記，方便在以后的實驗中繼續使用，同時指導學生在實驗過程中注意保護實驗器材，如試管，燒杯等。比如人教版教材中氯氣的制取實驗中，反應剩余的二氧化錳，如果直接廢棄，不僅造成了資源的浪費，并且對環境會產生污染，應該密封保存回收利用。反應停止后剩余的稀鹽酸也可以回收用作原電池實驗中的電解質溶液。此外，制備氫氣時剩余的鋅粒，充分用水沖洗后也是可以重復利用的，并且這種回收的鋅粒由的鋅粒更加明顯。

4.4?實驗廢液和尾氣處理后排放

在實驗結束后，反應產生的廢渣，廢液還有廢氣等要及時進行綠色化處理，不可以直接排放。不同的廢棄物要采用不同方式處理，爭取把對環境的污染，和對師生的危害降到最低。廢渣最好是可再生利用。廢液如果是酸液或者堿液可以相互中和后在排放。對于實驗產生的廢氣，酸性氣體可以通入氫氧化鈉等堿液除去，例如硫化氫，二氧化硫等氣體；堿性氣體如易溶于水的氨氣可以用水吸收；易燃氣體如甲烷可以點燃后排放?[4]。教師要提倡高中生參與處理化學實驗廢棄物的活動，既可以讓學生掌握無害化處理實驗廢物的方式，也可以讓學生養成節約資源，變廢為寶的習慣。

4.5?實驗設計緊密聯系生活實際

化學學科本來就是一門與生活實際緊密聯系的學科。在課堂教學中，教師可以將生活中的化工生產和實際環境問題作為教學背景，運用實例講解引導中學生對生活中的化學產生關注，鼓勵學生用綠色化學理念思考和解決實際問題。綠色化學的出現更是為了化學能夠更好的為人們和社會服務。將化學實驗的開展與日常生活相聯系，不僅能夠幫助學生更好的理解實驗原理，也能運用所學的化學知識去解決生活中的實際問題，多一份思考。例如進行氯氣的相關性質實驗時，教師可以提出問題：“為什么氯氣泄漏會造成嚴重的危害，但是卻可以使用氯氣對自來水進行消毒？”引發學生對環境污染的思考。在進行原電池實驗時，教師要強調廢舊電池處理不當會造成危害，教育學生不可隨意亂丟。除此之外，生活中的很多廢棄物一次性注射器，廢氣礦泉水瓶，氣球，吸管等都可以代替化學儀器進行實驗，同學們可以自由發揮做簡易的實驗裝置。既提高了他們的學習興趣，又潛移默化的培養了學生的綠色環保意識。

• ?運用多媒體進行虛擬實驗

隨著網絡技術，計算機技術和虛擬現實技術的不斷發展，也為化學實驗教學提供了許多輔助工具。由于很多實驗很難做到無毒無害，違背了綠色化學理念，這些工具就可以很好的解決這些問題。教師可以通過課件視頻的制作帶領學生一起觀看實驗視頻，做好指導和解說，同樣可以取得良好的教學效果?。也可以利用仿真虛擬實驗室來模擬化學實驗場景。既可以用于對化學感興趣的學生進行實驗探索，也可以用于教師演示實驗。在這里，通過模擬軟件模塊，我們可以放心的進行各種實驗操作，如氯氣的制取和相關性質實驗，銅與濃硫酸反應實驗等，由于實驗藥品本身存在危害很難實際操作，通過虛擬實驗可以真實地觀察到實驗現象，又可以反復演練，既能提高學生的積極性，又能從源頭杜絕污染?[5]。

結語

綜上所述，綠色化學是未來化學發展的必然趨勢，綠色環保已經成為中學化學教學的重要理念，教育工作者應該提高對綠色化學理念的重視。本文對綠色化學理念進行了詳細介紹，從中學化學實驗存在的問題到如何引入綠色化學實驗做出了探討，中學化學實驗存在的問題亟待解決，按照綠色化理念進行改進是十分必要的。這樣不僅是對師生的健康負責，并且為保護環境做出了很大的貢獻。既能節約資源節省實驗經費，又可以通過多樣的實驗教學模式取得良好的教學效果。化學實驗課不僅要讓學生掌握基本的實驗操作技能，更重要的是幫助學生樹立綠色環保的意識，讓同學們從每一次實驗做起，從身邊每一件小事做起，成為滿足化學學科核心素養的人才。因此，中學化學實驗的綠色化勢在必行。

參考文獻：

[1]萬亞輝.“綠色化學”理念在中學化學教學中的滲透[J].當代化工研究，2018（01）：76-77.

[2]俞巧紅.綠色化學——一種新的化學理念[J].中學化學教學參考，2000（Z2）：8-9.

[3]張春雷.在高中化學教學中滲透綠色化學理念[J].科學咨詢（教育科研），2020（11）：245-246.

[4]王家希.高中化學實驗綠色化的實踐措施[J].廣東化工，2016，43（23）：167+166.

[5]潘淇，胡明華，敖克厚.淺談綠色化學實驗的教學策略[J].佳木斯職業學院學報，2017（10）：266-267.

基金項目：?吉林師范大學?2021?年職業教育與成人教育教學研究課題（5號）

作者簡介：張悅（1998—??），女，吉林松原人，在讀碩士研究生，研究方向：學科教學（化學）。

*通訊作者：翟宏菊（1973—??），女，吉林四平人，教授，碩士生導師，研究方向：學科教學（化學）。