綠色化學教育理念在高中化學實驗教學中的融合策略

摘" 要：實驗教學是高中化學教學的重要環(huán)節(jié)，也是鍛煉學生操作能力、輔助學生內(nèi)化化學思維與認知、發(fā)展學生核心素養(yǎng)的重要教學內(nèi)容。將綠色化學教育理念融入化學實驗教學，能提升高中化學實驗教學活動的環(huán)保性，增強實驗教學的社會效益，同時培養(yǎng)學生形成綠色環(huán)保的化學觀念。文章根據(jù)人教版（2019）高中化學教材內(nèi)容，呈現(xiàn)了當前高中化學實驗教學中融合綠色化學教育理念的教學過程。之后根據(jù)案例教學情況分別從實驗裝置、現(xiàn)代化技術輔助、綠色理念這三個角度提出了化學實驗教學中融合綠色化學教育理念的有效策略，以期為高中化學學科高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

關鍵詞：綠色化學教育理念;高中;化學實驗

《中共中央、國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》指出“2030年前二氧化碳排放達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和”。由此可見我國綠色健康可持續(xù)發(fā)展刻不容緩。綠色發(fā)展已經(jīng)被國家納入促進發(fā)展動力、增強發(fā)展優(yōu)勢的五大理念體系中，是現(xiàn)代社會發(fā)展不可或缺的要素。高中化學學科教師應積極響應國家號召，致力于推進化學教學的綠色化改革，打造綠色化學實驗教學模式。在實際教學中，開展綠色化學實驗教學，是為了減少部分化學實驗造成的污染，培養(yǎng)學生形成綠色的化學觀。

一、高中化學實驗教學中融合綠色化學教育理念的教學過程

（一）教材分析

本節(jié)課展示的案例選自人教版（2019）必修一第二章第二節(jié)《氯及其化合物》一課。教材中的“實驗2-7”是一組驗證氯氣性質(zhì)的實驗。這組實驗使用了集氣瓶、導管等器材。實驗中的氯氣本身具有一定毒性，在不密封的集氣瓶中做氫氣在氯氣中的燃燒實驗，難免會導致部分氯氣外溢，不僅存在安全隱患，也不符合綠色化學理念。因此，教師將綠色化學教育理念與本節(jié)課化學實驗教學相融合，創(chuàng)新化學實驗裝置與化學實驗教學過程。

（二）學情分析

在此之前，學生已經(jīng)學習了金屬鈉及其化合物的知識點，掌握了研究物質(zhì)性質(zhì)的一般方法與思路，具備學習和探索氯及其化合物性質(zhì)的基礎。但是，若要讓學生自己創(chuàng)新化學實驗，制訂具有綠色環(huán)保特色的實驗方案，仍具有一定難度。因此，教師直接提出綠色化學教育思想，結合教材相關內(nèi)容，組織學生參與“氯氣的化學性質(zhì)”的實驗設計與研究，讓學生在交流討論的過程中逐步認識到密閉性實驗裝置的環(huán)保性，認識到綠色理念對化學學科的重要意義。

（三）教學目標

1. 認識新的實驗裝置，利用新的裝置開展實驗探究，了解氯氣的性質(zhì)，同時形成綠色化學理念，發(fā)展實驗探究能力。

2. 通過化學實驗學習與探究，感受化學對生活的作用，領會化學對環(huán)境保護的意義，培養(yǎng)社會責任感。

（四）綠色化學教育理念與化學實驗教學融合過程

1. 課程導入。教師利用多媒體播放2021年4月28日上午江蘇省常州市發(fā)生的“橫山橋液化氯泄露事件”，導入“氯氣的性質(zhì)”主題教學內(nèi)容，創(chuàng)設生動的真實情境。

教師：請觀看這則新聞，新聞中液化氯泄露，現(xiàn)場的人們有什么感受呢？

學生：居民聞到了刺鼻的氣味，在撤離的過程中紛紛捂住口鼻，消防人員甚至戴著防毒面罩進入現(xiàn)場。

教師：觀看現(xiàn)場圖片，結合新聞描述，你可以得到什么假定結論呢？

學生1：氯氣是一種有毒性氣體。

學生2：氯氣可液化。

2. 教材實驗觀察與討論。教師給學生展示教材“實驗2-7”，播放配套演示實驗視頻，通過提問讓學生發(fā)現(xiàn)這種實驗的“漏洞”。

教師：觀看視頻可知氯氣在常溫下是一種氣體，將其放置于一個半開放的環(huán)境，其很容易逸散到外部空間中。之前我們猜測氯氣具有毒性，教材中提到的氯氣燃燒實驗，是否考慮到了氯氣的毒性呢？

學生1：沒有考慮到。無論是教材中的實驗圖片，還是演示視頻中的實驗操作，實驗人員都是使用導管作為燃燒氫氣的器材、將集氣瓶作為容納氯氣的容器。在實驗時，需要打開集氣瓶瓶口，但是這種方法很難保證氯氣不泄漏。那么，氯氣泄漏了對正在做實驗的人是否有危險呢？

學生2：我有同樣的觀點，我們做的實驗規(guī)模較小，不會引起較大范圍的污染。但是，新聞中的“液化氯的泄漏”與我們做實驗時部分氯氣逸散到空氣中，其本質(zhì)是相同的，都是對環(huán)境的一種污染，也是對自身安全的不負責。

3. 化學實驗的綠色化改進探究。教師與學生繼續(xù)交流，討論“如何解決氯氣逸散問題”，強化學生的綠色化學觀念，組織學生參與綠色化學實驗裝置的設計與搭建。為了引導學生更好地完成實驗，教師根據(jù)常規(guī)的密閉性實驗，為學生準備了相關的實驗器材及試劑。

實驗器材：U型管、注射器、橡皮管、鐵架臺、不同規(guī)格的橡膠塞與試管、魯爾三通（帶魯爾接頭）、止水夾等。

試劑：KMnO4固體、濃鹽酸、品紅溶液、無水CaCl2固體、飽和食鹽水、氯化亞鐵溶液、淀粉碘化鉀試紙、硫氰化鉀溶液。

各小組學生紛紛開始研究實驗裝置，在教師的陪伴與提點之下，他們將不同的器材與試劑進行搭配，設計了“氯氣的制備及性質(zhì)檢驗”實驗裝置（如圖1所示）。在實際操作時，學生在具支U型管中加入無水氯化鈣固體，將盛有飽和食鹽水的小試管置于U型管左側(cè)管內(nèi);將注射器2的活塞拔出，加入高錳酸鉀固體，然后調(diào)節(jié)控制閥，使注射器1和2連通，再緩慢將注射器1中的溶液推進2中，以制取氯氣并進行氯氣的性質(zhì)檢驗實驗。

學生完成實驗后，教師詢問學生關于密封型實驗裝置中氯氣的“處理”原理，讓學生充分了解氯氣的性質(zhì)，并學會利用化學反應處理這些有毒害的物質(zhì)，從而更好地保護環(huán)境，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。

二、高中化學實驗教學中融合綠色化學教育理念的有效策略

根據(jù)第二節(jié)《氯及其化合物》實驗教學案例，可以看出，本節(jié)課中涉及較多的化學反應知識點，比如，氯氣與金屬的反應、與非金屬單質(zhì)的反應、氯氣與水的反應、氯氣與堿的反應等。教師將綠色化學教育理念與化學實驗教學相融合，不僅改進了實驗裝置，避免開放的裝置對教室環(huán)境造成的不良影響以及氯氣逸散對學生健康的潛在威脅，也引導學生參與了實驗裝置、實驗方案的“綠色化設計”，充分發(fā)揮了學生的主體性地位，培養(yǎng)了學生的綠色化學思維，鍛煉了學生的創(chuàng)新與實驗操作能力。就本次融合教學的實施情況而言，學生反饋良好，不僅克服了對有毒性氣體氯氣的恐懼，也對氯氣的性質(zhì)、氯氣性質(zhì)知識的運用形成深刻理解?？梢?，在今后的高中化學實驗教學中，教師要想融合綠色化學教育理念，可以延續(xù)本節(jié)課的思路，從改進實驗裝置、現(xiàn)代技術輔助、綠色理念的融合角度入手，具體策略如下。

（一）改進教材內(nèi)的基礎實驗裝置，展現(xiàn)綠色化學理念

在化學實驗教學中，部分教師采用的綠色化學教育理念融入方法是直接改進實驗裝置，讓學生直接利用密閉型的實驗裝置進行實驗操作。這種方法雖然可以直接體現(xiàn)綠色化學實驗理念，但是由于缺乏對比性，學生對這種實驗裝置的優(yōu)越之處感受并不深刻，無法形成強烈的主觀意愿。因此教師可以延續(xù)“第二節(jié) 氯及其化合物”這節(jié)實驗教學課的做法，先展示“不具有環(huán)保性”的實驗裝置、演示實驗操作，讓學生自己發(fā)現(xiàn)問題，然后引導學生一點點地改進實驗裝置。這樣一來，學生出于對自身安全的考慮，會積極地改進實驗裝置，并在這一過程中逐步認識綠色化學理念，且對“如何實現(xiàn)化學實驗的綠色、可持續(xù)發(fā)展”形成相關見解。在實驗教學中，教師可以引導學生從“綠色環(huán)?！钡慕嵌冗M行思考，比如，“如何避免有毒氣體逸散”或者“這個實驗用到的化合物具有一定污染性，我們?nèi)绾谓鉀Q這個問題”，通過這樣的化學教學活動，教師可以引導學生逐步理解綠色化學的含義，幫助學生在自主思考、交流、操作的過程中逐步構建綠色化學實驗模型。

（二）整合綠色理念與學科內(nèi)容，開展綠色化學實驗探究項目

在高中化學實驗教學中，融合綠色化學教育理念，旨在培養(yǎng)學生的綠色化學觀念，引領學生正確參與化學學習，培養(yǎng)學生的學科責任感?；诖?，學生的學習探索過程、學習體驗過程是極為重要的。就第二節(jié)《氯及其化合物》這節(jié)課而言，雖然教師全過程引導學生探究綠色化學實驗裝置，讓學生自己設計、自主操作，但是沒有將學生的自主空間開發(fā)到極限。為了充分激發(fā)學生的自主學習能力，教師可以整合“第二節(jié) 氯及其化合物”內(nèi)容、實驗素材，提出“無污染的氯氣性質(zhì)驗證實驗”項目式探究學習活動，以項目目標“如何解決實驗中的污染問題”引導學生主動探索，開展綠色化實驗探究項目，充分發(fā)揮學生的主體性地位。

（三）利用現(xiàn)代化技術輔助，支持學生實驗探究

就本次開展的第二節(jié)《氯及其化合物》實驗教學而言，實驗教學全過程均體現(xiàn)了綠色化學理念，各項教學活動也可以調(diào)動學生的學習積極性。美中不足的是，在演示環(huán)節(jié)，學生只能夠通過觀看、聯(lián)想等方式認識氯氣的有毒性;在實驗創(chuàng)新設計與裝置搭建環(huán)節(jié)，學生需要在紙上繪制出改進之后的實驗裝置結構、標記實驗原理。但是，這種過程是抽象的，對學生化學認知、抽象思維能力與邏輯思維能力的要求較高?？紤]到班級中仍然有部分學生認知水平處于中等偏下，教師可以利用現(xiàn)代化技術輔助開展綠色化的化學實驗教學。

比如，在實驗演示環(huán)節(jié)，教師可以利用本校的數(shù)字化教學系統(tǒng)，將本節(jié)課的化學知識與教學需要輸入系統(tǒng)中，創(chuàng)建虛擬仿真的“開放裝置之下的氯氣性質(zhì)驗證試驗”。在虛擬仿真模型中，實驗現(xiàn)場有幾只虛擬仿真的小白鼠。教師可以讓學生利用多媒體設備完成這組實驗的虛擬操作。學生在操作中可以發(fā)現(xiàn)，這些小白鼠隨著實驗進程的加深逐漸失去了生命力。此時學生自然而然產(chǎn)生疑惑：“我們又沒有利用小白鼠做實驗，為什么實驗臺子旁邊的小白鼠會自己死去？”學生圍繞這個問題進行激烈討論，就氯氣的性質(zhì)提出假設，并且搜索關于氯氣的資料佐證。在這一過程中，學生不僅對氯氣的性質(zhì)形成了深刻理解，更對“綠色化學理念的重要性”極為認同，同時也強化了學生后續(xù)探究“綠色化的化學實驗”的積極性。

三、結語

綜上所述，綠色化學教育理念的融合顛覆了傳統(tǒng)的化學實驗教學模式，學生不僅可以參與化學實驗裝置的創(chuàng)新，也可以提升化學實驗的安全性與環(huán)保性。根據(jù)本次呈現(xiàn)的化學實驗教學案例可以看出，教師將綠色化學教育理念融入化學實驗，主要是通過改進實驗裝置、去除實驗中產(chǎn)生的有毒氣體等方法，降低化學實驗的污染性，確?；瘜W實驗教學不會對周圍環(huán)境造成不良影響。在今后的高中化學實驗教學中，建議教師進一步拓展綠色化學教育理念的融合角度，靈活利用新材料、新技術，創(chuàng)新化學實驗教學活動，讓學生結合社會生活、日常生活元素參與綠色化學的實驗探究，加深學生對化學的理解，培養(yǎng)其科學探究能力、創(chuàng)新能力和可持續(xù)發(fā)展的化學觀念。

參考文獻：

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（責任編輯：張涵淋）