綠色化學理念下高中化學實驗校本資源的開發與應用

關鍵詞：綠色化學理念；高中化學實驗；校本資源

課題項目：廣西教育科學“十四五”規劃2024年度中小學實驗教學研究專項課題一般課題“綠色化學理念下縣域普通高中化學實驗校本資源的開發與實踐研究”（課題編號：2024ZJY1034）。

作者簡介：韋元成（1985—），女，廣西壯族自治區河池市都安瑤族自治縣第二高級中學。

作為化學可持續發展的重要理念，綠色化學強調從源頭預防污染，減少或消除化學品及化學過程對人類健康和環境的危害[1]。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）強調，要讓學生認識環境保護和資源合理開發的重要性，具有綠色化學觀念和可持續發展意識[2]。高中階段是學生科學觀念與核心素養形成的關鍵期，在高中化學實驗探究中滲透綠色化學理念，不僅有助于培養學生的環保意識和責任感，還能促進其創新性和系統性思維的發展[3]。基于此，本文以具體實驗為例，探討綠色化學理念下高中化學實驗校本資源的開發與應用策略，以期構建可復制推廣的綠色實驗教學模式，為一線教學實踐提供理論參考與操作性范例。

一、理論概念界定

綠色化學實驗是指在綠色化學理念指導下進行的實驗，其主要目的是減少或避免使用對環境有害的試劑和溶劑，優化實驗過程以減少污染物的生成和排放[4]。作為化學學科發展的重要指導思想，綠色化學理念的核心內涵可從理論本源與教育要求兩個層面展開闡釋。從理論本源看，在PaulAnastas與JohnWarner提出的綠色化學12條原則中，“防止產生廢棄物要比產生后再去處理和凈化好得多”“使用可再生原料”“盡量減少衍生物”等內容為綠色化學提供了理論指導。從教育要求看，新課標將“科學態度與社會責任”列為核心素養的重要維度，明確要求通過化學教育培養學生的綠色化學意識，這使綠色化學理念在中學階段不僅是學科知識，更成為價值引領的實踐導向。

綠色化學理念下高中化學實驗校本資源的特征可從環保導向性、可操作性與鄉土融合性三個維度展開分析。首先，環保導向性是核心特征。這一特性源于綠色化學的“5R”原則：通過實驗設計的“減量（Reduce）”控制試劑用量，以“重復使用（Reuse）”延長儀器壽命，借“回收（Recycle）”實現廢棄物再利用，用“再生（Regenerate）”轉化有害產物，憑“拒用（Reject）”排除高毒物質。這些原則共同構建從實驗準備到實施的全流程環保約束，使資源開發天然具備環境友好的價值底色。其次，可操作性是實踐基礎。高中化學實驗校本資源的開發需考慮學校的教學條件差異，尤其應降低對精密儀器和昂貴試劑的依賴，使實驗設計更加貼近常規教學環境。實驗步驟應簡化，確保學生能在教師的指導下獨立完成基礎操作；材料盡量選用日常生活中易獲取的替代品，以降低實驗成本及實施門檻；操作難度需契合高中生的認知水平與動手能力，在達成教學目標的同時，保障實驗的安全性與可行性。最后，鄉土融合性是地域標識。高中化學教學可充分挖掘所在地區的自然與社會資源，把本地常見的土壤、植物、生活廢棄物等作為實驗材料，使實驗內容與學生的生活經驗緊密聯系。這種貼近現實的設計不僅能提升學生對實驗的親切感與參與度，還有助于綠色化學理念與“關注生態環境、熱愛家鄉”的情感教育有機融合，實現知識傳授與價值引領的雙重目標。

二、綠色化學理念下高中化學實驗校本資源的教學價值

（一）深化綠色認知，培育化學學科核心素養

在學生發展層面，綠色化學理念指導下的高中化學實驗校本資源對于深化學生的綠色認知、培育學生的化學學科核心素養具有重要意義。通過參與真實情境中的綠色實驗設計與操作，學生能將綠色化學理念從抽象概念轉化為具體的實踐體驗。這種學習方式不僅能增強學生對“減少污染”“原子經濟性”“安全設計”等核心理念的理解，還能促使他們在動手過程中主動思考如何優化實驗方案以降低環境污染風險、減少資源浪費。與傳統驗證性實驗的被動執行不同，校本資源更強調學生的主體參與和綠色意識的內化，有助于他們在實踐中逐步形成科學態度與社會責任素養。此外，在開展綠色實驗的過程中，學生需要綜合運用觀察、推理、判斷等思維能力，這也進一步促進了其宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知等化學學科核心素養的發展，真正實現知識學習與價值觀塑造的有機統一。

（二）強化實踐參與，提升問題解決能力

以綠色化學理念為導向的高中化學實驗校本資源能顯著提升學生的實踐深度與問題解決能力。這類實驗資源圍繞現實問題展開，要求學生自主查閱資料、設計實驗方案、選用替代材料，并在實驗過程中不斷調整和優化操作流程。這一具有開放性和探究性的學習方式，能夠促使學生從傳統的“按步驟操作”向“設計一改進一實施”的主動探索轉變。面對實驗失敗或材料有限的情況，學生需要綜合考慮試劑的安全性、反應效率、廢棄物處理等因素，嘗試多種解決方案。這一過程可有效激發學生的創新思維，提升其實踐能力與問題解決能力。同時，實驗過程中的團隊協作和交流討論，有助于提升學生的溝通表達與合作能力。這樣的學習路徑不僅能讓學生掌握化學實驗的基本技能，還能培養其在真實情境中解決復雜問題的綜合素質，為其未來學習與生活奠定堅實基礎。

（三）推動教學轉型，促進教師專業發展

校本實驗資源的開發與應用為教師改進教學方式和提升專業能力提供了強有力的支撐。教師不僅是教材內容的實施者，還是課程資源的設計者和教學策略的組織者。針對綠色化學理念的要求，他們需要從環保要求、安全性考慮、可行性等多個維度審視實驗教學內容，具備綠色實驗設計、本土素材轉化、教學資源整合等多方面的能力。此類實踐會推動教師不斷更新教育理念，拓展專業知識面，同時提升跨學科整合和教學創新的能力。在引導學生開展探究性學習時，教師還需要調整自己的教學角色，從“講授者”轉變為“引導者”，重視學生思維能力和實踐能力的培養。這樣的教學模式改革既能提高課堂的互動效果和教學實效，又能推動教師教學水平和科研能力的提升，為構建高質量化學教育體系提供人才保障。

三、綠色化學理念下高中化學實驗校本資源的開發與應用策略

（一）微型化改造，減少實驗損耗

微型化改造是綠色化學理念下高中化學實驗校本資源開發與應用的基礎策略。其核心在于優化實驗裝置與流程以降低物質損耗，將環保理念轉化為可感知的實踐體驗。具體而言，教師需從實驗裝置選擇、試劑用量控制與操作流程簡化三方面推進。首先，優先選用點滴板、小試管、微型氣體發生器等體積小且容量低的儀器替代常規裝置。這類儀器的容積通常僅為傳統儀器的 ，能從物理層面限制試劑使用量。其次，調整試劑濃度與用量。例如，將濃鹽酸稀釋至原濃度的 ，固體試劑用量減少至 0.1--0.3g ，從源頭降低廢棄物產生量。最后，簡化實驗步驟，減少試劑轉移、加熱等易造成損耗的環節。例如，將多次過濾改為靜置沉淀，并將反應時間縮短至5一8分鐘。這些調整既能降低實驗成本，又能通過“用量可見、損耗可算”的直觀對比，幫助學生建立“減量即環保”的認知。

以人教版高中化學教材的“氯氣的實驗室制法”為例，教師可通過以下步驟落實微型化改造策略。實驗前，教師先對比傳統裝置（ 250mL 圓底燒瓶 +10mL 濃鹽酸）與微型裝置（ 50mL 微型氣體發生器 +2mL 稀釋鹽酸）的參數，引導學生計算理論試劑用量的差異。實驗中，學生分組組裝微型裝置，加入 0.1g 二氧化錳與 1mL 經稀釋的濃鹽酸（濃度約為 6mol/L ），用酒精燈加熱至有氣泡產生后，立即用濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近導管口，觀察到試紙變藍即停止加熱，總反應時間約6分鐘。實驗后，教師展示兩組對比數據：傳統實驗產生約800mL氯氣（需用 500mL 氫氧化鈉溶液吸收），而微型實驗僅產生約 150mL 氯氣（用 100mL 氫氧化鈉溶液即可完全吸收），鹽酸損耗量減少約 85% ，廢棄物處理成本降低。通過這一過程，學生能夠在掌握氯氣制備的核心原理的同時，直觀感受到“減少試劑用量 降低環境污染”，其環保認同從抽象概念轉化為具體的操作經驗，達成“做中學”的目標。

（二）鄉土化取材，貼近生活情境

鄉土化取材與生活化設計是綠色化學理念下高中化學實驗校本資源開發與應用的關鍵路徑。其核心在于將當地獨特的自然與人文資源轉化為教學素材，以“用身邊材料做實驗”模式打破化學知識學習與生活經驗的隔閡。具體實施時，教師需遵循“資源挖掘一轉化設計一實踐引導”邏輯鏈：首先，開展本地資源調研，梳理本地常見的自然材料、生產廢棄物和特色產業相關物質，建立鄉土實驗素材庫;其次，結合課程目標篩選可轉化為實驗項目的材料，重點關注材料的易得性、安全性以及其與知識點的契合度；最后，引導學生參與實驗設計，鼓勵其從生活問題出發提出實驗目標，并通過化學原理推導實驗步驟，使實驗從“教材任務”轉變為“問題解決工具”。

例如，在“土壤酸堿性測定與改良”實驗中，教師可按以下步驟推進教學：實驗前，要求學生分組搜集本地不同區域的土壤樣本，并記錄采樣點的農作物生長狀況；實驗中，指導學生用pH試紙測定土壤浸出液的pH，記錄數據并繪制“土壤pH分布圖”，接著結合化學知識分析酸性土壤的成因，設計“模擬改良實驗”，取酸性土壤樣本，分別加入不同量的生石灰粉末，混合后再次測定pH，觀察改良效果；實驗后，組織學生與農業技術站對接，將實驗數據反饋給當地農戶，并討論如何科學控制生石灰用量以避免土壤板結。在這一過程中，學生不僅掌握了溶液pH測定、酸堿中和等核心知識，還深刻體認到化學知識在解決家鄉實際問題中的應用價值，其探究興趣從“對實驗現象的好奇”升華為“用化學改善生活”的內在動力。

（三）循環化設計，提高資源效率

循環化設計與資源化處理是深化綠色化學理念下高中化學實驗校本資源開發與應用的重要舉措。其核心在于構建實驗廢棄物再利用流程，使學生在資源循環中理解“化學不僅是消耗資源，更是創造資源”的理念。具體實施時，教師需把握三個關鍵環節：一是建立實驗廢棄物分類標準，根據成分、危害性進行分級，為后續處理提供依據；二是設計“回收一提純一再利用”標準化流程，如針對含銀廢液設計“沉淀一過濾一還原”步驟，針對中性廢液設計“pH調節一稀釋一澆花”路徑；三是將回收產物轉化為新實驗的原料，如將回收的銀用于銀鏡反應實驗，或制成銀離子溶液用于鹵素離子檢驗，形成“一次實驗，多次利用”的資源循環模式。這些措施可在提高資源利用率的同時，借助“廢棄物變資源”的直觀轉化，幫助學生建立綠色化學理念。

具體來說，教師可按以下步驟推進銀鏡反應后含銀廢液的回收與再利用：完成銀鏡反應實驗后，收集反應后的含銀廢液，向廢液中加入過量氯化鈉溶液（生成氯化銀沉淀），過濾后得到氯化銀固體；向氯化銀固體中加入鋅粉和稀硫酸（置換出銀單質），過濾、洗滌后得到粗銀；將粗銀溶解于稀硝酸中（生成硝酸銀溶液），調節pH至中性后保存，用于下一節“鹵素離子檢驗”實驗。通過這一過程，學生不僅掌握了銀的化合物性質、沉淀反應等知識，也直觀見證了“實驗廢棄物 $$ 可回收資源 $$ 新實驗原料”循環，深刻理解“減少浪費”與“循環利用”并非喊口號，而是可通過具體化學操作實現的目標。這種“從實驗中來，到實驗中去”的資源循環模式，有助于學生將環保責任意識內化為自身實驗習慣。

四、總結

借助理論界定與實踐探索，本研究揭示了綠色化學理念下高中化學實驗校本資源的核心特征，明確了其在培育學生核心素養與促進教師專業發展中的雙重價值，提出了微型化改造、鄉土化取材、循環化設計等具有地域適配性的開發策略。本研究將綠色化學理念與地域資源深度融合，提出了高中化學實驗教學的本土化方案。研究結果顯示，開展這類資源開發工作，不光能降低實驗損耗、優化資源利用，還可依托生活問題、化學實驗和責任意識的聯結，實現知識傳授與價值引領的統一。

[參考文獻]

[1］郭鳳嬌.高中化學教學中綠色化學理念的融入與應用探究［J].高考，2025（8）：37-39.

[2］中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[3］詹三紅，晏燕.高中化學實驗探究中綠色化學理念的滲透［J].高考，2025（7）：123-126.

[4］薛云．“綠色化學理念”在高中化學實驗中的應用研究［J].教育藝術，2024（4）：19.