綠色化學理念在高中化學實驗中的應用探究

徐永文

【摘 要】本文概述綠色化學的內涵，分析當前高中化學實驗教學中存在的主要問題，論述綠色化學理念在高中化學實驗中的應用，在課堂教學中教授安全、環(huán)保的實驗方法，探索進行化學實驗教學的串聯(lián)與整合，適當改良污染性化學反應的教學操作，規(guī)范化學實驗的操作流程，以期改進和提高高中綠色化學教學水平。

【關鍵詞】高中化學 綠色化學 實驗教學

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）06B-0043-02

高中化學新課標明確指出：“化學在促進人類文明可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著日益重要的作用，是揭示元素到生命奧秘的核心力量?！被瘜W科技的飛速發(fā)展，雖然為社會提供了豐富的產(chǎn)品，提高了生產(chǎn)、生活的質量和效率，但也造成了嚴重的環(huán)境污染與生態(tài)破壞。無論是溫室效應、霧霾天氣，還是塑料垃圾、有毒物品處理，都對地球的生態(tài)和人類的生存環(huán)境帶來了極大的威脅，從而引起了人們對化學的深度反思。因此，人們必須要從化學的教育著手，切實轉變化學認知理念，將綠色化學理念融入化學教學和生產(chǎn)應用當中，使人們充分認識綠色化學的重要意義，從根本上促進環(huán)境生態(tài)中的化學問題改善。綠色化學理念是在可持續(xù)發(fā)展思想中提出的新發(fā)展理念，對現(xiàn)代化學的發(fā)展具有十分重要的指導意義。因此在高中化學實驗教學中，如何在保證教學質量和效率的同時，推動綠色化學理念的融合，是當前教育教學領域亟須深入思考的重要課題。

一、綠色化學概述

綠色化學是一個類比概念，泛指將綠色發(fā)展理念融入化學科學中，通過塑造人們正確的化學科技發(fā)展價值取向，將“可持續(xù)發(fā)展理念”融入化學教育、化學研發(fā)、化學生產(chǎn)等各個領域。旨在通過在源頭上對化學的污染問題進行防控，尤其在工業(yè)化層面盡可能地實現(xiàn)零排放和零污染的目標。綠色化學是現(xiàn)代化學思想的重要變革，也是我國生態(tài)文明建設過程中深入推進的關鍵內容。

綠色化學的主要特點包括幾個方面：一是化學材料的清潔性，即用于化學反應的原材料、催化劑以及最終形成的產(chǎn)物，都是對環(huán)境沒有污染和危害的清潔材料，并且最好是可再生的自然資源;二是化學工藝的安全性，即化學反應的全部過程都是處于相對封閉的循環(huán)狀態(tài)，輸入部分只有反應原料和必需的能量，而輸出部分則只有有價值的產(chǎn)品，而不會向環(huán)境中排放其他能量或者污染物;三是化學反應的經(jīng)濟性，即化學反應盡可能充分利用原料中的物質和能量，使反應能夠獲得最大的經(jīng)濟效益。

二、當前高中化學實驗教學中存在的主要問題

（一）思想認識不足

當前，綠色化學理念已經(jīng)被上升到國家宏觀部署的層面，在教育界得到了高度的重視并達成了廣泛的共識，然而學校、教師以及學生對綠色化學的思想認識，仍然停留在比較膚淺的層面，在實驗教學中的綠色化學意識非常淡薄。在具體的化學實驗教學中，教師主要按照教材上的指示與要求來進行實驗操作，或者沿用長期以來化學實驗的經(jīng)驗做法，而沒有真正考慮到化學實驗中的綠色化學問題。

（二）實驗設計較少

傳統(tǒng)的化學實驗設計，在教學質量、效率、效果以及安全性等方面，已經(jīng)得到了教學實踐的充分驗證。相比之下，綠色化學的實驗設計還處于探索和嘗試階段，許多教師并沒有綠色化學的實驗教學經(jīng)驗，甚至在理論方面也只是知道相關概念，而沒有真正掌握綠色化學的實踐方法。因此，在有限的高中化學實驗課程中，多數(shù)教師仍然采取常規(guī)的化學實驗方法，而很少進行綠色化學實驗設計。

（三）實驗管理分散

當前，許多學校已經(jīng)在探索將實驗教學與理論教學進行分開管理，由專門的實驗教師負責化學實驗課程的教授。但在實驗原料、設備的購置以及實驗產(chǎn)品、廢料的處理方面，仍然由學校的后勤部門負責，導致教師難以在課堂上進行化學污染物的綠色處理，只能在口頭上向學生進行綠色化學理念的傳達。此外，有些化學實驗會產(chǎn)生一些無法回收、污染環(huán)境的產(chǎn)品或者廢料。而改用綠色化學的實驗方法可能會花費更多的資金，學校財務和采購部門往往不愿意為綠色化學理念而增加額外經(jīng)費支出。

三、綠色化學理念在高中化學實驗中的應用

雖然綠色化學理念的貫徹在高中化學教學實踐中還存在一些困難，但從長遠發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的角度來看，教學領域進行化學實驗的綠色改革勢在必行，學校和教師必須要及時改進自身管理與教學方法，不斷地將綠色化學理念融入化學實驗教學中，使化學實驗教學更加符合綠色發(fā)展的戰(zhàn)略部署，從而引導學生培養(yǎng)正確的化學思想理念。除了觀點上的轉變和資金上的傾斜外，教師應當在具體的化學實驗中進行更加科學合理的實驗設計，確保綠色化學理念落實到位。

（一）在課堂教學中教授安全、環(huán)保的實驗方法

綠色化學理念在高中化學實驗中的應用，應當從理念上進行灌輸，使學生充分認識綠色化學對社會發(fā)展與環(huán)境保護的重要意義，指導學生學會辨別有毒有害的物質。在實驗指導階段，教師可以借助多媒體手段，向學生展示有毒有害或者腐蝕性物質污染環(huán)境的相關圖片或者視頻，讓學生正視化學環(huán)保與安全的問題，從思想上引起足夠的重視。

例如，教師在進行“銅與濃硝酸的反應”教學時，應當先介紹濃硝酸的化學性質，特別是其具有極強的腐蝕性。然后向學生展示因濃硝酸的腐蝕導致人體受傷、物品損壞的圖片，讓學生更加直觀地了解化學物品的危險性和危害性，引導學生在具體實驗過程中更加注意實驗的安全，并且掌握對化學原料和生成物的處置方法，從而減少化學實驗教學中的危險性和對環(huán)境的污染。在教學過程中，教師要對實驗教學內容進行適當?shù)耐卣?，指導學生學會對相關原料、產(chǎn)物、催化劑等進行正確地回收，從而達到資源節(jié)約、污染控制的教學目標，使學生在潛移默化中形成綠色化學的理念。

（二）探索進行化學實驗教學的串聯(lián)與整合

在高中化學階段，課本中規(guī)定的實驗教學內容比較多，每組實驗既會造成大量化學原料和能量的消耗，又會帶來許多化學反應的生成物以及其他廢棄物。而從高中化學教學內容的整體進行分析，不難發(fā)現(xiàn)有些實驗之間存在一定的關聯(lián)性，如果教師能夠將不同的化學實驗進行串聯(lián)與整合，那么將可以實現(xiàn)一定資源的循環(huán)利用，減少原料的消耗與廢料的生成，從而促進化學實驗的綠色發(fā)展。

例如，教師在進行“自來水的蒸餾”教學時，可以與另一節(jié)實驗課程“配制一定物質的量濃度的溶液”進行串聯(lián)，要求學生對前一個實驗最后生成的產(chǎn)物即蒸餾水進行收集和保存，然而注入后一個實驗所準備的容器中，從而減少蒸餾水這一化學原料的額外準備。對于配制溶液最后生成的 NaCl 溶液，還可以再用于“不同液體的導電性”實驗教學。通過這種不同化學實驗的串聯(lián)，教師可以將分散的實驗教學進行整合，從而在貫徹綠色化學理念、減少化學原料消耗與產(chǎn)物遺留的同時，引導學生形成更加全面深入的化學思維，使學生的化學體系得到有效構建與完善，促進學生化學綜合素質的全面提升。

（三）適當改良污染性化學反應的教學操作

在高中化學的實驗教學內容中，有不少化學反應會生成有毒有害的氣體，導致實驗教學陷入兩難境地。一方面，如果減少相關化學反應的教學，那么學生的化學學習效果將會受到影響;另一方面，如果開展污染性的化學反應教學，那么必然會產(chǎn)生大量的污染物，不符合綠色化學理念的要求。因此，教師在進行相關化學反應教學時，應當適當?shù)馗牧冀虒W操作，引導學生在進行化學實驗的同時，掌握降低化學污染的方法，從而達到化學教學與綠色發(fā)展“雙贏”的目的。

例如，在 SO2 性質的教學實驗中，教師可以告知學生 SO2 的污染性及其具有的酸性、還原性、氧化性三大特征。指導學生在進行課本指定的化學反應實驗結束后，將生成的氣體導入氯化鐵、高錳酸鉀、硫化鈉及氫氧化鈉的溶液中，使二氧化硫逐漸在化學反應中得到轉化和吸收。從而在進行化學實驗教學的同時，盡可能地將有毒有害的化學物質處理妥當，從而減少化學實驗教學所帶來的環(huán)境污染。

（四）規(guī)范化學實驗的操作流程

在化學實驗中，規(guī)范操作不僅關系到實驗教學的質量和效果，而且也關系到綠色化學理念的貫徹。在許多化學實驗中，如果操作出現(xiàn)了失誤或者偏差，那么就很容易產(chǎn)生實驗目的以外的物質，而這些物質往往具有一定的污染性。例如，在進行一氧化碳燃燒的實驗過程中，有的學生由于擔心一氧化碳混合氧氣后容易發(fā)生爆炸，在進行實驗操作時沒有按照教師和課本的指示進行操作。這可能會導致氣體泄露，甚至干擾到其他學生的實驗操作，造成更多的一氧化碳泄露。

因此，教師在化學實驗操作開始前應當反復指導學生牢記操作步驟和操作規(guī)范，嚴格控制學生的實驗操作行為，避免操作不當導致污染物的溢出和化學實驗材料的浪費。確保每一位學生的每一次實驗操作都能夠達到最佳的實驗教學要求，提高實驗教學的整體效果，減少化學材料特別是污染性材料的使用與消耗。此外，對使用或者生成具有污染性物質的化學實驗，教師應當指導學生盡可能地減少材料的使用。注意提高化學實驗的成功率，從而最大限度降低化學實驗對環(huán)境的污染。

當前，綠色化學理念已經(jīng)得到社會各界的廣泛認可，并且在高中化學實驗教學中得到了一定的重視。在教學中對學生進行綠色化學理念引導，使其正確認識化學在人類生存與發(fā)展過程中的功勞與危害，有助于其樹立正確的世界觀和價值觀，使學生的綜合素質得到有效提升。因此，高中化學教師不僅要在理論教學中不斷強調綠色化學的重要理念和思想，而且更要在化學實驗教學中進行科學合理的課程設計。通過減少化學原料使用、改良實驗方法、規(guī)范操作程序等措施，著力培養(yǎng)學生綠色化學的理念與實踐能力，使綠色發(fā)展深入學生的內心，為社會培養(yǎng)更加優(yōu)秀的人才。

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（責編 盧建龍）