绿色化学理念下的高中化学实验教学探析

文/李荣梅

引 言

实验是化学学习的基本方式之一，绿色化学理念倡导在确保实验顺利进行的同时，最大限度地降低化学实验对周边环境的危害。高中化学课程中的实验有很多，部分实验具有危险性或污染性。因此，有些教师较少组织学生开展实验活动，用语言讲授的方式代替实验活动，为学生讲解实验的原理、操作步骤、现象、结果等，这样虽然避免了化学实验对环境的污染，但学生对化学知识的理解不够深刻，自身的探究能力、实验操作能力也难以得到发展[1]。因此，教师应将绿色化学的理念融入实验教学中，既要保障实验过程的安全性，也要让学生经历实验过程，增强化学教学的效果。

一、绿色化学理念的概念分析

绿色化学理念指的是运用化学技术与知识，从根本上阻止污染性药品的使用及相关副产物的产生，尽量让参与反应的物质全部转化为目标产物，不产生无关、有害化学物质的发展理念[2]。绿色化学理念的提出，改变了以往“先污染，后治理”的思路，要求人们从根源上消除污染，不生成和运用对人体健康、自然环境有害的物质。绿色化学不仅对化学实验教学有重要的意义，还是未来人类社会发展的一个基本理念。从科学的层面来看，绿色化学是对传统化学理念的革新；从环境保护的层面来看，绿色化学理念有助于从根源上解决污染问题；从经济层面来看，绿色化学理念是推动社会经济持续发展的重要保障[3]。

在实验教学中，绿色化学理念主要包括以下要求：（1）减少化学药品的用量和废弃物的产生量；（2）对化学物品进行循环利用，减少废物排放；（3）科学回收原料、副产物、催化剂等；（4）把化学实验中的废弃物转化成可用的物质；（5）拒绝使用无法再生、回收和重复使用的原料。

二、绿色化学理念对高中化学实验教学的意义

（一）有助于培养学生的科学素养

随着新课程改革的推进，知识不再是化学课堂的核心，科学素养成为化学课程的重要培养目标。化学知识的学习与发展都离不开实验，实验是提高学生学科素养的必要途径。教师既要讲授好课本中的理论知识，也要适当地组织实验活动，为学生提供主动探索和操作的机会，协调好理论讲授与实验活动之间的关系，通过长期的实验教学，推动学生化学综合能力的有效发展。在传统的课堂教学中，师生通常将理论知识当作化学教学的主要内容，过于重视对理论知识的分析，忽略了实验学习的重要性，以至于学生虽然记住了理论知识，但科学素养发展水平较低，难以运用化学知识解决千变万化的实际问题。在新课程改革背景下，教师逐渐意识到化学实验对培养学生科学素养的重要性。绿色化学理念的融入，可以让师生更加放心、安全地开展化学实验活动，为学生提供思考探究、动手操作的机会，使他们在主动参与的过程中实现科学素养的发展。

（二）有助于保障师生人身安全

高中化学课程中的实验共有195 个，而涉及污染性物质的实验有169 个，许多化学实验可能会对师生的身体健康造成危害。有些化学实验中产生的物质不会对师生的身体健康造成明显的影响，但会对周边的空气、水源、土壤等造成污染，间接影响人体健康。由此可见，在高中化学实验教学中树立绿色化学的理念，不仅有助于节省资源，优化实验设计，还是师生身体健康安全的必要保障。

（三）有助于转变传统教学模式

绿色化学理念的提出由来已久，但在教育教学领域尚未得到广泛的普及，教师大多不了解绿色化学的概念、内涵以及对实验教学的重要意义，也就谈不上将绿色化学的理念传递给学生。绿色化学实验教学模式的实施，会用到更多生活中的物质和材料，如水果、食盐、食醋、碘酒、塑料杯等，减少化学药品的使用。这样不仅能降低化学实验过程的污染性，还能让学生认识到化学知识在生活中的体现和作用，深化学生对化学知识的理解和记忆，并激发学生学以致用的意识，使他们能够将所学的化学知识运用到生活问题的解决过程中，还能改变教师以理论讲授为主的传统教学模式，增强学生在化学课堂上的成就感。

三、绿色化学理念下的高中化学实验教学策略

（一）融入绿色化学思想，培养环保安全意识

要想在高中化学课堂上开展绿色实验教学，教师首先要让学生了解、认可绿色化学理念，使他们意识到绿色化学实验活动的意义。教师在日常课堂教学中，应加强与学生的交流与沟通，了解他们的思想发展动态，寻找共同话题，把握学生的心理发展水平，进而找到融入绿色化学思想的契机[4]。教师不能单方面地向学生讲解绿色化学思想的内涵、意义、价值等，而要立足于课本内容，引导学生在自主观察、操作、总结的过程中，感悟绿色化学思想，使他们清楚地认识到绿色化学理念的重要性，积极配合教师设计和开展绿色化学实验活动，逐渐树立起强烈的环保意识。师生共同将环保作为实验设计的重要考量因素，能够实现绿色化学思想与化学实验教学的有机融合。

例如，在教学“化石燃料与有机化合物”时，教师可设计以下问题：“我们生活中常用的燃料有哪些？”“煤的成分是什么？”“人类开发和使用各种燃料资源，会对生态环境造成哪些影响？”让学生联系自己学过的知识和生活经验，思考化石燃料资源开发与生态环境保护之间的关系，带领学生走进本课的学习。在掌握了本课的理论知识后，教师可组织学生开展煤的干馏实验，让学生通过实验操作分析煤在液化、汽化中的形态变化，在此基础上总结减少煤对环境污染的办法，以此来培养学生保护环境的意识。

与此同时，教师还要加强基本安全知识的宣传，可要求学生在开展实验活动前认真阅读化学实验的安全守则，明白各种安全警示标志的意思。在开展具有危险性的化学实验时，教师要帮助学生做好相应的防护措施，如戴上防护手套、打开通风装置、准备好灭火器材等。教师要提前强调相关的注意事项，比如，在点燃可燃性气体之前，要进行验纯，以防出现爆炸的情况；在加热玻璃实验仪器前，要先进行预热等。教师要注意观察各个小组的实验操作过程，及时指出和纠正不当的操作行为，并讲述这些不当操作可能对人身安全和生态环境造成的危害，让学生树立良好的环保意识和安全意识。

（二）推进微型化学实验，减少化学药品消耗

化学实验对环境的污染作用，与实验规模有着直接的联系，实验规模越大，产生的废弃物质就越多。因此，绿色化学实验教学可以从规模上着手，通过缩减化学药品用量的方式，降低化学实验的污染性[5]。教师可对化学实验教学模式进行微缩处理，把原本实验活动所需的条件和物质全部微化，实验中的器材也可以用生活中的废弃物品来代替，然后引导学生按照正确的步骤进行操作。这样可以在确保实验完整性的情况下，有效降低化学实验的污染，同时也能够减少各种药品、溶液、催化剂的消耗，在保证教学效果的情况下，落实绿色化学的理念。

例如，在组织“金属焰色反应”实验时，通常教师会指导学生把铂丝缠到玻璃棒上，在蘸取氯化钠溶液后，放在酒精灯上灼烧，操作步骤比较复杂，并且如果学生操作不当，可能会对自身或他人造成危害。教师可对这一实验进行改良，提前将滤纸浸泡在氯化钠溶液中再晾干。在实验活动中，学生将滤纸放在酒精灯上灼烧和观察即可，实验结果并无不同，但操作过程更加简单和安全。又如，在探究硝酸性质的化学实验活动中，为了降低实验的污染性，教师可用微型试管代替一般规格的试管，为学生提供一些细小的碎铜片，减少浓硝酸的用量，这样实验现象与结果不会发生变化，可以达到相同的教学效果。微型操作实验的设计思路很多，比如材料替代、环节简化、缩减用量等。教师要根据具体的化学实验内容，选择恰当的改进方法，通过推行微型操作实验的方式，达到节省化学药品、降低实验污染的目的。

（三）运用网络虚拟演示，生动呈现实验内容

高中化学包含丰富的实验活动，有些实验即便经过简化和改进，仍然会造成环境污染。对此，教师可以借助网络技术和资源，在课堂上虚拟演示实验过程，通过视频播放的形式，为学生直观呈现化学实验的操作方法、步骤和现象，使其在观察的过程中理解和掌握化学实验，通过视觉、听觉获取信息和感受化学实验的过程，进而理解其中的化学知识。教师可以借助现代化的教学设备，突破课本与课堂的限制，把课外的化学实验教学资源引入课堂，在确保安全的情况下生动形象地呈现化学实验。同时，教师也要适时地进行提示和讲解，收集学生的反馈，对于学生不理解、不清楚的地方，可以通过反复观看、慢放等视频功能，引导学生内化知识。

例如，在制取氨的实验活动中，氯化铵与氢氧化钙的混合物在加热时会产生刺激性的气体。在教授这一实验时，教师可从网络上收集相关的实验视频，在课堂上播放，生动形象地呈现实验过程，让学生对该实验形成直观的认知。为了深化学生对这一实验的理解，教师可适当地提出一些问题，如“该化学实验的反应式是什么？”“该实验中收集氨的方法是什么？”“装置中的棉花有什么作用？”让学生结合视频内容思考回答，评价学生对该实验的理解情况，及时发现并纠正学生在实验学习中的误区。

（四）妥善处理化学物质，养成良好实验习惯

化学药品的处理是实验活动中的重要工作，但许多学生将注意力集中在实验操作过程中，对药品的处理问题不够重视，不清楚实验室守则的相关要求，将化学实验中没有完全反应的原料直接丢掉。这种行为不但浪费了实验室的资源，还会对环境造成严重的污染。教师本身的言行对学生有潜在的影响，所以化学教师要规范自身的实验行为，严格遵守实验室守则，依照规定保管和使用化学药品，在做完实验后，及时收集剩余的化学药品和废液，按实验室标准处理，把可再次使用的物品收回容器，运用尾气吸收装置收集实验室气体，为学生做好示范。此外，一些化学实验会产生具有污染性的“三废”，教师要指导学生科学处理实验中的废弃物，尽量将污染性降到最低。比如，对于产生的酸、碱废液，可通过酸碱中和反应，将其pH值调整到6～8 之间，然后再进行排放；又如，对实验中产生的有机废气，可利用活性炭进行吸附塔处理，然后再排放到大气中；对于固体的生成物，则要尽量重复利用，对无法回收的物质进行无毒化处理，如钾、钠的碎屑，可以滴加乙醇直至不再释放氢气，然后再加水稀释。总之，在实验教学结束后，教师要指导各个小组妥善处理剩余的化学药品和废弃物质，培养学生良好的责任心和实验行为习惯。

结 语

综上所述，绿色化学理念的推广应用是社会发展的必然趋势，也是促进高中化学实验教学改进的重要动力。教师要将绿色化学理念融入实验教学中，引导学生理解和认同这一理念，通过推行微型实验、运用网络实验资源等方式，降低化学实验中的药品用量和废弃物生成量，并让学生掌握处理残余化学药品和废弃物质的正确方法，培养学生良好的实验操作能力和行为习惯，确保化学实验活动科学、安全、顺利地开展，在促进学生化学水平与实验能力提高的同时，使他们逐渐树立绿色化学的思想观念，成为符合时代发展趋势的人才。