绿色化学理念在初中化学实验教学中的渗透

赵 军

(甘肃省陇南市武都区隆兴九年制学校 甘肃 陇南 746024)

前言

绿色化学教育理念在环境保护日益升温的今天受到广泛关注，将其运用到化学实验教学中能够有效践行社会可持续发展战略，还能增强中学生环境保护意识，从长远来看意义重大。然而，就现下初中化学实验教学情况来看，绿色化学理念的渗透情况并不乐观，部分化学教师对于它渗透的必要性、重要性存在认知模糊的问题，而且教学经验不足。在本文中，笔者结合多年教学实践就如何在化学实验教学中有效渗透绿色化学理念分享自己在教学工作中的做法与教育心得。

1.绿色化学理念的内涵

绿色化学理念中的“绿色”并不是色彩上的绿色，它是“环保”的另一种表达形式，绿色化学理念主要是指在化学实验中减少一些对社会环境以及人体健康有害的物质或化学试剂的使用，也就是在保证实验教学效果顺利实施基础上尽可能减少实验试剂的使用量[1]。与此同时，采取有效的措施尽可能让化学实验产生少的反应物质，或者通过一些手段对实验反应物进行处理，将有害物质转化为对环境无害的物质或者直接将它们处理掉，以此培养学生环保意识的教育理念。绿色化学又被称之为“清洁化学”“环境友好化学”等，它是一种强调人类与社会和谐相处，与动植物和谐相处的化学。从某种程度上说，绿色化学就等同于环境保护，但是它们有很多不同的地方，绿色化学更强调与环境友善相处，更重视人和自然之间和谐关系的构建以及人对自然的尊重，相对来说，环境保护有被动的色彩，但是它们最终指向都是让环境更好，让人们的生活更健康。

绿色化学可以通过“5R”去体现：(1)减量(Reduce)，在生产、生活以及实验中，凡是会用到化学类产品的情况下，都要在不影响最终效果的基础上最大限度减少其使用量；(2)拒用(Reject)，对于那些会严重危害环境或者会长期危害环境的产品，要拒绝使用，更要拒绝生产。(3)再生(Regenerate)，在进行化工产品设计时，要充分考虑到产品以及原材料的再生利用，尤其是高分子材料；(4)循环利用(Recycle)，对于化工生产或者化学反应中产生的排放物、副产物甚至是冷却水，都尽量做到回收循环使用，禁止不经过任何处理就将它们丢弃、排放到环境中；(5)再生利用(Reuse)，世界上没有无用的废物，只有放错了地方的“宝贝”，在化学家严重，没有不能用的化学物品甚至是废物，只有没有得到利用的物质。遵循这个原则，要充分、合理地利用各种化学过程中产生的废弃物。

2.绿色化学理念融入实验教学的必要性与重要性

2.1 绿色化学理念融入的必要性。绿色化学理念的提出旨在解决现下初中生环保意识缺失的问题，增强他们保护环境的意识，除此之外，解决他们在化学实验中对原材料浪费的问题，使化学实验教学更加谨慎、细致。作为化学教学体系中的重要构成，虽然实验教学在新课改不断推进的背景下进行了一系列的改革并且取得了卓越成就，但是存在的问题依然较多。首先，化学教材上的内容多是一些实验理论知识，与环境有关的内容非常少，这让学生眼界受到限制，不能宏观了解化学知识以及化学实验对环境、社会生活的影响，所以有必要渗透绿色化学，目的就是拓宽学生视野，深化他们对化学知识与实际生活之间关系的认识，引导学生运用化学知识保护环境，创造更好的生活[2]。其次，虽然每一次化学实验中使用的材料并不多，但是初中生是一个非常庞大的群体，所以用于化学实验教学的化学试剂非常多，产生的化学物质也很多，其中有很多试剂、反应物是有害的，甚至具有腐蚀性，这对环境造成的危害也是不容小觑的。所以，教师在教育工作中有必要渗透绿色化学理念，从而有效保护环境，减少化学实验对环境造成的危害，践行绿色发展理念，最大限度保护环境与人类健康。再则，渗透绿色化学理念是推动素质教育的有效途径，也是必经之路。绿色化学教育理念符合当前广泛推崇的STS(Scienee科学、Technology技术、Society社会)教育思想，是中学素质教育中不可或缺的组成部分。在初中化学教学中合理应用绿色化学理念，可以培养学生借助所学化学知识分析社会环境问题的意识以及利用化学知识解决问题的能力，引导他们参与、关注社会热点问题尤其是与自然环境有关的问题，客观认识当前社会对化学的各种误解，有利于增强学生学习化学的兴趣，也让他们更加坚定化学的未来，相信它能够创造更好的社会环境，更好地造福人类。换句话说，渗透绿色化学教育理念能够引导学生尊重自然、热爱自然，能够与自然和谐发展，树立绿色意识。此外，绿色化学是践行可持续发展战略的必由之路。现如今，化学工业中涉及到的多数工艺都是之前开发的，甚至是二三十年前的，当时的加工费用包含劳动力费用、能耗费用、原材料费用等。近些年来，化学工业向土壤、水、大气等排放很多有害、有毒物质，所以加工费用不断升高，增加了事故责任赔偿、环保监测、废物控制和处理费用等。在这样的背景下，只能将一些污染比较严重的工厂关闭，这虽然能够在一定程度上缓解环境压力，但是治标不治本，工人下岗情况日益严重，这会增加社会的不稳定性，甚至给国外资本家趁机低价倾销的机会，对我国民族工业造成巨大的冲击。所以，科学技术的进步是我国环境问题根本出路，我们必须要找到一条可持续的且不破坏环境的道路，而绿色化学就是根本。初中生是国家的未来，是民族的希望，化学教师必须在他们学习化学的初始阶段就渗透绿色化学理念，以此增强青少年的责任感、使命感，为推动社会稳定发展，有效践行可持续发展战略提供强有力的人力资源支撑。

2.2 绿色化学理念融入的重要性。将绿色化学理念融入到实验教学中有重要意义，首先，它能够推动化学教学改革。作为一种为了改善生态环境、培养学生环保意识而提出的理念，绿色化学理念指向学生绿色生态价值观的培养。化学实验操作过程中或多或少会产生一些有毒性、放射性物质，学生身心健康受到严重危害，在其中渗透绿色化学理念可以在一定程度上推动教师积极转变教学思想观念，改善、优化教学手段，对传统的教学内容、计划进行颠覆与创新，这能够推动化学教学改革。其次，它有助于培养新型化学人才。在新时代教育教学背景下，实现化学实验教学绿色化是不可阻挡的趋势，也是改善生态环境的基础与前提，将绿色化学理念渗透到实验教学中能够引导学生发扬绿色化学精神，增强他们对大自然环境的保护意识，并促使学生科学应用绿色化学解决实际问题，使他们充分体验学习化学的乐趣[3]。

3.绿色化学理念融入实验教学的具体措施

3.1 加强学生操作规范指导，最大限度减少实验材料的浪费。初中生刚接触化学，认知水平、理解能力有限，在化学实验中经常出现操作不当的问题，由于化学试剂多数具有腐蚀性或其他的危害性，这样不仅会增加学生受伤的风险而且造成化学试剂的浪费，对环境也造成一定程度的破坏。在绿色化学理念下，教师应加强学生操作规范指导，尽可能让学生操作的每一步都正确，最大限度减少实验材料的浪费，这样既保障了学生安全也减少了成本支出与环境污染[4]。与此同时，教师还可以通过一些实验案例给学生讲解操作不懂造成的危害性，以此引起学生的重视，避免一些学生由于重视程度不够在化学实验中盲目操作的情况。在实验指导过程中，多讲解化学试剂对环境的危害等知识，这不仅可以提升学生重视程度还能培养他们在实验中专心致志的良好习惯。

3.2 有效改进与创新实验装置，减少材料损耗以及环境污染。社会在不断发展，科技也在持续进步，新的物品在不断取代旧的物品，新的思想观念也在不断取代旧的思想观念。初中化学实验教学中的实验材料、设备以及操作过程并非是唯一的、不可替代的，绿色化学理念下，教师可以寻找仪器代用品，改进、创新实验装置或过程等，从而减少对环境的污染，而且也能增加化学实验操作的安全性，实现实验教学绿色化的目标[5]。例如，在探讨关于燃烧条件的化学实验中，在铜片上燃烧白磷会产生五氧化二磷，有大量白烟，会对环境造成危害并且这还会危害人体健康。绿色化学理念下，教师可以指导学生改进实验装置，将适量的白磷、红磷放进大小相等的两个试管中，用气球或橡胶塞密封，将它们同时放在热水中，这样的实验操作相较于之前的实验不仅现象明显、操作简单而且无污染，从而实现了绿色化学教学目标。又如，在木炭还原氧化铜的化学实验中，通常使用的都是木炭粉，实验反应的时间长而且现象并不明显，可以用激光打印用的墨粉代替木炭粉，或者提前将氧化铜和木炭粉按照一定的比例用水混合，再将混合物用玻璃棒薄薄地涂在试管底部内部上，干燥后进行加热，这样能够极大地缩减反应时间，而且现象十分明显。

3.3 降低试剂浓度与药品用量，从根源上渗透绿色化学理念。通过对初中化学实验的分析可以看出，很多实验只是用“适量”来形容化学试剂的量，并没有明确指明，在日常教学中，教师应根据实际情况去探索化学试剂的合适浓度与用量，在不影响实验结果的基础上尽可能多地降低试剂浓度、减少药品用量，从而预防环境污染。例如，指示剂石蕊、酚酞的原浓度在0.5%到1.0%之间，它们的浓度对实验效果并没有很大的影响，教师可以对他们进行稀释，使用0.1%到0.25%浓度的指示剂。同样，在配置氯化钠、硫酸铜、硝酸银、稀硫酸、稀盐酸等溶液时也可以适当地降低浓度，这样既能减少对环境的污染又能有效节约化学药品。又如，在探究金属物理性质与化学性质时，通常是将少量的铜片、铁片、锌粒、铝片、镁条分别加入到5支试管中，然后将5ml的稀硫酸或稀盐酸等加入其中，观察其反应。绿色化学理念下，教师可以指导学生取2mL的稀硫酸或稀盐酸，这样可以观察到同样的效果，酸的用量大大减少，废酸液的量也极大的减少，从而有效实现了化学实验绿色化的教学目标。

3.4 指导学生开展微型化学实验，节约时间且减少环境污染。使用微型实验是绿色化学理念在实验教学中渗透的方法之一，顾名思义，使用微型实验器材，即等比例缩小原化学实验，比如原来实验中A化学试剂和B化学试剂分别使用10ml和20ml，可以对它进行等比例缩小，分别使用A化学试剂与B化学试剂5ml、10ml，这样既不影响实验结果又能减少实验材料的使用量以及化学反应的产物，此外还能节省化学时间，一举多得。例如，在讲解关于寻找新的催化剂有关知识时，教师可以从实际生活着手，以药品中常见的吹塑板为微型仪器，这样不仅实验结果没有受到影响而且在无形中培养了学生创新意识、节约意识等。又如，在关于探究氧气性质的化学实验中，通常用燃烧匙装着药品燃烧，这样不仅燃烧时间长而且用量也非常大。绿色化学理念下，教师可以通过燃烧玻璃棒的方式制作一个小凹槽，这样就制成了微型燃烧匙，不仅实验现象十分明显而且污染小，也节约了药品。除此之外，初中化学实验中很多实验都是在烧杯中进行的，教师可以用试管代替烧杯，这样就能极大地减少化学试剂的使用量，既不影响学生观察实验又减少了对环境的污染。

3.5 科学处理化学实验反应产物，增强学生的环境保护意识。化学实验中会生成很多物质，而这些物质中通常包含了有害物质，直接排放到空气或者环境中会造成破坏，产生污染。绿色化学理念下，教师应指导学生科学处理化学实验反应产物，从而减少对环境的破坏。例如，对于有害废液的处理。初中化学实验中产生的酸碱液通常含有碳酸钠、氢氧化钙、氢氧化钠、硝酸、硫酸、盐酸等，教师可以指导学生将废碱液与废酸液进行分次、少量的融合，使PH达到7左右，再将它们稀释并排放，这样既有效处理了酸碱性溶液又极大地降低了成本，而且还减少了对环境的污染。除此之外，一些废液中含有重金属，比如处理含钡废液，可以将适当的硫酸钠加入到废液中，钡离子经过充分的反应转化为硫酸钡沉淀，再对沉淀进行分离，检测出滤液中没有钡离子后再进行排放。同样，对于有害废弃、有害固体的处理也是如此，经过反应后再排放，最大程度减少对环境的污染。还需要考虑的一种情况是，经过化学反应产生的物质中有一些可以用来作另一个实验的试剂，如很多化学实验中会生成二氧化碳，而一些化学实验的反应需要二氧化碳的加入，教师可以让学生对化学实验中可能用到的物质进行收集，或者直接将两个化学实验连在一起，比如以A实验中产生的二氧化碳作为B实验中的反应物，这样就能实现资源的最大化配置，即节省了成本又降低了对环境的污染。

3.6 组织开展绿色化学实践活动，引导学生实现知行合一。在初中化学实验教学中渗透绿色化学理念，最终指向是让学生养成良好的环境保护意识与行为习惯，让他们学会利用化学知识去改善自然环境，解决实际生活中与环境有关的问题。因此，在化学实验教学中应用绿色化学理念，教师需要与实际生活联系起来，引导学生树立正确的生态价值观，能够用“绿色生活”理念去约束自己在日常生活中的行为。例如，在给学生讲解有机物时，教师可以拿来生活中常见的由有机物制作的产品如塑料瓶、一次性餐具等作为实验材料，给学生讲解它们的用途以及危害。如一次性餐具在高温条件下会释放出有毒害的气体，这会污染食物，在人们食用后会随着食物进入身体。与此同时，一次性餐具具有难降解性，即使将它们埋入土壤中也需要几百年的时间才能降解，它们会导致周围的土壤硬化、板结。在讲完一次性餐具的危害后，教师可以让学生去思考、交流，说一说自己在日常生活中应该怎样去做，并结合他们所给的答案引导其树立正确的生态价值观，比如减少点外卖的次数，也带动父母去践行，尽量去店里吃饭或者自己在家中做饭等。又如，生活中经常有学生乱丢电池，这不仅会增加安全风险而且会污染环境，在化学课上，教师要给学生讲解废旧电池的危害，让他们养成环境保护意识与良好的习惯。有条件的情况下，可以组织学生成立环境保护宣传小组，进入到社区中，一方面对废旧电池的危害性以及随意丢弃的严重性进行宣传，另一方面与居民沟通，让他们将家中废旧电池放入到特定的垃圾桶或者所指定的位置，每周进行一次回收。这样的教学方式让学生亲自践行绿色化学发展理念，他们从中获得深刻的情感体验，通过亲自参与环境保护而养成良好的环境保护行为与习惯，做到知行合一。

结论

综上所述，在工业技术持续发展的背景下，人们物质生活被改善，但是环境也遭受很严重的破坏，所以渗透绿色化学理念势在必行。作为化学教师，要明确自己肩上承担的责任与义务，在实验教学中渗透绿色化学理念，比如指导学生规范实验操作，有效改进实验装置，降低试剂浓度与药品用量，或者带领学生开展微型化学实验，科学处理化学实验反应产物，从而实现化学教学绿色化与高效化，充分发挥学科育人价值，推动化学教育事业可持续发展。