高中化学实验教学融入绿色化学理念的策略探析

邢建国

摘 要：将绿色化学理念融入高中化学实验教学与可持续发展时代背景相符合，与素质教育及新课标发展方向相符合，与化学实验教学改革发展方向相符合，具有丰富化学实验策略及教学素材、提升实验教学有效性、进一步促进学生发展等重要作用，可以說在教学中融入绿色化学理念已成为教师的重要教学任务。高中化学教师要深入解读新课标及绿色化学理念，科学设计化学实验教学方案，培养学生环保意识等绿色化学观念，不断推动化学教育绿色化，最终实现绿色化学理念在教学中的深度落实。

关键词：绿色化学理念；高中化学；实验教学；应用策略

当前，贯彻可持续发展理念，寻求绿色发展已成为经济发展新趋势，绿色化学理念也随之应运而生。与此同时，伴随着素质教育改革，化学新课标中明确提出诸多与绿色化学理念息息相关的内容，培养学生“绿色化学”观念及可持续发展意识已成为化学课程重要教学目标，新高考也加大了对环保等内容的考查力度，在教学中融入绿色化学理念已成为教师的重要教学任务。化学是一门实验学科，实验是学生获取知识与技能的重要手段，且化学教材中部分实验也存在现象、器材等实验要素不符合绿色化学理念的问题。在这一现实背景下，教师要以化学实验这一重要教学形式及内容为切入点，融入绿色化学理念的同时提供实践平台，最终实现基于绿色化学理念的核心素养教学目标，学生也将获得进一步发展。

一、绿色化学理念及化学实验教学绿色化综述

（一）绿色化学理念

绿色化学（Green Chemistry）又称为环境友好化学（Environmentally Benign Chemistry），是近几十年来国际化学界提出的一个新概念，它提倡利用化学的相关原理和技术，从根源上阻止一些对人们的生命健康和生活环境产生不利影响的药品、催化剂和溶剂的使用以及相关副产物的生成，尽量使参加反应的原子全部转化到目标产物中，不产生无关的物质。从这一理念我们不难看出，绿色化学的核心理念为少用或不用有毒有害的物质，减少或消除有害产物的生成，生产对环境友好的化学产品，目的在于从源头上消除化学、化工生产对环境和人类健康的负面影响。其重要原则为5R原则：减量（Reduction）、循环利用（Reusing）、回收（Recycling）、再生（Regeneration）、拒用（Rejection），要求在设计流程时就要考虑有关原材料的回收再利用、降低资源用量、减少废物排放等问题。

（二）化学实验教学绿色化

所谓化学实验教学绿色化，就是将绿色化学相关理念寓于实验教学环节，减少实验室废物的数量，降低对环境与人体危害，提高实验室固有安全性，进一步促进培养学生的绿色思维、环保意识与社会责任感，发展学生利用绿色化学理念解决环境等与化学相关问题的能力，实现化学教学与学生能力的双重发展。在绿色化学理念下，部分化学实验中危险的药品、复杂的器械通过落实5R原则得到改进，化学实验也愈发呈现出仪器简单、药品用量少、实验用时少、装置一体化、安全、环保等特点。

二、高中化学实验教学中融入绿色化学理念的意义及作用

（一）重要意义

1.与绿色发展的时代背景相符合

自改革开放以来，我国社会经济发展日新月异，但经济增长的同时也产生了高污染、高耗能、高排放的发展困境，甚至成为阻碍我国经济高质量、快速发展的重要因素。在这一现实背景下，我国提出了可持续发展理念并出台相关政策，绿色发展已成为我国社会经济发展主旋律，绿色化学理念也随之在我国得到广泛运用。学校教育作为宣传与落实绿色发展理念的重要阵地，应主动承担起绿色教育的任务，从年轻一代着手普及绿色理念，培养具有绿色化学理念及可持续发展意识的人才，这样才能为持续推进我国社会经济绿色发展提供保障。因此，将绿色化学理念融入高中化学实验教学符合时代

背景。

2.与素质教育改革及新课标发展方向相符合

在素质教育改革背景下，新课标融入了绿色化学理念，提出了如“形成绿色低碳的生活态度、生成绿色化学观念及可持续发展意识”等内容，将绿色化学理念寓于核心素养内涵之中。高考考查的方向及内容也随之相应调整，新高考增加了绿色化学理念相关考查内容，如2022年高考全国乙卷第8题中的二氧化碳固定及再利用的方法，有助于我国实现“碳达峰”的目标，向学生传递绿色化学和可持续发展思想。可见，将绿色化学理念融入高中化学实验教学与素质教育改革及新课标发展的方向相符合。

3.与化学实验教学改革发展的方向相符合

化学是一门以实验为主的学科，实验是学生获取知识与技能的重要途径。但在可持续发展背景下，教材中仍存在一些具有污染性、危险性的化学实验，部分实验药品及器械也不符合绿色化学理念的要求。加之部分学校没有化学废物排放与处理系统，直接将化学实验残渣倾倒在垃圾桶里、将废水倒入下水道，造成了环境污染。新课标要求教师将绿色化学理念融入实验教学，提升实验教学的环保性、安全性。因此，将绿色化学理念融入实验教学与化学实验教学改革发展的方向相符合。

（二）教学作用

1.丰富实验教学策略及素材

化学与人类社会生产生活息息相关，生活中存在大量运用绿色化学理念的案例，这些案例既为教师提供丰富的教学素材，帮助教师解释晦涩难懂的化学实验原理，又为教师改进实验装置等要素提供更多的思路。可以说，将绿色化学理念融入教学具有丰富实验教学策略与素材的重要作用[1]。

2.提升实验教学有效性

如上文所述，在绿色化学理念下，部分化学实验中危险的药品、复杂的器械通过落实5R原则得到改进，化学实验呈现出仪器简单、药品用量少、实验用时少、装置一体化、安全、环保等特点，学生更加容易理解与操作，实验教学的效率也随之得到提升。另外，部分生活化、趣味化的仪器拉近了学生与化学之间的距离，提升了学生学习的兴趣及效率，实验教学效率自然得到提升。可以说，将绿色化学理念融入教学具有提升实验教学有效性的重要作用。

3.进一步促进学生发展

生活中大量的绿色化学案例不仅拓宽了学生的知识视野，还为学生自主设计、改进实验提供了更多思路，发展学生环保意识及创新思维的同时也让学生养成着眼于生活实践的良好学习习惯。通过实验中的真实感受与实践，学生进一步感悟并收获了绿色化学精神及可持续发展意识，更加适应未来社会发展，且在生活中更为积极主动地践行绿色精神。这表明将绿色发展理念融入教学将进一步促进学生发展。

三、化学实验教学绿色化的原则分析

结合绿色化学5R原则分析，高中化学实验教学绿色化设计应坚持如下原则。

（一）科学性原则

科学性原则指教师既要坚持以学生为本的教育思想，又要以实验原理、操作流程等实验教学要素为基础，保障化学理论知识与实验原理等要素的一致性，设计出更加贴近学生最近发展区的化学实验，提升实验教学的趣味性及可操作性，不断激发学生参与化学实验的热情，从而提升实验教学有效性。以铜和浓硫酸反应的实验为例，旧教材中用铜片与浓硫酸反应，实验的终止不易控制，产生了较多有害气体。新教材对该实验进行了改进，将铜片改成了一根伸到试管外的细长铜丝，要想停止反应，把铜丝抽出即可，改进后的实验更便于学生控制反应的发生和停止。

（二）绿色化原则

绿色化原则指的是：在绿色化学理念指导下，教师要在选择反应试剂、检验试剂及实验装置、控制实验条件、实验完成后尾气处理等各个环节都必须考虑绿色化思想，在不影响实验效果的前提下，通过拒用或代替有毒药物、减少药品用量等措施最大限度降低对环境的污染和资源的浪费。例如，四氯化碳是高中阶段比较常见的有机溶剂，多用于萃取实验中。但是，四氯化碳沸点低且易挥发，每次学生进行萃取实验时，室内都有一种难闻的刺激性气味，同时四氯化碳还会破坏臭氧层。在实验中，我们寻找其他对环境友好的溶剂来代替[2]。

（三）集约性原则

绿色化学5R原则注重的是资源的“减量”“再生”和“循环利用”，为贯彻绿色化学理念，教师也要坚持集约性原则，宏观把握课标所述化学实验教学目标、过程与方法等要素，结合教学进度、学生能力素养等教学实际需求，通过整合多个实验、调整实验次序等方法，实现实验器材及实验方案的多功能化、一体化创新升级。常见于高中化学实验教学的组合为气体的制取和性质实验的组合以及多个性质实验的组合，如人教版必修1中Na2CO3和NaHCO3的性质比较实验，传统做法是分别做两个实验来比较二者的热稳定性，这样做不仅耗时长，而且现象对比不明显。若用套管将两个实验整合在一起，与传统方法相比较不仅实验时间缩短一半，还节约能源，对比效果更加强烈。

（四）安全规范原则

安全规范原则指的是，在实验教学中，学生与教师都要坚持安全意识和严谨求实的科学态度，将实验教学安全性放到第一位，遵循实验操作、常规实验仪器标准等流程和原则，提升实验教学安全性。教师要在实验教学前对实验药品、实验装置、操作条件、人为因素、实验的后处理等方面做出详细的分析和安全预测，尽可能避免使用危险的化学试剂和具有危险性的实验操作，提前准备好实验所需的安全防护措施及意外情况下临时应对的具体策略，如实验前为学生阐明存在风险的步骤及安全操作流程，保证师生安全，将事故发生概率降到最低。

（五）生活化原则

生活化原则指的是，在生本思想的基础之上，进一步考虑学生的生活实际，从学生生活入手，在不违反实验规律、不影响实验结果等原则的前提下，将实验中所用到的仪器、药品替换成学生生活中的常见物品，如小苏打、米醋、米酒、矿泉水瓶等。这使学生发现化学与生活间的联系，通过绿色理念在生活中的实践与运用形成观察生活、热爱生活等良好习惯，培育绿色观念的教学目标也随之得到实现[3]。

四、高中化学实验教学中融入绿色化学理念的策略分析

（一）以绿色理念为导向，科学设置化学实验教学目标

教学目标是化学实验教学的起点，亦是推动绿色化学理念落实的关键所在，可以说所有的教学环节都围绕教学目标展开。为深入落实绿色化学理念，教师要将绿色化学理念寓于化学实验教学目标之中。首先，教师要解读绿色化学理念，结合课标、教材、考纲等要素，从宏观角度整体把握基于绿色化学理念的教学目标等要素，厘清学生理解与生成绿色观念后的行为表现，科学设计实验教学目标[4]。其次，教师要立足教材，找出化学实验教学中有助于植入绿色理念的内容，科学设计基于绿色化学观念的教学方案，为绿色化学理念的落实提供保障。最后，教师也要在生活化原则的指引下，着眼于学生的生活，寻找生活中的绿色化学教学素材，为更好地诠释教学目标提供保障。以学习“蒸馏”为例，教师可将珍惜水资源作为落实绿色化学理念的切入点，通过“解决渔民淡水紧缺”等实践问题进一步介绍相关绿色化学知識，引导学生生成珍惜水资源等绿色观念。

（二）以绿色理念创新实验教学策略

1.优化化学实验设计理念，落实绿色化学精神

为有效落实绿色化学理念，教师要优化教学实验设计理念，针对无法满足绿色环保要求的实验要素进行绿色化改造。一是要坚持拒用策略。根据实验教学实际需求，尽可能地以无毒、低毒且保障相同实验效果的试剂替代有毒等具有污染性质的试剂。以演示氨气喷泉实验为例，教师可用酸奶瓶这一日常生活中随处可见的物品代替烧杯，可通过挤压酸奶瓶等策略实现相同的教学效果。二是要坚持减量原则。新教材更加重视化学品的减量使用，改进了部分实验药品用量，但“少许”“少量”“一定量”“适量”等量词依旧存在，很多学生由于对药品的用量没有清晰的概念，在这种情况下容易超量使用，这种随意性与盲目性并不符合绿色环保的要求。对此教师可结合实验原理、目标等要素对书中未明确规定药品用量的实验进行摸索，确定适宜的药品用量和浓度，使实验教学定量化，节约药品，减少污染物的排放。如配制银氨溶液，硝酸银溶液的浓度一般在1%～1.5%即可。三是要坚持组合策略。将两个或两个以上独立的实验组合在同一个密闭的系统内进行，使一个实验的产物成为下一个实验的原料，将实验进行组合可节省时间和能源，使实验装置简约化；对一些涉及有毒气体的实验进行整合，可减少污染的次数。四是要坚持可控制策略，即基于绿色理念的实验进程应同样易于控制。以制取乙炔为例，较之于旧教材以蒸馏水和碳化钙反应制取这一方式，新教材用饱和食盐水代替蒸馏水，通过降低水的浓度来减缓反应速率，不会出现大量泡沫易冲进导管而导致气体的排出和收集不易控制这一现象，实验反应更易于控制。五是要坚持信息化原则。在信息化背景下，希沃白板5等教学工具为教学提供了诸多便利，通过蒙层、放大等功能为学生演示各种不适宜在课堂演示的实验，也为学生放大一些不够明显的实验现象。教师可借助信息化工具演示一些不满足绿色实验化学原理的实验，如氢气与氯气制备氯化氢气体（易爆炸）等，以趣味性的实验动画强化学生的体验，消除实验“三废”的同时又保障了教学效果。但教师在使用中不可滥用多媒体，这样既容易分散学生精力，又容易使教学的重点被淹没，为实验教学带来反作用。

2.创新教学策略，强化绿色实验体验，发展绿色化学理念

在落实核心素养背景下，高中化学新课标强调学生的自主体验，且绿色化学理念需要教学活动的推动才得到实现，教师在明确基于绿色化学理念的教学目标、教学方案之后，要进一步创新实验教学策略，强化学生的情感体验，进一步发展学生绿色化学观念。教师一方面可在讲解实验原理时采取情境教学等策略，以生活中绿色实验相关案例、生动形象的动画素材等内容帮助学生感悟绿色化学理念的含义，使学生认识到绿色化学理念的重要性及与生活间的联系，促使学生生成绿色化学理念。另一方面教师可采取任务教学、单元教学等策略，将化学实验升级为学习任务，鼓励学生在教师的引导下以团队合作等形式自主研究、设计书本中实验的绿色化改进方案，强化学生情感体验，为学生提供实践绿色观念的平台，进一步发展学生绿色观念，实现化学实验教学绿色化发展。此外，教师也要创新课后实践环节，为学生设置如家庭小实验等课后实践任务，或引导学生参与化学污染防治宣传等社会实践活动，深度拓展学生绿色观念与可持续发展意识，引导学生在课下更为积极主动地实践绿色化学理念，高中化学实验教学的绿色化发展也将得到进一步实现[5]。

3.强化废物无害化末端处理，进一步提升学生绿色环保意识

在高中阶段部分化学实验会不可避免地产生污染性的“三废”，加之我国高中入学率逐年提升、各学校实验条件愈发完善，化学教学中药品的用量和“三废”产生量亦逐年攀升。我国本就存在学生数量庞大、学校分布广泛等特点，各地实验室污染物数量也越积越多，化学实验室已成为一个不可忽视的污染源。为落实绿色化学理念，教师要以绿色化学理念为导向，严格按照国家相关的法律法规，做好实验“三废”的处理工作，把污染程度降到最低。以酸、碱废液的处理为例，教师可引导学生用酸处理碱废液，反之亦然，中和到pH值为6～8后再排放到下水道，尽可能减少对环境的污染[6]。

（三）创新评价机制，深度落实绿色化学理念

教学评价是实验教学的重要一环，具有衡量实验教学是否实现既定教学目标、是否完成既定实验任务等重要意义，为教师及学生提供真实有效的教学反馈。通过这些反馈学生清晰地了解到自身绿色观念等核心素养不足之处，教师也及时捕捉到教学漏洞，对教学做出针对性的调整，教学的持续高效开展随之得到保障。教师要以绿色化学理念为指导创新评价机制，发挥评价教学导向等重要作用，促进绿色化学理念深度落实。教师首先要坚持终结性评价与表现性评价并举的原则，既要关注学生实验结果是否满足绿色化学教学要求，又要关注学生在实验过程中的表现是否符合绿色观念的要求，强化绿色化学理念与教学评价体系之间的关系，为发展学生绿色观念提供保障。其次，教师要创新教学评价的方式，将师生互评、学生自评、学生互评等多元主体评价模式相结合，发挥评价体系的激励及促进作用，使学生通过教师、伙伴等多个角度了解到自身绿色观念不足之处，做出自我改进，促进自身绿色观念发展。再则，教师要创新收集评价证据的手段，既要关注学生实验过程中的表现、实验质量，又要关注学生在实践中是否主动践行绿色观念，发挥评价机制的激励作用，不断促进学生绿色化学观念发展[7]。

结束语

综上所述，将绿色化学理念融入高中化学实验教学是落实可持续发展理念的重要手段，是素质教育及新课标发展的重要方向，是化学实验教学改革发展的重要目标，具有丰富化学实验策略及教学素材、提升实验教学有效性、进一步促进学生发展等重要作用。高中化学教师要宏观把握绿色化学精神理念，结合课标及培育核心素养的要求进行深入解读，以绿色理念为导向，科学设置化学实验教学目标、策略及评价机制，使化学实验教学得到改进，不断推动化学教育绿色化发展，最终实现绿色化学理念在教学中的有效应用。同时，化学教师自身也要坚持学习，以身作则，通过随手关闭电源、节约实验用水等措施展现自身良好的绿色观，激励学生，不断将最新的绿色化学教学内容融入教学中，持续推动实验教学绿色化发展。

参考文献

[1]邢季颖.绿色化学理念在高中化学实验中的应用研究[D].大连：辽宁师范大学，2013.

[2]邵春花.绿色化学理念在高中化学实验教学中的应用研究[J].试题与研究，2020（9）：74.

[3]杜娟.绿色化学理念下高中化學实验教学[J].新课程教学（电子版），2021（17）：43-44.

[4]魏喜红.绿色化学理念在高中化学实验教学中的渗透探究[J].当代教育实践与教学研究（电子刊），2018（12）：377.

[5]庞业伟.让中学化学实现绿色化：浅谈在中学化学教学中渗透绿色化学教育[C]//广西生态文明示范区建设论坛：化学化工与可持续发展专题研讨会，广西壮族自治区科学技术协会，2012.

[6]鲍杰.浅析“绿色化学”理念在高中化学教学中的应用[J].考试周刊，2017（37）：1.

[7]邱新华.绿色化学理念在高中化学实验教学中的应用[J].中学课程资源，2022，18（9）：3.