“三新”背景下高中化学实验绿色化设计与实践

马莉雅

摘要：实验是高中化学教学中的重要板块。新课标、新教材和新高考这“三新”的实施，对化学实验提出了绿色化设计的新要求。教师在实验设计中渗透绿色理念，不仅能够降低化学实验给环境带来的不良影响，而且能培养学生的环保意识和可持续发展思想。文章依托于“三新”背景，探讨了高中化学实验绿色化设计与实践的意义，根据绿色实验的特点和实际学情，论述了实验绿色化设计与实践的可行策略，力图改进传统化学实验模式。

关键词：“三新”背景；高中化学；实验绿色化；设计与实践；意义；策略

高中化学教学领域的实验绿色化设计，也被称为“环境友好化学”或者“清洁化学”，主要是指在实验设计过程中融入环境保护的思想，以此降低实验过程和终端产生的排放和污染。所谓“三新”，即新课标、新教材和新高考，在“三新”背景下，高中化学教学的实验设计提倡绿色化学的思路，教师应该着眼于学生化学素养与综合素质的发展，顺应“三新”的思想指导，开发利用多种教学资源，加强化学实验的绿色化设计与实践，从而体现实验教学对环境保护的积极响应，助推学生绿色化学观的形成。

1   “三新”背景下高中化学实验绿色化设计与实践的意义

1.1有助于培养学生的环保意识

在“三新”背景下，高中化学实验教学的内涵在不断地丰富和扩充，如新课标要求实验设计“体现绿色化学思想”，新教材把“树立绿色化学思想”设置为《实验化学》的选修模块，教材中还增加了一些关于环保教育的拓展栏目，近年来的新高考试题也体现出绿色化学、环境保护、社会发展等命题思路，这些变化的最终指向都是培养学生的环保意识和可持续发展观。基于“三新”背景开展高中化学实验绿色化设计与实践，最突出的意义就是有助于培养学生的环保意识。从化学实验的特性来看，其选材不可避免地会用到一些有毒有害的物质，在操作过程中也会排放污染物。就以往的实验设计而言，部分教师容易忽略这一点，学生自然无法意识到化学实验对环境造成的影响。遵循实验设计绿色化的思路，教师可以在制定化学实验方案之初，就综合考虑有毒物质的使用、药品试剂的用量，以及实验的“三废”排放等问题，尽量选用无毒害的实验原料，并在实验教学中引导学生关注材料和反应的性能，教给他们防治实验污染的方法等。这样在实验绿色化设计的熏陶之下，学生就能潜移默化地形成环保意识，从而践行“三新”背景下的化学教学改革思想。

1.2有助于丰富化学实验资源

新课标明确指出，以化学实验探究为主，使学生体验科学探究的过程。在化学新教材中设置了实验活动和指导，在新高考试题中实验题也占据着较高的比重。由此可见，强化实验教学是落实“三新”改革思想的必由之路。从传统的化学教学来看，受到办学条件等因素的限制，实验室资源不足以支持全部实验活动的开展，或者难以满足全体学生的动手操作需求，这就制约了学生科学探究能力的进一步提升。化学实验绿色化设计的核心理念是能够产生节能效益的设计，实验过程中的耗材必须降到最低，以达到节省资源、减少污染的目的。在“三新”背景下开展化学实验绿色化设计和实践，有助于丰富化学课程的实验资源。教师从绿色集约的视角出发，设计和推行微型化学实验，可以控制和降低物品用量、耗材成本等，把节约下来的材料用于学生分组实验或者独立实验，这样每个学生都能配备属于自己的微型实验箱，人人动手做实验将不再是遥不可及的梦想。通过实验绿色化的开源节流，改善了化学实验资源匮乏的现状，确保了实验教学活动开足开满。

1.3有助于提升学生的创新能力

在“三新”背景下，高中化学教学的改革目标，不单单是促进学生对课本理论知识的学习和理解，还包括培养学生的科学探究和创新意识，使学生在学习活动中能够自主发挥创造性思维，进行科学的解释、发现和应用等实践活动。创新不仅是化学素养的关键要素之一，而且是每个学生学好化学需要具备的能力品格。学生只有形成良好的创新精神，才能敢于对科学“异象”质疑，从而不断地在科学探索之路上开拓进取。化学实验是培养学生创新意识的主要平台，实验绿色化设计本身就是一种新颖的理念和模式，能够为学生拓展广阔的探究和创造空间。依托于“三新”背景，做好化学实验绿色化设计与实践，有助于提升学生的创新能力。教师在设计绿色化学实验的前期，可以先发挥自身的主导作用，组织实践微型实验、虚拟实验等活动，带给学生新鲜的探究感受，使其初步形成绿色化学的观点，懂得考虑化学实验对环境和经济的影响。在实验绿色化设计的中后期，教师可以根据学生的知识储备和能力水平，鼓励他们参与绿色实验的设计和操作，引导学生以环保、节能、减排为出发点，在确保实验现象和效果的前提下，自主、合作设计绿色实验，也可以发挥创新思维，对常规实验加以改良，以此体现绿色化特征，从而使学生的创新能力更上一层楼。

2   “三新”背景下高中化学实验绿色化设计与实践的策略

2.1立足绿色理念，设计化学微型实验

微型实验是一种新型模式，同时是化学实验绿色化设计的重要手段之一。微型实验的特点和优势在于实验器具微小化和实验药品微量化，通常情况下，微型实验的药品和耗材用量是常规实验的几十分之一甚至是千分之一，却可以收到和常规实验一样理想的效果，而且它的仪器小巧玲珑、不易破碎，用料非常少，充分体现出绿色、集约、安全的理念。为此，在“三新”背景下开展高中化学实验绿色化设计与实践，教师应该立足绿色理念，设计化学微型实验，从源头上减少实验药剂的用量，从而达到环保、减排等实验目标。

在设计微型实验时，教师应该遵循绿色化学原则，根据教材中的实验原理，在确保实验现象明显的前提下，对实验仪器、药品用量进行微型化处理，例如，在凸显实验仪器的“微”特点时，教师应该采用小试管、胶头滴管、井穴板等微型器材，避免学生在取用药剂时控制不好用量；教师还可以用处理过的铝板代替常规实验中的滴板，也能有效地节省实验药剂；另外，在设置微型实验的药品用量时，教师应该尽量不用“少许”“少量”“适量”等笼统的词汇来限定，而是经过严谨地计算和实验预演，把药品用量精确到“克、毫克、毫升、滴”等数量单位。在课堂上实践化学微型实验时，教师必须督促学生，按照预设好的劑量进行药品的取用，扭转学生取用药品“多多益善”的错误观点，从而通过微型实验设计，贯彻绿色化学的思想，降低化学实验对环境的污染程度。

2.2引入环保材料，改进传统必做实验

在高中化学实验教学中，部分实验所产生的“三废”污染物比较多，处理起来难度也非常大，化学新教材删减了很多高污染性、高危险性的实验课题，体现出新课改对环保、安全实验的大力倡导。“三新”背景下的化学实验绿色化设计，追求的是对实验污染物的事前预防，然后才是事后处理。因此，教师应该引入具有环保性能的材料和工具，带领学生对传统必做实验进行绿色化改良和创新，从而增强学生的环保意识，从根源上控制化学实验所产生的污染影响。

基于化学实验绿色化设计思路改进传统必做实验时，教师应该突出学生的主体地位，引领他们共同参与绿色实验的优化设计。教师可以将传统实验的方案和药品清单一起展示给学生，并介绍实验污染物及其危害，引导学生运用已有的知识经验展开设计探究：实验清单中的哪些药品和试剂能够用无毒材料、低毒试剂替代；传统实验中的装置和流程如何改进能够确保每个实验环节都节约、环保和安全。在学生合作设计和研讨的过程中，教师可以根据传统实验的具体内容，提供一些环境友好型的材料和工具，让学生集思广益，自主对比各种实验器材的特性，并从绿色化的视角出发，进行正确的选择和替换。例如，把萃取溴水替换成萃取碘水，防范溴单质的剧毒污染；把水银温度计替换成酒精温度计，避免温度计破裂可能引发的汞污染；在酒精燈外加装高温防风罩，防止废气溢出，同时节省能源和加热时间……通过利用环保材料改进传统实验，学生能实现对化学实验绿色化设计的充分参与，使化学实验污染做到可防、可控。

2.3融合信息技术，设计化学虚拟实验

在“三新”背景下，教育信息化已经成为高中化学教学改革的必然趋势，先进的信息技术、优质的信息资源，具有超越时空的功能和优势。教师将新兴技术与实验绿色化设计有机整合，不仅能够创新实验教学模式，而且能使条件不足的实验课题变得可行，同时解决实验耗材、环境污染等问题带来的困扰。因此，在开展高中化学实验绿色化设计与实践的过程中，教师应该科学地融合信息技术，设计化学虚拟实验，力求带给学生耳目一新的学习体验，实现“零污染”的绿色实验设计。

在借助新兴技术设计化学虚拟实验时，教师必须坚守绿色观点，有选择地开发虚拟实验。比如，从当前的条件和环境来说，部分化学实验无法在课堂上实践开展，或者实验涉及有毒、有害、可燃性物质的使用，且没有其他替代品，威胁环境和师生的操作安全等。针对此类实验，教师就可以在互联网上下载相关的视频和模拟动画，带领学生通过多媒体观看化学实验的过程、现象和结果，进而展开实验分析，形成概念、掌握规律。

综上所述，在“三新”背景下加强高中化学实验绿色化的设计与实践，不仅有助于培养学生的环保意识，而且能丰富化学课程的实验资源，还能提升学生的创新能力。教师应该立足绿色理念，设计化学微型实验，引入环境友好型材料，组织学生改进传统的必做实验，利用信息技术设计虚拟实验，注重对实验废弃物的回收利用，向学生传授“三废”处理办法，从而提高化学实验绿色化的设计和实践水平。

参考文献：

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基金项目：

本文系2022年度甘肃省教育科学“十四五”规划课题《“三新”背景下高中化学实验绿色化设计与实践研究》（课题立项号：GS[2022]GHB0736）阶段性研究成果。