绿色化学理念渗透中学化学实验教学的研究

张悦 翟宏菊

摘  要：随着新课程改革的实施，对化学教学提出了更高要求，如何将绿色化学理念渗入到中学化学实验教学以成为教育界关注的话题。化学是一门以实验为基础的学科，因化学实验而产生的污染作为一种特殊的污染，更需要每一位化学人重视。然而目前很多高中对化学实验的安全性和绿色化渗透做得还不够。本文从绿色化学理念出发，对高中化学实验目前存在的问题及实施绿色化实验的意义进行了阐述，并提出一些解决策略，希望对一线的化学教师能有些启发和帮助。

关键词：绿色化学；高中化学；实验教学

近年来，绿水青山就是金山银山的理念深入人心，随着全球环境问题和资源短缺问题的加剧，经济发展的同时对环境保护提出了更高的要求，绿色化学的概念开始引起人们的广泛关注。因此在化学实验教学中，教师除了要重视基本知识基本技能的传授，还要注重渗透化学实验绿色化理念，注重培养学生的绿色环保意识和社会责任感。在新课改中，提出了“以人为本”“环保教育”等要求，这就需要教师将跟多精力放在如何培养学生科学素养方面上。

• “绿色化学”的含义

绿色化学也称环境友好化学，不同于“先污染后治理”的观念，其主要利用化学原理和化学手段，减少或者从根本上消除在生产中涉及到的有害物质。绿色化学理念主要有以下四个特点：一.保证化学反应条件无毒无害；二.使用无毒无害的反应物；三.反应中的物质循环利用；四.尽量做到无副产物，零排放 [1]。这一理念的出现让我们重新认识化学这个学科，对传统实验加以改进和创新。

• 实施绿色化学实验的意义
  • 实现社会可持续发展

随着我国人民生活水平不断提高以及环保意识不断增强，人们开始越来越重视保护生态环境，这就要求我们把环境保护摆在首要位置来进行治理。绿色化学是可持續发展的产物，它在一定程度上可以反映出社会和经济对于环境问题的解决。绿色化学可以把“污染控制”转向“污染预防”，从根源处解决化学工业污染对环境的危害。作为新一代的化学人，不仅要努力践行和发展新的，绿色环保的化学，更要将这种理念传递给更年轻的一代，使之更为广泛的被了解，被接受，被实施 [2]。绿色化学的研究是为了解决环境问题，它具有一定的社会可持续发展意义，同时也符合我国经济、政治和文化等方面快速增长下对资源和生态环境需求日益增加而带来严重影响这一事实。所以我们必须从根本上解决问题，使绿色化学发挥更大的作用，从而促进社会可持续发展，更好的解决我国的环境问题。

2.2 促进教师教学水平与素质提升

化学实验是一门综合性很强，抽象性强且实践性强的学科，因此教师必须转变观念和方法去引导学生们主动地参与课堂活动。在化学实验教学中，教师的个人素质与价值观对于学生的价值观的形成有着重要的影响。新课程改革，新教材的研发和使用，都要求着化学教师树立新的理念，并将新的理念融入到课堂中去，促使教师更新教育信息理念，发展新的教学模式，提升自身的环保意识，在自我提升中多与学生交流，师生共同进步，努力成为一名优秀的新时代化学教育工作者。

2.3 提升学生的绿色化学意识

《化学课程标准》中要求，学生的环保意识和思想对社会发展有最直接且深远的影响，是开展绿色化学教育的开端和核心。绿色化学理念的事实依靠实验，教师要严格根据课程标准创新化学实验教学，不仅要增加绿色化学的具体内容，还要培养学生的绿色化学观念，促进学生的综合发展，教师要充分结合教材内容开展有效教学。中学生已经具备独立思考的能力，培养他们的环境保护意识是素质教育的重要内容，而化学实验更是培养学生创新思维意识和动手操作能力的重要部分，所以在中学化学实验教学中，应当反复强调绿色化学理念的重要性，教师要在教学过程中做出正确引导，培养学生严谨务实，刻苦钻研的学习精神，让学生理解环境保护，社会发展和科学教育之间的关系，使学生在化学的知识海洋中，不仅学习到有用的知识，并且可以提升自己的社会责任感，同时高度认同化学学科对社会发展的重要贡献，能够客观评价化学带来的消极影响，做出积极的改变，用绿色化学理念做环境保护的践行者。

2.4 保障师生的人身安全

在高中化学实验中，部分化学实验对环境有一定的污染。由于化学实验室中的一些具有污染性的化学物质并没有得到良好的管理，很有可能在操作过程中对实验教师和学生的身体健康造成损害。要想避免污染性物质对师生健康的危害，需要化学教师用绿色化学理念改进化学实验，对以往具有污染性的实验进行革新，减少化学污染，有效落实绿色化学理念，让学生在安全的实验环境中操作，并指导学生积极思考，将绿色化学实验的思想牢记于心。在实际的教学活动中，学校和化学教师要借助有效的方法对化学实验进行科学改革，应用环保实验器材和实验材料，杜绝有污染的实验，有效解决环境污染问题，节省化学资源，发挥绿色化学的优势，为化学教师与学生的生命安全提供保障。

• 高中化学实验教学存在的问题

3.1 绿色化学理念认识不够

受应试教育影响，无论是教师的授课还是学生学习，都更加倾向于教材基本知识的解读，以能够取得好成绩为目标。很多老师迫于高考的压力，按照教材和大纲“照本宣科”，对于教材中延伸拓展的内容一带而过。还有些教师虽然能够意识到绿色化学理念的重要性，但是教学方式单一，并没有深入的讲解。在这种模式的熏陶下进行化学实验时，学生完全按照老师的教学思路进行学习，只注重现象和结论是否准确，思维方式受到约束从而不会真正的从绿色化学角度出发，思考实验设计的可行性，对节约资源，避免污染没有概念[3]。因此，教师在备课阶段就应该考虑课堂教学如何能够和绿色化学教育有效的整合，对传统的教学计划做出适当的调整，为学生形成绿色化学理念提供基础，长此以往，学生会有意识的选择可以替代的，无毒害的药品进行实验，会有意识的处理好实验的残留废弃物，有意识的将可再利用的药品进行回收。

•  实验设计不科学

绿色化学实验的教材不够完善，影响学生对知识点的理解和运用。高中化学实验中经常会使用到有污染型的药品，或者是产生有污染的废物，如果不进行妥善处理，不仅威胁师生的人身安全，对环境也有一定的破坏。在有机化学部分乙烯制取实验中，教材中是用浓硫酸和乙醇3：1的比例作为反应物来制取乙烯。实验过程中会产生黑色的碳渣，难以清洗和处理，乙醇的利用率也不高。浓硫酸和乙醇的浓度和用量也没有提及，学生在操作过程中容易造成药品浪费和加重污染。除此之外，实验设计中较少体现药品的二次利用，有些化学废物可以密封保存回收再利用，争取资源利用最大化，例如，上述实验的废液中还含有较高浓度的浓硫酸和乙醇，可以回收起来作为实验室的洗液，浓硫酸稀释后可以代替稀硫酸使用。

•  实验操作不规范

绿色化学实验拒绝实验浪费，拒绝环境污染，尽量减少或避免实验事故，然而在教学中经常会因为学生操作不规范而看不到实验现象、得不到实验结论，导致实验重复进行，不仅浪费药品还浪费时间，并且会有一定的安全隐患，亦或是带来污染。所以在实验准备阶段，教师要对相关理论知识进行指导，并对可能出现的突发情况进行强调，明确实验目的，时刻强化学生的规范操作的意识，争取提高实验的成功率，尽量避免失误。

• 多媒体实验教学应用的少

随着现代科学技术的发展，多媒体辅助的教学手段进入课堂逐渐被广泛的应用。不可否认的是多媒体教学具有图文结合、形象生动等特点，不仅可以激发学生的学习积极性，而且可以帮助学生更好，更清晰地理解实验原理并应用于化学实验中，符合绿色化学理念，还能最大限度地减少浪费和环境污染。但是，在实际教学中，大多是播放实验视频帮助学生理解实验原理，观察规范的实验操作，学生无法自己动手操作实验，缺乏实践，在操作过程中会有很多突发情况不可避免，从根本上来看没有达到绿色化学实验教学的预期效果。因此，多媒体教学应该更倾向于实验室模拟教学，而不是一味地加深对实验原理的理解。

4  高中化学实验渗透“绿色化学”理念的重要策略

•  尽可能选择对环境影响小的反应物

在不影响实验效果的前提下，选择无毒害的药品来替代原本的药品，或者寻找一些对环境影响小的药品来替代对环境影响大的药品。如教材中的萃取实验选择的是四氯化碳溶液做萃取剂，由于四氯化碳具有一定的毒性，对环境和人体有一定的损害，可以选择挥发性小，毒性小的煤油或者环己烷来代替进行实验。在溶液的导电性实验中，选择盐酸和氯化钠，二者在通电时会产生有毒的氯气，可以选择硝酸钠和硝酸进行实验避免氯气的产生，既能达到实验目的，又避免了污染。

•  减少试剂浓度和用量

化学实验需要化学原料和器材进行支撑，在教学过程中，无论是教师演示实验或者是学生实验，都会存在为了追求更明显的实验效果多加实验药品的情况，造成药品的浪费，而实际上很多实验减少药品的用量，同样可以观察到明显的实验现象。且由于有些化学原料的保存条件较为苛刻，容易变质，拆封后必须尽快用完，教师一定要在开始实验前，指导学生根据实验需要，预估自己的大概用量，尽可能减少原料浪费。

比如教材中吸热反应放热反应的实验，药品用量减半也可以得出结论。物质的量浓度溶液配制实验，将配制溶液的体积由500ml改为100ml，只需让学生熟练掌握配制溶液的操作步骤，从而避免了药品的浪费，也可以为后续废液处理减轻压力。

4.3 实验试剂和废弃物循环利用

很多实验的废弃物是有一定的利用价值的，对于可以继续使用的化学原料，要妥善保管，做好标记，方便在以后的实验中继续使用，同时指导学生在实验过程中注意保护实验器材，如试管，烧杯等。比如人教版教材中氯气的制取实验中，反应剩余的二氧化锰，如果直接废弃，不仅造成了资源的浪费，并且对环境会产生污染，应该密封保存回收利用。反應停止后剩余的稀盐酸也可以回收用作原电池实验中的电解质溶液。此外，制备氢气时剩余的锌粒，充分用水冲洗后也是可以重复利用的，并且这种回收的锌粒由的锌粒更加明显。

4.4 实验废液和尾气处理后排放

在实验结束后，反应产生的废渣，废液还有废气等要及时进行绿色化处理，不可以直接排放。不同的废弃物要采用不同方式处理，争取把对环境的污染，和对师生的危害降到最低。废渣最好是可再生利用。废液如果是酸液或者碱液可以相互中和后在排放。对于实验产生的废气，酸性气体可以通入氢氧化钠等碱液除去，例如硫化氢，二氧化硫等气体；碱性气体如易溶于水的氨气可以用水吸收；易燃气体如甲烷可以点燃后排放 [4]。教师要提倡高中生参与处理化学实验废弃物的活动，既可以让学生掌握无害化处理实验废物的方式，也可以让学生养成节约资源，变废为宝的习惯。

4.5 实验设计紧密联系生活实际

化学学科本来就是一门与生活实际紧密联系的学科。在课堂教学中，教师可以将生活中的化工生产和实际环境问题作为教学背景，运用实例讲解引导中学生对生活中的化学产生关注，鼓励学生用绿色化学理念思考和解决实际问题。绿色化学的出现更是为了化学能够更好的为人们和社会服务。将化学实验的开展与日常生活相联系，不仅能够帮助学生更好的理解实验原理，也能运用所学的化学知识去解决生活中的实际问题，多一份思考。例如进行氯气的相关性质实验时，教师可以提出问题：“为什么氯气泄漏会造成严重的危害，但是却可以使用氯气对自来水进行消毒？”引发学生对环境污染的思考。在进行原电池实验时，教师要强调废旧电池处理不当会造成危害，教育学生不可随意乱丢。除此之外，生活中的很多废弃物一次性注射器，废气矿泉水瓶，气球，吸管等都可以代替化学仪器进行实验，同学们可以自由发挥做简易的实验装置。既提高了他们的学习兴趣，又潜移默化的培养了学生的绿色环保意识。

•  运用多媒体进行虚拟实验

隨着网络技术，计算机技术和虚拟现实技术的不断发展，也为化学实验教学提供了许多辅助工具。由于很多实验很难做到无毒无害，违背了绿色化学理念，这些工具就可以很好的解决这些问题。教师可以通过课件视频的制作带领学生一起观看实验视频，做好指导和解说，同样可以取得良好的教学效果 。也可以利用仿真虚拟实验室来模拟化学实验场景。既可以用于对化学感兴趣的学生进行实验探索，也可以用于教师演示实验。在这里，通过模拟软件模块，我们可以放心的进行各种实验操作，如氯气的制取和相关性质实验，铜与浓硫酸反应实验等，由于实验药品本身存在危害很难实际操作，通过虚拟实验可以真实地观察到实验现象，又可以反复演练，既能提高学生的积极性，又能从源头杜绝污染 [5]。

结语

综上所述，绿色化学是未来化学发展的必然趋势，绿色环保已经成为中学化学教学的重要理念，教育工作者应该提高对绿色化学理念的重视。本文对绿色化学理念进行了详细介绍，从中学化学实验存在的问题到如何引入绿色化学实验做出了探讨，中学化学实验存在的问题亟待解决，按照绿色化理念进行改进是十分必要的。这样不仅是对师生的健康负责，并且为保护环境做出了很大的贡献。既能节约资源节省实验经费，又可以通过多样的实验教学模式取得良好的教学效果。化学实验课不仅要让学生掌握基本的实验操作技能，更重要的是帮助学生树立绿色环保的意识，让同学们从每一次实验做起，从身边每一件小事做起，成为满足化学学科核心素养的人才。因此，中学化学实验的绿色化势在必行。

参考文献：

[1]万亚辉.“绿色化学”理念在中学化学教学中的渗透[J].当代化工研究，2018（01）：76-77.

[2]俞巧红.绿色化学——一种新的化学理念[J].中学化学教学参考，2000（Z2）：8-9.

[3]张春雷.在高中化学教学中渗透绿色化学理念[J].科学咨询（教育科研），2020（11）：245-246.

[4]王家希.高中化学实验绿色化的实践措施[J].广东化工，2016，43（23）：167+166.

[5]潘淇，胡明华，敖克厚.浅谈绿色化学实验的教学策略[J].佳木斯职业学院学报，2017（10）：266-267.

基金项目： 吉林师范大学 2021 年职业教育与成人教育教学研究课题（5号）

作者简介：张悦（1998—  ），女，吉林松原人，在读硕士研究生，研究方向：学科教学（化学）。

*通讯作者：翟宏菊（1973—  ），女，吉林四平人，教授，硕士生导师，研究方向：学科教学（化学）。