探析初中化學實驗教學中滲透綠色化學理念的有效策略研究

唐碧清

摘要：在堅持綠色發展戰略的時代背景下，綠色化學成為初中化學教學的重點，教師在化學實驗課堂上不僅僅要明確對環境有害的物質，更要幫助學生樹立綠色化學的意識。本文基于綠色化學的理念理解，分析了在初中化學實驗教學中滲透綠色化學理念，綠色化學理念是學生樹立正確科學的化學思維的有效途徑。

關鍵詞：初中化學? ?實驗? ?綠色化學? ?理念

當今環境污染問題已經成為一個世界性問題，面對日益嚴重的環境問題，20世紀90年代美國提出“綠色化學”概念，將對環境友好和經濟效益、技術可行等三種概念結合起來，創造一種全新的化學研究和生產概念。在初中化學實驗課堂上滲透綠色化學理念，能有效提高學生們的環保意識，推動綠色化學的發展，幫助他們樹立正確的綠色化學觀。

一、實施的意義

綠色化學倡導的是在化學實驗的整個過程中實現低排放、低污染。化學作為一種自然科學，對人們的生活生產有著無可取代的作用。在化學實驗教學中滲透綠色化學理念，培養學生的環保意識，教會學生知識的同時更要讓他們懂得如何合理利用知識，只有這樣化學才能實現經濟效益和社會效益的平衡統一[1]。

綠色化學最主要的特點在于在實驗的初始端就采用減少和預防環境污染的措施，在實驗過程和實驗終端最大限度地實現污染的零排放，充分符合當前的化學實驗中的原子經濟性理論，既利用了資源，又實現了減少污染的目的。

根據綠色化學的理念，在初中化學中貫徹環保意識，要求教師在進行實驗教學時向學生灌輸人和自然和諧相處的理念，讓學生認識到綠色化學是化學領域所有研究者、工作者和學習者的責任;讓學生在學習化學過程中時刻謹記綠色化學觀，將綠色化學融入到理論知識學習和實驗操作中的每個環節中。

二、滲透的有效途徑

（一）規范化學實驗過程、步驟和設計

初中化學實驗課上，教師在指導學生做實驗前要注意實驗的規范性和科學性，通過嚴格的制度管理幫助學生養成良好的實驗習慣。

首先教師要有綠色化學意識，對前期實驗物品的取用和后期實驗廢料的處理進行嚴格規范，約束學生在實驗過程中的行為。其次，教師要對實驗常備藥品和試劑性能有一個基本了解。易揮發的藥品應密封保存;易燃燒和遇高溫分解、爆炸的藥品要避光遠離熱源，劇毒藥品要專門分類存放并定期檢查等。總之要確保實驗藥品在保存過程中不會對人體或周邊環境造成危害。再者，實驗操作要遵守實驗規則和安全規范。在實驗前教師要讓學生充分了解實驗目的，根據實驗目的進行實驗設計，確定實驗方案，根據實驗中可能出現的化學反應選擇適用的試劑、儀器、裝置，并設計實驗步驟，實驗設計要科學合理，滿足操作簡單、現象清晰、安全可靠、經濟實用以及污染較少的原則[2]。

在具體的實驗過程中要做到幾點：選擇藥品不貪多，沒有明確說明的情況下以最少量進行選取;易燃易爆實驗藥品以及具有強氧化性的藥品要遠離熱源，避免燃燒或爆炸;實驗過程中剩余藥品、廢液不可隨意帶出實驗室或丟棄，放入指定回收地點，實驗廢氣進行必要的吸收處理，尤其有毒氣體不可隨便排入空氣等。

（二）改進實驗設計，追求實驗的科學性能和綠色性能統一

綠色化學的本質要求是提高化學實驗中原子的利用率，有效降低污染可能性，實現化學實驗的科學性、經濟性和生態性和諧統一。眾所周知，在化學實驗中根據不同的化學反應原理可以出現多種實驗，而踐行綠色化學理念就是要在保證實驗科學性、經濟性的基礎上最大量地提升原子的轉化率，減少廢物排出。因此教師在實驗教學中可以適當對實驗進行綠色化改進。

案例1：做串聯實驗，在初中化學中有部分實驗是有聯系性的，往往A實驗產生的廢料可以作為B實驗的原料，教師在進行實驗教學時可以將它們串在一起，避免重復性的實驗步驟，減少實驗藥品浪費，并適當回收利用實驗廢料。

銅綠加熱實驗：Cu2（OH）2CO3 =2CuO+H2O+CO2↑，綠色粉末變成黑色氧化銅粉末，可以將氧化銅收集起來，做氫氣等的還原氧化銅實驗，進而要求學生對原始實驗方法進行改建，合理處理尾氣，減少環境污染。

由于一氧化碳有毒性，可以利用串聯實驗來解決這類困惑。下圖就是把檢驗一氧化碳還原性的實驗進行串聯，做到對產物的成分檢驗和分析。

教師應該潛心研究教材中的化學實驗，對實驗可進行大膽地改進，勇敢地嘗試，同樣也能取得異曲同工的效果。

案例2：在《空氣的成分》的教學中，學生已對空氣中的成份有了初步的了解，并且已經知道用實驗的方法證明空氣中有氧氣。如何用實驗的方法探究出空氣中氧氣的體積分數是本節的重點也是難點，教師如按照課本（如圖1）進行設計實驗會發現實驗很難做成功，即使裝置已經密封，有時還是連一滴水都進不到集氣瓶內，測定的氧氣體積分數總小于1/5。教師可以利用身邊的實驗器材進行適當的改進，會取得意想不到的效果。教師可取來玻璃注射器，用酒精燈微熱，把紅磷換成白磷，效果十分明顯。

（三）微型實驗

微型化學實驗是綠色化學理念指導下為了盡量減少化學污染而對常規教材實驗進行改進和改革而新興的化學實驗方法。顧名思義，微型實驗就是用微型儀器，盡量縮減繁瑣的實驗步驟，減少生成物的轉移過程，減少試劑附著在器皿上的劑量，盡量少用試劑來完成的實驗[3]。

微型實驗的出現有效協調了初中化學實驗教學和實驗條件的矛盾，通過少量的實驗用品完成化學實驗，雖然微型實驗中化學藥劑、器材較少，但是并不影響實驗的最終信息。正是基于這個優點，微型實驗在未來的化學實驗教學中有著極為廣泛的應用空間。

1.自制微型實驗儀器，進行廢物利用

案例3：《科學》八年級下冊中的氧氣制取實驗中，教師可以用青霉素藥瓶和一次性注射器等醫學廢棄物來做實驗，不僅可以實現學生人手一個實驗儀器，更能有效降低實驗成本，減少對實驗儀器的使用次數，實驗現象明顯可觀。

在做氧氣制備實驗時，用醫用注射器（5ml）、青霉素瓶（10ml）和微型具支試管、小燒杯、止水夾等做實驗，省去加熱環節，節約酒精物品，并減少廢氣排放，而且實驗更安全，基本沒有污染。

教師在教學中可以充分利用實驗的各種器材如井穴板和多用途滴管組合進行實驗。為此，教師要走進實驗室，認識各種器材的用途，發揮它的最大功效。也可以利用身邊的低成本實驗材料組裝實驗器材，如利用注射器進行化學實驗，徹底貫徹綠色化學理念。

如圖甲是實驗室制取并檢驗CO2的裝置，用此實驗裝置會浪費大量的材料，增加了實驗的成本，可以用微型塑料滴管和玻璃W管進行組裝，如圖乙所示，這樣能更好地體現實驗裝置的“微型”化的優點。

2.實現化學藥品劑量微量化

實驗藥品微量化是體現綠色化學，開展微型化學實驗的常用方法，一般微量化指的是達到常規實驗用量的十分之一左右，這樣不僅可以大大降低實驗藥品的消耗，更因初始物的微量化，使得實驗的目標化合物實現微量化。

案例4：部分實驗沒有指明實驗藥品濃度，那么在保證實驗效果的基礎上適當減少藥品使用，石蕊濃度為0.5～1.0%，改進實驗后可以減少到0.25%，在制取氧氣、氯氣等實驗過程中也可以適當減少酒精的用量，使用PH試紙時可以將一張試紙撕成小塊供幾個同學實驗之用。在燃燒條件的實驗中，為了防止五氧化二磷對人體和環境的污染。可以對課本實驗進行改進，用微量的化學藥劑來完成實驗。

這些實驗都可以有效減少藥品、物品的使用量，在實驗過程中也可以借助多媒體投影將微型實驗的過程和結果進行放大觀看。

3.實現實驗過程微型化，讓操作更簡單

為學生配備最基本的微型化學實驗箱，讓學生在課后進行微實驗，如，微型燒瓶、燒杯、膠管和九孔井穴板等，讓學生組成各自的微型試驗箱，在課后按照自己的意愿開展獨立實驗。

初中微型實驗可以實現人人都可以操作，提升每個學生的實踐操作能力訓練，而且在微型實驗中，學生不僅能學到同樣的知識，更能節約實驗教學時間，保證試驗現場的安全性，減少藥品消耗和儀器損耗，減少實驗廢棄物。

4.借助多媒體技術，利用微視頻展示實驗

隨著信息技術在教育教學領域的不斷深入，初中實驗教學也應當與時俱進，加大對多媒體技術的應用，提升實驗效果。尤其是對于部分實驗藥品用量大、安全隱患較多而且污染比較厲害的實驗，在中學實驗室的環境下不易控制和操作，教師可以將實驗過程錄制成微視頻，在實驗課題上展示給學生看，而對于其中某個關鍵實驗步驟則可以在課堂上進行演示操作，這樣不僅降低了對實驗藥品的浪費，還能減少環境污染，確保實驗操作現場的安全性。

5.科學合理處理實驗“三廢”

化學實驗中，實驗結果總是伴隨著廢氣、廢液和廢棄固體的生成，部分廢棄物是有毒或者有害物質，直接排放到大氣或者水域中有可能造成環境污染，教師在培養學生科學實驗習慣的同時也要教會學生正確處理“三廢”的方法和技能，避免學校實驗室的“三廢”排出污染周邊環境，同時也讓學生在處理“三廢”時樹立社會責任感，提升環境保護意識[4]。

首先，教師要對實驗室“三廢”處理設定處理制度，規范學生處理“三廢”行為。

案例5：對于堿性、酸性廢液要按照其化學性質，分別進行中和處理;

對于無毒的廢物可以按照垃圾處理;

能夠自然降解的有毒廢物，要集中起來進行深埋處理;

不能自然降解的有毒廢物，要通過化學步驟進行處理;

含有重金屬離子的廢液可以用化學沉淀法除去重金屬粒子，將金屬離子轉化為鹽或者氫氧化物沉淀，繼而將殘渣埋到地下。

其次，對于廢棄物，教師可以幫助學生了解各個廢棄物的回收利用方法，幫助學生提高環保技能和環保意識。在實驗教學中根據不同廢棄物的性質讓學生進行探究性實驗，一方面鍛煉他們的實驗技能、實驗思維，培養創造性實驗能力，另一方面對廢棄物進行有效回收利用。

案例6：廢棄的玻璃導管，師生可以一起合作將其制作成膠頭滴管;底部有洞的廢棄燒杯可以和試管儀器組合成簡易的啟普發生器。

教師也可以根據教學內容組織學生討論，圍繞實驗“三廢”的處理方法，讓學生發散思維，大膽討論，并且互相學習，經過集體討論之后總結出針對“三廢”的具體處理方法。

案例7：在課堂上引導學生討論，學生根據不同的實驗總結出一些對有毒廢物的回收利用方法。氧氣制備實驗中的廢渣可以用來回收二氧化錳;氫氣制備實驗中的廢渣可以用來回收硫酸鋅和鋅粒等。

三、結語

在初中實驗教學中滲透綠色化學理念，一方面要讓學生理解綠色化學的概念和意義，樹立綠色化學的思想意識，提升社會責任感。另一方面，教師要通過規范實驗行為、改進實驗方法、推廣微型實驗、加強串聯實驗和借助互聯網、信息技術等方式幫助學生掌握相關的防治污染的方法。我國當前的初中實驗教學中對綠色化學的實施還處在摸索和實驗階段，要想在實驗教學中完全滲透綠色化學理念，教師要時時刻刻以綠色化學理念為教學指導，通過引導、培養、鼓勵等方式讓學生更深刻地領悟到綠色化學精神，在實驗設計和操作中摸索出新的實驗想法和方法，切實推動綠色化學發展。

參考文獻：

[1]蔣韻.在初中化學實驗中滲透綠色化學理念的實踐研究[J].科學大眾（科學教育），2016，（03）：41-42.

[2]折左成.如何在初中化學實驗中培養綠色化學觀[J].新一代（下半月），2017，（06）：101.

[3]徐貴寶.初中化學實驗綠色化教學的實踐[J].新課程·中學，2017，（01）：159.

[4]陶睿.初中化學實驗綠色化教學的實踐[J].課程教育研究（新教師教學），2016，（31）：166-167.

（作者單位：浙江省杭州市富陽區銀湖中學）