原生態(tài)教學(xué)：提升初中化學(xué)實驗綠色化指數(shù)

孫娟燕

（福建省羅源第三中學(xué)，福建羅源 350600）

引 言

原生態(tài)教學(xué)是在師生、課堂和教學(xué)之間構(gòu)建出的一種和諧、健康和可持續(xù)的新型教學(xué)模式，可以使師生互相促進(jìn)，共同成長，最終達(dá)到提升學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的目的。綠色化學(xué)的核心理念是減少化學(xué)反應(yīng)造成的污染，對環(huán)境形成有效的保護(hù)。在化學(xué)核心素養(yǎng)中，綠色應(yīng)用是培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任感的重要部分[1]?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，在實驗教學(xué)中，教師需要構(gòu)建原生態(tài)教學(xué)模式，樹立綠色化學(xué)意識，在實驗試劑選用、實驗反應(yīng)執(zhí)行、實驗產(chǎn)物處理等方面做出積極探索，以提升化學(xué)實驗綠色指數(shù)為導(dǎo)向，力求更加高效地達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

一、合理選用試劑，使實驗設(shè)計綠色化

（一）優(yōu)選試劑種類

在設(shè)計實驗教學(xué)時，筆者對可用的試劑進(jìn)行了深入的分析，盡量選擇無毒、無害、轉(zhuǎn)化率高、耗能少的試劑，以減少或者避免實驗過程中對環(huán)境造成污染。

例如，實驗室制取氧氣是初中化學(xué)教學(xué)中的重要內(nèi)容，反應(yīng)物有高錳酸鉀、氯酸鉀、過氧化氫和二氧化錳等試劑。雖然這些都能夠制得氧氣，但是反應(yīng)條件、產(chǎn)物卻不同，原料的利用率也不同，最終造成的綠色化的指數(shù)就會不同。那么如何優(yōu)化選擇反應(yīng)物制取氧氣呢？筆者在教學(xué)中與學(xué)生進(jìn)行了探討，然后列表分析，得出了最優(yōu)結(jié)果（見表1）。

表1 制取氧氣的試劑選擇方案比照

通過探討、比較，我們一致認(rèn)為，過氧化氫法是制取氧氣最優(yōu)的方法。同時在這一過程中，學(xué)生也形成了綠色環(huán)保意識、高效節(jié)能意識、簡便操作意識。因此在實驗教學(xué)中，我們應(yīng)從不同角度展開實驗引導(dǎo)，給學(xué)生帶來全新的學(xué)習(xí)認(rèn)知，以原生態(tài)教學(xué)模式構(gòu)建更加高效的課堂。同時在種類繁多的化學(xué)實驗中，涉及實驗試劑的內(nèi)容也有不少，教師從多角度展開思考，能豐富學(xué)生的學(xué)科認(rèn)知。如果每一個化學(xué)實驗都能夠這樣設(shè)計，學(xué)生綠色化學(xué)觀念的形成會更為迅速和高效。

（二）控制試劑用量

在化學(xué)實驗中，教師不僅要優(yōu)選實驗試劑，在試劑用量問題上，也要作出最科學(xué)的評估。因此，控制試劑的用量，也是一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。特別是在學(xué)生自行選取試劑時，教師應(yīng)教育學(xué)生嚴(yán)格控制藥品用量，促使其形成綠色化學(xué)的意識?；瘜W(xué)實驗需要的試劑用量需要精確計算，只要達(dá)到實驗效果便可以了，沒必要超劑量使用藥品，以免生成更多有害物質(zhì)污染環(huán)境，降低化學(xué)實驗綠色化指數(shù)。

例如，“測定空氣中氧氣含量”的實驗需要用到紅磷，其用量一般應(yīng)控制在0.1g 左右；在“硫在氧氣中燃燒”的實驗中，硫的用量也不宜超過0.5g；在“氯酸鉀和二氧化錳混合制氧氣”的實驗中，氯酸鉀和二氧化錳的比例為3 ∶1，氯酸鉀為1g；使用點滴板完成酸堿鹽的性質(zhì)驗證實驗，試劑用量少，現(xiàn)象反而更清楚，對比越明顯。從這些實驗中我們可以看出，控制試劑用量最為關(guān)鍵，試劑太多，不僅造成浪費，也可能產(chǎn)生更多污染物，還可能導(dǎo)致實驗失敗。

因此，在取用實驗試劑時，學(xué)生需要用天平稱量，不能隨意添加。適量選用化學(xué)實驗試劑，這是科學(xué)問題，也是環(huán)保問題。教師應(yīng)有意識地給學(xué)生做出正確指導(dǎo)，不僅能讓學(xué)生建立正確的實驗觀念，還能培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識，在自覺行動中踐行綠色化學(xué)理念，同時這種有意識的引導(dǎo)也是一種原生態(tài)教學(xué)模式的體現(xiàn)。

二、科學(xué)執(zhí)行反應(yīng)，使實驗操作綠色化

（一）落實環(huán)節(jié)，尋找替代品

在化學(xué)實驗操作過程中，教師應(yīng)要求學(xué)生根據(jù)實驗設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)展開相關(guān)操作，對實驗器材、實驗耗材、實驗試劑、實驗過程、實驗規(guī)則等內(nèi)容進(jìn)行全面梳理，嚴(yán)格執(zhí)行實驗設(shè)計方案，確保每個操作環(huán)節(jié)都不出現(xiàn)差錯，否則會因疏忽而導(dǎo)致失敗的實驗，也會造成藥品的浪費或污染。例如，在一氧化碳還原氧化鐵實驗中，如果將一氧化碳和加熱實驗步驟顛倒，就會發(fā)生爆炸；如果沒有進(jìn)行尾氣處理，會造成空氣的污染。所以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)芈鋵崒嶒灻總€環(huán)節(jié)，也能提升實驗過程的綠色化指數(shù)。

化學(xué)實驗需要多種多樣的儀器、耗材，我們?nèi)绻趦?yōu)化實驗設(shè)計并嚴(yán)謹(jǐn)落實實驗環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，對一些實驗材料進(jìn)行創(chuàng)新替代，就能降低化學(xué)實驗成本，大大地提升環(huán)保指數(shù)。經(jīng)過大量教學(xué)實踐積累，我們發(fā)現(xiàn)可以替代化學(xué)實驗器具的物品非常多，如生活中標(biāo)有刻度的容器都可以替代實驗室的量筒，空玻璃瓶子可以替代錐形瓶，注射器可以替代長頸漏斗，有色花瓣可以替代紫色石蕊做酸堿指示劑等，這些化學(xué)實驗材料的生活化應(yīng)用，不僅節(jié)約了實驗成本，也能夠給學(xué)生傳遞清晰的綠色意識。同時，學(xué)生在化學(xué)實驗替代品的尋找和制作過程中，也可以學(xué)習(xí)到更多學(xué)科知識，增強動手操作能力，提升實驗技能。

（二）對接生活，趣味實驗

一些化學(xué)實驗可以利用生活材料進(jìn)行，其環(huán)保指數(shù)更高，值得我們進(jìn)行深度探索。生活與化學(xué)有太多對接點，教師結(jié)合化學(xué)實驗內(nèi)容展開生活實驗探究，可以獲得豐富的教學(xué)設(shè)計啟迪，進(jìn)而為學(xué)生提供更多生活實驗方案。同時讓學(xué)生借助生活中所具備的條件展開相關(guān)可行性的實驗操作，也能夠較好地調(diào)動學(xué)生參與實驗操作的積極性，從而提升實驗的綠色化指數(shù)。例如，雞蛋殼、海蠣殼與醋酸反應(yīng)會產(chǎn)生二氧化碳，用醋酸可以除水垢，用塑料礦泉水瓶收集氫氣可以做爆炸實驗等，因此，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生利用生活材料與材料的反應(yīng)對接實驗室的化學(xué)實驗，給學(xué)生提供更多實踐感知的機(jī)會。學(xué)生通過參與實驗全過程，會熟悉每個操作環(huán)節(jié)，同時對這些實驗材料的了解和應(yīng)用過程也會給學(xué)生留下深刻的印象。由此可見，生活中的化學(xué)實驗，如果做得成功，不僅可以大大提升環(huán)保指數(shù)，還能使學(xué)生在一種快樂、和諧的原生態(tài)教學(xué)環(huán)境下收獲知識，對培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)意識有重要的作用，能顯著提升學(xué)生的核心素養(yǎng)[2]。

三、嚴(yán)格處理產(chǎn)物，實驗結(jié)果綠色化

（一）及時處理

化學(xué)實驗結(jié)束后，會有新物質(zhì)生成，這些化學(xué)實驗產(chǎn)物有可能是污染物。因此，要想培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)的意識，教師就需要讓學(xué)生掌握正確處理這些產(chǎn)物的方法。對此，筆者在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生對化學(xué)實驗產(chǎn)物進(jìn)行了科學(xué)研究，對其綠色化指數(shù)進(jìn)行了對應(yīng)評估：如果確定是安全的，便不需要做進(jìn)一步的處理；如果確認(rèn)其有一定污染成分，就要進(jìn)行無公害處理。

化學(xué)實驗產(chǎn)物包括固體、液體、氣體等多種狀態(tài)，有害產(chǎn)物會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此，及時處理有害產(chǎn)物，降低化學(xué)實驗對環(huán)境的污染是十分必要的，如H2S、Cl2、SO2等廢氣，可以通過堿溶液吸收后再處理；HCl、NH3等易溶于水的氣體，可以用水吸收后存放起來。廢液的處理，如只含有一種溶質(zhì)的，可以處理后待用，如酸性廢液可以用熟石灰來處理。含有多種重金屬離子的，需要加入溶液使其沉淀后排放，如Ba2+需要加足量Na2SO4溶液連同沉淀物一起排放。廢渣的處理，包括金屬、氧化物和鹽等，都必須回收不可隨意丟棄。對化學(xué)實驗產(chǎn)生的廢渣、廢液、廢氣進(jìn)行綠色化處理，對于培養(yǎng)學(xué)生建立綠色化學(xué)意識的意義重大，當(dāng)這種原生態(tài)的綠色化學(xué)意識成為一種自覺行為，學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)、生活、工作中便會自覺踐行環(huán)保行為，那么這就為核心素養(yǎng)的社會責(zé)任的培養(yǎng)目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。

（二）環(huán)保回收

化學(xué)實驗產(chǎn)物不僅涉及環(huán)保問題，還涉及回收利用的問題，因此筆者在教學(xué)過程中給予學(xué)生更多學(xué)習(xí)指導(dǎo)，讓學(xué)生對化學(xué)實驗產(chǎn)物進(jìn)行研究。如果相關(guān)化學(xué)實驗產(chǎn)物有可利用的價值，筆者就讓學(xué)生進(jìn)行回收操作，以便其他化學(xué)實驗使用。在對化學(xué)實驗產(chǎn)物進(jìn)行無公害處理時，還可能涉及新的化學(xué)實驗，通過深度解析，學(xué)生會對相關(guān)內(nèi)容有更清晰的認(rèn)知。

化學(xué)實驗的很多產(chǎn)物有回收利用的價值，教師在教學(xué)中要給予必要的引導(dǎo)，給學(xué)生做出示范操作，讓學(xué)生自覺開展后續(xù)的實驗，將化學(xué)產(chǎn)物進(jìn)行科學(xué)處理，可以變廢為寶，節(jié)約化學(xué)實驗成本。例如，對廢氣的處理，可以獲得一些副產(chǎn)品，如用NaOH 溶液處理SO2可以獲得Na2SO3；對于廢渣的回收利用，我們可以將廢堿放在容易揮發(fā)性酸的藥品櫥柜中，這樣可以消除酸氣。實驗產(chǎn)物的回收再利用，是環(huán)保節(jié)能的體現(xiàn)?；厥找环菟幤房赡芪⒉蛔愕?，但如果每一個人都能夠這樣做，其所聚能量就很可觀，而且有利于形成綠色環(huán)保意識。環(huán)境保護(hù)人人有責(zé)，這是綠色化學(xué)教學(xué)追求的重要目標(biāo)。教師在化學(xué)實驗過程中應(yīng)不斷滲透綠色化學(xué)的理念，這對學(xué)生形成環(huán)保意識有重要的促進(jìn)作用。

結(jié) 語

化學(xué)實驗設(shè)計、實驗操作、實驗處理等環(huán)節(jié)，都涉及綠色化學(xué)思想落實的問題，而作為教學(xué)設(shè)計者的教師，需要發(fā)揮其主導(dǎo)作用，在實驗過程中以快樂、開放的學(xué)習(xí)態(tài)度引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維碰撞，并結(jié)合生活中環(huán)保的理念教育學(xué)生，進(jìn)而構(gòu)建健康、和諧的原生態(tài)教學(xué)模式。同時，教師應(yīng)教會學(xué)生合理選用化學(xué)實驗試劑、科學(xué)執(zhí)行實驗操作、嚴(yán)格處理化學(xué)實驗產(chǎn)物等，最大限度地保護(hù)周圍環(huán)境，最終在原生態(tài)的教學(xué)模式下實現(xiàn)對化學(xué)綠色化指數(shù)的提升，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。