綠色化學理念在初中化學實驗教學中的滲透

趙 軍

(甘肅省隴南市武都區(qū)隆興九年制學校 甘肅 隴南 746024)

前言

綠色化學教育理念在環(huán)境保護日益升溫的今天受到廣泛關注，將其運用到化學實驗教學中能夠有效踐行社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，還能增強中學生環(huán)境保護意識，從長遠來看意義重大。然而，就現(xiàn)下初中化學實驗教學情況來看，綠色化學理念的滲透情況并不樂觀，部分化學教師對于它滲透的必要性、重要性存在認知模糊的問題，而且教學經(jīng)驗不足。在本文中，筆者結(jié)合多年教學實踐就如何在化學實驗教學中有效滲透綠色化學理念分享自己在教學工作中的做法與教育心得。

1.綠色化學理念的內(nèi)涵

綠色化學理念中的“綠色”并不是色彩上的綠色，它是“環(huán)?！钡牧硪环N表達形式，綠色化學理念主要是指在化學實驗中減少一些對社會環(huán)境以及人體健康有害的物質(zhì)或化學試劑的使用，也就是在保證實驗教學效果順利實施基礎上盡可能減少實驗試劑的使用量[1]。與此同時，采取有效的措施盡可能讓化學實驗產(chǎn)生少的反應物質(zhì)，或者通過一些手段對實驗反應物進行處理，將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為對環(huán)境無害的物質(zhì)或者直接將它們處理掉，以此培養(yǎng)學生環(huán)保意識的教育理念。綠色化學又被稱之為“清潔化學”“環(huán)境友好化學”等，它是一種強調(diào)人類與社會和諧相處，與動植物和諧相處的化學。從某種程度上說，綠色化學就等同于環(huán)境保護，但是它們有很多不同的地方，綠色化學更強調(diào)與環(huán)境友善相處，更重視人和自然之間和諧關系的構(gòu)建以及人對自然的尊重，相對來說，環(huán)境保護有被動的色彩，但是它們最終指向都是讓環(huán)境更好，讓人們的生活更健康。

綠色化學可以通過“5R”去體現(xiàn)：(1)減量(Reduce)，在生產(chǎn)、生活以及實驗中，凡是會用到化學類產(chǎn)品的情況下，都要在不影響最終效果的基礎上最大限度減少其使用量；(2)拒用(Reject)，對于那些會嚴重危害環(huán)境或者會長期危害環(huán)境的產(chǎn)品，要拒絕使用，更要拒絕生產(chǎn)。(3)再生(Regenerate)，在進行化工產(chǎn)品設計時，要充分考慮到產(chǎn)品以及原材料的再生利用，尤其是高分子材料；(4)循環(huán)利用(Recycle)，對于化工生產(chǎn)或者化學反應中產(chǎn)生的排放物、副產(chǎn)物甚至是冷卻水，都盡量做到回收循環(huán)使用，禁止不經(jīng)過任何處理就將它們丟棄、排放到環(huán)境中；(5)再生利用(Reuse)，世界上沒有無用的廢物，只有放錯了地方的“寶貝”，在化學家嚴重，沒有不能用的化學物品甚至是廢物，只有沒有得到利用的物質(zhì)。遵循這個原則，要充分、合理地利用各種化學過程中產(chǎn)生的廢棄物。

2.綠色化學理念融入實驗教學的必要性與重要性

2.1 綠色化學理念融入的必要性。綠色化學理念的提出旨在解決現(xiàn)下初中生環(huán)保意識缺失的問題，增強他們保護環(huán)境的意識，除此之外，解決他們在化學實驗中對原材料浪費的問題，使化學實驗教學更加謹慎、細致。作為化學教學體系中的重要構(gòu)成，雖然實驗教學在新課改不斷推進的背景下進行了一系列的改革并且取得了卓越成就，但是存在的問題依然較多。首先，化學教材上的內(nèi)容多是一些實驗理論知識，與環(huán)境有關的內(nèi)容非常少，這讓學生眼界受到限制，不能宏觀了解化學知識以及化學實驗對環(huán)境、社會生活的影響，所以有必要滲透綠色化學，目的就是拓寬學生視野，深化他們對化學知識與實際生活之間關系的認識，引導學生運用化學知識保護環(huán)境，創(chuàng)造更好的生活[2]。其次，雖然每一次化學實驗中使用的材料并不多，但是初中生是一個非常龐大的群體，所以用于化學實驗教學的化學試劑非常多，產(chǎn)生的化學物質(zhì)也很多，其中有很多試劑、反應物是有害的，甚至具有腐蝕性，這對環(huán)境造成的危害也是不容小覷的。所以，教師在教育工作中有必要滲透綠色化學理念，從而有效保護環(huán)境，減少化學實驗對環(huán)境造成的危害，踐行綠色發(fā)展理念，最大限度保護環(huán)境與人類健康。再則，滲透綠色化學理念是推動素質(zhì)教育的有效途徑，也是必經(jīng)之路。綠色化學教育理念符合當前廣泛推崇的STS(Scienee科學、Technology技術、Society社會)教育思想，是中學素質(zhì)教育中不可或缺的組成部分。在初中化學教學中合理應用綠色化學理念，可以培養(yǎng)學生借助所學化學知識分析社會環(huán)境問題的意識以及利用化學知識解決問題的能力，引導他們參與、關注社會熱點問題尤其是與自然環(huán)境有關的問題，客觀認識當前社會對化學的各種誤解，有利于增強學生學習化學的興趣，也讓他們更加堅定化學的未來，相信它能夠創(chuàng)造更好的社會環(huán)境，更好地造福人類。換句話說，滲透綠色化學教育理念能夠引導學生尊重自然、熱愛自然，能夠與自然和諧發(fā)展，樹立綠色意識。此外，綠色化學是踐行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必由之路?，F(xiàn)如今，化學工業(yè)中涉及到的多數(shù)工藝都是之前開發(fā)的，甚至是二三十年前的，當時的加工費用包含勞動力費用、能耗費用、原材料費用等。近些年來，化學工業(yè)向土壤、水、大氣等排放很多有害、有毒物質(zhì)，所以加工費用不斷升高，增加了事故責任賠償、環(huán)保監(jiān)測、廢物控制和處理費用等。在這樣的背景下，只能將一些污染比較嚴重的工廠關閉，這雖然能夠在一定程度上緩解環(huán)境壓力，但是治標不治本，工人下崗情況日益嚴重，這會增加社會的不穩(wěn)定性，甚至給國外資本家趁機低價傾銷的機會，對我國民族工業(yè)造成巨大的沖擊。所以，科學技術的進步是我國環(huán)境問題根本出路，我們必須要找到一條可持續(xù)的且不破壞環(huán)境的道路，而綠色化學就是根本。初中生是國家的未來，是民族的希望，化學教師必須在他們學習化學的初始階段就滲透綠色化學理念，以此增強青少年的責任感、使命感，為推動社會穩(wěn)定發(fā)展，有效踐行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供強有力的人力資源支撐。

2.2 綠色化學理念融入的重要性。將綠色化學理念融入到實驗教學中有重要意義，首先，它能夠推動化學教學改革。作為一種為了改善生態(tài)環(huán)境、培養(yǎng)學生環(huán)保意識而提出的理念，綠色化學理念指向?qū)W生綠色生態(tài)價值觀的培養(yǎng)?；瘜W實驗操作過程中或多或少會產(chǎn)生一些有毒性、放射性物質(zhì)，學生身心健康受到嚴重危害，在其中滲透綠色化學理念可以在一定程度上推動教師積極轉(zhuǎn)變教學思想觀念，改善、優(yōu)化教學手段，對傳統(tǒng)的教學內(nèi)容、計劃進行顛覆與創(chuàng)新，這能夠推動化學教學改革。其次，它有助于培養(yǎng)新型化學人才。在新時代教育教學背景下，實現(xiàn)化學實驗教學綠色化是不可阻擋的趨勢，也是改善生態(tài)環(huán)境的基礎與前提，將綠色化學理念滲透到實驗教學中能夠引導學生發(fā)揚綠色化學精神，增強他們對大自然環(huán)境的保護意識，并促使學生科學應用綠色化學解決實際問題，使他們充分體驗學習化學的樂趣[3]。

3.綠色化學理念融入實驗教學的具體措施

3.1 加強學生操作規(guī)范指導，最大限度減少實驗材料的浪費。初中生剛接觸化學，認知水平、理解能力有限，在化學實驗中經(jīng)常出現(xiàn)操作不當?shù)膯栴}，由于化學試劑多數(shù)具有腐蝕性或其他的危害性，這樣不僅會增加學生受傷的風險而且造成化學試劑的浪費，對環(huán)境也造成一定程度的破壞。在綠色化學理念下，教師應加強學生操作規(guī)范指導，盡可能讓學生操作的每一步都正確，最大限度減少實驗材料的浪費，這樣既保障了學生安全也減少了成本支出與環(huán)境污染[4]。與此同時，教師還可以通過一些實驗案例給學生講解操作不懂造成的危害性，以此引起學生的重視，避免一些學生由于重視程度不夠在化學實驗中盲目操作的情況。在實驗指導過程中，多講解化學試劑對環(huán)境的危害等知識，這不僅可以提升學生重視程度還能培養(yǎng)他們在實驗中專心致志的良好習慣。

3.2 有效改進與創(chuàng)新實驗裝置，減少材料損耗以及環(huán)境污染。社會在不斷發(fā)展，科技也在持續(xù)進步，新的物品在不斷取代舊的物品，新的思想觀念也在不斷取代舊的思想觀念。初中化學實驗教學中的實驗材料、設備以及操作過程并非是唯一的、不可替代的，綠色化學理念下，教師可以尋找儀器代用品，改進、創(chuàng)新實驗裝置或過程等，從而減少對環(huán)境的污染，而且也能增加化學實驗操作的安全性，實現(xiàn)實驗教學綠色化的目標[5]。例如，在探討關于燃燒條件的化學實驗中，在銅片上燃燒白磷會產(chǎn)生五氧化二磷，有大量白煙，會對環(huán)境造成危害并且這還會危害人體健康。綠色化學理念下，教師可以指導學生改進實驗裝置，將適量的白磷、紅磷放進大小相等的兩個試管中，用氣球或橡膠塞密封，將它們同時放在熱水中，這樣的實驗操作相較于之前的實驗不僅現(xiàn)象明顯、操作簡單而且無污染，從而實現(xiàn)了綠色化學教學目標。又如，在木炭還原氧化銅的化學實驗中，通常使用的都是木炭粉，實驗反應的時間長而且現(xiàn)象并不明顯，可以用激光打印用的墨粉代替木炭粉，或者提前將氧化銅和木炭粉按照一定的比例用水混合，再將混合物用玻璃棒薄薄地涂在試管底部內(nèi)部上，干燥后進行加熱，這樣能夠極大地縮減反應時間，而且現(xiàn)象十分明顯。

3.3 降低試劑濃度與藥品用量，從根源上滲透綠色化學理念。通過對初中化學實驗的分析可以看出，很多實驗只是用“適量”來形容化學試劑的量，并沒有明確指明，在日常教學中，教師應根據(jù)實際情況去探索化學試劑的合適濃度與用量，在不影響實驗結(jié)果的基礎上盡可能多地降低試劑濃度、減少藥品用量，從而預防環(huán)境污染。例如，指示劑石蕊、酚酞的原濃度在0.5%到1.0%之間，它們的濃度對實驗效果并沒有很大的影響，教師可以對他們進行稀釋，使用0.1%到0.25%濃度的指示劑。同樣，在配置氯化鈉、硫酸銅、硝酸銀、稀硫酸、稀鹽酸等溶液時也可以適當?shù)亟档蜐舛龋@樣既能減少對環(huán)境的污染又能有效節(jié)約化學藥品。又如，在探究金屬物理性質(zhì)與化學性質(zhì)時，通常是將少量的銅片、鐵片、鋅粒、鋁片、鎂條分別加入到5支試管中，然后將5ml的稀硫酸或稀鹽酸等加入其中，觀察其反應。綠色化學理念下，教師可以指導學生取2mL的稀硫酸或稀鹽酸，這樣可以觀察到同樣的效果，酸的用量大大減少，廢酸液的量也極大的減少，從而有效實現(xiàn)了化學實驗綠色化的教學目標。

3.4 指導學生開展微型化學實驗，節(jié)約時間且減少環(huán)境污染。使用微型實驗是綠色化學理念在實驗教學中滲透的方法之一，顧名思義，使用微型實驗器材，即等比例縮小原化學實驗，比如原來實驗中A化學試劑和B化學試劑分別使用10ml和20ml，可以對它進行等比例縮小，分別使用A化學試劑與B化學試劑5ml、10ml，這樣既不影響實驗結(jié)果又能減少實驗材料的使用量以及化學反應的產(chǎn)物，此外還能節(jié)省化學時間，一舉多得。例如，在講解關于尋找新的催化劑有關知識時，教師可以從實際生活著手，以藥品中常見的吹塑板為微型儀器，這樣不僅實驗結(jié)果沒有受到影響而且在無形中培養(yǎng)了學生創(chuàng)新意識、節(jié)約意識等。又如，在關于探究氧氣性質(zhì)的化學實驗中，通常用燃燒匙裝著藥品燃燒，這樣不僅燃燒時間長而且用量也非常大。綠色化學理念下，教師可以通過燃燒玻璃棒的方式制作一個小凹槽，這樣就制成了微型燃燒匙，不僅實驗現(xiàn)象十分明顯而且污染小，也節(jié)約了藥品。除此之外，初中化學實驗中很多實驗都是在燒杯中進行的，教師可以用試管代替燒杯，這樣就能極大地減少化學試劑的使用量，既不影響學生觀察實驗又減少了對環(huán)境的污染。

3.5 科學處理化學實驗反應產(chǎn)物，增強學生的環(huán)境保護意識?；瘜W實驗中會生成很多物質(zhì)，而這些物質(zhì)中通常包含了有害物質(zhì)，直接排放到空氣或者環(huán)境中會造成破壞，產(chǎn)生污染。綠色化學理念下，教師應指導學生科學處理化學實驗反應產(chǎn)物，從而減少對環(huán)境的破壞。例如，對于有害廢液的處理。初中化學實驗中產(chǎn)生的酸堿液通常含有碳酸鈉、氫氧化鈣、氫氧化鈉、硝酸、硫酸、鹽酸等，教師可以指導學生將廢堿液與廢酸液進行分次、少量的融合，使PH達到7左右，再將它們稀釋并排放，這樣既有效處理了酸堿性溶液又極大地降低了成本，而且還減少了對環(huán)境的污染。除此之外，一些廢液中含有重金屬，比如處理含鋇廢液，可以將適當?shù)牧蛩徕c加入到廢液中，鋇離子經(jīng)過充分的反應轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀，再對沉淀進行分離，檢測出濾液中沒有鋇離子后再進行排放。同樣，對于有害廢棄、有害固體的處理也是如此，經(jīng)過反應后再排放，最大程度減少對環(huán)境的污染。還需要考慮的一種情況是，經(jīng)過化學反應產(chǎn)生的物質(zhì)中有一些可以用來作另一個實驗的試劑，如很多化學實驗中會生成二氧化碳，而一些化學實驗的反應需要二氧化碳的加入，教師可以讓學生對化學實驗中可能用到的物質(zhì)進行收集，或者直接將兩個化學實驗連在一起，比如以A實驗中產(chǎn)生的二氧化碳作為B實驗中的反應物，這樣就能實現(xiàn)資源的最大化配置，即節(jié)省了成本又降低了對環(huán)境的污染。

3.6 組織開展綠色化學實踐活動，引導學生實現(xiàn)知行合一。在初中化學實驗教學中滲透綠色化學理念，最終指向是讓學生養(yǎng)成良好的環(huán)境保護意識與行為習慣，讓他們學會利用化學知識去改善自然環(huán)境，解決實際生活中與環(huán)境有關的問題。因此，在化學實驗教學中應用綠色化學理念，教師需要與實際生活聯(lián)系起來，引導學生樹立正確的生態(tài)價值觀，能夠用“綠色生活”理念去約束自己在日常生活中的行為。例如，在給學生講解有機物時，教師可以拿來生活中常見的由有機物制作的產(chǎn)品如塑料瓶、一次性餐具等作為實驗材料，給學生講解它們的用途以及危害。如一次性餐具在高溫條件下會釋放出有毒害的氣體，這會污染食物，在人們食用后會隨著食物進入身體。與此同時，一次性餐具具有難降解性，即使將它們埋入土壤中也需要幾百年的時間才能降解，它們會導致周圍的土壤硬化、板結(jié)。在講完一次性餐具的危害后，教師可以讓學生去思考、交流，說一說自己在日常生活中應該怎樣去做，并結(jié)合他們所給的答案引導其樹立正確的生態(tài)價值觀，比如減少點外賣的次數(shù)，也帶動父母去踐行，盡量去店里吃飯或者自己在家中做飯等。又如，生活中經(jīng)常有學生亂丟電池，這不僅會增加安全風險而且會污染環(huán)境，在化學課上，教師要給學生講解廢舊電池的危害，讓他們養(yǎng)成環(huán)境保護意識與良好的習慣。有條件的情況下，可以組織學生成立環(huán)境保護宣傳小組，進入到社區(qū)中，一方面對廢舊電池的危害性以及隨意丟棄的嚴重性進行宣傳，另一方面與居民溝通，讓他們將家中廢舊電池放入到特定的垃圾桶或者所指定的位置，每周進行一次回收。這樣的教學方式讓學生親自踐行綠色化學發(fā)展理念，他們從中獲得深刻的情感體驗，通過親自參與環(huán)境保護而養(yǎng)成良好的環(huán)境保護行為與習慣，做到知行合一。

結(jié)論

綜上所述，在工業(yè)技術持續(xù)發(fā)展的背景下，人們物質(zhì)生活被改善，但是環(huán)境也遭受很嚴重的破壞，所以滲透綠色化學理念勢在必行。作為化學教師，要明確自己肩上承擔的責任與義務，在實驗教學中滲透綠色化學理念，比如指導學生規(guī)范實驗操作，有效改進實驗裝置，降低試劑濃度與藥品用量，或者帶領學生開展微型化學實驗，科學處理化學實驗反應產(chǎn)物，從而實現(xiàn)化學教學綠色化與高效化，充分發(fā)揮學科育人價值，推動化學教育事業(yè)可持續(xù)發(fā)展。