綠色化學教育理念在高中化學實驗教學中的滲透分析

陳旭東

(福建省惠安第一中學 362100)

在化學知識與技術應用范圍不斷拓展的背景下，給現代社會生產生活帶來了極大的便利，但是也造就了光化學煙霧、酸雨、溫室效應等環境問題.倡導環境友好的綠色化學理念應運而生，為能源與環境問題的解決提供了有效的引導.與此同時，綠色化學教育理念被納入高中教育體系，強調在教育中關注可持續發展、化學與社會熱點問題間的聯系.而化學實驗是高中化學教育體系的重要部分，通過將綠色化學教育理念滲透到化學實驗教學中，有望讓高中生真實體驗綠色化學實踐過程，樹立少污染、無污染的化學發展觀.基于此，探究綠色化學教育理念在高中化學實驗教學中的滲透非常必要.

1 綠色化學教育理念

綠色化學即Green Chemistry，由20世紀90年代初ACS(美國化學會)提出，又可稱之為清潔化學、無害化學、環境友好化學等.綠色化學強調利用化學原理、化學技術，從源頭入手，消除、規避部分對生命體健康、生活環境產生負面影響的藥品、溶劑、副產物，盡可能促使參與反應的原子無遺漏地轉移到目標產物內，推動“先污染，后治理”的現有化學生產模式向“從源頭根除污染”轉化.而綠色化學教育理念則是聚焦化學與社會環境熱點問題，以可持續發展為核心，讓中學生真實體驗規避、消除、減少化學反應過程中污染的過程，體悟綠色化學給社會、環境帶來的益處，樹立綠色化學理念，為未來化學科學的綠色化發展奠基.

2 高中化學實驗教學中滲透綠色化學教育理念的必要性

通過對蘇教版化學必修教材中的實驗可能產生的污染物進行統計后可以得出，“水的蒸餾”、“鹽酸和NaOH的反應”、“鈉和水的反應”、“Na2CO3和NaHCO3的性質比較”等實驗中，或使用或產生了一些污染物質，比如稀HNO3、鹽酸、NaOH等.同時在化學操作過程中也存在物質過量使用等問題.通過將綠色化學教育理念滲透到化學實驗教學過程中，可以在降低實驗操作成本的同時，讓高中生對實驗原理、整個過程產生更深的理解，為高中生化學核心素養的形成奠基.

3 綠色化學教育理念在高中化學實驗教學中的滲透策略

3.1 改進內容

蘇教版教材較為注重實驗教學，并逐步對學生實驗與演示實驗的界限進行了模糊處理，為高中生主動參與問題搜集、解決過程提供了充足支持.因此，教師可以結合現有實驗教學內容，綜合利用“減量策略”、“可控策略”，開展綠色化學教育理念的適時滲透.

“減量策略”主要是貫徹原理性實驗“少量化”方針，優選微型實驗儀器工具.比如在蘇教版必修一專題4第一單元“含硫化合物的性質和應用”中關于二氧化硫性質探究裝置設計中，教師就可以綠色化學理念為基礎，帶領高中生分析二氧化硫的性質以及其與酸雨的關系.同時鼓勵高中生從綠色化學實驗視角探究現有實驗裝置的缺陷，進而啟發高中生選擇針管、小藥瓶等微型實驗儀器代替分液漏斗、試管等原有實驗儀器，將高中生的視線引到減少藥品用量與污染氣體排放上，切實滲透綠色化學教育理念.

“可控策略”主要是實驗的過程易于控制，比如“Cu片與濃H2SO4反應”、“蒸餾水與碳化鈣反應制乙炔”等反應就是典型的實驗過程不可控實驗，極易產生大量有害氣體.基于此，教師應正確認識具上下移動活塞且帶刻度注射器的優良作用，將注射器應用到各類實驗中，有效增強化學反應的可控性.以蘇教版必修一專題4第二單元“生產生活中的含氮化合物”為例，傳統介紹氨原理時多通過噴泉實驗進行，噴泉實驗主要是利用氨極易溶于水的性質，通過擠壓膠頭滴管減小燒瓶內壓強、加大燒瓶內外壓強差形成噴泉，這一方式不僅會對空氣造成污染，而且會出現極大的藥品消耗.因此，教師可以利用塑料酸奶瓶代替底部燒杯，進而在塑料酸奶瓶中裝入80%左右的水，并放入石蕊溶液.進而利用注射器快速抽出部分空氣，或者利用注射器經塑料瓶上橡膠管注入足量氣體，也可以利用冰水浸潤毛巾冷敷圓底燒瓶底部，減小燒瓶內氣體壓強、增加塑料酸奶瓶內部氣體壓強，形成噴泉效果.上述實驗可以為高中生準確闡明實驗原理的同時，培養高中生經濟、零污染環保意識.

3.2 直觀演示

為了讓高中生從內心深處接受綠色化學實驗的含義，掌握綠色化學的過程與方法，并樹立綠色化學實驗的意識，教師應在系統介紹綠色化學概念、理念、發展、起源、發展方向的基礎上，將綠色化學實驗作為延伸點.將相關知識點與現有實驗操作緊密關聯，促使高中生在探索實驗過程中理解綠色化學反應原理與核心概念，主動在實際生活中滲透綠色化學理念.在綠色化學實驗開發過程中，教師可以借助蘇教版教材中關于廢氣、廢液、廢物的破壞性影響內容，從激發高中生對教材中相關內容直觀認識入手，進行科學操作.比如，以蘇教版必修第一冊專題2第一單元“研究物質的實驗方法”教學過程中，教師可以結合化學實驗安全“熟悉污染物、廢棄物處理方法”的相關內容，以化學實驗的綠色化、安全性為主線，進行實驗開發，促使高中生可以了解化學實驗過程方法應當遵守的綠色化學方針，學習以實驗為基礎的研究手段.課程開展過程中，首先可以引入“綠色化學”的概念，由教師簡要闡述“減量”、“循環利用”、“回收”等綠色化學實驗使用化學品的基本原則，學生則負責進行傾聽、觀察、發散思維，奠定后續實際實驗操作基礎.進而開展實戰演練，實戰演練前可以為高中生演示“KMnO4制取O2”的flash動畫過程，邀請高中生觀看flash動畫，在觀看的過程中發散思維，指出實驗操作中違背綠色化學的操作，進一步幫助學生鞏固綠色化學實驗原則，并啟發高中生將前期理解的綠色化學原則運用到常規實驗中.比如，KMnO4取用過量，僅取用少量觀察O2放出反應即可，違背綠色化學“減量”原則；驗證用木條用過后直接丟棄，不符合綠色化學“循環利用”原則；實驗完畢后廢棄物質直接傾倒至下水道排放，沒有回收處理，違背綠色化學“回收”原則.在學生總結的基礎上，教師可以進行進一步總結，加深高中生對綠色化學實驗的認知.

3.3 替代原料

從源頭控制污染，是綠色化學教育理念的本質.因此，為了實現綠色化學教育理念的有效滲透，教師應將視線聚焦到原料上，利用清潔原料代替有害物質.比如，在“乙炔實驗室制法”實驗中，即便教師為學生提供飽和食鹽水、電石和硫酸銅溶液，而非電石、水，降低反應速度，但是仍然會存在大量磷化氫、砷化氫等有害氣體隱患.因此，教師就需要結合乙炔制備原理，帶領高中生探索“電石與氫氧化鈉溶液反應”的可能性，并鼓勵高中生提出不同的意見，切實降低有害雜質氣體含量，滿足綠色實驗教學要求.

綜上所述，綠色化學教育理念是素質教育理念的重要組成部分，更是國家現代化建設發展的中堅力量之一.通過將綠色化學教育理念滲透到化學實驗中，可以培養高中生“減量”、“循環利用”、“回收”、“再生”的綠色化學意識與習慣，強化社會主義責任感，為化學事業的綠色可持續發展奠定基礎.基于此，教師可以綜合運用口頭講解、flash動畫、示范操作等手段，將綠色化學教育理念滲透到化學實驗中，促使高中生真正明確綠色化學原則，并督促其在后續實驗操作中踐行相關原則，奠定綠色化學行業發展基礎.