化学教材中实验试剂量及实验插图的绿色化研究——以高中必修化学人教版教材为例

单月英,申少华

(1.湖南科技大学 教育学院, 湖南 湘潭 411201；2.湖南科技大学 化学化工学院，湖南 湘潭 411201)

绿色化学是把无毒无害的自然原料最大限度的生产为无毒无害的目标产物，节能、减排、拒毒、循环、新能源等均是实现化学绿色化的有效方法[1]。至20世纪起各国政府均密切注视这绿色化学研究的发展，相比较于美国1990绿色化学的兴起及后一系列发展，中国在20世纪后期才开始发展[2]。绿色化学思想是化学学科中一个重要的基本思想，目前国家对绿色化学相当重视，不仅把对绿色化学的要求写进新课标，还大力推行绿色环保教育。而教师实施绿色化教学是一种贯彻绿色化学思想，提高学生绿色化学意识的有效策略。人教版教科书是现阶段在湖南、湖北、河北、江西、宁夏等多省份使用范围较广的一种参考教材[2]，化学教师结合课程内容进行绿色化教学符合高中化学新课程标准对化学教学提出的新要求。田长明老师对化学试题中一些插图的细节问题进行了研究[3]；李莹莹老师针对微型实验在教育教学中存在问题进行深入研究[4]。各位老师均从不同角度对人教版教材进行了研究，借鉴各位教师的优秀研究结果及实践教学需要，研究者针对04人教版高中化学必修教材部分实验试剂量及实验插图进行绿色化改进的实践研究。改进后的实验不仅有利于节约试剂、保护环境，更有效提高了学生的绿色化学意识。人教版化学是使用范围较广的一种参考教材，若在实验等内容中能充分体现出绿色化学思想，对提高学生绿色化学意识有很大帮助。下述内容是研究者结合新课标要求及教学需要对教材中部分实验进行改进实践的研究过程及效果，希望能给教材相关编辑人员提供建议。

1 绿色化研究

研究者主要从试剂量及实验插图两方面对04人教版教材部分实验进行绿色化研究，先从实验改进研究检测实验结果，再到班级实践研究检测学生的绿色化学意识水平。

1.1 改进研究

改进研究主要是指研究者针对教材中内容进行更符合绿色化学理念的教学研究。此处内容主要从教材中部分实验试剂量及实验插图两方面进行改进。

1.1.1 试剂量

试剂量是实验时所使用试剂的容积。下述实验均使用规格为20mL的普通试管。

教材实验3～7在试管里加入10mL 0.5mol/L Al2(SO4)3溶液，滴加氨水，生成白色胶状物质，继续滴加氨水，直到不再产生沉淀为止[5]。

图1 教材实验现象

图2 改进后实验现象

图3 改进前后对比实验现象

图1是研究者按教材实验要求做出的实验现象。实验过程中由于所取试剂量太多，滴加氨水均生成白色胶状物时液体容积接近试管三分之二，继续滴加氨水至沉淀溶解时液体容积已超过试管三分之二，轻微振荡加快沉淀溶解时有部分液体洒出，继续滴加氨水试管底部的白色沉淀不易完全溶解且试剂量过多不方便振荡试管。一个实验消耗硫酸铝试剂10mL，氨水试剂共近10mL，实验完产生的废弃物近20mL。

高中化学必修1中内容均属基础化学范畴，教材中实验是需要教师演示、学生实践操作的内容，所需试剂量较多；若能改进实验不仅易于操作、节约试剂、减少废弃物的产生，还能有效贯彻绿色化学思想，提高学生的绿色环保意识。是以改进实验具有一定的教学意义。

改进实验3～7 取2mL 0.5mol/L Al2(SO4)3溶液，滴加氨水，继续滴加直至不再产生沉淀。

(若教学条件允许，可选择10mL的小试管，滴加1mL 0.5mol/lAl2(SO4)3溶液进行此实验，此实验现象更清晰且不影响实验结果，能有效节约试剂量减少废弃物。

对于验证性实验，可以进行滴定板微型实验，此方法更简便易行可操作，更经济环保。)改进后实验试剂量明显减少，滴加氨水反应迅速且现象明显，如图2。把教材实验3-7和改进实验3-7进行对比，实验结果如图3。发现改进后的实验现象与教材实验并无出入，相反，改进后的实验更方便操作。

1.1.2 实验插图

实验插图是教材中给学生起指导示范作用的图片，其务求精准、科学。

1.1.2.1 教材插图4～图5

图4为教材中闻气体时的正确操作，研究者对其实践操作，当完全敞开的瓶口靠近鼻翼时刺鼻之气扑面而来，根本不需手动煽气体。Cl2是一种有强烈刺激性气味的有毒气体，虽然闻气体时人吸入量少，不至于对身体产生很大危害，逸出瓶外的少量Cl2也不会对环境造成很大污染，但作为教材中的实验插图，准确、科学及绿色化等对学生具有更好的指导示范作用。

图4 闻气体时的正确操作[5]

图5 改进后操作

研究者在对班级教学实践演示前把实验插图进行了改进，如图5所示。闻气体前用玻片盖住集气瓶口，闻气体时再轻轻移动玻片一小部分，用手向鼻翼方向轻煽气体，闻完气体后再盖回玻片。实践中闻气体前用玻片盖住集气瓶口不会造成大量气体逸出污染环境，无形中给学生渗透绿色化学思想，如若是有毒的气体这样操作安全环保。经此实验插图的改进，强调操作规范，后期各实验中(例如讲盐酸的性质章节内容)只要涉及到闻气体的实验作，学生均能规范正确的示范出来，不仅教会学生科学严谨的研究态度而且能潜移默化的给学生渗透绿色化学理念。

1.1.2.2 教材插图6～图7

图6 H2在Cl2中燃烧[5]

图7 改进后的实验操作

图6 是教材中“ H2在Cl2中燃烧”的实验插图，研究者对其实践操作时根据实验现象发现，集气瓶口氯气浓度低有部分逸出瓶口，但瓶底氯气浓度高，当把点燃的H2缓缓深入盛满Cl2的集气瓶中时，生成物迅速逸出集气瓶，污染空气，此现象虽然明显但不环保。因此实验现象是一个具有指导介绍性质的实验插图，是以研究者在进行班级教学演示前对实验操作进行改进以备学生实验使用。

如图7所示，在盛满Cl2的集气瓶口盖上玻片，当点燃H2时，再把玻片移开，导管前端深入集气瓶后再盖上玻片大部分，再慢慢把导管深入集气瓶底部。实验后瓶内气压变大，盖玻片有轻微移动，现象十分明显。反应后逸出物减少，产物处理后再排放减少环境污染。趁瓶内白雾四起加水处理废弃物成盐酸，用来中和碱或生活除垢给学生补充如何变废为宝、节能减排保护环境，展现化学知识在生活中的魅力，提高学生生活中的绿色化实践。

1.2 实践研究

研究者在改进实验实践教学前对所教班级及各方条件均差不多的平行班级从绿色化学理论及实践等两方面进行绿色化学教育现状调查，调研结果如表1。

表1 实践研究前两班级学生绿色化学教育现状

据表1可知，两班级学生对绿色化学理论认识及生活实践调研结果均差不多。学生对绿色化学理论的认识优良成绩所占比为75%左右，生活中绿色化实践行动为9%左右。经过一学期的改进实验及绿色化学思想的贯彻，一学期后再次对两班级绿色化学教育现状进行调研，结果如表2。

表2 实践研究后两班级学生绿色化学教育现状

实验班级学生对绿色化学理论的认识优良成绩所占比由实验前的78.95%上升到92.11%，平行班级由实验前的74.29%上升到77.15%；生活中实践行动上实验班级优良成绩所占比由改进实验前的10.52%上升到47.37%，平行班级优良成绩所占比由实验前的8.57%上升到11.43%。据实践前后调研数据比较可知，对化学教材中实验等进行绿色化教学研究有利于提升学生的绿色化学意识。

1.3 研究效果

对人教版教材实验试剂量及实验插图的绿色化改进教学研究在试剂量、废弃物、学生的绿色化学意识等方面取得了较明显的进步。具体研究效果如表3。

表3 绿色化教学研究结果

2 小结

教科书是按照教学大纲编写的为学生上课和复习用的书，学生往往把书中介绍的内容当成模板，从不怀疑。这就要求我们的教科书概念准确、试剂量容积可行、插图操作规范等。改进后的实验不仅有效节约试剂、减少废弃物，操作方便且环保。而且在课堂教学中有力的向学生贯彻绿色化学理念，提高了学生在生活实践行动中的绿色化学意识。

[1] 陶华明，殷勇冠，朱全红.基于"绿色化学"理念的中药化学实验教学的探讨[J].中国中医药现代远程教育,2014 ,12 (13):102-103.

[2] 余红霞，李 攀.绿色化学的研究进展[J].湖南理工学院学报(自然科学版),2009,22(4):77-81.

[3] 田长明.绘制化学插图应把握的关键问题研究[J].教育与装备研究.2016(08):75-77.

[4] 李莹莹.初中化学微型实验的探究与实践[J].考试与评价2017(06):132.

[5] 化学课程教材研究开发中心等.高中化学必修1[M].北京：人民教育出版社，2004：58，83.