绿色化学在中学化学实验教学中的渗透与实施

姚成立，马晓艳，李红英

（合肥师范学院化学与化学工程学院，安徽 合肥230601）

绿色化学实验的引进不仅符合当今社会发展的要求，同时丰富了中学化学实验的教学内容。如果纯粹按照教科书上的实验步骤操作，可能忽视了学生创新能力的培养，同时学生对实验中可能存在的一些安全隐患和环保问题不重视，导致实验不符合绿色化学的理念。通过绿色化学实验的学习，让学生开始接触与绿色化学相关的内容，在实验操作中，引导学生主动发现问题，并通过交流合作解决问题。在此过程中让学生感受到绿色化学实验的重要性，并在实验教学中教会学生如何选择合适的化学试剂来进行化学实验，对实验过程中产生的污染物应如何处理，进而培养学生正确操作的技能，同时又可以避免有害物质的侵害，让学生了解绿色化学实验的意义，发挥学生的创新能力，改进并设计出符合绿色化学新的实验方案。

1 绿色化学实验的必要性

人们的生活离不开化学，可持续发展要求我们发展绿色化学。在中学化学的实验教学中，教师要不断挖掘教材中绿色化学的要素，将化学与实际生活相结合，不断为学生渗透绿色化学理念[1]。传统的教学方式只是单一地跟随教学进度，在教学过程中忽视培养学生环保意识；在新的教学大纲中，就开始重视绿色化学，例如人教版高中化学教材《必修2》在第四章的第二节专门介绍了环境保护与绿色化学，而且课后习题也设计出一些有关绿色化学的知识。《普通高中化学课程标准（实验）》在选修模块内容的设置上也体现了绿色化学的理念，例如“实验化学”这个课题已表明绿色化学教育开始走进中学化学课堂。化学离不开实验，在实验中渗透绿色化学理念，不仅可以增强学生保护环境的意识，同时可以强化学生的动手操作能力[2]。随着化学教学改革的推进，化学实验也在不断改进和完善中，越来越多的实验项目符合绿色化学发展的要求。化学所包含的知识范围很广，同时化学实验也是多种多样的，化学实验教学是化学教学的最基本环节，因此化学实验在化学学习中起着很重要的作用。

在实验教学中不影响结果的前提下，有意识地带领学生改进传统的实验装置，使改进后的装置更符合未来发展的要求，同时改进后的实验更贴近生活，符合学生的认知水平。

2 绿色化学在中学化学实验教学中渗透的方法

2.1 微型化学实验的推广

随着新课标的改革，学校教育更多地强调以学生为主体，教师为主导的教学模式，注重培养学生自主学习和实践动手操作能力。以往开设的部分化学实验项目属于粗放式，具有药品用量大，安全性低等缺点；而且多数实验都由教师操作，学生观摩学习，学生的学习积极性较低，常规的化学实验已经不能很好地适应新课标下化学教学的需求[3]。在化学实验的改革下，微型化学实验作为减少实验废弃物，改善化学实验的重要方法，逐渐在化学实验教学中推广。在以镁与冷水反应的微型实验中，如果把镁投入到冷水中看不到气泡的产生，有的同学就会认为镁不跟冷水反应，只能跟热水进行反应，这是片面的认识。然而对实验进行如下改进，可以证明镁是可以和冷水反应的。

（1）操作步骤。在实验室里，发给每位学生一段镁条，在教师的指导下，学生动手操作实验。首先用砂纸打磨镁条，除去表面的氧化膜并卷成螺旋状，再放入盛满水的注射器中（活塞拔出，针头已用橡胶塞堵住），将其倒扣在盛满水的水槽中。

（2）实验现象。经过几分钟的反应，可观察到有气泡不断冒出，一段时间后，有白色沉淀生成，注射器的液面下降。反应结束后，打开橡胶塞，将注射器的活塞缓慢内推，同时将燃着的木条靠近针头，可观察到氢气安静地燃烧，由此实验现象可证明镁是可以和冷水反应的。

（3）改进后的优点。微型化学实验所用的仪器容量小，药品用量少，实验现象明显，安全性高，无污染，环保绿色等优点；微型化学实验的推广实现了学生自主学习、亲自动手操作实验的理念，让学生自主地参与知识的获得过程；同时学生还可以在实验的过程中感受到化学的奥秘，通过观察实验现象，分析实验成败的原因，培养学生善于发现问题、解决问题的能力。通过此微型实验可以加深学生对镁化学性质的印象；同时在实验过程中，可以培养学生的科学探究和独立思考的能力，形成科学的情感、态度价值观。

2.2 化学实验的密闭化、循环化

在中学化学实验的过程中，有些实验不可避免会产生污染物。如果不加以处理，直接排放到空气中，势必会危害人的身体健康。如果可以对实验装置进行一定的改进，使其在一个相对密闭的环境中进行反应，这样就可以避免污染物的泄漏。例如：在一氧化碳还原氧化铁的实验中，经典的实验是要事先制取好一氧化碳并收集在贮气瓶里，此准备工作比较繁杂，而且产生的有毒气体如果不谨慎处理,排放到空气中会对空气造成污染，同时不利于学生的身体健康。现对此实验进行了改进，采取草酸钠制取一氧化碳。

（1）实验原理。草酸钠受热分解生成一氧化碳，然后用一氧化碳还原氧化铁[4]。

（2）实验操作步骤。首先将适量的草酸钠晶体放入试管底部，并将试管横放，塞入一小块棉花，再把适量干燥的氧化铁铺在试管中部，之后用带导管的橡胶塞塞紧试管口，用铁架台将试管固定，将导管通入澄清石灰水中，之后用气球收集尾气。然后，用两盏酒精灯同时对草酸钠和氧化铁加热，一段时间后，观察到澄清石灰水变浑浊，红棕色的氧化铁变黑，之后用磁铁靠在变黑的氧化铁试管外壁，发现能被磁铁吸引，说明氧化铁被一氧化碳还原生成了铁。

（3）改进后的优点。通过改进实验装置，使实验在密闭体系中进行反应，并将一氧化碳的制取与一氧化碳还原氧化铁设计在一个实验装置中，整个实验巧妙地设计在一个封闭的体系，既达到了实验目的，也实现了零污染的绿色化学理念。

2.3 多媒体辅助教学

随着科技的进步，多媒体技术不仅给人们的生活带来了便利，同时也逐渐运用到了教学中。多媒体作为一个辅助教学的工具，给我们的课堂也增加了一份色彩。在化学实验中，对于有毒和易腐蚀的化学试剂，或易产生有毒物质的化学实验，教师都可以运用多媒体给学生展示实验过程及现象，这样既可以节省实验时间，又可避免有害物质危害学生的身体健康，实现绿色化学理念。在课堂教学中多媒体的运用，打破了传统教学方法上的单一，缓解学生学习的疲劳和厌倦感，同时激发学生的学习兴趣，提高学生的认知水平[5]。例如，中学化学实验中探究硫在空气中和氧气中燃烧的实验现象，如果在课堂中进行实验展示，那么实验过程中产生的二氧化硫将会扩散到空气中，据资料显示，二氧化硫是一种有刺激性、有毒的气体，少量的二氧化硫吸入会溶解到人体的血液中，如果学生不小心吸入了二氧化硫会出现咳嗽、咽喉痛等症状，同时也会影响教学进度。为了避免此状况的发生，教师可以运用多媒体分别播放硫在空气中和氧气中燃烧的实验，学生通过观看视频，形成直观的对比，既节省时间又达到了预期的教学效果。

通过多媒体教学代替化学实验中装置较为复杂、操作难度较大、易爆、产生有毒物质实验，既可以达到教学目的，又避免了安全风险，同时也把绿色化学理念落到实处。

2.4 化学实验中废弃物的处理

在化学实验中难免产生废弃物，化学实验的污染是学生最直接接触的污染源，如果不能引导学生妥善处理化学实验中产生的废弃物，那么课堂环保教育也空为一谈。处理化学实验中废弃物可以培养学生严谨的实验态度和科学的实验方法，既有助于提高了学生的环保意识，同时增强了化学实验的规范化[6]。化学实验有相应的废弃物处理规章，废弃物主要分为废液、废气和废渣，不同的废弃物处理方法也不一样，但是有些废弃物可以作为一种课程资源，将废弃物变废为宝，循环再利用。例如与食盐有关的化学实验，教学内容较多，学生在实验室里动手操作有关食盐实验的机会也多。每次实验结束后都会有大量的食盐水被浪费，若是将这些无用的食盐水收集在干净的大水槽中晾晒，一段时间后，就可以向学生演示海水晒盐的原理、粗盐的潮解现象、解释饱和溶液和不饱和溶液概念、探究氯化钠溶解性随温度变化的特点等大量的课程资源，有关溶液这部分的知识几乎都能被包含。

通过食盐水的反复循环利用，让学生意识到垃圾只是放错了地方的资源，由化学实验中废弃物的再利用启发学生思考生活中的垃圾再利用，充分地将化学实验与实际生活相结合，激发他们将来建设创新性社会和资源节约型社会。

3 结束语

在中学化学实验中渗透绿色化学理念是很必要的，是未来社会发展的要求。发展绿色化学不是让我们摒弃原有的化学课程，而是让我们通过对化学实验的不断改进与完善，通过推广微型化学实验，完善化学实验的密闭化、循环化，多媒体辅助教学处理化学实验中产生的废弃物等方法，将化学实验和环境相结合，达到化学实验与环境保护相统一的目的[7]。同时可以增强学生环保意识，培养学生探索求真精神和科学严谨态度，因此将绿色化学理念渗透到中学化学实验中很有必要。