核心素养背景下绿色化学观在课堂教学中的渗透研究

滕佳楠 陈迪妹

摘 要：文章以“空气中氧气含量测定实验”的教学为例，基于化學学科核心素养，重视“绿色化学观”在课堂教学中的渗透，阐述在实验教学中改进课本中实验的不足，使教师在教学过程中注重对学生创新意识、绿色化学实验素养的引导和培养，将绿色环保意识与化学学科知识的深入理解和学习建立起良好的联系。

关键词：核心素养;绿色化学观;化学实验教学;环保意识

中图分类号：G633.8 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2020）10-0112-02

绿色化学是21世纪化学的重要研究内容，是当今国际化学与化工科学研究的前沿和发展的重要领域。绿色化学要求在整个化学反应和工艺过程中实现全程控制、清洁生产，从源头制止污染物的生成，反应物的原子全部转化为期望的最终产物，在通过化学转化获取新物质的过程中实现“零排放”。中学化学学科核心素养与绿色化学理念存在必然联系。核心素养中“实验探究与创新意识”以及“科学精神与社会责任”这两点与“绿色化学实验”的为了绿色环保而深入探究，树立环保意识、增强社会责任感的理念相契合。下面以“空气中氧气含量测定实验”的教学实录为例，探讨核心素养背景下绿色化学观在课堂教学中的渗透。

一、创设情境，导入新课

教师展示趣味实验：小瓶口吞鸡蛋（准备材料：熟鸡蛋、细口瓶、火柴、纸片等）。

把熟鸡蛋壳剥掉，将纸片撕成长条状，将点燃的纸条扔进瓶子里，等瓶子内的火熄灭后，马上把鸡蛋放到瓶口，然后把手移开，此时看到鸡蛋慢慢地被瓶子吸进去，掉进瓶子里。该实验利用气压差的原理，使本来通不过瓶口的鸡蛋顺利掉进瓶子里。学生观察趣味实验中的变化，思考鸡蛋为何能够掉入瓶子，教师强调通过今天的学习学生就能清楚其中的奥秘。

设计意图：让学生初步感受气压差的原理与作用，为接下来探究空气中氧气的含量打下基础。

二、探究实验，获得新知

教师：同学们，空气在我们的生活中几乎是无处不在，有了它，我们才能够得以生存，那么同学们有没有想过这样一个问题：空气到底由什么物质组成的呢？（学生根据生活经验和知识储备自由回答。）教师：很好，大多数同学都知道，空气中含量最高的是氮气和氧气，而其中的氧气是与我们的生存息息相关的，我们有什么办法可以测出空气中氧气的含量呢？请同学们联系之前学过的有关氧气性质的内容和课件上的实验仪器（集气瓶、导管、水槽、装有红磷的带塞燃烧匙等），进行思考和讨论。（学生讨论，每四人一小组思考讨论，并发表各自的想法。教师通过观察学生的讨论情况给出思考的问题提示。）

问题一：红磷在这个实验中起什么作用？学生回答：红磷的作用是消耗瓶子中的氧气。

问题二：红磷消耗完氧气后，打开止水夹，会有怎样的现象？学生回答：烧杯中的水被压入集气瓶中。（学生猜测可能的原因：集气瓶中原有的氧气被消耗，之后的水占据了氧气原有的体积。）

问题三：经过以上的分析，请同学们进一步讨论，这个实验的实验原理是什么？它是如何测定氧气的含量的？

教师引导学生回答：红磷在密闭容器内充分燃烧，消耗了空气中的氧气，有白烟生成（一种固体，即五氧化二磷）。容器内压强减小，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中，水的体积正好填补消耗掉的氧气的体积，从而确定空气中氧气的体积分数。（然后教师通过演示课本上的实验方案，从而得出空气中氧气的含量。）

设计意图：根据学生的回答，教师能够更好地掌握他们的知识基础，以调整接下来的探究实验。通过小组讨论，学生一方面可以回顾梳理氧气的性质，对氧气的化学性质有了更好的巩固，另一方面培养了通过分析性质和已有条件来探索方法得出结论的能力，同时小组讨论也提升了学生的合作学习能力。

三、实验改进，探索升华

教师根据上述课本上的实验方案，启发学生进一步思考以下问题。

问题一：为何实验中气体减少的体积不是理论上的五分之一，而是小于五分之一，导致结果偏低的原因是什么？学生回答可能的情况：导管消耗了部分水，装置漏气（如塞子未塞紧、燃烧匙与橡皮塞之间有缝隙等），瓶内的氧气没有耗尽，红磷的量不足，未冷却至室温就打开止水夹，使进入瓶内的水的体积减少等。

问题二：实验过程中关于红磷的点燃方式有什么问题？学生回答：装置外点燃红磷产生的五氧化二磷会污染空气。

教师结合上面的问题提问学生能否对课本中的实验方案或装置提出改进的想法。一方面，针对实验造成的误差，学生讨论并提出下面的一些实验方案改进措施。（1）考虑集气瓶的体积时应该包括导管中的体积。（2）实验前先检查一下装置的气密性，排除各种可能漏气的情况。（3）保证燃烧红磷的量要充足，使瓶内的氧气耗尽。（4）止水夹要待装置冷却至室温再打开。另一方面，关于点燃红磷对空气产生污染的问题，教师提示并引导学生进行实验装置方面的改进。（1）直接在装置内点燃红磷，以克服红磷燃烧对空气产生的污染问题，考虑到红磷的引燃温度比较高（240 ℃），可通过在装置中内置电热棒，通过电热棒加热红磷，或者使用强力激光笔直接照射红磷加热，以达到引燃红磷的目的。（2）使用引燃温度比较低的白磷（40℃）代替红磷，将装置放在温度高于40℃的水浴中。具体实验操作如下：实验仪器与药品有白磷、注射器、橡皮塞、烧杯、酒精灯、镊子。1）取一绿豆大小的白磷，迅速放到注射器的针筒当中，调整注射器活塞到50 mL处。2）将注射器针筒下端插入橡皮塞中，形成一个密闭容器。3）热水浴加热，加热温度至50 ℃，白磷在注射器内燃烧，消耗注射器针筒内部空气中的氧气。4）在水中用镊子取下橡皮塞（确保该动作在水中进行，没有外界空气进入），调整注射器活塞重新回到50 mL刻度处，观察进入注射器内部水的体积。

实验结论：进入注射器内部水的体积约为10 mL，说明空气中氧气的体积大约占五分之一。

实验说明：将活塞重新调整到50 mL刻度处，抵消了因內部活塞的摩擦阻力导致所测的氧气含量偏少的问题;该反应不用等待冷却到室温，因为是通过水浴加热，内外部温度基本一致，可以立即进行实验;实验装置更简单，现象更明显且结论更准确，有利于同学们掌握这部分知识点。

设计意图：通过提示，学生能够对课本中的实验装置提出问题，并针对问题尝试提出改进意见，逐渐培养学生的自主思考和探究推断能力;通过对实验装置的进一步改进，学生除了能够了解空气中氧气含量的测定以外，更能够树立绿色化学、科学环保的意识，培养自主思考和探究的积极性。

四、知识梳理，总结练习

教师以板书思维导图的形式，梳理总结本节课的重点知识的框架。

给学生布置课后的练习——简单的实验报告总结和练习题。学生根据框架来完成本节课所学的内容，针对本堂课上的实验，尝试简单书写实验报告。完成课后习题。

设计意图：学生通过自主梳理和总结的方式，更好地巩固其知识的连贯性，提高学习的有效性，达到对空气中氧气含量的测定内容的成功梳理和巩固的目的。

参考文献：

[1]张永华.浅议如何在初中化学教学中渗透绿色化学理念[J].当代教研论丛，2019（07）.

[2]亢生磊.基于绿色化学理念的有机化学实验教学探析[J].化工管理，2019（08）.

[3]邢芸霞，胡肖涵，李先国，张静，张大海.绿色有机化学实验的教学研究[J].教育现代化，2018（52）.

[4]史建军.绿色化学理念在高中化学实验教学中的渗透[J].中学化学教学参考，2018（20）.

作者简介：滕佳楠（1998-），女，浙江宁波人，温州大学化学与材料工程学院化学系2017级学生，从事化学及科学教学论研究;陈迪妹（1966-），女，浙江乐清人，教授，硕士，从事化学教学论研究。

Research on the Infiltration of Green Chemistry in Classroom Teaching under the

Background of Core Literacy

Teng Jia'nan， Chen Dimei

（School of Chemistry and Materials Engineering， Wenzhou University，Wenzhou 325035， China）

Abstract： This paper takes the teaching of "oxygen content determination experiment in air" as an example， Based on the core accomplishment of chemistry subject， the infiltration of "green chemistry view" in the classroom teaching is emphasized. The deficiency of improving the experiment in the textbook in the experiment teaching is expounded. The teacher pays attention to the guidance and cultivation of students' innovation consciousness and green chemistry experiment accomplishment in the teaching process， and establishes a good connection between the green environmental protection consciousness and the in-depth understanding and learning of chemistry subject knowledge.

Key words： core literacy; green chemistry concept; chemical experiment teaching; environmental awareness