绿色化学理念在无机实验基本操作教学中的应用*

高丰琴 马占营 张引莉 徐维霞 高奕红 （咸阳师范学院化学与化工学院）

绿色化学是为适应经济和社会发展需要以污染防患于未然的环保理念和资源可持续发展理念作为核心理念，进而要求环保意识必须渗透进化学行业。而绿色化学理念融入化学实验也必须作为硬指标进入课堂教学，这可以使学生在课堂教学的耳濡目染中受到绿色化学的教育，从而培养学生科学的环境意识、资源观念，增强他们的环保责任感。

无机化学实验是化学、化工、应化和材料等相关专业的必修实验基础课程。由于无机化学实验一般是专业培养方案中最早开设的课程，其教学质量和教学效果对后续其他专业实验课程的开展，对学生的专业认知、思维方式和知识体系架构等均有非常重要的影响。但实验操作技能是化学类专业学生必备的实践操作能力，绿色化学理念的渗透可从资源利用、环境保护等方面来开展实验，在基本教学过程中循序渐进地引导学生进行绿色化实验操作，使学生在潜意识里形成绿色化学思想，增强环保意识，尊重自然发展规律，从而为人类及环境的可持续发展做出自己的努力和贡献。

一 无机化学实验基本操作教学特点和学情分析

扎实的实验操作基本功是所有从事化学科研的人员必须具备的基本技能，而无机化学实验基本操作教学就是围绕无机化学实验的基本操作方法和技能技巧展开。这部分教学内容繁多，诸如称量、试剂取用、过滤、浓缩、结晶与重结晶及仪器的使用如容量瓶、滴定管、离心机等的使用。化学实验基本操作有很强的规范性，无论是仪器的使用或者是常规基本操作，都要严格地按操作规范进行，在无机化学实验中培养学生规范化的操作也是最基本的要求。

中学阶段的化学课程一般很少从环境保护的角度安排教学内容，教师在课堂给学生渗透的绿色化学理念也较少；学生听老师讲实验的较多，自己动手实践操作往往也是以理想的考试结果作为内驱动力，很难从学生自身角度形成绿色化学思想。而无机化学实验基本操作是培养学生实验方法和基本技能最基础的教学，一般在大学一年级开设，在整个实验课程教学安排中是最早的。此时的学生只是在中学阶段对实验有一定的理论了解，动手实践、操作实验的愿望和兴趣非常高，这个时期对学生进行实验“启蒙”教育时，将绿色化学的理念渗透于课堂教学和实践中，无疑对学生将来的学习乃至从事科学研究、教学管理等方面产生深远而重要的影响。

二 绿色化学理念在基本操作教学中的应用

（一）整合教学内容，以“绿色理念”渗透课堂

“化学的绿色化”作为当前化学进展的主要方向，要求在无机化学实验基本操作中以这一理念为标准，对教学内容进行整合。基本操作实验的目标是学生掌握基本操作技能和培养学生基本实验素养。在实际教学中往往采用教师先讲或演示然后学生操作练习的模式，而且此时的学生往往对仪器的使用或实验方法没有形成规范和正确的意识，实验要求一般也以掌握基本操作和实验方法为主，这部分内容的教学也容易将绿色理念渗透进课堂。比如试剂的使用完全可以用更绿色的试剂代替，使用无毒或低毒试剂代替有毒有害的试剂来练习，部分实验可根据实际实验效果采用“减量化”原则。如在进行仪器使用练习时，胶头滴管、吸量管（移液管）、酸碱滴定管的使用等均可以用自来水来代替试剂进行前期的操作练习；溶液的配制实验中要求学生掌握一般溶液的配制和标准溶液的配制，由于是操作技能训练，可以采用“减量化”原则，比如减少一般溶液配制中溶质的质量或总体积，降低标准溶液配制中溶质浓度等。对于氯化钠的提纯、硫酸亚铁铵的制备等典型的无机物的提纯和制备实验，以掌握溶解、加热、过滤、浓缩、重结晶、验纯等操作为核心，在不影响实验结果的前提下，均可以将初始原料的量减少。如中山大学等校编《无机化学实验》中粗盐的量为20.0 g，硫酸亚铁铵的制备中铁屑的量为4.2 g，根据几年来学生的实验结果来看，均可以减少为原数据的一半甚至三分之一的量来进行实验。

此外，在教学内容的整合方面，为防止有毒气体等污染等可以采用封闭式实验等。如制备硫酸亚铁铵的装置，可将传统的敞开式的实验装置改为封闭式，整个反应在密闭的容器中进行，实现了化学实验的绿色化。

（二）改进教学方式，以“绿色意识”引领课堂

在教学方式上，将绿色化学理念渗透于教学行之有效的方法常见的有微型实验、多媒体教学等方式，通过课堂教学方式的转变引导学生逐渐形成“绿色化学意识”。在教学方式选择上，开展所用试剂量少、仪器体积小、反应时间短等的微型化实验，不仅培养学生节约意识，更要求学生必须精心操作认真观察，从而有利于培养他们严谨的科学态度。如二价镍的特色鉴定实验，向二价镍溶液中加丁二酮肟生成鲜红色的沉淀，一般在试管中进行，但如果将实验改用在滤纸上通过滴加操作进行该实验，不仅现象明显，试剂用量极少，而且实验后不需进行废液回收和仪器洗涤，大大降低了实验成本。

近年来，雨课堂等线上教学的产生，为课堂互动带来一定的便利。学生利用课前或课后观看微视频，教师和学生可以通过互动加深对基本操作的印象，以避免不规范或错误操作以减少练习的次数达到绿色化学实验的目的。另外，无机化学实验中常用到的强酸强碱、重金属离子盐、腐蚀性试剂等对环境都有一定的污染性，这些实验利用多媒体教学，学生可以通过观察到实验现象从而领悟知识点的学习。

（三）规范基本操作和废物处理，以“绿色思维”掌控课堂

正确规范的操作是综合实验及科研训练成功的牢固基础，也是安全的有效保障，更是渗透绿色化学教育的关键所在。在化工生产行业里，因“跑、冒、滴、漏”及不规范操作带来的化学事故举不胜举，由此带来的环境污染甚至不可预估。不规范带来的隐患诸如：气体制备实验时使用启普发生器不检查气密性导致盐酸漏出、离心机使用不规范离心管破裂致使药品或试剂洒出；在使用容量瓶时不检漏或转移溶液于容量瓶时不用玻璃棒引流；使用移液管（吸量管）时用洗耳球吹液体使其快速流下或忽视吸量管上方的“吹”字；使用酸碱滴定管时不检漏或涂抹凡士林太厚；在使用胶头滴管时，滴管深入到试管、量筒等容器中或直接用拇指和食指挤压胶头致使液体抛洒；等等。因此，绿色化学理念的渗透应当从规范基本操作开始，使学生明确规范操作的意义，树立规范操作理念，培养规范操作素养，以至于在日积月累的基本操作练习中培养“绿色化学思维”。

在实验废物处理方面，无机化学实验一般以一个实验项目为目标，所制备的产品在实验项目结束后就可能成为“废物”。但所谓的废物只是相对而言，将其回收后完全可以根据产品的特点再利用、再生后利用、三废处理教学使用或者根据“三废”处理标准处理。例如，溶液的配制实验项目中配制的硫酸、盐酸、硝酸等溶液均可以直接在无机化学实验后续实验中使用；氯化钠的提纯实验项目中制备的固体氯化钠可以在天平的使用实验项目中用来练习称量操作；硫酸亚铁铵的制备实验项目中制备的硫酸亚铁铵可以经纯化后在分析化学实验教学中使用；酸碱滴定实验结束后的废物，可以根据后续实验直接留用或按酸碱的量中和处理或者让学生自行设计方案进行污水处理，等等。

（四）优化评价模式，以“绿色理念”回归课堂

无机化学实验的评价，一般采取平时成绩和期末操作考试相结合的模式。在平时成绩的考核中，往往侧重于考勤、课堂操作评价和实验报告完成情况，一般都不会将预习报告作为直接的考核方式。而预习报告对于基本操作实验来说是必不可少而且积基树本，因为预习报告不仅仅关乎实验最终结果的成败，更关乎学生对实验目的、原理、步骤的熟悉程度及试剂的合理使用与仪器的规范操作。因此，适当调整评价方式，重视实验预习报告，可减少实验操作无效次数，从行动上践行“绿色化学”，也以评价模式为导向使“绿色理念”回归课堂教学。比如可适当增加或提高预习报告作为平时考核的分量，无预习报告则直接不允许开展实验，教师在基本操作演示之前可让学生试操作等等，通过加强过程考核引起学生对预习报告的重视，从而达到“绿色理念”教学目标的实现。

无机化学实验基本操作部分的教学，在化学类专业培养学生实验技能和实验素养方面有着举足轻重的作用。整个实验教学中渗透绿色化学理念，通过整合实验内容可以从源头上杜绝污染，根据教学内容采用合适的教学方式可以减少污染，规范化操作、合适的废物处理方法可以避免额外的污染并可以实现最大限度地可持续发展。将绿色化学理念融于无机化学实验基本操作教学中，让学生在最开始的实验操作训练中逐渐养成环保意识，激发实验、科研的兴趣，对培养具有绿色环保意识的高层次科研人才具有重大而深远的意义。