用绿色化学理念培养学生的“科学态度与责任”核心素养

林李云 张新祥

【摘要】本文站在课程育人的高度，提出运用绿色化学理念培养学生“科学态度与责任”的教学主张，并结合教学实践案例，从新授课组织课堂探究性学习活动、单元复习课组织实验探究活动的角度，分别探讨融入绿色化学理念、培养学生“科学态度与责任”的做法。

【关键词】绿色化学 科学态度 责任担当

【中图分类号】G63 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2022）22-0065-03

“科学态度与责任”是《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称《2022版化学课标》）提出的化学课程要培养的学生四大核心素养之一，“是指通过化学课程的学习，在理解科学、技术、社会、环境相互关系的基础上，逐步形成的对化学促进社会可持续发展的正确认识，以及所表现的责任担当”。义务教育化学课程围绕核心素养，体现课程性质，反映课程理念，确立课程目标。“养成科学态度，具有责任担当”是《2022版化学课标》所确定的课程目标之一，提倡学生通过义务教育化学课程的学习，“初步形成节能低碳、节约资源、保护环境的态度和健康的生活方式”“树立人与自然和谐共生的科学自然观和绿色发展观，具有为建设社会主义现代化强国、实现中华民族伟大复兴而学习化学的志向和责任担当”。

“绿色化学”，又称“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”，由美国化学会提出，经20多年发展，如今已成为世界上许多国家化学发展的主流方向之一，并成为化学相关学科的一个重要思想。“绿色化学”的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染和对人类健康造成的不利影响，它使传统的“末端治理”变成“源头预防”，不仅可以通过防止污染物的生成来保护环境，还可以提高工业生产效率、有效降低生产成本。近年来，笔者尝试将绿色化学理念融入初中化学教学，用于培养学生的“科学态度与责任”核心素养，同时发展学生的科学探究与实践能力，积累了一定的实践经验。

一、基于教材，在课堂教学中引导学生关注现实生活中与人类可持续发展密切相关的“末端治理”环境问题，渗透“源头预防”理念，培养学生的科学精神和责任担当意识

化学是研究物质的组成、结构、性质、转化及应用的一门基础学科，其特征是从分子层次认识物质，通过化学变化创造物质。化学与物理学一起构成物质科学的基础，二者都是材料科学、生命科学、环境科学、能源科学等现代科学技术的重要基础。因此，化学不仅与现实生活存在着密不可分的联系，而且“是推动人类社会可持续发展的重要力量，在应对能源危机、环境污染、突发公共卫生事件等人类面临的重大挑战中发挥着不可替代的作用”。

基于化学学科的以上特点，初中化学教师在传授学科相关知识的同时，为培养学生的科学精神和责任担当意识，可适当选取与人类可持续发展密切相关的学生身边的生活素材融入课堂教学，引导学生展开相关的课堂思辨和课下探究活动，使学生逐渐建立起绿色化学的基本理念，培养人与自然和谐共处的科学态度，习得相关的科学方法。例如，教师在课堂教学水污染、燃料及其利用、温室效应、臭氧空洞、化学能的利用等知识时，可基于学生的认知水平，创设“你了解酸雨吗？”“谁对这条河的污染负责？”“调查当地常见的塑料废弃物的种类、数量和危害，提出治理污染的合理建议”“假如我是环保局局长，我将采用什么方法、重点治理什么污染？”等讨论、辩论、调查研究、角色扮演等相关的课堂思辨与课后调研活动，引导学生关注现实生活，从“末端治理”出发，培养“源头预防”的意识，在内心深处播下一颗保护绿色生态人人有责的“责任担当”的种子，积极参与社会问题的思考与决策，在活动中加深对科学、技术、社会、环境之间关系的认识，培养“科学态度与责任”核心素养。

除了身边的现实生活，教师还应有意识地引导学生关注社会上有关环境保护的重大主题，进一步培养学生放眼世界、关注人类可持续发展的责任担当意识。例如，2020年9月22日，习近平主席在第七十五届联合国大会上向世界承诺：中国将采取更加有力的政策和措施，力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和;同时提出了后疫情时代推动世界经济绿色复苏的设想，倡导各国树立创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，抓住新一轮科技革命和产业变革的历史性机遇，推动疫情后世界经济“绿色复苏”，汇聚起可持续发展的强大合力。碳排放和绿色复苏，与人类在后疫情时代的可持续发展息息相关，与绿色化学的理念一致，教师可以在教授九年级上册第六单元“碳和碳的氧化物”的过程中，创设相关的研究性学习活动，比如引导学生围绕100多年来全球二氧化碳浓度变化和2020年后二氧化碳浓度变化的趋势，探讨碳排放与温室效应的关系、由碳排放和温室效应引发的一系列环境问题以及人类为遏制温室效应所采取的重大举措等。

综观初中化学教材中的相关知识，可用于培养学生“科学态度与责任”的生活素材十分广泛。身边的素材，如水的净化、钢铁制品的锈蚀、燃烧与灭火、常见的食品添加剂等;重大环境问题素材，如碳排放、矿物的冶炼、洁净能源的开发、化肥的生产与使用以及污水、废气、固体垃圾等的危害和处理等。引导学生关注现实生活中与人类可持续发展相关的环境问题，不仅可以使学生充分认识到化学与环境科学、营养科学、生物科学和材料科学等科学的密切联系及其在这些科学中的基础作用，使学生深刻体会到化学科学对人类生活和社会进步所起到的不可替代的作用，而且可以使课堂教学内容更加富有鲜明的时代气息，也更有利于培养学生的科学态度与责任担当意识。

二、基于学科本质，在单元复习阶段组织实验探究活动，将“末端治理”引向“源头预防”，进一步培养学生的科学态度与责任意识，发展学生的科学探究与实践能力

化学是一门以实验为基础的学科，实验是科学探究的重要形式和学习化学的重要途径。在笔者看来，实验探究还是化学单元复习课最有效最重要的教学方法：初中化学教师通过分析课本演示实验和学生分組实验的细枝末节，关注实验过程有可能带给环境的污染问题，践行绿色化学的“源头预防”理念，借助实验探究的教学方式，引导学生重新整合单元学习内容，进一步培养学生的科学态度与责任意识，同时发展学生的科学探究与实践能力。

（一）引导学生主动探索改进教材中有可能带来环境污染的演示实验

化学教材中的一些演示实验和学生分组实验或多或少都会对环境带来一定的污染。教师在单元复习课中指导学生回顾教材演示实验的细节，将绿色化学的理念融入实验设计指导的过程当中，组织学生开展基于绿色化学理念的实验设计与探究活动，进一步培养学生的科学态度与责任意识。例如，复习九年级上册第二单元探究空气中氧气的含量，教材设计的演示实验装置如图1所示。运用该装置进行实验操作需要先在酒精灯火焰上将红磷点燃，再将点燃后的红磷迅速伸入瓶中并塞紧胶塞。化学教师们都明白，红磷燃烧产生的大量白烟是有毒的，如果逸散到空气中不仅污染空气，还会加大实验误差。

为解决以上演示实验中的问题，拓宽学生的科学思维，培养学生的科学探究与实践、科学态度与责任核心素养，笔者在单元复习阶段决定将这个演示实验改编成学生四人小组分组实验，带领学生一起改进实验装置，重点解决红磷点燃过程中产生的环境污染问题。笔者先让学生想办法去解决这个问题，学生想出的办法是“在密闭容器中点燃红磷”，但接下来的问题是“如何在密闭的容器中点燃红磷”，这可难住了学生。于是笔者对学生进行了点拨，提出了实验探究的第一个问题：红磷的着火点比较高，大家想一想，是否可以改用其他类似的物质代替它来做实验？学生通过查阅资料，想到了红磷的同素异形体白磷，发现二者的性质存在较大差异（如表1），最令人惊喜的是白磷的着火点只有40摄氏度。那么，第二个关键性的问题便出现了：在密闭的容器中点燃白磷，如何将热量传递给白磷，使其温度升高到着火点所需的温度呢？

各组学生经过热烈讨论，结合已学物理知识，得出了五种代表性的改进方法。如图2（1）所示，该实验装置增加了一个凸透镜，利用了凸透镜聚光的原理，将一束经过凸透镜的太阳光聚焦到瓶内白磷所在的点，使白磷温度骤然升高，迅速达到着火点而燃烧;如图2（2）—图2（5）所示，这些改进后的实验装置则利用了物理学中的热传递原理及金属的导电性，通过将其他热能或电能传导给白磷使之达到着火点的温度从而点燃白磷。

以上五种实验装置，不仅解决了白磷点燃过程中燃烧产物污染环境的问题，而且因相关反应一直处于密闭容器中，减小了实验误差，且更方便读数，使实验结果更准确。

事实上，环境污染时常发生在我们不经意的细枝末节中。除了演示实验或分组实验过程中有可能产生的有害有毒物质造成的环境污染，每一次实验操作产生的各类固体、液体实验废弃物也可能对环境造成污染。笔者以为，作为学生化学学习的引路人，初中化学教师在实验教学中更应严格践行绿色化学理念，除了努力避免实验过程中的污染，还应对实验废弃物进行无害化处理，务必使学生体会到有害物质不能随意丢弃、不能随意冲入下水道的道理，在学生的心中播下一颗“保护环境从点滴小事做起”的责任担当的种子，扎扎实实地培养学生的“科学态度与责任”。

（二）引导学生在设计实验方案解决问题的过程中积极践行绿色化学“源头预防”的理念

在化学实验教学中，培养学生的科学态度和责任，时常与发展学生的实验探究能力结合在一起。在单元复习课中引导学生进行实验设计，效果更明显。

例如，教师带学生复习九年级下册第十单元“酸和碱”的知识，可创设如下问题情境：琳琳来到实验室后发现，上个月做实验用的氢氧化钠溶液忘记盖瓶盖了。那么，这瓶溶液是否能用、是否变质了呢？她心里没底，于是来请教大家。课堂上，教师就这瓶氢氧化钠溶液是否变质的问题，请学生们做出猜想并加以验证。

学生首先给出了三种假设：假设1，该溶液没有变质，溶质为氢氧化钠;假设2，该溶液部分变质，溶质为氢氧化钠和碳酸钠;假设3，该溶液完全变质，溶质为碳酸钠。于是教师安排学生“设计实验方案，分别验证以上假设，简要叙述实验步骤和现象，并写出相关反应的化学方程式”。学生先后设计了三个实验探究活动。

首先，学生围绕“变质了吗？”开展实验探究：向样品中加入过量的稀盐酸，观察是否有气泡冒出;或向样品中加入钙盐溶液或钡盐溶液，观察是否有白色沉淀物生成。依据以上实验现象判断是否有碳酸根离子存在，从而判断氢氧化钠是否变质。

其次，在得出氢氧化钠已经变质的结论后，继续探究氢氧化钠是部分变质还是完全变质。各组学生先通过讨论制定实验方案，然后组间交流并完善实验方案，最后展开实验：向样品中加入过量的氯化钙溶液或氯化钡溶液，观察到不再产生白色沉淀后，静置，取上层清液，滴加几滴酚酞试液或滴加含Cu2+或Fe3+的溶液，依据所观察到的实验现象判断是否有氢氧化钠存在。

最后，学生通过实验检验，发现溶液中已经没有氢氧化钠存在，说明溶液已经完全变质。接下来的问题是，此刻的溶液中全都是碳酸钠吗？学生通过查阅资料可知，向NaOH溶液中通入少量CO2，可得到如下化学反应方程式：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O。继续通入过量CO2，反应的化学方程式为Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3。此刻溶液中的溶质是什么呢？教师可引导学生继续开展实验探究，并撰写实验报告。最终学生撰写的实验报告如下。

【猜想与假设】猜想1，只含有________;猜想2，含有Na2CO3、NaHCO3;猜想3，只含有________。

【设计实验】

以上三个实验探究活动，综合运用了酸碱盐的化学性质，设计的问题由易到难、层层深入，因涉及知识的活学活用，学生一个人很难完成，必须借助小组力量共同解决。学生在教师的指引下查阅资料、设计实验方案，在组内合作学习的过程中通过思维碰撞不断激发灵感，避免使用对环境不友好的试剂，避免在实验过程中产生对环境不友好的物质，用行动践行绿色化学理念。

在单元复习课中组织实验探究活动，这样的教学实践活动不胜枚举。比如：复习氧气的性质时，可以整合二氧化硫是空气污染物、五氧化二磷是有毒物质、二氧化硫等非金属氧化物能与碱溶液反应的知识，让学生思考如何避免硫和红磷的燃烧产物污染空气;复习一氧化碳的化学性质时，强调尾气处理装置，防止有毒气体逸散到空气中。这些做法能使有毒物质尽量不外逸，以改善学生实验的外部环境，增强学生的环保观念，同时在实验中对药品剂量给予限定，这样既减少了废液、废气、废渣的产生和排放，也确保了良好的实验效果。

总之，情感需要慢熏陶，意识需要慢培养，在化学单元复习课教学和日常新授课教学中培养学生的“科学态度与责任”核心素养，二者相辅相成。教师只有持之以恒，方能见到实效。笔者坚持一个学年，学生的环境保护意识明显增强，绿色化学的理念深入学生心中，学生的“科学态度与责任”核心素养得到了有效培养和发展。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]郑璇.绿色化学在高校化学教育中的意义[J].广东化工，2017，44（22）：176.

注：本文系广西教育科学规划2021年度“乡村教师能力素养提升”专项课题“农村初中化学教学落实核心素养中的社会责任策略研究”（2021ZJY089）的階段研究成果。

作者简介：林李云（1979— ），广西荔浦人，高级教师，主要研究方向为初中化学教学;张新祥（1977— ），广西马山人，一级教师，主要研究方向为初中物理教学。

（责编 白聪敏）