浅谈绿色化学理念在高中化学实验中的应用

王娟

摘 要：高中化学学科知识有着较强的抽象性和逻辑性特征，同时也十分注重实践能力的培养，而且高中化学也有着明显的实验性特点，需要通过实验教学来帮助学生学习和理解化学现象原理。作为化学学科中的重要组成部分，只有通过化学实验教学的亲身实践，才能够让学生更加深入且透彻地认识到化学知识、化学原理、化学现象。但化学实验教学除存在一定危险性外，还会产生一些有害废物，成为污染环境和威胁学生身体健康的来源。而绿色化学理念的融入则能够实现化学实验教学的优化，在保证高中化学实验教学有效性基础上，进行教学方法创新和实验教学内容与流程的改良，从而强化学生对环境的保护意识。本篇文章将重点讨论绿色化学理念在高中化学实验中应用这一议题，在明确绿色化学理念内涵及核心基础上，分析并阐述绿色化学理念在高中化学实验教学中应用的价值意义，最后提出几点绿色化学理念在高中化学实验中应用的思路。

关键词：绿色化学理念；高中教学；化学实验；教学应用

对于高中学生而言，化学实验教学能够促使其快速、准确地理解相关化学知识，对化学知识正确运用有着重要的促进意义。一方面，学生对于所学化学知识可以进行实践验证，明确化学知识在实际操作和运用当中所能够发挥的作用和如何运用的思路，从而加深其对化学知识的理解。而另一方面，教师也可以通过化学实验教学，帮助学生更加直观地了解化学教材中所讲述的理论知识和化学实验技巧，以及化学实验与知识运用在社会经济生产中的地位。

随着新课程标准的深入实施，高中化学学科实验教学所占比重也有所增加，化学课程的教学重点逐渐从纯理论知识讲授向理论与实践相结合过渡，但由此也带来了一些问题，其中最关键的是高中化学实验教学过程中产生的废弃物处理问题。目前，高中化学实验教学过程中，常常会产生一定量的“三废”物质，而且如果没有妥善处理就直接排放，会对周围环境造成严重的污染。而绿色化学理念主要指的是对人没有危害的化学理念。也就是说，在化学实验教学过程中，最大程度上降低化学实验对环境的污染，尽量选择一些危害较小甚至无害的化学试剂来开展高中化学实验教学，将绿色环保思想融入学生的实验教学过程中，以此来保证在不影响实验结果基础上，最大化确保环境健康，而这恰恰能够有效弥补现代高中化学实验教学所造成的环境污染问题，从而培养高中生绿色环保意识，使学生既能够完全掌握化学知识，同时又可以在保护环境基础上，灵活运用化学知识去造福社会，实现人与自然、资源、社会、经济、环境之间的协调发展。

一、关于绿色化学理念

（一）绿色化学理念内涵

绿色化学最早是由美国化学会于20世纪90年代初期所提出的，而且一经提出就成为美国国家环保局的中心口号。人们将绿色化学称之为环境无害化学，并且贴上了“环境友好化学”与“清洁化学”的标签[1]。

绿色化学所提倡的是运用化学相关技术及其原理为人们创造出不影响人们生命健康和环境健康的“产品”，包括药品、溶剂和催化剂的使用和相关副产物，所有的化学实验与化学知识研究与应用都要尽量使参与反应的原子全部转化到目标产物当中，不产生任何有害或无关的物质。

绿色化学理念提出的目的在于将现有化学与现代科技、生产技术路线进行改进与优化，使其从“先污染、后治理”转变为“从源头上扎紧污染的出口”，其最终目标是要通过绿色化学理论与技术的同时不再产生任何危及人们身体健康与污染生态环境的物质，所有的化学研究、化学实验、化工生产都不再需要对大量废弃物进行无害化处理。由此可以看出，绿色化学理念从杜绝污染和减少对资源的浪费这两部分重新进行了化学工业体系的调整，并且从全新的角度更新了整套化学工业体系。

从科学角度来讲，绿色化学理念是以传统化学理念为基础，进行思维的革新，并且融入了绿色环保视角对化学的观点，从而从根源上避免了环境的污染。而从经济学角度来分析，绿色化学理念实现了对所有资源的合理化利用和最大化利用，并尽量向成本节约化靠拢，以确保经济的可持续发展。所以，绿色化学理念的内涵在于，可以将其归属于追求人与自然和谐共存的新型化学学科理念，其是对人类文明与生态自然可持续发展在新时代下的重要体现。

（二）绿色化学核心

绿色化学理念的核心是原子经济性，其概念是由美国斯坦福大学的求斯特教授所提出，原子经济性也为求斯特教授带来了1998年美国“总统绿色化学挑战奖”。从原理上解释“原子经济性”，可以表述为在化学品的合成当中，所运用的合成技术与工艺方法要设计为可以实现反应过程中所使用的全部原材料最大程度上转化为最终产物，最为理想的原子经济性反应是将原料原子100%转化为所需要的目标产物。

一般来讲，原子经济性是能够利用反应的原子利用率来予以衡量的，可依照化学计量公式进行理论值的计算。理论上来说，原子利用率越高，则说明资源利用率越高，所产生的废弃物质越少，对环境所带来的污染也就越低，如果能够达到100%利用率，则说明原料分子中的每一个原子都可以参与到反应中，实现与目标分子的充分整合，从而不产生任何废弃物或者副产物，真正达到零排放与零废弃。

二、绿色化学理念在高中化学实验教学中应用的价值

从化学实验本身来讲，绿色化学理念的应用所代表的是整个化学实验教学中，污染和洁净度最高的化学教学体验，更是通过使用一些新能源或新资源，采用无害无毒方式及化学实验原料物品，在降低环境污染条件下开展实验教学，并提高化学实验教学有效性的基础，以此来达到降低化学实验教学中所产生废弃物、有害物质所造成污染的效果[2]。

（一）培养学生绿色环保意识及理念

在高中化学实验教学过程当中，不但要求以绿色化学理念及操作去完成化学实验教学，重要的是，在教师的引导下，通过绿色化学理念应用与绿色化学实验教学设计来提高高中化学实验的环保水平。也只有教师重视绿色化学理念的融入与应用，并将其理论与实践相结合，方能够培养学生绿色环保意识和掌握正确的化学实验操作方式。从小树立明确的绿色化学理念，这对于學生未来的良好发展和健康成长都有着很大的益处，充分体现出了绿色化学理念在高中化学实验教学中应用的价值。

（二）有效节约化学实验原料和减少有害物污染影响

将绿色化学理念应用到高中化学实验教学中，可以有效节约化学实验原料使用量，尤其对一些成本较高、有着较高危险性与污染性的化学原料，可降低其所带来的威胁。同时，化学实验的生成物也可以在绿色化学理念应用下得到收集和无害化处理，甚至可以妥善处理及存储后用于其他化学实验教学，从而大大节约化学实验原料，避免造成原料浪费，也可以节约生成物与有害物实验后无害化处理的成本。

（三）提高学生参与化学实验的积极性

高中化学实验教学应用绿色化学理念，能够促使学生在实验过程中产生更加深入的思考，在绿色化学理念引导下，教师指导学生进行各种化学物质的研究，尤其可掌握化学实验生成物的回收、处理方法，其中涉及很多化学课本以外的知识。而且整个过程也无异于再开展一次不同且有趣的化学实验，不同的化学实验与化学现象都能够吸引学生的注意力，在接触到更多化学课本中所没有的化学知识与化学现象时，对学生会产生巨大的吸引力，这更加有助于学生积极性的提升[3]。

三、绿色化学理念在高中化学实验中的应用

当前，很多地区的高中学校已经着手尝试进行绿色化学理念融入高中化学实验教学中的实践，并且也积极进行相关难点和问题解决方案的制订和落实，而且从可持续发展与绿色化发展以及生态文明建设理念角度来讲，高中化学实验教学的绿色化、无害化改进是其未来教学创新的必然趋势。因此，无论是学校进行化学实验室及相关化学实验教学器材与化学原材料采购、建设、存储管理方面，还是教师所制订化学实验教学方案及采用的化学实验教学模式、方法方面，都要围绕绿色化学理念为核心，将其融入高中化学实验教学当中，使高中化学实验教学更加符合绿色发展的整体部署，引导学生逐渐形成正确的绿色环保意识，而除教学观念、教学模式、管理制度与资金方面的倾斜之外，还需注意合理进行化学实验教学设计，实现绿色化学理念的全面落实。

（一）结合绿色化学理念创新高中化学实验教学方法

高中化学实验教学过程中，对于绿色化学理念的融入与应用，首先就需要从理念上予以渗透，要确保所有学生都能够充分认识到绿色化学理念对当前社会发展，以及生态环境保护所具有的重要价值和意义。对于高中学生而言，无论从生活经历，还是知识储备角度来说，都已经趋近于成年人，对人类文明与社会发展以及环境保护的意义都已经有了一定程度上的理解，唯独缺少社会阅历和处事经验。所以，教师需要能够正确指导学生懂得如何去进行事物、物质的辨别，而应用到化学实验教学中，则是要让学生学会如何进行有毒有害物质的辨别。在实验教学指导阶段，教师可以运用多种不同的方法，为学生直观展示化学实验所产生的一些有毒有害物质或腐蚀性物质对环境污染的影像或图片，使学生可以直接了解到化学环保与安全的重要性，从而在思想上引起高度重视，培养其绿色化学理念应用意识。而且对于化学实验教学方法的创新设计也要尽量靠近绿色化学理念，要尽量选择无害化和产生副产物或有毒有害物质较少的化学实验原料，尽量设计出既安全同时也环保的实验方法，从而充分体现出绿色化学理念在高中化学实验教学当中应用的效果。

例如：在鲁科版高中化学教材必修一中，第三章《物质的性质与转化》第三节《氮的循环》的第三课时《硝酸的性质》实验教学中实验2“铜片与稀硝酸及浓硝酸反应”，在进行实验之前，学生根据之前课堂上对硝酸化学性质的学习与了解，突出浓硝酸所具有的强烈腐蚀性，此时教师可以通过网络搜集大量浓硝酸腐蚀性对人体、物品造成伤害的图片或视频影像，为学生展示生活中浓硝酸所带来环境的污染和对人的伤害，使学生可以直观地看到“触目惊心”的图片或影像，从而侧面幫助学生建立较为强烈的实验安全操作意识。在具体的实验教学中，教师需要引导学生了解所有“铜片与稀硝酸及浓硝酸反应”相关实验化学原料和生成物的相关性质，在明确所有实验原料特性和生成物的化学性质之后，共同讨论是否能够寻找到实验原料的绿色化替代品，不但能够加深学生对浓硝酸化学性质的了解，同时也可实现实验教学内容的拓展。

在完成实验设计后，教师需要让学生掌握如何正确处理和操作化学实验原料的方法，如何进行浓硝酸的存储或制取，或如何在实验中滴入浓硝酸，包括所有注意事项，另外，还需让学生懂得如何进行实验生成物质的正确回收，如何避免造成有害污染，从而达到实验课教学中资源的有效节约和污染的严格控制这一教学效果，确保每一名学生都能够产生绿色化学理念的萌芽。

（二）根据高中化学实验教学内容进行实验教学串联

目前的高中化学学科教育阶段，在教材内容方面所规定的实验教学内容占比增长较多，同时，所编制的实验教学类型也越来越多，每一组化学实验教学都需要消耗大量的化学原料和能量，同时又会产生很多由于化学反应而生成的化学物质或废弃物。从当前高中化学教学内容的整体性不难看出，在化学实验之间存在一定的关联性，如果教师能够将不同章节、不同单元化学实验予以整合与串联，就能够节省一部分化学原料，而且对于一些化学实验所需要的能量与催化剂以及资源可实现循环利用，从而大大降低对化学实验原料的消耗量以及废弃物的生成量，进而最大程度上实现高中化学实验教学的绿色化、环保化[4]。

例如：在鲁科版高中化学教材的必修一中，进行第一章《认识化学科学》第二节《研究物质性质的方法和程序》第二课时《化学科学的主要特征》教学中，在讲述到屠呦呦进行物质提取时，教师可以安排以水的蒸馏为主题的实验教学，进行“蒸馏与萃取”相关实验开展课堂实验教学的拓展，而“蒸馏与萃取”与另一堂实验课程“配置一定物质的量浓度的溶液”进行串联整合，在教师指导下，让学生将“蒸馏与萃取”中的化学生成物收集和妥善保存，在开展“配置一定物质的量浓度的溶液”实验中，可有效减少额外准备蒸馏水的原料，而针对溶液配置最后所生成的氯化钠溶液，教师可以让学生进行回收和妥善保存，在后续进行“不同溶液导电性”的化学实验教学中使用。

这种将不同单元、章节中化学实验教学的串联能够有效节省大量化学实验用原料，而且也充分利用化学实验生成物，减少进行生成物无害化处理的成本。同时，在这种分散实验教学的整合下，也凸显出了化学学科知识的完整性，使学生了解化学知识之间的关联性，引导学生形成更加全面且深入的化学思维与绿色节约意识，减少化学实验原料消耗和生成物遗留产生的基础上，使学生的绿色环保理念、节能降耗理念更加强烈，从而培养学生的综合素质。

（三）重视高中化学实验教学过程及流程无害化改进

在当前的高中化学实验教学过程当中，教材所编排的教学内容设置了很多化学反应会生成有毒有害气体或液体或固体的实验题目，这也是目前很多高中化学实验教学存在的诸多难点，以及造成诸多环境污染的主要原因。一方面，如果减少与之相关化学反应的实验教学，则学生化学实验课程学习的效果必然会受到一定程度的影响[5]。而另一方面，如果开展一些带有明确污染性或有害性的化学实验反应教学，则必然也会产生一定量的化学污染物，这也不符合绿色化学理念在化学实验教学中应用的原则，所以，教师需要注重对化学实验教学过程及流程的无害化改进，适当进行教学操作的改良，既要让学生能够完全掌握相关化学实验的原理和操作步骤，同时也要懂得如何降低化学污染的方法及技巧，从而实现化学实验教学有效性的提升以及绿色化学理念的融入。

例如：在鲁科版高中化学教材必修一中第三章《物质的性质与转化》第二节《硫的转化》这一课的教学中，进行第二课时《实验室里研究不同硫元素之间的转化》实验教学时，教师首先需根据实验涉及的二氧化硫和浓硫酸进行相关化学性质的介绍，要让学生明确二氧化硫所具有的酸性、污染性、还原性、氧化性等诸多特征与性质，从而让学生能够明确课本所指定相关化学反应实验的一些要点和知识点以及重难点。教师在指导学生开展课本所指定化学反应实验结束后，将所生成物导入氯化铁、高锰酸钾、硫化钠和氢氧化钠溶液当中，使二氧化硫能够逐渐在化学反应中转化及吸收，从而实现在开展化学实验教学的同时，也尽可能将这些具有一定污染性、酸性、有毒有害化学物质的无害化处理方法教授给学生，让学生懂得其中进行无害化转化的化学原理，同时也可以实现这些有毒有害化学生成物的妥善处理，更加可以实现学生对化学物质相关性质和无害化转化过程中所涉及化学反应知识的拓展，在最大程度上降低化学实验教学对周围环境和学生身体健康所带来的危害。

（四）利用数字化与多媒体技术开展虚拟化实验教学

绿色化学理念在高中化学实验教学中的应用目的在于减少对化学实验原料的消耗，减少化学实验生成物对学生、对环境的危害及污染影响，同时也保护实验中学生的人身安全，但无论如何进行教学方法的改进、教学实验的创新，其必然会涉及实际操作中的一些影响因素，概率虽小但切实存在。而且学生操作的规范化水平也关系到实验教学的质量及效果，同时也涉及绿色化学理念融入与应用的效果，但将数字化与多媒体技术应用到基于绿色化学理念应用下的高中化学实验教学中，则能够有效避免所提到的问题，可保证对化学实验原料的零消耗，且不会产生具有污染性、有害性的化学生成物，但其局限就在于部分地区高中学校不具备数字化虚拟化学实验开展的设备与环境条件，其需要运用到先进的仿真虚拟技术，也就是VR虚拟技术，需要学校能够加强信息化教学设备及技术的建设与完善[6]。

例如：鲁教版高中化学教材中有很多关于不同化学物质进行化学反应的实验，或催化，或制备，或需要进行多种物质的转化研究，这些步骤烦琐且原料带有一定危险性的化学实验，如果在虚拟场景中，则学生可直接进行现场实验操作，所有操作流程和注意事项均可模拟显示实验场景和要求，甚至可模拟学生实验失败或操作错误时对身体带来的伤害，使学生既不会真实地受到生命威胁，同时也顺利开展了化学实验知识学习，所有的实验操作和生成物处理均可在仿真虚拟场景中完成。可以说，仿真虚拟技术下的高中化学实验教学是最大程度上体现绿色化学理念应用价值与实现應用效果最优化的手段，虽然以当前我国高中教育信息化建设与教育教学信息化硬件设施与软件支撑来讲，还不具备普及的条件，但不可否认的是，这种虚拟仿真化学实验教学模式是进行绿色化学理念应用的最佳方式。

结束语

结合上述文章内容所述，绿色化学理念是结合当前环保理念、生态文明建设理念所提出的环境无害化理论，其更加强调对化学学科发展新方向的研究，致力于创造环境优化性化学、清洁化学，且非常重视化学相关原理和技术的改进和无害化、无污染化应用。如今，绿色化学理念得到社会各界的广泛关注与认可，而将绿色化学理念应用在高中化学教学中，则能够正确引导学生认识化学在人类生存、生活、繁衍中所发挥的价值功能与具体的危害，可借助绿色化学理念引导学生正确看待化学学科知识与技术，端正其价值观和世界观，从而培养学生综合素质与核心素养。因此，高中化学教师需深度挖掘绿色化学理念内涵，“读懂”绿色化学理念核心，并明确绿色化学理念在高中化学实验教学中应用的价值意义，结合当前高中化学实验教学现状，合理融入绿色化学重要理念和思想，不断改进和创新化学实验教学方法，整合高中化学实验教学内容，精心做好化学实验准备，重新梳理化学实验操作程序，实现化学实验流程的无害化，同时也要着重培养学生绿色化学理念与环保意识，积极引入先进数字化技术、多媒体技术，开展贴近真实实验情境与化学实验操作的虚拟化实验场景，从而既保证化学实验教学质量，同时也提高化学实验绿色化与无害化水平。

参考文献

[1]曾德波.绿色化学理念在高中化学实验教学中的应用[J].数理化解题研究，2021（27）：76-77.

[2]徐美英.绿色化学理念在高中化学实验教学中的渗透[J].世纪之星（高中版），2021，16（32）：35-36.

[3]鲜波英.在化学实验中培养绿色化学观的教育探索[J].课堂内外：教师版（中等教育），2020，3（2）：97.

[4]钟琦龙.绿色化学理念在高中化学实验教学中的渗透[J].新一代（理论版），2021，10（18）：130-131.

[5]周丹丹.绿色化学理念在高中化学实验教学中的渗透[J].新校园，2021，8（10）：26-28.

[6]潘李.绿色化学理念在高中化学实验教学中的体现[J].广西教育，2021，24（46）：127-128.