绿色化学理念在高中化学实验教学中的融入

摘 要：通过分析化学实验教学的现状，文章提出了结合绿色化学理念优化实验教学，旨在减少化学实验对环境的影响，并培养学生的环保意识。通过具体案例，展示了绿色化学理念在实验教学中的实际应用与效果，强调了绿色化学理念的融入提高了化学实验教学质量，促进了学生的全面发展。

关键词：绿色化学；实验教学；环保教育

随着全球环境问题的日益凸显，绿色化学理念逐渐成为化学研究和教学的重要方向。绿色化学的核心是从源头上减少或消除化学品对环境和人类健康的潜在危害，其核心在于预防污染和实现可持续发展。《普通高中化学课程标准》（2017年版2020年修订，以下简称《课标》）为高中化学实验教学课堂指明了方向，在实际教学中，教师应当遵循绿色化学的理念，推动化学实验教学的改革与进步[1]。高中化学实验作为培养学生科学素养和实践能力的重要环节，同样需要紧跟这一时代潮流。本文探讨将绿色化学理念融入高中化学实验教学中，不仅有助于减少实验过程中产生的废弃物和污染，还能培养学生的环保意识和社会责任感。通过探讨绿色化学理念在高中化学实验教学中的融入策略，期望为化学实验教学提供一种更加环保、高效且富有教育意义的方法，培养出既掌握化学知识，又懂得如何保护环境的新一代青少年。

一、绿色化学理念概述

绿色化学又称环境友好化学，也叫作环境无害化学。指的是在化工设计、生产与使用过程中，减少或去除对人体安全与环境不利的化学物质使用和影响。这一思想涵盖了从资源选取到生产垃圾处置的完整生命周期，力求达到化工行业的可持续发展。

在资源选用方面，绿色化学强调利用重要资源和可回收材料，以降低对非可再生资源的过分依赖性，减少了对生态的影响。同时，通过改进制备技术和改善反应环境，绿色化学致力于降低化学物质在制备和应用环境中的使用率，减少垃圾的生成和处置成本。另外，绿色化学要求尽量避免应用破坏人体健康和环保的化学物质，如重金属催化剂和毒性溶液，转为应用低毒性、低挥发性的替代品。

二、高中化学实验教学的发展现状及面临的环境挑战

（一）高中化学实验教学的发展现状

随着教育改革的深入推进，高中化学实验教学的重要性日益凸显。当前，实验教学已经成为培养学生科学素养、探究能力和创新思维的关键环节。许多学校都加大了对实验教学的投入，更新了实验设备，提升了实验教学的条件。同时，教师也在不断探索和创新实验教学方法，以激发学生的学习兴趣，提高他们的实践能力。

然而，在实验教学的开展过程中，也存在一些问题和不足。部分学校由于条件限制，实验设备和材料仍显不足，影响了实验教学的开展。此外，一些教师对实验教学的重视程度不够，导致实验教学流于形式，没有充分发挥其应有的作用。

（二）高中化学实验教学面临的环境挑战

随着绿水青山就是金山银山的理念深入人心，我国人民生活水平不断提高，在经济发展的同时对环境保护提出了更高的要求，新课改中提出的“以人为本”“环保教育”等对高中化学实验课堂提出了更高的挑战。

在高中化学实验课堂上，由实验产生的有害气体、副产品等也对环境产生一定的危害。另外，这些实验设备和仪器的应用还面临隐患，给学生的健康造成危害。

所以，怎样在提高实验教学有效性的前提下，尽量减少生活垃圾和有害气体的产生，增强实验教学的环境保护与安全性是绿色化学理念在实验教学中运用的重要性与迫切性所在。

三、绿色化学理念在高中化学实验教学中的融入策略

绿色化学理念的推广与应用，在当前环境保护日益重要的背景下，显得尤为重要。在高中化学实验教学中，如何将绿色化学理念有效地融入进去，不仅关系到教学质量的提高，更有助于培养学生的环保意识和社会责任感。以下将详细探讨四种策略，以期丰富教学内容，实现绿色化学教育的目标。

（一）改革实验设计，贯彻绿色化学理念

在实验设计过程中，应当注重怎样合理降低有害物质的生成。在课堂中可以通过优化实验过程和替换非必需试剂来降低有害物质的生成。例如，浓硫酸在高中化学实验中占据很重要的地位，但浓硫酸具有较强的腐蚀性和污染性。浓硫酸与较多物质反应时会产生重金属和腐蚀性气体。此时，若实验仅需要强酸性液体，可将浓硫酸换为稀硫酸。当实验试剂换为稀硫酸时，与金属反应便不会产生有毒气体与重金属，提高实验的安全性。

关于实验的废料处理则需要更加细致的方法。如果实验产生的气体中没有有毒气体，则可以直接排放到大气中；如果产生的气体中含有有毒气体，则应当根据气体的性质进行相应处理。如将酸性气体引入碱性液体中，将碱性气体通入酸性溶液中。若产生了有毒气体且该气体易燃，则应当先验纯，然后点燃以消除毒性[2]。

（二）开展微型化学实验，减少试剂用量

微型化学实验以其试剂用量少、废弃物排放低等特点，成为实践绿色化学理念的重要手段。大力推广微型化学实验，不仅在于其试剂用量少、操作简便的优点，更在于其对资源的高效利用和废弃物的低排放，这完全符合绿色化学的核心理念。实验药品微量化，是以不降低实验效果为前提，贯彻绿色化学理念，将药品的用量减少到最低限度，在源头上减少污染的产生。由于教科书上一些实验未对药品用量做出明确规定，通常用适量、适度、少量、一定量等词进行模糊概括，导致学生不清楚试剂的具体用量，可能会依据自身感觉随意添加药品用量，造成资源浪费、环境污染等问题。因此，在实验准备阶段，教师应提前对实验做好测试，找到具体的适合实验的尽可能低的药品用量，做到化学试剂的科学控制。在高中化学实验教学中，教师应该积极推广微型化学实验，将其作为培养学生环保意识、提高实验技能的重要途径。通过让学生亲身体验微型化实验，他们可以直观地感受到这种实验方式在节约资源、减少环境污染方面的显著优势。此外，教师还可以结合微型化学实验的特点，设计一系列富有挑战性的课题，鼓励学生在实践中探索和创新。这样，学生不仅能在实验中锻炼技能，还能在探索过程中深化对绿色化学理念的理解，进一步增强他们的环保责任感[3]。

（三）使用环保型实验材料和替代试剂，降低实验风险

实验材料与仪器设备的选用对进行绿色化学实验教学至关重要。教师应帮助学生辨认和使用一些安全、低毒、可降解的实验条件和试剂。例如，在一些化学实验中，教师可以考虑采用安全或低毒的替代品，以取代那些传统上使用的、具有一定毒性的非必要挥发性试剂。例如，在某些有机合成或化学反应中，可以选择使用更为环保的溶剂，或是寻找能够产生相同实验效果但毒性更低的反应物。此举动可以有效降低对环境的危害，降低实验过程中的危险系数，还能够在此过程中引导学生参加环保型实验材料和替代试剂的选择，以训练学生的创造性思维与实验能力[4]。

总的来说，通过使用环保型实验材料和替代试剂，教师不仅可以降低实验风险，保障学生的安全，还能在化学教育中融入更多的环保理念和实践，培养出既具备科学素养又关心环境保护的新一代青少年。

（四）强化废弃物处理和回收利用教育，增强学生环保意识

实验后的垃圾处置与回收利用是绿色化学实验教学的重要环节。教师应向学生明确废弃物分类、处理与再使用的意义，并指导学生学会合理的废弃物处置方式。每次化学实验结束后，可以引导学生进行废弃物回收行动，帮助学生在实践中认识废弃物回收利用的具体操作与价值。另外，教师也能够指导他们思索如何利用改进实验技术的设计来减少废弃物的生成，达到化学实验的绿色化[5]。

综上所述，经过推进实验设计改革、积极推行微型化学实验、认真选用环保型实验材料和替代化学试剂以及加强垃圾处理与回收利用教育等对策，已经能够更有效地把绿色化学理念融入高中化学实验教学中。这些措施不仅有助于增强学生的环保意识，还能培养他们的创新思维和实践能力，为培养具有社会责任感的新一代科学家奠定坚实基础。

四、教学实践与案例分析

在高中化学教学中，实验是非常重要的一环，它不仅能帮助学生直观地理解抽象的化学原理，还能锻炼他们的动手能力和观察力。然而，传统的化学实验往往伴随着各种环境问题和安全隐患，这与当今社会所倡导的绿色环保理念背道而驰。为了响应绿色化学的号召，并培养学生的环保意识，本研究对“铜与硝酸的反应”这一经典实验进行了绿色化改造，并在实际教学中进行了应用，取得了显著的教学效果。

在传统的“铜与硝酸的反应”实验中，由于使用浓硝酸，反应过程中会产生大量的二氧化氮等有害气体，这些气体对环境和学生的身体健康都构成了一定的威胁。为了解决这一问题，本研究从试剂选择、实验规模以及尾气处理三个方面入手，对实验进行了全面的绿色化改造。

在试剂选择上，本研究摒弃了传统的浓硝酸，转而使用更为环保的稀硝酸。稀硝酸与铜反应时产生的有害气体较少，主要是氮气，相较于二氧化氮，其对环境和人体的影响要小得多。这一改变不仅减少了实验过程中的环境污染，还让学生意识到化学实验中试剂选择的重要性，进一步培养了学生的环保意识。

在实验规模上，本研究采用了微型化学实验的方法。通过使用微型化的实验器材和减少试剂的用量，本研究成功地将实验规模缩小，进一步减少了有害气体的产生。微型化学实验不仅具有环保优势，还能更好地锻炼学生的动手能力和观察力。由于实验规模比原本的规模小，学生在做实验的时候可以更细致地观察到每一部分的情况，可以更好地学习实验细节，提升学生的实验素养。

为彻底解决实验过程中出现的有害气体现象，本实验还在实验设备内安装了废气吸收装置。通过使用氢氧化钠溶液等吸收剂，本研究成功地吸附了实验过程中形成的各种有害废气，使得实验过程中没有对环境产生任何污染气体。

把经过绿色化改造后的“铜与硝酸的反应”实验运用到实践课程中，本研究取得了令人满意的教学效果。在环境友好方面，改装后的实验方法顺利地减少了有害废气的污染，使整个实验流程变得高环保、高安全。这一转变使学生深切感受到绿色化学的意义，调动了学生对环保的激情与责任心。通过微型化学实验的开展与实验步骤的优化，学生比较直接地观测到了铜和硝酸之间的反应过程与现象。这样直观的教学方式不但培养了学生的学习兴趣，还有助于学生更进一步地了解并学会了相关的化学理论知识。通过亲自参加绿色化工实践，学生越来越深切地了解到化学实验和环境之间的联系。学生也开始注意实验中可能产生的环境问题，积极思考怎样采取措施降低化学实验对环境的影响。这种环境保护意识的增强对学生的全面发展和社会责任心的养成有着重大意义[6]。

通过对“铜与硝酸的反应”传统实验进行绿色化改造，并在教学实践中应用，教师应深刻认识到绿色化学理念在高中化学实验教学中的重要性和必要性。绿色化学实验不仅有助于减少环境污染，保障学生的安全和健康，更能有效地增强学生的环保意识，培养他们的社会责任感。改良后的实验方法显著减少了有害气体污染，达到了化学实验和环境的和谐共生。这一研究成果，充分说明了绿色化学理论在实践教育中的可行性与实用性。也促使学生在更小的实验装置范围内得到了更直接、更生动的现场感受，激发了学生对环境保护的浓厚兴趣与热情。

此外，绿色化学实验的开展还可以训练学员的创造性思想与实验能力。在改变实验方法的过程中，学生必须综合利用所学的化学知识，探讨怎样减少环境污染、提升试验效果，这无疑会提高学生的思维能力和动手能力。而这些技能，就是当今社会所需要的创新型人员所需要的。绿色化学实验教学的开展，使学生从亲身感受中体会到了环境保护的意义。人们开始越来越重视周围的环保问题，参与环境保护活动，用自身的行为实践了健康生命的价值理念。这种环境保护意识的增强，不但对学生的个人成长产生了重大的影响，还为社区的可持续发展带来了全新的生命力。

结束语

综上所述，绿色化学实验在高中化学教学中的实践获得了初步的成功。展望未来，教师需要持续推进绿色化学实验在化学课堂中的应用，培养学生的环保意识。因此，教师应当不断更新教学内容和实验操作流程，帮助祖国培养更多满足化学学科核心素养的人才，为建设绿色的生态环境添砖加瓦。

参考文献

[1]罗长梁.绿色化学理念在高中化学实验教学中的应用策略研究[J].教师，2023（14）：60-62.

[2]邹小燕.绿色化学理念在高中化学教学中的融入[J].学园，2023，16（12）：32-34.

[3]郭彪，邹佰伶，吴霞，等.浅析高中化学实验教学中融入绿色化学理念的策略[J].云南化工，2024，51（4）：189-192.

[4]邱新华.绿色化学理念在高中化学实验教学中的应用[J].中学课程资源，2022，18（9）：11-13.

[5]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（2）：97.

[6]吴晶.绿色化学理念在高中化学实验中的应用[J].高考，2024（7）：116-118.