綠色化學教育下中職學校化學實驗探析

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摘要：化學與生活的聯系性緊密，由于化學實驗中的污染類型較多，對環境與師生健康會帶來一定的影響，因此綠色化學也成為化學實驗教學的新方向。當前中職學校化學實驗教學中還存在內容不合理、教學設計有局限性等問題，為了提高學生的化學學科素養，在化學教學實驗中要融入綠色化學教育理念，滿足教學實驗與保障健康的要求，形成新型的實驗教學模式。文章在分析綠色化學教育理念與融入理念意義的基礎上，探討中職學校化學實驗教學現狀，并提出具體融入的策略。

關鍵詞：綠色化學教育理念；中職學校；化學實驗教學

0引言

隨著工業化的發展，環境污染問題顯著，為了深入貫徹并落實美麗中國的發展理念，綠色化學理念的應用能夠為化學實驗教學指明方向，有利于學生形成良好的化學實驗行為，從實驗始端就樹立防止污染的意識，使中職學校化學實驗教學能夠充分滿足綠色化學教育理念的要求，加強學生的環保意識，實現人與自然的和諧相處。

1在中職學校化學實驗教學中融入綠色化學教育理念的意義

1.1推行綠色化學是教學改革的需要

在教學改革深化與發展的背景下，必須要改善當前學生學習知識的被動狀態的學習方式，要加強探究性學習模式的應用，才能夠提升學生的主動性與創造性。化學實驗教學在中職學校開展的意義，主要是為了讓學生學會實驗操作方法與實驗原理等。探究性學習能夠在學生體驗時保持學習化學的動力，增強對化學實驗的探索欲望，使學生的創新能力與實踐能力有所提升。為了滿足教學改革的要求，必須要結合綠色化學思想，提高實驗的探索性與自主性，促進學生的全面發展[1]。

1.2推行綠色化學是實施素質教育的需要

綠色化學教育是化學教育中的核心部分，能夠體現素質教育在化學實驗教學中的落實，具備綠色化學常識是化學教師的必備技能。尤其是在環境污染日益嚴重的背景下，為了實現人的可持續發展，在開展化學實驗教學時要深入貫徹綠色化學思想，對保護環境做出努力。綠色化學教育理念的推行能夠使學生樹立起綠色化學的思維，培養學生的實踐水平，避免實驗中有毒、有害物質的產生，從根源切斷污染，提高實驗教學的安全性，使綠色化學實驗成為素質教育的一部分。

1.3推行綠色化學是樹立保護環境意識的需要

化學與人類的生活息息相關，若造成環境污染，將具有種類多、污染程度大等特點，作為中職學校化學教學的重要部分，化學實驗教學必須要發揮其環保教育功能，培養學生的環保意識，在化學實驗的全過程融入綠色化學教育理念，有利于激發學生環境保護的欲望。在化學實驗教學中，為了避免對環境造成嚴重污染與危害師生健康，教師要指導學生嚴格按照流程操作，做好教學設計與廢棄物處理環節，消除化學實驗對環境的污染，培養學生的環境保護意識。

2中職學校化學實驗教學現狀

2.1化學實驗教學內容安排不合理

中職學校化學實驗主要分為教師演示、學生操作等方式，教師演示與學生操作實驗較多，教師演示實驗占據總實驗的比例較大，其中驗證性實驗是主要的實驗內容。在實驗教學中，例如氯氣的制備、H2SO4的性質等實驗包含有毒物質，會產生一定的污染，對師生健康與環境會造成一定的影響。學生實驗中的必做與選做實驗也存在一定的污染物，且實驗中包含大量單純論證的內容，缺乏探索性，過多的驗證會帶來更大的污染性。另外，教學內容中雖包含綠色化學教育理念，但知識安排缺乏系統性，不利于學生形成綠色化學理念。

2.2化學實驗教學實驗裝置不完善

中職學校化學實驗大部分都需要經過進一步驗證與篩選，少數實驗是在學生認知規律的基礎上，其實驗較為簡單，但在實際實驗教學中實驗裝置還不是很完善。例如在操作Fe(OH)2制備實驗時，缺少尾氣處理系統，實驗側重點偏向于實驗結果，忽略了尾氣的污染影響，因此會對環境造成一定的污染。

2.3化學實驗教學設計受到限制

目前，化學教材中缺少融入綠色化學教育理念的實驗設計，中職學習化學實驗主要是在知識與原理的基礎上引出實驗。而當前實驗教學設計由于受到課時、裝置的限制，導致可操作性的大部分演示實驗都是較為簡單、方便與現象明顯的實驗，忽略了學生對實驗的探索。大部分中職學校的化學實驗中有關制備與性質實驗要先制取該物質，在講解性質時再制取一次，在此情況下會發生資源浪費，還會產生更多的污染物[2]。另外教材中涉及的實驗藥品使用量較大，在資源浪費后，廢氣、廢液、廢渣的數量增加，容易導致對環境嚴重污染與危害。

3綠色化學教育理念融入中職學校化學實驗教學中的策略

3.1轉變教師的實驗教學觀念

隨著綠色化學時代的到來，在社會升級發展的背景下，在中職學校化學實驗教學中融入綠色化學教育理念是化學實驗教學改革的必然趨勢。作為化學教學中的重點內容，實現化學實驗的綠色化是綠色化學的核心部分，在中職學校普及化學知識的階段中，教師必須要掌握綠色化學教育理念的概念、內涵，使綠色化學教育理念在化學實驗教學中實現全方位融入。綠色化學作為當前中職學校化學實驗教學改革所面臨的嚴峻挑戰，教師的綠色化學意識決定著化學實驗教學的質量，因此教師要改善化學學科發展滯后的問題，加強自身的主導作用，樹立綠色化學教育的新理念。在學科體系發展的過程中，大部分教師由于教學工作任務量多，難以更新自身的思想與知識體系，仍采取傳統的教學模式，不利于化學實驗教學水平的進一步提升。因此教師必須要樹立終身學習的意識，在社會發展與體系更新的影響下，更新理念，轉變實驗教學模式，在綠色化學教育理念的基礎上開展教學，滿足學生的學習需求[3]。教師要跟緊時代的發展潮流，轉變實驗教學觀念，認識綠色化學教育理念的重要性，掌握綠色化學的思想與內涵，承擔起研究、宣傳綠色化學的重擔，在實驗教學的全過程中融入綠色化學教育理念，使學生意識到綠色化學的重要性。另外教師要不斷學習與綠色化學教育理念相關的知識，在實驗中適當引導學生，使學生充分考慮在實驗中遇到的污染問題，并在綠色化學的思想下思考如何防止污染，使學生樹立綠色環保意識。

3.2實驗教學中的綠色化學

3.2.1培養學生的實驗操作的規范化規范化操作實驗能夠在一定程度上減少實驗污染物，在開展綠色化學實驗教學時，教師要重視學生實驗操作流程。首先，教師要求學生在實驗前要先預習實驗內容，并針對需注意的問題進行重點提問，使學生在實驗過程中能夠明確實驗操作的關鍵點，教師還要要求學生按照規則使用實驗儀器，避免污染物、火災等情況的發生，教師在做演示實驗時，必須按照規定的流程與操作方式進行。其次，教師要在實驗教學中規定藥品用量，避免學生因粗心大意而造成資源的浪費，對化學實驗產生的廢棄物要帶領學生一起進行處理或回收，提高實驗的規范化，使學生形成良好的化學實驗習慣，減少環境污染[4]。3.2.2利用綠色化學教育理念指導改進化學實驗在化學實驗教學中，教師要有意識地引導學生設計實驗，化學實驗教學的化學反應與產物必須滿足采取無毒無害的原料、在無毒無害的條件下進行，實驗量小、能夠循環利用、反應高選擇性、零排放等特點，在綠色化學實驗設計中要滿足以上的一點或幾點要求，才能夠實現綠色化學教學。第一，要改善實驗裝置，實驗裝置是實現綠色化學實驗的重要途徑，因此要改革并創新引起環境污染與存在安全隱患的實驗裝置，使學生樹立起綠色化學意識。基于綠色化學的角度分析，中職學校化學實驗中制取、性質、工藝等實驗都需要重新考慮，例如：在開展蔗糖與濃硫酸的反應實驗時，實驗裝置中會釋放大量具有刺激氣味的有毒氣體，如SO2等。在改進此實驗裝置時，要確保實驗安全、師生的健康與明顯的實驗現象，教師可通過開展學生小組討論與設計等方式，通過分析與實驗最終得出燒杯放置在少量水的玻璃水槽內，并在下方放一塊大理石小墊塊，使小墊塊稍高于水面，再在小燒杯上倒扣一個大燒杯，不僅操作方便，且實驗安全性較強。在綠色化學教育理念下的化學實驗教學，就是在生產化學品的始端就預防污染的發生，裝置改進能夠避免污染的發生，還能夠使裝置進行循環使用[5]。第二，要改進實驗內容，作為化學教學與培養學生綠色化學意識的重要途徑，在實驗教學中要融入綠色化學教育理念，在不影響實驗結果的情況下替換為無害物質實驗，有效避免污染，有利于培養學生的實驗能力與創新精神，例如電解質導電能力實驗時，酸、堿、鹽酸、氯化鈉等在通電時會產生有毒物質，因此可利用稀硫酸代替鹽酸，用硫酸鈉代替氯化鈉，實驗效果不變還能夠避免污染物質的產生。

3.3妥善處理化學實驗的廢棄物

3.3.1實驗廢棄物的妥善處理。在化學實驗過程中，產生廢氣、廢液、廢渣等廢棄物的實驗結果較多，在處理廢棄物的過程中，要深入融入綠色化學教育理念。實驗廢棄物的處理主要包括三種，分別為：固體廢棄物的處理、廢液廢棄物的處理與廢氣的處理。第一，固體廢棄物主要可應用回收、掩埋與焚燒的方式進行處理，破損實驗儀器若不能修復也要進行集中掩埋處理，避免廢棄物對環境造成污染。第二，在廢液廢棄物中，會造成環境污染的廢液包括酸液、堿液、重金屬鹽溶液、可溶性鈣鎂鹽溶液和有機類實驗廢液，教師要引導學生必須要廢液導入廢液槽，尤其是有毒藥品更要遵循規則處理，主要的方法包括以下五部分：(1)溶液稀釋，化學實驗室必須要設置廢酸槽與廢堿槽，對廢液進行濃度稀釋再進行排放，若酸堿液混合無危險時，可通過分次添加的方式進行混合，過一段在檢測溶液pH為7時再用水稀釋，使濃度達到5%再進行排放；(2)酸堿中和反應，廢酸處理可采取石灰乳或碳酸鈉，中和后進行掩埋，廢堿液處理可利用乙酸進行中和，或采取廢酸的形式處理廢堿；(3)化學沉淀法，從有害廢物水溶液中除去重金屬離子，可利用石灰與金屬離子發生反應，形成氫氧化物或堿式鹽沉淀進行去除，對殘渣進行掩埋；(4)氧化/還原反應，針對無機與有機廢物可利用含有氧化劑或還原劑的廢液處理，不含有有害物質的可進行中和，若廢液混合無危險性可進行混合處理，或利用試紙進行檢測等；(5)含重金屬的廢液處理，針對含有汞、鎘、鉻、鉛、鋇重金屬廢液的重金屬離子轉變為氫氧化物或硫化物等，再對廢渣進行處理。第三，廢氣處理可采取物理與化學處理方法，物理處理方法包括吸附法、溶解法與回流法，吸附法是利用適量活性炭或木炭粉，溶解法例如HCl可用水吸收，回流法更適用于易液化的氣體。化學處理方法包括：燃燒法、沉淀法、堿液法、植物吸收等方法，例如CO尾氣處理可采用燃燒法，酸性廢氣可采用堿液法，SO2可利用夾竹桃、柳杉等進行吸收。3.3.2循環使用的溶劑和充分利用反應產物。基于綠色化學教育理念的基礎上，為了避免對環境造成污染，在化學實驗教學中要應用化學處理方法，利用現有的化學資源與反應產物，從始端防止化學污染。在中職學校化學實驗教學中，可對溶劑進行循環使用，提高化學資源的利用率，還能夠將反應產物進行利用，例如萃取實驗所用的CCl4、煤油等，經過回收與處理還能夠重新利用，對萃取碘的CCl4進行洗液分液還能夠重新得到CCl4，避免造成資源浪費與環境污染。

3.4綠色化學教育理念下的中職學校化學實驗教學模式

3.4.1仿真實驗與實際實驗整合的教學模式。在開展化學實驗教學時，產生有毒有害物質的可能性較大，仿真實驗能夠通過計算機手段輔助模擬化學實驗過程，在教師演示實驗中就可利用仿真實驗來進行，危險性大、毒害性強的實驗均可采取仿真實驗方式進行。仿真實驗能夠使學生在計算機前通過鼠標與鍵盤實現對燒杯、試管、試劑的操作，還能夠直觀體現出各類物質的反應現象，較適合易燃、易爆、強酸堿等實驗[6]。計算機模擬化學實驗能夠降低藥品的使用量，節省實驗成本，且不會產生有害的污染物質，為學生營造綠色化學的學習環境，保障師生健康，通過多媒體輔助課件方式模擬仿真實驗，能夠提高化學實驗的安全性。仿真實驗能夠培養學生的觀察能力，不僅節省大量的人力、物力與財力，還能夠提高實驗效果，避免產生污染物，利用視頻、動畫等形式模擬操作過程與實驗現象，使學生掌握化學原理與實驗方面，有效克服污染因素對環境帶來的影響。雖然仿真實驗能夠不受實驗室裝置條件、時間與地點的限制，還能夠不需要利用試劑、藥品等直接完成實驗，更不會產生污染物，但也存在著不真實的缺點，難以代替真實的實驗。因此，在開展化學實驗教學時，必須要將仿真實驗與實際實驗的優勢相結合，以實際實驗為主，危險性與毒害性較大的實驗則采取仿真實驗，使實驗效果實現最大化，減少對環境的污染。3.4.2教學實驗的整合模式。教學實驗整合就是在綠色化學教育理念的基礎上，整合相關的教學實驗，使知識、性質、制取實驗等進行整合，加強知識與技能之間的聯系，培養學生的實踐與創新能力。首先，要合理安排實驗順序，將單一的實驗組合為一系列的實驗，通過實驗順序的調整，使上一個實驗的產物能夠成為下個實驗的原料，提高實驗試劑與產物的利用率，降低原料使用量與成本，減少產物對環境污染的可能性，使學生能夠認真對待實驗環節，實現實驗室的良性循環。其次，要將相關知識進行整合，在實驗教學中利用現有條件整合化學知識，提高化學實驗教學的有效性，從源頭降低污染物產生的可能性，實現綠色化的化學實驗教學模式。3.4.3微型或半微型化學實驗教學模式。微型化學實驗是指實驗主要在微型化的儀器裝置中開展，是近些年來的新型實驗方法，實驗主要目的是通過盡量少的化學原料與試劑，實現最準確的反應結果與化學信息。微型或半微型化學實驗教學模式的開展能夠有效改善實驗室空氣、處理廢棄物的最佳途徑，也被稱為綠色化設計的化學實驗，在此基礎上，微型化學實驗主要依賴于5R思想理念發展，主要的特點為減少實際用量，降低實驗成本，提高了化學實驗的安全性，并在廢棄物減少的基礎上，使化學實驗環境的條件有所改善。微型化學實驗主要是在綠色化學教育理念的基礎上能夠有效預防化學污染，與現代科研技術更相符，具有一定的安全性和低成本性，能夠提升化學實驗教學的開放性與設計性。并且實驗效率高，對環境的污染程度小，因此微型或半微型化學實驗教學模式的推廣能夠使學生樹立綠色化學與環保意識[7]。當前，在微型與半微型實驗的過程中，其環保效果顯著，應用范圍也越來越廣泛，使用實際量少與產生的廢物少等特點，使微型或半微型實驗教學模式成為開展綠色化學實驗教學的最佳形式。3.4.4課外實踐的化學實驗教學模式。在社會實踐中能夠培養學生的實踐與創新能力，中職學校實驗教學光靠知識傳播是不夠的，因此必須要實施課外實踐的化學實驗教學模式，才能夠促進學生的全面發展。課外實踐作為課堂活動的補充部分，教師必須要充分利用課外實踐時間，可通過開展研究性學習等方式，例如帶領學生在化學實驗室中研究環境保護課題，如：模擬無污染氯氣裝置、模擬廢液、廢渣、廢氣的處理等。在研究中融入綠色化學教育理念，還可帶領學生開展相關的環保活動，例如：回收廢舊電池、不使用一次性筷子等，鼓勵學生對工廠進行調查，了解工廠處理三廢的主要途徑與不足，樹立學生的環保意識。在實施課外實踐化學實驗教學模式時更強調豐富學生過程與體驗，還能夠實現全員參與，為學生營造多元、開放式的學習環境，豐富學生獲取知識的渠道，加強學生的實踐與探索，使學生體驗探索的愉悅感，在綠色化學教育理念下提高學生解決問題的能力，滿足綠色化學時代的發展需求。

4結語

綜上所述，在綠色化學教育理念的指導下，中職學校的化學實驗教學改革要堅持綠色化學的原則與思想，在教學內容與設計的全過程融入綠色化學思想，培養學生的動手操作能力，從實驗始端預防污染的發生，避免對環境造成污染，使學生樹立保護環境的意識，教師要積極創新實驗教學新模式，使學生養成綠色化學實驗的良好習慣，為實現可持續發展奠定堅實的基礎。

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[7]李俊桂.綠色化學教育理念在中學化學實驗教學中的融入[J].當代化工研究,2019(2):22-23.

作者:王宙清 于靜 單位:山東省萊陽衛生學校