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基于绿色化学理念的高中化学实验教学研究

2022-03-02程红霞

现代盐化工 2022年4期
关键词:高中化学化学实验教学

程红霞

(甘肃省定西市临洮县文峰中学,甘肃 临洮 730500)

随着新教育政策的落实,人们越来越重视高中化学课程的教学。加之社会的发展进步,环境保护问题也得到高度重视。绿色化学理念应运而生,是社会发展的必然趋势,也是新教育背景下对高中化学学科的新要求。所以,在高中化学实验教学中,化学教师要将绿色化学理念与化学实验教学有效融合,提高高中化学实验教学的有效性,培养学生的化学综合素养,帮助学生树立环境保护意识,为社会的发展建设提供有力支持。

1 绿色化学理念概述

1.1 绿色化学的定义

绿色化学就是对环境没有污染的化学,是一种清洁型化学。绿色化学的主要意义是利用较少的资源和能源,减少对环境造成的污染,也就是借助有效的化学技术和手段,减少化学实验对人们日常生产、生活环境造成的危害[1]。绿色化学理念的原则是不用对人体有毒、对环境有害的化学物质,减少废物,同时对废物进行充分的回收再利用。绿色化学理念能够有效防止化学实验造成的环境污染问题,在实际生产、生活中受到广泛关注。将绿色化学理念应用于化学实验教学中,能让学生正确认识环境污染问题,树立环境保护理念,不断增强学生的责任意识,满足新教育模式发展的需求,为化学实验的有效开展提供帮助。

1.2 绿色化学理念下的高中化学实验教学

绿色化学实验的目的是将化学实验对环境的损害降到最低,是新教育发展对化学学科的新要求[2]。所以,在高中化学实验教学过程中,化学教师需要顺应社会发展的趋势,结合绿色化学理念,为学生提供绿色化学实验环境。

高中化学教师还要主动研习绿色化学理念,为绿色化学实验的有效开展提供指导。在新教育发展背景下,高中化

学中的实验比较多,实验过程中会排放很多污染物质,对环境造成了不利影响。因此,高中化学教师要运用绿色化学理念,培养学生的绿色化学思想,实现绿色化学实验的可持续发展。

绿色化学的主要目标是遏制污染,所以,在化学实验中,教师要指导学生合理保存和运用化学药品。化学教师要让学生树立对绿色化学理念的正确认识,结合化学药品的特性,运用无污染的实验药品。在化学实验中,教师要指导学生正确处理污染源,让学生逐渐形成环境保护意识,更加主动地投入绿色化学实验中,充分锻炼学生的化学实验技能,促进学生综合发展。

2 高中化学实验绿色化研究的意义

2.1 绿色化学实验有利于培养学生的学科素养

随着教育的进步,人们越来越重视学生综合素养的发展。高中化学是一门具有实际操作性的学科,借助有效的化学实验能锻炼学生的化学综合能力,对培养学生的化学综合素养具有重要意义。化学综合素养的培养是化学教学的重要内容,也是循序渐进的长期过程,需要学生与教师之间的良好配合。在以往的化学教学中,化学教师大多比较关注化学教材内容的讲解,并没有把化学实验放在重要位置,长此以往,导致学生化学能力的发展受到局限。大量研究发现,学生在化学实验过程中不能正确认识和使用化学实验装置,不能借助有效方法对化学实验装置进行改良,影响了学生化学综合素养的发展。随着新教育政策的落实,人们越来越重视绿色化学实验的运用,高中化学教师借助绿色化学实验可以加强学生对绿色环保的理解,有效培养学生的绿色化学观念和意识,为学生未来的学习奠定知识基础。因此,在高中化学实验操作中,化学教师要立足于化学实验教学的具体状况,整合绿色化学知识,让学生借助科学方法开展实验,实现高中化学绿色实验教学的目的。

2.2 绿色化学实验是师生安全的重要保障

在高中化学实验中,部分化学实验对环境有一定的污染,对学生和教师的身体健康有一定的损害。然而,化学实验室中的一些具有污染性的化学物质并没有得到良好的管理。要想避免污染性物质对师生健康的危害,需要化学教师用绿色化学理念改进化学实验,对以往具有污染性的实验进行革新,将部分实验材料替换成绿色环保材料。比如在氨分子扩散探究实验中,教师可以将氨水替换为醋酸,用紫色石葛试液替换酚酞试剂,规避污染比较严重、废弃物不易处理的化学实验。要想通过绿色化学实验减少有毒有害物质的排放,不断减少化学污染,有效落实绿色化学理念,让学生在安全的实验环境中操作,在实际的教学活动中,高中化学教师要借助有效的方法对高中化学实验进行科学改革,应用环保实验器材和实验材料,将污染性实验转化为无污染的实验,有效解决环境污染问题,节省化学资源,发挥绿色资源优势,为化学教师与学生的生命安全提供保障。

2.3 绿色化学实验有利于改变传统的教学模式

通过问卷调查发现:(1)部分教师对绿色化学相关内容的认识不足,不了解绿色化学的理念和内涵,观念比较老旧,很难在日常化学教学中向学生传授绿色化学知识和理念。(2)绿色化学实验对化学教学的重要性不言而喻,改进后的绿色化学实验大多会用到生活中常见的物品和绿色化学知识,可以让学生认识到化学和生活的关联性;绿色化学实验所用实验材料一般都是微量的,可以减少化学实验生成的有害物质的量,让学生更好地探究化学知识,增强学生的学习能力和探究能力,提升学生的学习兴趣,激发学生的学习主动性,让学生在绿色化学实验学习中获得成就感和自信心;教师也可以深刻认识到绿色化学的理念和内涵,促进绿色化学课堂的构建。(3)开展绿色化学实验有利于提升学生的学习能力[3]。为了保证绿色化学教学效果和绿色化学实验对学生学习化学的作用,教师会在日常教学过程中根据不同学生的情况和教学内容采用不同的教学方式,也间接改变了学生的学习方式,提升了学生的学习兴趣,让学生愿意主动进行化学探究。例如在改进化学实验时,教师可以让学生查找相关资料,积累绿色化学知识,并且利用注射器等物品进行实验。学生通过资料分析和实验探究理解绿色化学理念,记忆化学知识,提高学习积极性。教育部的调查显示,80%以上的学生倾向于通过自己或者小组查找资料、组织安排化学实验;约12%的学生表示喜欢绿色化学实验。因此,高中化学教师要指导学生结合绿色化学理念,自主搜集实验素材。

3 绿色理念下高中化学实验教学的实施策略

3.1 革新教师的化学实验观念

在素质教育背景下,作为教育的引导者,化学教师要引入先进的绿色化学教学观念,为教学实践提供指导。在绿色理念的指导下,教师应根据实验原理,合理选用实验装置、实验方式等,设计科学的实验方案,避免在化学实验中采用毒性大、伤害性强的物质,并尽量采用不需要燃烧的实验装置。如果燃烧反应不可避免,在方案中要制定具体有效的保护措施。在实验期间,教师要指导学生规范操作,对有害物质实现无害转化,达到节约资源、降低成本、减少损害的效果,简化操作装置,提升实验的便捷性。教师还可以应用新的工艺与催化剂,在化学实验教学中构建工业与教学相结合的模式,提升学生的绿色化学实践能力。

例如在高中化学实验中,微型实验可以减少化学药品及试剂的用量,教师要加强实验的创新设计,选择简单的实验材料,如用经过处理的铝板代替滴板,不仅能提升废物利用效率,还能减少对环境的污染,落实绿色化学理念。

3.2 渗透绿色化学思想,增强学生的环保意识

根据《化学课程标准》的具体要求,学生的环保意识和思想对社会发展有直接且深远的影响。学生的环保意识和思想是开展绿色化学教育的开端和核心。实验是重要的化学实践手段,教师要严格根据课程标准创新化学实验教学,并体现在教学大纲和教学目标中,不仅要增加绿色化学的具体内容,还要培养学生的绿色化学观念,促进学生的综合发展。高中化学教学对绿色化学实验的开展有明确的要求,教师要充分结合教材内容开展有效教学。

例如苏教版高中化学必修二教材中的第四章为“化学与可持续发展”,教师可以将教材第一章的内容作为开展绿色化学的重要途径。教材不仅介绍了人类如何实现金属矿物与海水资源的开发与利用,还详细介绍了绿色化学的具体内容,并将环保理念、行动和化学教学充分结合,强调化学实验教学的重要性。教师可以提出“什么是绿色食品、绿色食品的传统工艺、绿色化学的原则”等问题,引导学生探究绿色化学的理念及原则,明确“绿色”的内涵。通过探究,学生可以认识到原料绿色化、催化剂绿色化、溶剂绿色化、产品绿色化等内容,在观念上实现转变,提升教学效果,满足教学需求。

3.3 在高中化学实验中渗透绿色化学理念

新课标教材的实验内容所占比例较大。在部分实验中会产生有毒有害物质,对环境造成极大的危害。在实验中渗透绿色化学理念可以有效改进化学教学观念,并通过绿色化学实验缓解污染问题,不仅能培养学生的绿色化学理念,还能满足可持续发展的需求。

3.3.1 开展绿色化学实验

化学实验是高中化学教学中较为复杂的内容。化学实验过程中伴随着固体、液体以及气体等不同形态物质的产生。部分化学产物具有一定的毒性和危害性,会对实验人员产生负面影响,对水源、大气等生态环境造成污染和破坏。所以,教师应在实验教学过程中采用对人体和环境无毒无害或毒害性较低的物质。

例如采用三氯化铁溶液代替稀硝酸清洗银镜反应的试管;还可以在氨分子扩散实验中将氨水替换成醋酸,然后将所用酚酞替换为紫色石蕊试液。通过上述措施改善现存问题,将有毒有害实验转变为绿色化学实验,满足教学要求。部分污染较为严重的废弃物难以处理,在实验中应尽量避免使用。例如实验后剩余的强酸,如果处理过于随意,会腐蚀排水系统并污染水源。所以在实验后,教师可以加入适量碱性溶液进行中和,待pH达到中性值再排出。

3.3.2 推广微型化学实验

微型化学可以理解为用最少的试剂达到实验目的。利用微型实验能显著降低实验成本,并且可以有效加大实验覆盖面积,提升实验教学质量。这种方式的优点主要在于成本低、污染小、实验效率高等,并且实验安全可靠。从化学实验发展的角度看来,绿色化学实验以及微型化学实验将成为重要的发展方向。

例如加碘食盐中碘元素的探究实验,目标在于了解食盐中碘元素的存在形式,掌握I2、I-、IO3-的作用原理及实验操作,提升学生的实验设计能力。实验仪器包括九孔井穴板、多用滴管等,实验材料主要为加碘精盐、新制氯水以及醋精等。实验操作:取0.1 g盐、约15滴蒸馏水、1滴醋精、1滴碘化钾溶液,滴入1滴淀粉,搅拌即可。实验所用资源较少,但可以充分满足实验教学的需求,也能充分满足绿色化学及微型化学的具体要求。

3.3.3 建设绿色化学实验室

学生长期进行实验操作的场地是实验室,实验室中有很多实验产生的废弃物,随着实验次数的增加,累积的废弃物越来越难以处理,加重了对校园环境的污染。学校管理人员要充分认识到绿色化学理念的重要性,并积极渗透在化学实验室管理工作中。

绿色化学的重要原则在于拒绝使用污染性化学物质,相关人员要妥善保存实验室物品,并遵循相关的化学实验要求分类存放,尤其要单独存放危险化学品和易升华、易挥发的化学品,采用油封、水封、通风、防震等措施加强保管。

例如在开展“二氧化硫制取实验”的过程中,实验的重点在于硫酸和亚硫酸钙反应制取碳酸钙并加入二氧化硫。硫酸及二氧化硫都有一定的腐蚀性,会对环境造成污染,实验溶液要采取密封的方式保存,为绿色化学创造条件。同时,还要做好化学品的定期检查工作,及时消除污染源,落实具体的绿色化学措施,在保护环境的前提下开展化学实验。

4 结语

绿色化学理念对高中化学实验教学影响较大,能促进高中化学教学的进步和发展,充分创新实验理念。将绿色化学思想与环保观念渗透在高中化学实验教学中,可以潜移默化地培养学生的绿色实验观念,帮助学生掌握基础的化学知识,树立环境保护意识,助力可持续发展。

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