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摘要:化学是一门与社会、自然、科学、技术密切相关的综合性学科,又具有很强的实践性。教师在化学教学中融入绿色理念,能够让学生更深刻地理解科学与自然的关系。该文探究了把绿色教育理念融入高中化学的教学途径。
关键词:高中化学;绿色理念;绿色化学;教学途径
绿色化学是指运用化学方法,减轻化学试剂、化学原料、化学产物对人类健康造成的危害,达到减少污染、环境保护的目的。目前,多个国家已经将“化学绿色化”作为化学未来发展的主要趋势。高中是学习化学知识的起始阶段,教师在教学中渗透绿色化学理念,能够帮助学生更好地理解化学与自然、环境之间的关系,培养学生的环保意识与社会责任感。
一、绿色化学教育概述
高中化学教学涉及大量实验操作,教师在绿色化学理念下进行化学实验教学时,应通过规范实验器皿和实验试剂的使用、规范学生实验操作、妥善处理实验废弃材料等措施来达到零污染、零伤害的目的,实现化学教学资源循环利用。在绿色化学教学时,教师要遵循以下原则:第一,减少试剂和材料的使用量,控制实验废料的排放量;第二,实验完成后,回收没有参与反应的废料、原料、催化剂;第三,循环利用实验资源与废料,减少生产成本和废料的排放;第四,不使用无法回收和再次利用的材料;第五,把实验中产生的废料转化为具有利用价值的材料,节约实验资源。
二、绿色化学理念在高中化学教学的作用
绿色化学理念指导下的高中化学教学拥有一个系统完整的教学体系,包含绿色化教学模式、绿色化教学思想,教师要始终保持绿色理念,在保护环境的基础上,满足社会可持续发展需求,切实实现学以致用的教学目的。在高中化学教学中融入绿色化学理念的主要作用,表现在以下两个方面:第一,绿色化学教学理念有助于改善化学教学的现状。绿色教育就是将环境保护、可持续发展课程等融入实际教学,培养学生的环境意识,使学生无论是在日常生活中,还是在校园中,都能具备环境意识,掌握基础的环境知识。当前,化学教学过程中绿色化学理念渗透不足,部分学生虽然对绿色化学有一定认知,但在实践中仍旧没有落实绿色思想,再加上教师没有将绿色化学教学纳入教学目标,只是在表面上实施绿色化学,没有从源头上进行防治。在教学中采用绿色化学教学理念,可以有效改变教学现状,提高化学教学效果,促进学生综合素质的发展。第二,《高中化学课程标准》提出“让学生了解化学有关的环境、资源、能源等问题,培养学生关心自然、关心社会的情感和责任感,树立环境保护意识和人类的生存、发展意识”的教学目标。因此,教师在高中化学教学中渗透绿色化学教育理念,可以让学生深入了解化学对社会发展的作用,了解在化工生产中遵循绿色化学思想的重要性,增强学生的创新意识与责任意识,形成可持续发展的思想。
三、高中绿色化学教育的不足之处
(一)绿色化学的教学主题不明确
随着素质教育的推进和教学改革的持续深入,大部分教师已经意识到绿色化学教育的重要性,也会开展绿色化学相关教学活动,但从实际情况来看,部分教师没有完全明确教学主题,教学比较功利化,更倾向于传授环保的理论知识,来提高学生的考试成绩,忽略了培养学生的环保意识,教学中理论知识较多,实践活动太少,绿色化学的主题特征十分模糊,没有契合《新课程标准》的教学理念。
(二)实验教学中的污染问题
高中化学是一门操作性和实践性很强的学科,许多理论知识都需要在化学实验中进行验证。与理论教学相比,实验教学存在一定的风险,部分教师没有重视有些实验材料的污染性,也不关注实验过程中产生的废料是否有毒有害,以及化学合成物是否会污染环境等问题,以至于大量实验材料被浪费或者造成污染。
四、高中绿色化学教育的实施途径
(一)优化实验教学方案
教师在化学教学中渗透绿色理念,最终目的是潜移默化地帮助学生树立环保意识,让学生意识到化学、环境、自然之间的相互关系。如在串联和并联化的实验中,教师可以按照先后顺序将多个实验整合成一个实验,提高实验效率,简化实验步骤,减少实验过程中产生的污染物。如在“氯气实验室制备”和“氯气性质检验”的实验中,如果学生分别进行操作,不但需要多次、重复地制作氯气,而且在制备过程中还会有大量氯气溢出,既浪费了实验资源,又会产生污染。如果教师将各个实验步骤串联成一个整体,就能解决这些问题。除了优化实验方案之外,教师还可以将实验药品进行绿色化处理。以“碘元素提取和检验”为例,如果从海带中提取碘,需要先将海带烧干,但在灼烧过程中,海带会产生有异味的烟雾,造成污染,对健康有害。因此,教师可以把这一实验设计为家庭般小实验,将加碘食盐、淀粉碘化钾试纸和食醋作为药品,这些材料不但容易获取,而且无害、无污染。在化学溶剂方面,教师也可以进行绿色处理。如多次碘水和溴水的萃取实验,由于四氯化碳具有致癌性,浓度需要控制在25mg/m3以下,尽管实验室安装了通风设备,但仍然很难将四氯化碳蒸气的浓度控制在安全范围内,教师可以将二氯甲烷作为萃取剂,它不但没有刺激性的气味,而且毒性基本可以忽略不计。
(二)实验采取循环式或者封闭式,达到零排放
在开展有毒有害气体的相关化学实验时,教师普遍会选择在通风环境较好的情形下进行实验,虽然这些气体暂时不会被学生吸入身体,但是有毒有害气体会直接排放至空气中,造成空气污染。在绿色化学教学理念下,教师可以采取以下两种方案:第一种方案是在密封环境下进行有毒有害气体实验,在密封环境下放置吸收装置,将实验中排放出的有害气体直接吸收至装置中,使有毒有害气体不会排放至空气中,达到零排放;第二种方案则是教师重新设计实验目的,将上一个实验中产生的污染物收集起来,作为接下来实验的原材料,以便于循环利用。这样一来,教师不仅能够控制化学实验的污染排放,还能够缩短实验间隔时间。以实验“氯气的制备及性质”为例,氯气是一种气体单质,化学式为Cl2,常温常压下为黄绿色,有强烈刺激性气味的剧毒气体且具有窒息性。针对这类有毒气体的实验设计,教师可以采用绿色化学理念,实现气体的循环利用。在实验制作出氯气后,教师可以选择氢氧化钠溶液来吸收排放的氯气,避免氯气向空气中排放。紧接着,教师可以采用碘量法的方式进行氯离子的检验。这样的实验设计不仅可以避免有毒有害气体污染空气,还可以利用化学实验废料,完成下一个实验,真正贯彻了绿色化学教学理念。
(三)拓展学生的绿色化学能力,在生活化教学中融入绿色化学理念
为了提高学生的解题能力和知识运用能力,教师可以从两个方面着手:第一,设计问题情境,丰富化学试题的类型,通过多元化的题型考查学生运用绿色化学知识解决实际问题的能力;第二,构建学生与化学问题之间的互动平台,调动学生思考问题和解决问题的积极性,设计绿色化学相关的问题,展开课堂互动,加深学生对绿色化学概念的认1ZHISHICHUANG110学科空间知,潜移默化地培养学生应用绿色化学知识的意识。化学教学与生活紧密相连,教师要将教学内容与学生的生活实际相联系,将绿色思想延伸至日常生活,引导学生观察生活中的化学污染事件,使学生将所学知识合理地运用到生活中,切实践行绿色化学理念。以《环境保护与绿色化学》教学为例,本节课以化学与可持续发展为主题,站在资源利用和环境保护的角度,进一步阐述了化学与人类可持续发展的关系。在实际教学中,教师可以通过演示文稿播放大气污染、水污染、赤潮、酸雨、臭氧空洞等视频,让学生了解保护环境的重要性。紧接着,教师可以组织学生发言,通过不同小组展示的不同内容,让学生充分了解造成环境污染的原因。最后,教师进行绿色化学思想的渗透,让学生在增强环保意识的同时,全面认知绿色化学和可持续发展。
五、实验废物的绿色化处理
化学实验中会产生各种成分复杂的废物、废液,由于排放量较少,所以很难集中处理。教师应该在课前做好规划,从源头上遏制实验污染。如果实验中产生有毒有害的污染物是不可避免的,那么教师应及时采取绿色处理措施,降低污染程度。
(一)废气的绿色化处理
SO2、H2、Cl2、C2H4、C2H2、CO2等都是化学实验中经常产生的废气,而且具有刺激性气味,有一定的毒性。教师可以采用以下两种方式处理废气:一是将气体融入溶液,待两者发生反应后,去除气体。如在使用硫酸铜溶液或氢氧化钠溶液去除C2H2的过程中,会产生PH3、AsH3,教师可以通过酸液去除NH3,或者用碱液去除Cl2、NO2等。二是燃烧有毒性的气体,将其转化为无毒气体。如教师也可以通过点燃的方式去除C2H4。
(二)废液的绿色化处理
教师可以根据实际情况,对废液进行绿色化处理。如在处理含酸碱的废液时,由于含稀碱与含有稀酸的溶液能够彼此中和,在溶液pH达到6.5至8.5时,教师可将其排放掉。在处理锰、镉、汞、锌等含重金属离子的废液时,教师可以采用碳酸沉淀法、硫化物共沉淀法、氢氧化物共沉淀法让金属离子沉淀,然后分离,也可以采用还原法、吸附法、氧化分解法、中和法等方式去除。在处理含有有机溶剂的废液时,如果实验中只用到少量的有机溶剂,教师在符合处理要求后,直接排放即可;如果使用量较多,教师需要先回收、再利用,也可以把有机溶剂中的可燃性、难溶性物质、固体物质、含水废液等进行分类,然后采用焚烧法、氧化分解法、萃取法、水解法等方式进行处理。
(三)废渣的绿色化处理
教师可以先统一收纳整理废弃的纸、玻璃仪器、火柴梗等,然后集中处理。特别是废旧的玻璃仪器,教师可以尝试修补后进行二次利用。对仍有利用价值的固体原料,教师可以回收后再利用,如果无法利用,教师应该在回收后进行无毒化处理。综上所述,在高中化学教学中,教师要让学生意识到化学试剂、废气、废渣、废液的危害性,使学生树立绿色化学理念与环保意识,提高学生的科学素养。
作者:韩振霞 单位:河北省张家口市张北县第一中学