馬莉雅

摘要：實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)教學(xué)中的重要板塊。新課標(biāo)、新教材和新高考這“三新”的實(shí)施，對化學(xué)實(shí)驗(yàn)提出了綠色化設(shè)計(jì)的新要求。教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中滲透綠色理念，不僅能夠降低化學(xué)實(shí)驗(yàn)給環(huán)境帶來的不良影響，而且能培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展思想。文章依托于“三新”背景，探討了高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)與實(shí)踐的意義，根據(jù)綠色實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和實(shí)際學(xué)情，論述了實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)與實(shí)踐的可行策略，力圖改進(jìn)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?/p>

關(guān)鍵詞：“三新”背景；高中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)綠色化；設(shè)計(jì)與實(shí)踐；意義；策略

高中化學(xué)教學(xué)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)，也被稱為“環(huán)境友好化學(xué)”或者“清潔化學(xué)”，主要是指在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中融入環(huán)境保護(hù)的思想，以此降低實(shí)驗(yàn)過程和終端產(chǎn)生的排放和污染。所謂“三新”，即新課標(biāo)、新教材和新高考，在“三新”背景下，高中化學(xué)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提倡綠色化學(xué)的思路，教師應(yīng)該著眼于學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)與綜合素質(zhì)的發(fā)展，順應(yīng)“三新”的思想指導(dǎo)，開發(fā)利用多種教學(xué)資源，加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)與實(shí)踐，從而體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對環(huán)境保護(hù)的積極響應(yīng)，助推學(xué)生綠色化學(xué)觀的形成。

1? ?“三新”背景下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)與實(shí)踐的意義

1.1有助于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識

在“三新”背景下，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵在不斷地豐富和擴(kuò)充，如新課標(biāo)要求實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)“體現(xiàn)綠色化學(xué)思想”，新教材把“樹立綠色化學(xué)思想”設(shè)置為《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》的選修模塊，教材中還增加了一些關(guān)于環(huán)保教育的拓展欄目，近年來的新高考試題也體現(xiàn)出綠色化學(xué)、環(huán)境保護(hù)、社會發(fā)展等命題思路，這些變化的最終指向都是培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展觀。基于“三新”背景開展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)與實(shí)踐，最突出的意義就是有助于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。從化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特性來看，其選材不可避免地會用到一些有毒有害的物質(zhì)，在操作過程中也會排放污染物。就以往的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)而言，部分教師容易忽略這一點(diǎn)，學(xué)生自然無法意識到化學(xué)實(shí)驗(yàn)對環(huán)境造成的影響。遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)綠色化的思路，教師可以在制定化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案之初，就綜合考慮有毒物質(zhì)的使用、藥品試劑的用量，以及實(shí)驗(yàn)的“三廢”排放等問題，盡量選用無毒害的實(shí)驗(yàn)原料，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注材料和反應(yīng)的性能，教給他們防治實(shí)驗(yàn)污染的方法等。這樣在實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)的熏陶之下，學(xué)生就能潛移默化地形成環(huán)保意識，從而踐行“三新”背景下的化學(xué)教學(xué)改革思想。

1.2有助于豐富化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源

新課標(biāo)明確指出，以化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究為主，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程。在化學(xué)新教材中設(shè)置了實(shí)驗(yàn)活動和指導(dǎo)，在新高考試題中實(shí)驗(yàn)題也占據(jù)著較高的比重。由此可見，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)是落實(shí)“三新”改革思想的必由之路。從傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)來看，受到辦學(xué)條件等因素的限制，實(shí)驗(yàn)室資源不足以支持全部實(shí)驗(yàn)活動的開展，或者難以滿足全體學(xué)生的動手操作需求，這就制約了學(xué)生科學(xué)探究能力的進(jìn)一步提升?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)的核心理念是能夠產(chǎn)生節(jié)能效益的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)過程中的耗材必須降到最低，以達(dá)到節(jié)省資源、減少污染的目的。在“三新”背景下開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)和實(shí)踐，有助于豐富化學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)資源。教師從綠色集約的視角出發(fā)，設(shè)計(jì)和推行微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以控制和降低物品用量、耗材成本等，把節(jié)約下來的材料用于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)或者獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，這樣每個(gè)學(xué)生都能配備屬于自己的微型實(shí)驗(yàn)箱，人人動手做實(shí)驗(yàn)將不再是遙不可及的夢想。通過實(shí)驗(yàn)綠色化的開源節(jié)流，改善了化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源匱乏的現(xiàn)狀，確保了實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動開足開滿。

1.3有助于提升學(xué)生的創(chuàng)新能力

在“三新”背景下，高中化學(xué)教學(xué)的改革目標(biāo)，不單單是促進(jìn)學(xué)生對課本理論知識的學(xué)習(xí)和理解，還包括培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新意識，使學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中能夠自主發(fā)揮創(chuàng)造性思維，進(jìn)行科學(xué)的解釋、發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用等實(shí)踐活動。創(chuàng)新不僅是化學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵要素之一，而且是每個(gè)學(xué)生學(xué)好化學(xué)需要具備的能力品格。學(xué)生只有形成良好的創(chuàng)新精神，才能敢于對科學(xué)“異象”質(zhì)疑，從而不斷地在科學(xué)探索之路上開拓進(jìn)取?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的主要平臺，實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)本身就是一種新穎的理念和模式，能夠?yàn)閷W(xué)生拓展廣闊的探究和創(chuàng)造空間。依托于“三新”背景，做好化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)與實(shí)踐，有助于提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。教師在設(shè)計(jì)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的前期，可以先發(fā)揮自身的主導(dǎo)作用，組織實(shí)踐微型實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)等活動，帶給學(xué)生新鮮的探究感受，使其初步形成綠色化學(xué)的觀點(diǎn)，懂得考慮化學(xué)實(shí)驗(yàn)對環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響。在實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)的中后期，教師可以根據(jù)學(xué)生的知識儲備和能力水平，鼓勵(lì)他們參與綠色實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和操作，引導(dǎo)學(xué)生以環(huán)保、節(jié)能、減排為出發(fā)點(diǎn)，在確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和效果的前提下，自主、合作設(shè)計(jì)綠色實(shí)驗(yàn)，也可以發(fā)揮創(chuàng)新思維，對常規(guī)實(shí)驗(yàn)加以改良，以此體現(xiàn)綠色化特征，從而使學(xué)生的創(chuàng)新能力更上一層樓。

2? ?“三新”背景下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)與實(shí)踐的策略

2.1立足綠色理念，設(shè)計(jì)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)

微型實(shí)驗(yàn)是一種新型模式，同時(shí)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)的重要手段之一。微型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和優(yōu)勢在于實(shí)驗(yàn)器具微小化和實(shí)驗(yàn)藥品微量化，通常情況下，微型實(shí)驗(yàn)的藥品和耗材用量是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的幾十分之一甚至是千分之一，卻可以收到和常規(guī)實(shí)驗(yàn)一樣理想的效果，而且它的儀器小巧玲瓏、不易破碎，用料非常少，充分體現(xiàn)出綠色、集約、安全的理念。為此，在“三新”背景下開展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)與實(shí)踐，教師應(yīng)該立足綠色理念，設(shè)計(jì)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)，從源頭上減少實(shí)驗(yàn)藥劑的用量，從而達(dá)到環(huán)保、減排等實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

在設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)該遵循綠色化學(xué)原則，根據(jù)教材中的實(shí)驗(yàn)原理，在確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的前提下，對實(shí)驗(yàn)儀器、藥品用量進(jìn)行微型化處理，例如，在凸顯實(shí)驗(yàn)儀器的“微”特點(diǎn)時(shí)，教師應(yīng)該采用小試管、膠頭滴管、井穴板等微型器材，避免學(xué)生在取用藥劑時(shí)控制不好用量；教師還可以用處理過的鋁板代替常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的滴板，也能有效地節(jié)省實(shí)驗(yàn)藥劑；另外，在設(shè)置微型實(shí)驗(yàn)的藥品用量時(shí)，教師應(yīng)該盡量不用“少許”“少量”“適量”等籠統(tǒng)的詞匯來限定，而是經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)赜?jì)算和實(shí)驗(yàn)預(yù)演，把藥品用量精確到“克、毫克、毫升、滴”等數(shù)量單位。在課堂上實(shí)踐化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師必須督促學(xué)生，按照預(yù)設(shè)好的劑量進(jìn)行藥品的取用，扭轉(zhuǎn)學(xué)生取用藥品“多多益善”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，從而通過微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，貫徹綠色化學(xué)的思想，降低化學(xué)實(shí)驗(yàn)對環(huán)境的污染程度。

2.2引入環(huán)保材料，改進(jìn)傳統(tǒng)必做實(shí)驗(yàn)

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，部分實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的“三廢”污染物比較多，處理起來難度也非常大，化學(xué)新教材刪減了很多高污染性、高危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)課題，體現(xiàn)出新課改對環(huán)保、安全實(shí)驗(yàn)的大力倡導(dǎo)?！叭隆北尘跋碌幕瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)，追求的是對實(shí)驗(yàn)污染物的事前預(yù)防，然后才是事后處理。因此，教師應(yīng)該引入具有環(huán)保性能的材料和工具，帶領(lǐng)學(xué)生對傳統(tǒng)必做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化改良和創(chuàng)新，從而增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識，從根源上控制化學(xué)實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的污染影響。

基于化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)思路改進(jìn)傳統(tǒng)必做實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)該突出學(xué)生的主體地位，引領(lǐng)他們共同參與綠色實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。教師可以將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的方案和藥品清單一起展示給學(xué)生，并介紹實(shí)驗(yàn)污染物及其危害，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有的知識經(jīng)驗(yàn)展開設(shè)計(jì)探究：實(shí)驗(yàn)清單中的哪些藥品和試劑能夠用無毒材料、低毒試劑替代；傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的裝置和流程如何改進(jìn)能夠確保每個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)都節(jié)約、環(huán)保和安全。在學(xué)生合作設(shè)計(jì)和研討的過程中，教師可以根據(jù)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，提供一些環(huán)境友好型的材料和工具，讓學(xué)生集思廣益，自主對比各種實(shí)驗(yàn)器材的特性，并從綠色化的視角出發(fā)，進(jìn)行正確的選擇和替換。例如，把萃取溴水替換成萃取碘水，防范溴單質(zhì)的劇毒污染；把水銀溫度計(jì)替換成酒精溫度計(jì)，避免溫度計(jì)破裂可能引發(fā)的汞污染；在酒精燈外加裝高溫防風(fēng)罩，防止廢氣溢出，同時(shí)節(jié)省能源和加熱時(shí)間……通過利用環(huán)保材料改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能實(shí)現(xiàn)對化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)的充分參與，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染做到可防、可控。

2.3融合信息技術(shù)，設(shè)計(jì)化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)

在“三新”背景下，教育信息化已經(jīng)成為高中化學(xué)教學(xué)改革的必然趨勢，先進(jìn)的信息技術(shù)、優(yōu)質(zhì)的信息資源，具有超越時(shí)空的功能和優(yōu)勢。教師將新興技術(shù)與實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)有機(jī)整合，不僅能夠創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，而且能使條件不足的實(shí)驗(yàn)課題變得可行，同時(shí)解決實(shí)驗(yàn)耗材、環(huán)境污染等問題帶來的困擾。因此，在開展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)與實(shí)踐的過程中，教師應(yīng)該科學(xué)地融合信息技術(shù)，設(shè)計(jì)化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)，力求帶給學(xué)生耳目一新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)“零污染”的綠色實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

在借助新興技術(shù)設(shè)計(jì)化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師必須堅(jiān)守綠色觀點(diǎn)，有選擇地開發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)。比如，從當(dāng)前的條件和環(huán)境來說，部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)無法在課堂上實(shí)踐開展，或者實(shí)驗(yàn)涉及有毒、有害、可燃性物質(zhì)的使用，且沒有其他替代品，威脅環(huán)境和師生的操作安全等。針對此類實(shí)驗(yàn)，教師就可以在互聯(lián)網(wǎng)上下載相關(guān)的視頻和模擬動畫，帶領(lǐng)學(xué)生通過多媒體觀看化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程、現(xiàn)象和結(jié)果，進(jìn)而展開實(shí)驗(yàn)分析，形成概念、掌握規(guī)律。

綜上所述，在“三新”背景下加強(qiáng)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識，而且能豐富化學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)資源，還能提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。教師應(yīng)該立足綠色理念，設(shè)計(jì)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)，引入環(huán)境友好型材料，組織學(xué)生改進(jìn)傳統(tǒng)的必做實(shí)驗(yàn)，利用信息技術(shù)設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)，注重對實(shí)驗(yàn)廢棄物的回收利用，向?qū)W生傳授“三廢”處理辦法，從而提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的設(shè)計(jì)和實(shí)踐水平。

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基金項(xiàng)目：

本文系2022年度甘肅省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題《“三新”背景下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究》（課題立項(xiàng)號：GS[2022]GHB0736）階段性研究成果。