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1.1綠色化學的概念綠色化學是相對傳統化學提出的理論,是指在化學反應過程中不產生對環境有害的化學物質,同時與反應相關的每一種化學物質或者成分都能夠被利用起來,化學整個反應過程幾乎是沒有任何污染所以稱作綠色化學。綠色化學的要求不僅是化學反應生成物被全部利用起來,不涉及任何染污及廢物排放,而且反應物、催化劑也是沒有任何污染性的,真正實現了化學反應全程的無污染、無排放。綠色化學將人們所有的化學知識和技術進行最有效的融合應用,將所有的化學反應進行綠色化設計,針對每一種反應材料、反應產物進行全面的污染物與有害物的再利用設計,實現了整個化學反應綠色化體系,在解決污染問題的同時還擴大了資源的使用充分度,減少了資源浪費。
1.2綠色化學對化學教學的意義高職院校承擔著為社會培養實用型人才的重要任務,傳統的化學教學模式僅僅能夠適應傳統化學工業生產需求,而對于當今社會追求綠色經濟的發展趨勢則無法適應,因此在高職化學教學中加入綠色化學教學是為了將來化學專業人才進入社會之后能夠更適應當今的化學工業發展趨勢,使學生擁有綠色化學的基本理念以及基礎能力,在實際生產中將這種能力有效發揮來創造綠色經濟價值。從另一角度來說,當前我國的綠色化學研究尚處于初級階段,無論是化學工業整個行業的人才專業水平,還是與化學工業相關的科研人員數量,都存在著很大的市場空缺,因此培養綠色化學理念的專業學生也是行業的迫切需求。
2綠色化學教學發展及在高職院校中的應用現狀
2.1綠色化學教學發展綠色化學教學理念在全球范圍內受到關注是自2001年美國總統布什向世界各國呼吁“在教學與工業發展中加入綠色化學理念”之后開始。這一理念原本已經在國際上出現,只是尚未受到各國關注而處于極度緩慢的發展狀態中。當因化學污染產生的環境問題日益嚴重,綠色化學的需求變得更加迫切,無論是工業國家還是非工業國家都開始投入對綠色化學課題的研究,并且將這一課題運用到教學過程中,以促進綠色化學研究的有效推進。自1998年開始美國化學會的教育部門就與其它相關的環境部門做出了聯合協作的決定,他們將綠色化學教學材料編寫與課程的規劃列入了教育計劃中,教育部門還專門針對綠色化學進行了多次高中化學教科書的修訂。其中就將綠色化學的基本理論、原則和意義作為專門性教學任務進行設計,擴大了綠色化學在高中化學教學中的影響力。我國目前在綠色化學的相關研究上有極大的空缺,因此在化學教育中也較少涉及綠色化學的相關理論,除了基本的綠色化學研究不足之外,當前的化學教育模式與體系也存在著很多不完善的方面,使綠色化學在高中化學教育中的融入面臨難題。綠色化學在教學中加入需要由各方力量的支持,針對目前我國的綠色化學研究水平來說除了需要由化學科研工作者進行深入理論與實踐研究之外,還需要有國家環保事業的共同支持,而如果再將其滲入到高職化學教育中則又需要教育部與政府的支持。只有當綠色化學建立起相對完整的理論體系,并且研究達到一定深度時才能將其作為教學手段與具體的教學活動結合起來。目前不僅是國內,縱觀全面的環境形勢都處于一個非常緊張的狀態,各種污染類型時刻在制造著不同程度的污染物,同時由于人們在經濟為第一目的的長期發展過程中對地球資源與能源的大量開發,全球資源緊張形勢也是當今重要的時代問題。綠色化學理論能夠很好緩解資源緊張及環境污染問題,因此即是未來化學工業發展的主要方向,也是人們尋求緩解資源與環境問題的重要途徑。
2.2高職院校綠色化學教學應用現狀目前我國的高職院校對綠色化學教學內容的涉及率幾乎為零,大部分高職院校在化學教學中沒有任何綠色化學意識,甚至有許多化學教師也從未認識和了解過綠色化學的相關理論。長期處于傳統化學教學模式下的我國的高職化學教育尤其對綠色化學教學有著非常迫切的應用需求,而我國的教育環境暫時又不具備將綠色化學教育全面落實到化學課程中的條件。所以就需要教師對課程和教學方式進行調整,認識并學習綠色化學的基本原則與意義,在教學過程中加入綠色化學理念,使這種優秀、先進的化學理論能夠被更大范圍地普及,為未來我國綠色化學研究水平的有效提高提供支持。
3高職化學教學滲入綠色化學教學方法的途徑
3.1加強對綠色化學教學的重視作為化學教學課堂的主導者化學教師應當能夠對綠色化學的理論進行全面深入的了解和學習,掌握了基本的綠色化學原則和理論之后再將其進行具體教學方式的改變,從而實現綠色化學教學與高職化學課堂教學的融合。教師認識綠色化學需要從其最基本的價值和意義入手,全面掌握綠色化學的現實意義和在可持續性發展中的作用,然后再深入了解具體的綠色化學知識,擴展自身對綠色化學的眼界,強化認識。教師需要對自身已經掌握的綠色化學相關理論進行整理、宣傳和推廣,宣傳與推廣的對象不僅是在課堂上對學生進行理論教學,還包括在化學教師交流活動中、在化學行業研究討論會上等。只要是能夠進行創新思想交流的場合就將綠色化學的影響擴大到這個場合中。最后,重視對學生綠色化學理念的培養,自身首先應當有清晰的理論思路,同時對綠色化學有足夠的重視,然后才可能在具體教學活動中加入綠色化學的教學元素。
3.2編寫綠色化學專用教材綠色化學是一個專門性學科,其研究對象有著極大的共性,因此如果能夠將其以專用教材的形式進行普及,對于綠色化學教學以及學科的發展都有著非常關鍵的推動意義。編寫的專門針對綠色化學的教材需要做到最基本的兩點要求:一是對傳統化學反應式進行優化,向綠色化學的標準靠攏;二是對綠色化學進行系統整理,使之成為一個完整的學科體系。從第一點要求來說,要實現這個目標具有較大的可實施性。例如對于工業化學中硫酸的制作有多種方法可以實現,工業硫酸的生產一般是通過接觸法來實現的,這一反應中首先大量的廢物、廢氣,根據綠色化學的理論對廢物、廢氣進行再次利用使其轉化為可被其它化學工業利用的原料,就實現了綠色化學的目標,硫鐵礦在燃燒過程中產生的廢渣由于含有豐富的鐵元素,如果按傳統的處理方法不進行再利用必然會造成資源的浪費,而以此作為煉鐵原料進行回收利用,既避免了廢物污染又提高了資源利用率。接觸法制硫酸產生的廢氣含有SO2,是一種有害的環境污染氣體,如果將其與石灰乳或者氨水接觸進行反應,就能夠產生具有利用價值的石膏或亞硫酸銨。這就是綠色化學原則的表現,既避免了化學工業生產產生的廢物、廢氣污染,又將其利用轉變為其它工業原料或材料,實現了資源利用率的提高,而且也有效控制了對環境的污染。從第二點要求來說。綠色化學專用教材應當有完整的學科體系,因為高職化學教學需要以此來作為學生全面學習和認識綠色化學的基礎,所以在教學編寫時應當對綠色化學進行全面系統的理論和資源整理,從基本的基礎理論入手對綠色化學的理論、實踐研究、應用價值、化學原理等進行有效的梳理,以發揮在教學過程的實用性價值。
3.3優化實驗教學方式將綠色化學的理念運用于實驗教學中是實現綠色化學教學效果有效提升的重要手段。對于化學教學來說實驗教學方式本身就有著非常關鍵的教學意義,也是最利于學生深入接觸化學理論和現實意義的有效手段,綠色化學所關注的對工業化學反應過程的綠化和優化基本上都是基于化學實驗手段實現的,所以實驗教學中滲入綠色化學的理念是一項非常重要的教學改革途徑。首先開發微型實驗。在許多重要的化學實驗中其用到的化學試劑是具有一定污染性或毒性的,對這種實驗進行微型開發,運用更少的原料和更小的反應規模來說明化學原理,既實現了教學目的,也減少了反應產生的污染。這種具有污染性和危險性的化學實驗在高職化學課程中是非常普遍的,例如氯氣的取用過程如果一旦發生泄漏就會對人體造成傷害,同時還會污染環境,微型實驗就是減小氯氣的取用量,設計小規模的實驗選擇用針管來取用就能夠有效避免因此產生的污染問題。
4結束語
關鍵詞 綠色化學 高職 化學教學 教育
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2015.10.047
On Integration of Green Chemistry Education into Chemistry
Teaching in Higher Vocational Education
LI Jun
(Yingtan Vocational and Technical College, Yingtan, Jiangxi 335000)
Abstract Firstly, the basic concept of green chemistry and the addition of Green Chemistry Education in Chemistry Teaching shallow sense to analyze the development of applications based on the status quo of Green Chemistry Teaching in Higher Education and China's current chemistry, and finally discussed from various angles high vocational chemical teaching effectively integrated into effective strategies green Chemistry teaching.
Key words green chemistry; higher vocational; chemistry teaching; education
綠色經濟是當今世界的時代主題,無論是對于人類社會的發展來說,還是對于生態資源的可持續性利用來說,綠色經濟的發展都有著極大的現實意義。綠色化學應用就是基于綠色經濟的理論提出的,由于這一課題的研究在現實中具有非常廣泛的應用價值,因此是一項非常具有發展前景的化學課題。綠色化學對于當前的時代背景來說是一個比較新興的事物,由于各方面的研究尚未深入所以仍然有著極大的可開發前景。綠色化學的應用價值極大,不僅能夠促進化學相關應用的綠色化改變,更能夠為當前化學經濟發展提供更加有力的支持與推動。
1 綠色化學的概念及對化學教學的意義
1.1 綠色化學的概念
綠色化學是相對傳統化學提出的理論,是指在化學反應過程中不產生對環境有害的化學物質,同時與反應相關的每一種化學物質或者成分都能夠被利用起來,化學整個反應過程幾乎是沒有任何污染所以稱作綠色化學。綠色化學的要求不僅是化學反應生成物被全部利用起來,不涉及任何染污及廢物排放,而且反應物、催化劑也是沒有任何污染性的,真正實現了化學反應全程的無污染、無排放。綠色化學將人們所有的化學知識和技術進行最有效的融合應用,將所有的化學反應進行綠色化設計,針對每一種反應材料、反應產物進行全面的污染物與有害物的再利用設計,實現了整個化學反應綠色化體系,在解決污染問題的同時還擴大了資源的使用充分度,減少了資源浪費。
1.2 綠色化學對化學教學的意義
高職院校承擔著為社會培養實用型人才的重要任務,傳統的化學教學模式僅僅能夠適應傳統化學工業生產需求,而對于當今社會追求綠色經濟的發展趨勢則無法適應,因此在高職化學教學中加入綠色化學教學是為了將來化學專業人才進入社會之后能夠更適應當今的化學工業發展趨勢,使學生擁有綠色化學的基本理念以及基礎能力,在實際生產中將這種能力有效發揮來創造綠色經濟價值。從另一角度來說,當前我國的綠色化學研究尚處于初級階段,無論是化學工業整個行業的人才專業水平,還是與化學工業相關的科研人員數量,都存在著很大的市場空缺,因此培養綠色化學理念的專業學生也是行業的迫切需求。
2 綠色化學教學發展及在高職院校中的應用現狀
2.1 綠色化學教學發展
綠色化學教學理念在全球范圍內受到關注是自2001年美國總統布什向世界各國呼吁“在教學與工業發展中加入綠色化學理念”之后開始。這一理念原本已經在國際上出現,只是尚未受到各國關注而處于極度緩慢的發展狀態中。當因化學污染產生的環境問題日益嚴重,綠色化學的需求變得更加迫切,無論是工業國家還是非工業國家都開始投入對綠色化學課題的研究,并且將這一課題運用到教學過程中,以促進綠色化學研究的有效推進。自1998年開始美國化學會的教育部門就與其它相關的環境部門做出了聯合協作的決定,他們將綠色化學教學材料編寫與課程的規劃列入了教育計劃中,教育部門還專門針對綠色化學進行了多次高中化學教科書的修訂。其中就將綠色化學的基本理論、原則和意義作為專門性教學任務進行設計,擴大了綠色化學在高中化學教學中的影響力。
我國目前在綠色化學的相關研究上有極大的空缺,因此在化學教育中也較少涉及綠色化學的相關理論,除了基本的綠色化學研究不足之外,當前的化學教育模式與體系也存在著很多不完善的方面,使綠色化學在高中化學教育中的融入面臨難題。綠色化學在教學中加入需要由各方力量的支持,針對目前我國的綠色化學研究水平來說除了需要由化學科研工作者進行深入理論與實踐研究之外,還需要有國家環保事業的共同支持,而如果再將其滲入到高職化學教育中則又需要教育部與政府的支持。只有當綠色化學建立起相對完整的理論體系,并且研究達到一定深度時才能將其作為教學手段與具體的教學活動結合起來。
目前不僅是國內,縱觀全面的環境形勢都處于一個非常緊張的狀態,各種污染類型時刻在制造著不同程度的污染物,同時由于人們在經濟為第一目的的長期發展過程中對地球資源與能源的大量開發,全球資源緊張形勢也是當今重要的時代問題。綠色化學理論能夠很好緩解資源緊張及環境污染問題,因此即是未來化學工業發展的主要方向,也是人們尋求緩解資源與環境問題的重要途徑。
2.2 高職院校綠色化學教學應用現狀
目前我國的高職院校對綠色化學教學內容的涉及率幾乎為零,大部分高職院校在化學教學中沒有任何綠色化學意識,甚至有許多化學教師也從未認識和了解過綠色化學的相關理論。長期處于傳統化學教學模式下的我國的高職化學教育尤其對綠色化學教學有著非常迫切的應用需求,而我國的教育環境暫時又不具備將綠色化學教育全面落實到化學課程中的條件。所以就需要教師對課程和教學方式進行調整,認識并學習綠色化學的基本原則與意義,在教學過程中加入綠色化學理念,使這種優秀、先進的化學理論能夠被更大范圍地普及,為未來我國綠色化學研究水平的有效提高提供支持。
3 高職化學教學滲入綠色化學教學方法的途徑
3.1 加強對綠色化學教學的重視
作為化學教學課堂的主導者化學教師應當能夠對綠色化學的理論進行全面深入的了解和學習,掌握了基本的綠色化學原則和理論之后再將其進行具體教學方式的改變,從而實現綠色化學教學與高職化學課堂教學的融合。教師認識綠色化學需要從其最基本的價值和意義入手,全面掌握綠色化學的現實意義和在可持續性發展中的作用,然后再深入了解具體的綠色化學知識,擴展自身對綠色化學的眼界,強化認識。
教師需要對自身已經掌握的綠色化學相關理論進行整理、宣傳和推廣,宣傳與推廣的對象不僅是在課堂上對學生進行理論教學,還包括在化學教師交流活動中、在化學行業研究討論會上等。只要是能夠進行創新思想交流的場合就將綠色化學的影響擴大到這個場合中。最后,重視對學生綠色化學理念的培養,自身首先應當有清晰的理論思路,同時對綠色化學有足夠的重視,然后才可能在具體教學活動中加入綠色化學的教學元素。
3.2 編寫綠色化學專用教材
綠色化學是一個專門性學科,其研究對象有著極大的共性,因此如果能夠將其以專用教材的形式進行普及,對于綠色化學教學以及學科的發展都有著非常關鍵的推動意義。編寫的專門針對綠色化學的教材需要做到最基本的兩點要求:一是對傳統化學反應式進行優化,向綠色化學的標準靠攏;二是對綠色化學進行系統整理,使之成為一個完整的學科體系。
從第一點要求來說,要實現這個目標具有較大的可實施性。例如對于工業化學中硫酸的制作有多種方法可以實現,工業硫酸的生產一般是通過接觸法來實現的,這一反應中首先大量的廢物、廢氣,根據綠色化學的理論對廢物、廢氣進行再次利用使其轉化為可被其它化學工業利用的原料,就實現了綠色化學的目標,硫鐵礦在燃燒過程中產生的廢渣由于含有豐富的鐵元素,如果按傳統的處理方法不進行再利用必然會造成資源的浪費,而以此作為煉鐵原料進行回收利用,既避免了廢物污染又提高了資源利用率。接觸法制硫酸產生的廢氣含有SO2,是一種有害的環境污染氣體,如果將其與石灰乳或者氨水接觸進行反應,就能夠產生具有利用價值的石膏或亞硫酸銨。這就是綠色化學原則的表現,既避免了化學工業生產產生的廢物、廢氣污染,又將其利用轉變為其它工業原料或材料,實現了資源利用率的提高,而且也有效控制了對環境的污染。
從第二點要求來說。綠色化學專用教材應當有完整的學科體系,因為高職化學教學需要以此來作為學生全面學習和認識綠色化學的基礎,所以在教學編寫時應當對綠色化學進行全面系統的理論和資源整理,從基本的基礎理論入手對綠色化學的理論、實踐研究、應用價值、化學原理等進行有效的梳理,以發揮在教學過程的實用性價值。
3.3 優化實驗教學方式
將綠色化學的理念運用于實驗教學中是實現綠色化學教學效果有效提升的重要手段。對于化學教學來說實驗教學方式本身就有著非常關鍵的教學意義,也是最利于學生深入接觸化學理論和現實意義的有效手段,綠色化學所關注的對工業化學反應過程的綠化和優化基本上都是基于化學實驗手段實現的,所以實驗教學中滲入綠色化學的理念是一項非常重要的教學改革途徑。
首先開發微型實驗。在許多重要的化學實驗中其用到的化學試劑是具有一定污染性或毒性的,對這種實驗進行微型開發,運用更少的原料和更小的反應規模來說明化學原理,既實現了教學目的,也減少了反應產生的污染。這種具有污染性和危險性的化學實驗在高職化學課程中是非常普遍的,例如氯氣的取用過程如果一旦發生泄漏就會對人體造成傷害,同時還會污染環境,微型實驗就是減小氯氣的取用量,設計小規模的實驗選擇用針管來取用就能夠有效避免因此產生的污染問題。
4 結束語
綠色化學在我國高職化學教學中有著非常重要的開發意義,除了進行專門的綠色化專用教材設計和教學之外,在每一項與化學教學相關的實驗中都體現出綠色化學的原則,是深入推進綠色化學理念的有效方式,也是促進我國綠色化學研究不斷深入的重要途徑。我國當前面臨的化學工業可持續發展時代任務,要求通過高職化學教學滲入綠色化學理念來有效提高綠色化學的科研水平。
參考文獻
【關鍵詞】綠色化學;環保;教育現狀;未來發展
一、綠色化學教育的必要性及重要性
21世紀是綠色文明的世紀,綠色科技將成為21世紀適應于可持續發展要求的主導。不同于傳統科技,綠色科技具有綜合化與生態化的顯著特點。綠色化學正是給21世紀綠色產業、綠色消費和綠色文明帶來希望的綠色科技。近幾個世紀中,已錯過多次現代化發展的我國,必須緊緊抓住這一機遇。這便需要千千萬萬具有綠色知識、懂得綠色化學技術和知識的人才堅持不懈的努力,而綠色化學人才的培養離不開綠色化學教育。
綠色化學教育是當代學生素質教育的重要內容。綠色化學教育是化學教育的前沿,又是化學教育發展的必須。具有綠色化學的常識,也是建設我們未來美好家園的保證。綠色化學教育是對傳統的化學教育思維方式的更新和發展。在具體教學中,應培養學生樹立綠色化學的思維方式,用“5R”原則來考慮化學反應問題,在綠色化學教育與實踐中,化學教育必須體現綠色化學的新內容,要在課程教材中體現綠色化學的理念,在課堂教學、實驗中,要始終貫穿綠色化學的思想,樹立環境保護的意識。
二、以高中化學課程標準為依據倡導綠色化學教育
1.立足顯而易見的綠色化學內容,進行綠色化學教學設計
在多種版本的化學新教材中都包含了非常明顯的綠色化學內容,比如魯教版 《實驗化學》 教材末尾處“主題拓展從實驗室到工廠——化工過程開發”,不僅將實驗室儀器與工廠設備聯系起來、將科學研究與生產實踐聯系起來,還對綠色化學進行了正面介紹。人教版 《化學2》(必修)最后一章直接以“化學與自然資源的開發利用”為題目,其第二節專門以“資源綜合利用 環境保護”為題,本節第二部分更是以“環境保護與綠色化學”為標題對綠色化學進行了正面介紹。教材的這種設計使綠色化學的思想更加明確化和系統化,教學中應立足這些顯而易見的綠色化學內容,進行綠色化學教學設計,開展綠色化學教育。
2.努力挖掘教材內容潛在的綠色化學思想
教材中除了有明顯“綠色化學”提法的內容外,還有許多內容包含綠色化學的思想和觀念。例如,在講有機化合物塑料時,以廢棄塑料的回收利用為例,讓學生討論其可能的途徑,認識化學對廢舊物資再生與綜合利用的作用;在講化學反應與能量這一主題時,結合燃料燃燒效率的提高、高能清潔燃料的開發和新型燃料電池的研制,安排一些調查與交流活動,提出合理化建議。通過這樣的教學設計,可以讓學生意識到資源的循環利用、能源的優化應用以及環境的源頭治理對可持續發展的意義。此外,還有許多可以充當綠色化學教育素材的內容,比如當學習氮和硫的氧化物時,讓學生討論減少大氣污染物的原理和方法;當涉及到土壤污染、白色污染、廢水處理等內容時,讓學生討論防治方法,體會化學對環境保護的意義;在介紹溫室效應和全球氣溫變暖的主要原因時,可以補充二氧化碳被壓縮成為超臨界流體時可以作為一種優良的綠色化學溶劑。教學中要努力挖掘這些內容潛在的綠色化學思想,適時對學生進行綠色化學思想和觀念的教育
3.實驗教學中滲透綠色化學思想,培養學生的環保意識
化學實驗的綠色化是 《化學課程標準》 的要求,也是化學學科發展的要求。在不同課程模塊實驗教學中滲透綠色化學思想、培養學生可持續發展的環保意識,也是進行綠色化學教育可操作性最強、效果最明顯的途徑。
對一些實驗成本高、危險性大、污染較重的實驗,比如氨溶于水的噴泉實驗、堿金屬銣和銫與水的反應、爆炸實驗、黑面包實驗等,可以考慮通過視頻影像、flash 動畫等手段利用計算機多媒體系統加以呈現,化學實驗仿真化不使用化學原料、無毒無污染、成本低,與綠色化學思想相吻合。但仿真實驗不能取代實際操作,一是實驗仿真化需硬件條件支持,只適合經濟較發達、配備多媒體系統的學校;二是仿真不能取代實際反應,仿真也不能取代動手操作,因其不能提供學生基本的實驗技能訓練,與提高學生科學素養、推行素質教育的宗旨相違背。但適度使用仿真實驗對于快速高效地向學生解釋實驗原理還是非常有效的。高中化學教學中有不少實驗采用的原料或產物有一定毒性,可以考慮采取封閉的方式進行綠色化改進。如二氧化硫、二氧化氮等的性質實驗,就可以利用醫用注射器將實驗設計為封閉實驗,防止有毒物質逸出或滲漏。也可以把有毒氣體的制取和性質實驗兩套裝置合二為一,采用連續性實驗的方式進行綠色化設計,降低有毒氣體逸出的幾率,獲取較好的環保效果。此外,實驗中剩余藥品、實驗產物等注意回收利用和無害化處理,不能隨意丟棄;在有氯氣、二氧化氮、二氧化硫等有毒氣體參與的反應中,向學生強調尾氣處理、防止污染大氣的重要性,使實驗教學真正成為滲透綠色化學思想、培養學生環保習慣的良好契機。
三、綠色化學教育的發展趨勢
化學教育工作者要樹立可持續發展的觀念,使綠色化學思想、內容從基礎教育貫穿到高等教育,讓學生了解綠色化學,樹立綠色意識,培養學生在實驗的操作、運用、開發等方面,多從綠色化學的角度來思考;從綠色的角度來說,中學化學很多物質的制取、化學工藝等等都值得重新考慮。這給改革課堂教學,培養學生的創新能力和創新精神提供了一個良好的契機。
綠色化學不但有重大的社會、環境和經濟效益,而且說明化學的負作用是可以避免的,顯示了人的能動性。綠色化學不是把人看成是自然的主宰者,而是看作自然界普通的一員,追求的是人對自然的尊重,人與自然的和諧發展。人類在向自然界索取、創造富裕生活的同時,不能以犧牲人類自身生存環境作為代價。作為新世紀的一代,我們不但要去了解綠色化學,接受綠色化學,更應為綠色化學發展做出應有的貢獻。
參考文獻:
[1]孫同明.新課程理念下高中綠色化學教育研究[J].教育研究與實驗. 2009(S2)
一、綠色化學的概述
1.概念
綠色化學又稱“環境無害化學”、“環境友好化學”、“清潔化學”,是上世紀九十年代產生和發展起來的一個新興交叉學科,它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科,內容廣泛。綠色化學是研究利用一套原理在化學產品的設計、開發、加工、和生產的過程中減少或消除使用或產生對人類健康和環境有害的科學。
2.特點
①資源和能源利用充分,采用無毒害的原料;②在無毒害的條件下進行反應,可減少廢物向環境排放;③原子的利用率提高,可實現零排放;④生產出綠色產品,不僅有利于環境保護,而且還能保證人體的健康。
3.重要性
傳統的化學實驗設置和模式已經給環境帶來了嚴重的污染,化學實驗向大氣、水及土壤中排放了大量有毒、有害的氣體及物質,給人們的生活和健康也造成了很大的影響[1]。因此,實行綠色化學是很有必要的,要從源頭消除污染,從而減少或杜絕污染的產生。
二、醫用基礎化學實驗中體現綠色化學的途徑
1.改進化學實驗課程體系
傳統的化學實驗課程體系主要包括一般的基礎實驗模塊、綜合實驗模塊和設計實驗模塊三部分,無法滿足學生實驗技能的需要和培養要求。另外醫用基礎化學實驗包括的無機化學實驗、有機化學實驗和分析化學實驗在內容上缺少聯系,且教學模式單一。因此改進化學實驗課程體系是很有必要的。學校應充分考慮學生實驗技能的需要,在原來的體系基礎上合理的增加化學綜合實驗技能和專業技能培養這兩部分內容。在改進時,還應充分體現綠色化學的實驗理念。實驗教師應積極編寫實驗教學大綱及實驗講義,由于很多實驗會接觸到有毒試劑,特別是有機化學實驗,因此教師應合理的選擇實驗項目,適當的刪減一些以有毒物質為主的實驗,如合成上的甲基化反應;合理保留一些符合綠色化學的實驗,如熔點的測定實驗、重結晶的提純法實驗等。
2.樹立綠色化學的思想理念
醫用基礎化學主要包括無機化學、有機化學及分析化學三部分的內容,其實驗也主要涉及到這幾個部分。在進行實驗時,經??梢钥吹綄W生違反操作規程、隨意排放實驗的廢液、廢渣的現象。學生是實驗的操作者,也是污染的主要制造者,因此學校應加強綠色化學的教育。首先,學校應積極宣傳綠色化學的理念,可以通過宣傳欄、板報等媒介進行傳播。學校還可以組織學生觀看關于綠色環保的宣傳片及紀錄片,讓學生充分的認識、了解綠色化學的概念,并樹立綠色化學的思想觀念。
3.重視理論的學習,同時理論與實驗結合
理論知識也是醫用基礎化學實驗的一個重要學習部分,并且教師應重視理論的學習。很多學生由于理論知識不扎實,不明白不同化學試劑的理化性質,各種試劑之間的相互反應、反應的合成途徑及構效關系等,以致于實驗中違反操作原理,合成大量對環境有害的物質。因此教師在進行教學時,要注重理論知識的講解,并且將各種化學試劑的理化性質、穩定性,以及各種化學反應的原理、途徑及構效關系作為教學重點,并積極通過實驗進行理論知識的鞏固、復習及反饋。
4.適當改進實驗方案
化學試劑的使用量是造成環境污染的一個重要方面,很多化學試劑的毒性大,腐蝕性強,因此教師應合理改進實驗方案,以控制實驗中化學試劑的使用量。教師可以通過實驗所需的玻璃儀器的大小來減少化學制劑的使用。例如:在有機化學實驗的糖的化學性質的實驗中,教材上要求在試管內進行實驗,但是2,4-二硝基苯肼毒性較大,在試管內實驗所需的用量相對較多,因此教師可以將在試管內改為在點滴板上進行,這樣可以減少約1/5的用量,而且所得的實驗現象與原來所需的用量基本相同。另外,對于這類實驗,教師應指導學生正確處理實驗廢物并排放,其他類的實驗所得的廢液、廢渣也應經合理處理后正確排放,這樣才能體現綠色化學實驗的原理。
隨著環境保護重要性的增加,綠色化學也逐漸深入人心。醫用基礎化學實驗是一門重要的醫學基礎課程,對學生實踐能力和創新能力的培養都起著重要的作用,但是作為一名醫學生,要樹立綠色化學的理念,在實驗過程中也要注重綠色化學的體現,提高自己的環保意識,更好的為臨床實踐服務。
【關鍵詞】高中化學教學 綠色化學 應用
【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)31-0126-02
化學是一種來源于生活又實踐應用于生活的一門學科,隨著新課標的應用與實踐,高中教育越來越趨向于對學生的道德素質教育,讓學生對生活和自然有一個正確的認識,從而樹立正確的價值觀、社會觀和人生觀。環境保護一直是中國比較重視的一個問題,因此,將綠色化學的理念貫穿到高中化學教學中,通過改革來給學生樹立綠色化學、減少浪費、保護環境的理念,從而培養學生良好的課堂學習習慣,進行正確的綠色化學實驗已成為高中化學教學中的重點教育目標。高中的化學教學是一種相對基礎的學習,老師在這個階段給學生進行綠色化學理念灌輸,對學生今后的思維習慣養成有十分重要的意義。
一 綠色理念在高中化學教學中的現狀
從高中化學教學現狀來看,目前高中化學教學還處在以知識講解為主階段,大部分知識還停留在理念的認識上,對于生活的實踐觀察與應用存在著很大的不足。高中化學教學應是理論與實踐的結合教育,它不僅要提高學生的化學成績,也要培養學生良好的道德品質和社會素質,利用已學的化學知識來改變生活,讓自己的生活學習環境變得更加適宜,實現綠色化學的目標,減少資源的浪費和環境的污染。在高中新課標的教育要求下,學校需要加大對綠色化學理念的教育滲透力度,讓綠色化學的觀念深入到高中生的日常生活學習中,將保護環境,減少化學資源的浪費和不恰當實驗操作的污染作為己任,創造性的進行化學學習。
二 高中化學教學中綠色化學理念滲透的應用
1.課堂教學
在進行高中化學綠色理念的滲透中,老師要合理地利用課本教材給學生進行綠色化學理念的講解和案例分析,培養學生的綠色化學意識。高中化學教材知識的設定包含了一定的綠色化學內容,老師要充分利用教材的這一特點,從環境保護角度來介紹相應的化學知識,在學習的過程中培養綠色化學觀念。在學氣污染、酸雨形成、溫室效應、重金屬污染等關于環境污染的化學知識時,要從原因解析入手,讓學生深刻地認識到綠色化學的重要性。
2.實驗教學
第一,實踐化學實驗課程,培養綠色化學意識。在高中化學教學中滲透綠色化學理念,就要在實驗課程中加強對實踐的操作應用,從而讓學生在實際操作中更加深刻地認識到綠色化學的重要性,培養學生的綠色化學意識。老師可以將綠色化學有機地融合到化學實驗中去,讓學生體會到綠色化學的積極意義,從日常實驗中培養學生的綠色環保意識,為今后的生活工作打下基礎。老師在指導學生進行實驗操作時,要嚴格規范學生化學實驗操作的規則和步驟,正確使用實驗儀器,在試劑的取放稱量上本著精確科學的原則,減少因操作不當造成的環境污染和藥品浪費。
第二,遵守綠色原則,開發綠色實驗技術。在實驗操作的過程中,老師要讓學生嚴格遵守綠色原則,在實踐的技術手段上進行創新,努力開發綠色實驗技術。在實驗原則上,老師應該遵循以下四項原則:(1)減少實驗中尾氣、廢物的污染,加強廢物的回收和再利用;(2)開發綠色實驗技術,實現實驗過程的全方位環保;(3)控制并減少對化學試劑和藥品的使用;(4)對于相對危險的實驗操作與較為昂貴的實驗器材使用,盡量采取模擬操作的方法,從而減少對學生的身體損害和對儀器的消耗磨損。老師在實驗規程中要以這四項原則為基礎,創新綠色實驗技術,從而讓學生更加深刻地理解綠色化學的含義,并在實驗中努力遵守這些原則,最終實踐綠色化學。例如在進行制取O2實驗過程時,老師可以采取用KCLO3來進行分解操作,取代原來的H2O分解實驗,減少后期藥品的浪費,也避免氫氣的污染,從而使學生了解到綠色化學的好處。
第三,實現實驗的微型化,減少儀器材料的浪費。所謂微型化實驗就是指在能夠滿足實驗要求,并正確得出實驗結論的前提下,對原來的實驗內容及實驗步驟進行重新的整合安排,盡量使用小號的儀器進行操作,提高實驗結果的精度,從而降低整個實驗過程中的廢氣和廢物產生量,并達到削弱化學實驗對周圍環境的不良影響的目的,實現真正的綠色化學。在綠色化學理念的滲透過程中,作為高中化學老師,可以在不影響實驗結果的前提下,將實驗進行微型化改進,減少儀器的耗損和實驗試劑的浪費,這樣也降低了實驗老師在處理后期廢物時的難度,同時也給學生樹立了榜樣,讓學生認識到綠色化學對實驗的積極影響。例如在進行氯氣制取實驗時,老師可以考慮在小號培養皿中進行少量漂白粉與稀硫酸的混合制取,這樣產生的氯氣能夠擴散到器皿中的其他液滴中繼續參與后續反應,這既是對實驗廢氣的再利用,也能夠提高實驗效率,實現了綠色化學的理念滲透。
三 結束語
從目前中國的高中化學教育現狀來看,綠色化學教育理念滲透還處在起步階段,因此,各高中學校在給學生進行化學教學時應該注重對綠色化學的思想教育培養,努力開發綠色化學教學方法和技術手段,提高教師的素養,給學生樹立綠色化學實驗的典范。高中的綠色化學教育之路任重而道遠,只有學校和老師共同努力,讓綠色化學的理念深入到學生的日常生活和學習中,才能取得真正的效果,為保護自然環境,節約資源做出貢獻,最終推動中國的社會主義現代化建設。
參考文獻