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所谓“绿色化学”,指的就是在制造并应用化学产品时,合理利用各种原材料,杜绝使用各种有毒或危险的溶剂与试剂,并对化学废弃物品加以处理,以减少其对环境的破坏。而在高中化学教学中渗透“绿色化学思想”,不仅迎合了新时期所倡导的“可持续发展原则”,而且还能引导学生更加合理、有效地应用各种化学原材料,减少化学污染,形成生态保护意识,有着重要的现实意义。
1.在化学内容讲解中渗透绿色化学思想
对于高中化学教学,其内容不仅涵盖了基本化学理论与知识,还蕴含着丰富的绿色化学思想,为此,教学中,教师要有意识地挖掘出书本中蕴含的绿色化学思想,并将其展示在学生面前,实现化学理论知识同绿色化学思想的有机融合,从而让学生在学习各种化学理论知识的同时,树立绿色化学理念[1]。同时,教师还应具体结合教学内容,合理安排教学计划与活动,对于涉及到污染物的内容,要逐步引导学生强化对环境情节型反应物质的反思与讨论,使之更加深入了解绿色化学思想。如在讲解“化学反应及其能量变化”内容时,笔者就引入了关于能量开发、利用与能源合理开发利用的知识;在讲解“卤素”内容时,就告知学生氯气用于自来水消毒中的优势与不足、氟利昂在臭氧层的保护和破坏等;如在讲解“硫与氮的氧化物”内容时,向学生简要介绍酸雨的形成机制、危害与具体的防治措施等,告诉学生汽车尾气作为一种氮氧化合物,是造成光化学烟雾与水体富营养化等的主要原因,从而让学生把握化学知识的同时,认识到环境保护的重要性。通过这样一种形式来让学生认识到化学在日常生活中的应用,并逐步形成绿色化学观念。
2.在化学实验操作中渗透绿色化学思想
第一,倡导微型实验,减少资源浪费。同常规实验相比,微型实验不仅可获得与之等同的实验结果,还能大大减少相关化学试剂的应用,减少环境污染。如用塑料吸管代替移液管,用一次性针管针头+内加小玻璃珠乳胶管制作酸碱滴定管,用小玻璃瓶制作酒精灯等,以此来节约实验成本,保护环境,迎合绿色化学理念[2];第二,改进化学实验,优化操作。如在迎合实验要求的前提下,适当减少采样量;尽量不要购置用不上的试剂,并尽量使用可回收试剂,使用可降解无磷洗涤剂;实验操作中,尽量使用酒精温度计,以免因水银温度计的使用而造成不必要的汞污染;第三,尽量选用无害原材料。如在向学生演示“白磷自燃”现象的时候,就可先对Mg2Si进行水解处理,而经水解后的生成的SiH4在水平上同样可出现自燃现象。但是,在这个试验中,并未生成有害气体或物质,却也达到了教学效果,并体现了“绿色化学思想”;第四,有效处理废弃物。①严禁向下水口倾倒废弃化学试剂或由实验生成的有害、有毒物质,也不可堆放在阳台、或楼道等公共场合,需统一收集、统一处理;②采用化学办法处理无法直接利用的有害物质。如对实验残留一氧化碳进行燃烧处理;对酸液进行碱液中和处理;③对废弃物简单处理后使之变废为宝。如针对“锰酸钾制取氧气”实验中的残留固体可当做部分实验制取氧气的一个催化剂,而且其最终残余物还可用在“钾焰色反应”实验中等。
3.在化学课外活动中渗透绿色化学思想
第一,积极展开绿色化学专题活动。在化学教学中,除了要在教学内容讲解与实验操作中渗透绿色化学思想,教师还应积极展开各种有意义的绿色化学专题活动,以此来调动学生积极探索绿色化学的欲望。如在情况允许下,自己邀请化学方面专家来校开展关于“绿色化学知识”的讲座,向学生科普绿色化学知识;在日常班级板报活动中,鼓励、指导学生将同环保相关的内容设计进去,展开宣传教育;组织全校举办“化学文化节”等;第二,积极设计具有实践性的调研课题。放假期间,教师可结合所学内容引导学生展开实践性调研,鼓励学生深入现实生活,寻出现实生活中实现绿色化学的办法。如组织学生就本地生活垃圾处理、分类与回收问题展开调研,并结合调研情况提出对应解决办法。
4.结语
总而言之,“绿色化学思想”在高中化学教学中的应用,不仅是人们主动同自然和谐相处的一个表现,同时也是我国积极创设“环境友好型、资源节约型”社会的一个重要举措。为此,在教学中,教师要有意识的将绿色化学思想渗透到化学理论知识讲解中、化学实验操作中与化学课外课题研究中,循序渐进地培养高中生的绿色化学意识,实现高中绿色化学教学目标,从整体上促进化学教学有效性。
参考文献
[1]程晓丹.绿色化学思想在高中化学教学中的应用[J].高考(综合版),20xx,(09):231.
[2]邓应高.绿色化学思想在高中化学教学中的应用探讨[J].新课程学习(中),20xx,(04):123.
[摘要]绿色化学是现代化学发展的必然趋势,是可持续发展理念的重要内容,高校是培养未来化学工程师的摇篮,在高校开展绿色化学教育具有十分重要的意义。
[关键词]绿色化学;化学教育;意义
绿色化学又称为清洁化学,是由美国化学会提出来的一个新概念,绿色化学经过20多年的发展,世界上很多国家已把“绿色化学”作为新世纪化学进展的主要方向之一,成为化学相关学科的一个重要思想,得到全世界广泛的响应。绿色化学的核心是利用化学反应的原理从反应的源头上减少和消除化学化工生产对环境的污染和人类健康的不利影响,从传统的“末端治理”变成“源头预防”,并且使反应物的原子全部转化为期望的目标产物,因此绿色化学不仅是通过防止污染物的生成来保护环境的一种方法,也是增加效率和降低生产成本的一种方法。如今绿色化学的理念已经被国际化学界所认同,并在实际的合成路线开发、生产工艺设计、生产技术改进等方面按照绿色化学提出的12条原则对化工产品进行设计、研究、开发,这必将对生态环境的改善和人们的生活质量的提高产生深远的影响[1]。
1、绿色化学在高校教育中的重要性
随着我国高校教育改革的不断深入与发展,高等教育的人才培养目标已不再是培养单纯的专业技术人才,而是培养具有高度的社会责任感和具有综合专业素质的人才,以适应时代和社会发展的需要。绿色化学作为可持续发展理念的重要组成部分是当代大学生应当具备的基本专业素养[2]。化学学科的改革必然要带动化学教育内容的改革,新的化学教育内容应该不断融入化学学科的新知识、新进展,而绿色化学就是在可持续发展背景下诞生的新学科,绿色化学理念与传统化学生产中的只考虑生产效率而不考虑生产过程中或生产后对环境的污染或者是先污染再治理的理念有本质上的不同,随着绿色化学的发展,绿色化学已变成了一种防止环境污染的生产实践,即在设计化学产品和过程中使其对人类健康和生态环境影响最小,最大程度上节约资源、减少污染,可以说绿色化学是更无害、更便宜、更智慧的化学,将来必定会在社会发展中发挥更大的作用[3]。因此在高校化学教学中加强绿色化学教育是化学学科改革的必然发展趋势,特别是在化学由传统化学转为绿色化学的今天,培养学生的绿色化学思想,能使学生更好的理解绿色化学的原理、方法和合成技术,让绿色化学理念深入思想,不断增强学生环境保护的意识以及社会责任感,已成为高校化学类学科人才培养的目标和方向之一[4]。
2、绿色化学在高校化学教育中的实施
1995年底,清华大学化学系宋心琦等人在《大学化学》上发表文章,介绍“绿色化学工艺”,最早提出应加强绿色化学的教育[5],1998年中国科学技术大学率先为学生开设选修课“绿色化学”,20xx年四川大学设立绿色化学专业博士点,开始了绿色化学专业硕士、博士研究生的培养,此外,一些院校也纷纷成立了绿色化学研究机构,如中国科学技术大学绿色科技研究与开发中心、四川大学绿色化学与技术研究中心等等,但是,仍有不少院校并未完全意识到在高校对化学类学生开设绿色化学课程的重要性,甚至有些化学教育工作者自身都没有绿色化学意识,因此要想更好的将绿色化学内容融入到高校化学课堂教学活动中,就必须首先加强对化学教育工作者绿色化学理念的培养,使其充分认识到绿色化学的重要性,并牢固树立可持续发展的教育观念,其次绿色化学是一门综合性学科,要求化学教育工作者必须具有扎实的化学理论知识,因此要加强化学教育工作者对相关绿色化学知识的学习,查阅相关绿色化学的文献、书籍,并通过网络平台掌握更前沿的绿色化学知识,了解最新的合成路线,化学教育工作者只有不断的提高、增加自身的化学知识素养,才能在课堂教学中,适当地介绍与教学内容相关的绿色化学知识,才能在有限的课堂教学活动中对学生进行绿色化学教育,加深学生对绿色化学重要性的认识。
3、化学实验的绿色化
众所周知,化学是一门以实验为基础的学科,学生在实验的过程中将理论知识与实践结合起来,不仅能提高动手能力,也能加深对理论知识的理解与掌握,虽然高校的化学实验相对化工生产对环境和人体危害较小,但在实验过程中产生的废气、废料、废液,还有对原材料的浪费也是不容忽视的问题,特别是化学类学生作为将来的化学工程师更应该提高绿色化学认识,所以作为化学实验教师就应该思考如何将绿色化学理念融入实验中,在实验课程中加入绿色化学元素,加深学生对绿色化学的体验,比如在实验前让学生去思考如何在实验中选择安全有效的反应途径;如何寻求安全有效的反应原料;如何选择无毒无害或不使用溶剂;如何提高反应的效率,使原子利用率最大化;如何减少化学反应过程中产生的废气、废料、废液;如何使反应条件安全有效等,因此在化学实验教学中融入绿色化学的教育思想可提高学生在实验中的积极主动性和创新思维能力。
4、结语
绿色化学由开始的思想萌芽到最后将其变成了生产实践,目前绿色化学正在为资源的有效利用、环境污染问题的解决和可持续发展等发挥着越来越重要的作用,高校作为培养未来化学工程师的摇篮,在高校化学教育中开展绿色化学教育具有十分重要的意义,首先通过绿色化学教育让绿色化学理念在学生的头脑中生根发芽,让学生牢固的树立绿色化学意识,为其在以后的工作、生活中打下良好的绿色化学思想基础[6]。其次随着社会的发展,环境污染问题已经发展为关乎人类生存的关键问题,由此可见,将绿色化学理念融入到高校教学内容中,有助于提高学生对环境污染的重视和环保意识的增强[7],激发学生对绿色化学知识的学习兴趣和对绿色化学实验的创新能力。由于绿色化学反应具有产率更高,合成步骤更少,产品性能更好的优势,在高校加强绿色化学教育对提高学生毕业后对市场经济的适应能力,进而提高社会生产效益具有一定积极作用[8]。
随着人类社会的不断发展,化学的水平也在不断地提高,为了能够适应人类的可持续发展,高校在培养化学人才的时候也必须注意向学生灌输绿色化学的概念。所谓的绿色化学指的是对环境无害,或者是对环境友好的化学,绿色化学融入了生物、物理等多方面的专业知识和技能,是一种新兴的交叉学科。在高校化学教学中融入绿色化学,能够帮助学生树立绿色化学的概念,自觉地减少化学实验和研究给环境带来的污染,能更好地培养出适应新时代的化学人才。教师在进行教学的时候可以采取一系列的措施和策略将绿色化学的理念融入到教学中去。
一、创新教材,融入绿色化学
由于绿色化学本身就是一门新兴的学科,还处在发展阶段,所以相关的教材和学说等还不是十分完善,教师如果要在教学中融入绿色化学的概念,就必须要自己努力创新教案,根据自己学校的实际情况选择适当的教材,并不断关注绿色化学的相关信息,在编写教案的时候将有关绿色化学的内容融入到教案中去,不断地琢磨绿色化学的原理和教学方法。
在具体进行教学的过程中,为了弥补教材不足的问题,教师可以选择一些现实生活中生动形象的例子,将这些例子结合教材说给学生听。例如,在谈到大气污染治理的问题时,教师可以寻找一些具体的例子,说明城市汽车数量上升和尾气排放量的问题,并促使学生思考要采用怎样的方法来解决汽车尾气的问题。这样,既能够促进学生思考,又可以引入教学的内容,并将教学内容和现实生活相结合,鼓励学生研究有利于环境保护的绿色化学。
二、改良实验,渗透绿色化学
在化学教学中,除了讲课以外,实验也是必不可少的。在实验的过程中,会使用一些有毒有害的化学试剂,或者会在实验中排放一些有毒有害的物质,这本身就和绿色化学的理念不相符,所以教师还必须要努力改良化学实验,在其中渗透绿色化学的内容。
(一)科学选择绿色的实验
为了更好地在化学教学中融入绿色化学的理念,教师在选择实验的时候要尽量选择一些对环境友好的实验。在选择化学实验的时候,教师可以仔细分析一下该实验所需要用到的化学试剂,尽量避免使用有毒有害的试剂。在某个实验中需要用到有毒有害的试剂,教师可以考虑选择其他的化学试剂来进行替换。例如,在选择催化剂的时候,有一些液态强酸、强碱等类型的催化剂,对环境有一定的毒害,教师可以选择一些对环境友好的酶来充当催化剂。又如,在进行乙酰苯胺的重结晶等类型的实验时,为了避免实验中有毒溶剂对环境的破坏,教师可以选择使用水来代替有机溶剂,防止污染环境。
(二)改进仪器,多实验合并
如果教师发现在实验中必须要选择某些试剂进行实验的话,可以通过改进实验仪器的来进行改良,使实验能够符合绿色化学的要求。例如,在进行碘的升华实验时,如果使用密封的仪器就可以使碘能够被反复使用,可以减少碘挥发而引起的环境污染。这时候,教师可以选择使用碘锤这样的密封仪器来进行实验。
另外,教师还可以通过优化实验方案的方法来改良实验,可以利用串联实验的方法,将一个实验中的产物当成是下一个实验的原料,这样,就将若干个实验有机地结合在一起,不仅能够丰富实验的内容,更能够通过这样的方法有效地减少实验的次数,从而减少化学试剂对环境造成的损害。
(三)处理废弃物,回收利用
由于在化学实验中不可避免会产生一些废弃物,如废气、废水之类的,教师必须妥善处理好这些废弃物,避免它们对环境造成损害。对于一些可以被重新利用的废弃物,教师可以采用回收利用的方法,进行处理后再加以使用。例如,在进行有机物实验的时候,会用到乙醚、乙醇等萃取剂,这些萃取剂在使用完毕之后如果随意遗弃的话将会对环境造成危害,教师可以根据它们沸点不同的性质来进行蒸馏等处理,将它们回收利用。对于一些实验中产生的废气,尽量不要将它们排入大气中,教师可以利用不同的方法加以处理,例如可以将废气导入水、碱液等,将它们吸收。对于无法再次被利用的废弃物,教师也要注意提醒学生不可随意丢弃,要将它们放入规定的回收瓶中,并统一进行处理,例如埋入规定的地点等。
(四)运用多媒体仿真实验
在化学实验中,有些实验虽然很重要,但是它们的危险性太大,而且还会伴随生成较多的有毒有害物质。在这种情况下,教师要妥善选择实验,必要的时候可以放弃继续实验,而选用多媒体课件的方法来展示实验内容,让学生能够通过课件展示来观看实验过程,这样,不仅节省了药品的消耗,也减少了化学实验对环境的损害。对于一些化学实验中的要点,教师还可以通过暂停、回放、慢放等方法来逐一展示,让学生能够对实验的整个过程更加了解。
三、课外活动,实践绿色化学
为了让化学教学不至于纸上谈兵,教师还可以用丰富多彩的课余活动,让学生将自己所学到的绿色化学的知识融入到实践中去,通过实践活动丰富学生的知识,并激发他们的学习热情,让他们能够主动地投入到绿色化学的学习和研究中去。
综上所述,为了更好地实现人类的可持续发展,必须不断普及绿色化学的理念。在高校中,化学教师要努力将绿色化学的理念贯穿到整个教学活动中去,采取一定的策略,在实例说明、化学实验、课外活动中融入绿色化学的内容,培养学生对绿色化学的感悟。