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关键词:绿色化学;研究发展;环境保护;应用
1、绿色化学的基本概念
绿色化学是利用化学原理来防止污染的一门学科,也称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,在绿色化学基础上发展起来的技术称为绿色技术、环境友好技术或清洁生产技术。绿色化学的化学反应过程,实现“零”排放,不产生污染。绿色化学对生产过程来说,包括节约原材料和能源、淘汰有毒原料、减降废物的数量和毒性。 绿色化学通过改变化学品或生产过程的内在本质,来减少或消除有害物质的使用或产生,是非常科学的,是化学工业可持续发展的基础。
2、绿色化学的原则
绿色化学经过先驱者10多年的研究与探索,总结出了绿色化学的一些理论和原则,为绿色化学的今后研究工作奠定了墓础。P.T .A nastas和J.C. W aner提出的12条绿色化学的原则目前为国际化学界所公认,它反映了近年来在绿色化学领域中所开展的多方面的研究工作内容,同时也指明了未来发展绿色化学的方向。
3、绿色化学主要研究内容
绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的,具体包括:新合成方法和路线的研究,特别是新型催化剂和催化过程的研究;新化学原料的研究,包括生物质资源的沽净转化和综合利用;新反应条件及过程的研究,包括对超临界流体、环境无害的介质等的研究;绿色产品的设计和研制的研究。
4、绿色化学的主要研究对象
4.1 原料的绿色化
现有的化工生产中,仍有不少产品在生产过程中使用着剧毒原料。为了确保环境安全和人类的健康,寻找无毒、无害的原料来生产人类所需的化工产品,是十分必要的。
4.2 化学反应的绿色化
提高化学反应效率符合化学反应绿色化的要求,化学反应的绿色化包括 (1)原子经济性。即最大限度地利用原料和最大限度地减少废物的排放,减少环境污染。 (2)反应的选择性。化学反应的选择性包括位置选择性、化学选择性和立体选择性。
4.3 产品的绿色化
产品的绿色化是绿色化学的关键部分,其实质就是大力研制并且提供人身更安全的环境友好型化工产品,如新的海洋生物防垢剂、THPS杀菌剂、灭火制冷剂、二酰基肼杀虫剂等。可降解塑料、环境友好农药、绿色燃料、绿色涂料、CFCs替代物等等都是很有发展前景的绿色产品,随着技术的进步,越来越多的产品将会取代原来的对环境有害的产品。
4.4 催化剂的绿色化
目前在许多化学反应和化学工艺中,常采用对设备腐蚀较大,污染环境、危害人体健康和社会安全的化学原材料作为催化剂,目前围绕催化剂的绿色化展开的研究主要有:仿酶催化剂、固体酸催化、水溶性有机金属配合催化剂及多相催化体系。
4.5 溶剂的绿色化
溶剂在化学品生产过程中,广泛的用做反应分离的介质或用做清洗剂。当前广泛使用的溶剂是挥发性有机化合物(VOC),其在使用过程中有的会引起地面臭氧的形成,有的会引起水源污染。
4.6 化学设计的绿色化
化学设计的绿色化是利用计算机进行辅助的绿色化学设计。其做法是:首先建立一个尽可能全的化学反应的资料库,利用计算机进行可能的化学反应的组合;其次确定目标产物和可能采用的原料;第三让计算机找出能生产目标产物的反应及所需原料,第四以上一步的原料为目标产物再做搜寻,找出该目标产物的合成反应原料,直到得出预定的原料;最后比较各条可能的反应路线的经济技术性及环境效应,从中选出最佳途径。
4.7 合成技术的绿色化
合成技术的绿色化是近年来发展起来的,其宗旨是要减少有毒有害物质的使用,该技术采用一些特别的非传统的化学方法,获得多种环境效果,改善产品的选择性,降低单位产品的能耗。其中电化学发是新世纪洁净技术的重要方法,该方法在化学反应中无需使用有毒有害试剂,而且还可以使反应在常温、常压下进行,所以,电化学方法在洁净合成中个有独特的魅力。
5、绿色化学的新技术和新工艺
5.1 催化技术
催化剂,不仅可以加速反应的过程,极大地改善化学反应的选择性和提高转化率,提高产品质量、降低成本,而且能从根本上减少或消除副产物的产生,减少污染,最大限度地利用各种资源,保护生态环境,这是绿色化学研究所追求的目标。
5.2 生物技术
生物技术被认为是21世纪最具有发展潜力的产业之一,是当代科学的高新技术,生物技术在医药、食品、能源、冶金、化工、精细化学品的制造等方面具有广泛的应用。它的最大特点在于能充分利用生物质资源,节约能源,易于实现清洁生产,而且可以实现一般化工技术难以实现的化工过程。生物技术主要包括:基因工程、细胞工程、酶工程和微生物工程。
5.3 超声技术
超声技术,即声化学,它是声学和化学的交叉渗透而产生的一门新兴交叉学科。声化学能改变反应的进程,提高反应的选择性,增加化学反应的速率和产率,降低能耗和较少废物的排放,因此声化学技术作为一种安全无害的“绿色技术”,在合成化学中具有广泛的应用。
关键词:化学工业;绿色化;工业技术;工艺
一、前言
化学工业简单来说就是通过采用化学的技术和方法将一种物质转化为另一种物质。现代的化学工业主要包括有:化学肥料工业、酸碱基本化学工业、农药工业、染料工业、基本有机合成工业、塑料工业、橡胶工业、油漆工业、合成纤维工业等等。
发展化学工业,对于改进工业生产工艺,发展农业生产,扩大工业原料,巩固国防,发展尖端科学技术,改善人民生活以及开展综合利用都有很大作用,它是国民经济中的一个重要组成部分。
当前,自然科学和技术科学的各门学科正在酝酿着新的技术突破,化学工业也将随着催化、分子设计、激光和化学仿生学等重大技术突破而进入一个崭新的时代。
二、绿色化学工业
目前化学工业使用的工艺技术,大多数是四五十年代研究开发的,很多技术存在着不同程度的环境污染问题。只有对现有化工技术进行变革,人类社会和经济的持续发展才有可能。革新现有技术的最好办法是大力研究和开发从源头根除环境污染的绿色化学工业技术。
绿色化学工业是利用化学工业的原理和方法,来减少或消除对人类健康、社区安全和生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物以及副产物等,从源头阻止环境污染传统的化学工业虽然可以得到需要的新物质,但同时也产生大量排放物,严重污染环境,使资源不能得到有效的利用。随着人类环保意识的日益提高,从环保、经济和社会的要求来看,化学工业不能再承担使用和产生有毒、有害物质的费用,需要大力研究和开发能从源头上减少和消除污染的绿色化学。
化学工业能否洁净的生产化学品,其实质就是要利用化学原理从源头上消除污染。绿色化学是指化学反应过程以“原子经济性”为基本原则,即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子,实现“零”排放,不产生污染。采用无毒无害的溶剂、助剂和催化剂生产有利于环境保护、社会安全和人身健康的环境友好的化学品。绿色化学化工的目标是寻找充分利用原材料和能源,且在各个环节都洁净和无污染的反应途径和工艺。对生产过程来说,绿色化学包括节约原材料和能源;淘汰有毒原料,在生产过程排放废弃物之前,减少废物的数量和毒性。绿色化学是解决环境污染问题的一种方法与传统污染治理方法不同,它是通过改变化学品或生产过程的内在本质,来减少或消除有害物质的使用或产生,是非常科学的,是化学工业可持续发展的基础。
1.原料的绿色化
化学反应类型或合成路径的特性,在很大程度上是由初始原料的选择决定。这种选择也就决定了生产者在处理这种物质、生产制造及运输时的危险性,对人体健康和环境的影响起着重要的作用。
目前 ,许多的化学品都是由石油作为初始原料,石油炼制常常需要消耗大量的能源.炼制往往需加氧,而氧化过程是化学合成中污染最严重的。寻找替代的环境无害的原料是绿色化学的首要任务之一。生物质包括农作物、植物及其他任何通过光合作用生成的物质是理想的石油替代品,其对人类健康和环境的影响较石油原料要小得多。
2.化学反应过程绿色化
化学反应过程绿色化的目标就是要实现“原子经济反应”。理想的原子经济反应是原料分子中的原子全部转化成产物,不产生副产物或废物,实现废物的“零排放”。
化学反应本质上是原子外层电子的重新排列组合形成新的化学键。在发生反应的条件下,存在多种排列组合方式,即存在多个平行反应。要使原料分子中的原子在反应的条件下全部转化成产物,反应的选择性必须达到 100%。这在目前认识的化学反应中是很少的。
3.催化剂的绿色化
烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸催化剂。这些催化剂的共同缺点是,对设备的腐蚀严重,对人身的危害大和产生废渣,污染环境。为此,多年来国外正从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料中大力开发固体酸烷基化催化剂。现已开发的有:采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化工艺;采用沸石为催化剂的丙烯和苯烃化异丙苯工艺。在固体烷基化的研究中,还应进一步提高催化剂的选择性,以降低产品中的杂质含量;提高催化剂的稳定性,以延长运转周期;降低原料中的苯烯比,以提高经济效益。
4.溶剂的绿色化
溶剂在化学品生产过程中,广泛的用做反应分离的介质或用做清洗剂。在释放至环境或需处理的化学物质中,溶剂所占比重是大量的。减少溶剂的使用,改进传统的溶剂,采用环境无害的替代溶剂及开发无溶剂反应是绿色化学的任务。化学品制造中的污染问题不仅可能来源于原料和产品,而且也可能来源于制造过程中所使用的物质,最常见的是在反应介质、分离和配方中所用的溶剂。当前广泛应用的溶剂是挥发性有机化合物,它在使用过程中有的会引起地面臭氧的形成,有的会引起水源污染,因此要限制这类溶剂的使用。
三、结论
化学工业在国民经济中起着非常重要的作用,不仅提供大量的本行业产品,还为其他行业提供原材料。随着世界经济的迅速发展和全球环境状况的不断恶化,化学工业既面临着严峻的挑战也面临着巨大的机遇。走可持续发展的道路,加强绿色化学的理论研究,加快绿色化学品的开发,是摆在化学科学和化学工作者面前的首要任务。
参考文献
[1] 闵恩泽, 吴巍等编著. 绿色化学与化工[M]. 北京: 化学工业出版社, 2000.
[2] 孙履厚主编. 精细化工新材料与技术[M]. 北京: 中国石油出版社, 1998.
关键词:绿色化学;化学实验;教学改革;措施
中图分类号:G642.0?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)46-0269-02
一、绿色化学的内涵及理念
在现代工业化的进程中,传统化学行业创造了辉煌成就,取得了举世瞩目的业绩。在大量生产、使用化学用品的同时,有毒废物的排放也愈来愈多,从而引起全球范围的生态环境危机,人类也因此面临着生存危机。世界各国在经历了千方百计的治理而效果并不理想的情况下重新审视已经走过的环境保护历程。当前社会有待解决的问题是如何在保持经济飞速发展、给人类创造更多财富同时,能够有效消除传统化学带来的危害,实现可持续发展。因此,绿色化学应运而生[1,2]。那么,什么是绿色化学?绿色化学又被称为环境友好型化学、环境无害性化学以及清洁型化学。它是采用化学原理及手段来减少甚至消除因原料、试剂、催化剂等带来的对人类健康、社会环境有害的物质。传统上只是采用依靠大量人力、物力以及财力先污染后治理的保护措施,虽然在一定程度上减少了环境污染,但却不能从根本上解决环境污染问题。绿色化学则是从源头上减少和消除化学对环境的污染,它通过改变化学产品或过程的内在本质,最低量使用或不使用有毒化学物品,避免化学产品的设计、制造等过程中产生有害物质,从而实现整个化学过程环境友好[3]。根据绿色化学的原则,绿色化学实验主要包括以下方面:①绿色原料,即尽可能选用无毒无公害材料。②绿色催化剂、溶剂等。③选择产率高的工艺路线,减少有毒副产品的生成,实现“零排放”。④无公害的目标产物。化学实验全过程绿色化,在不可避免地会产生有害有腐蚀物质时,采用“微型实验”使有毒物质用量达到最小却不影响实验效果,同时对实验“三废”采取恰当处理措施,确保污染最低[4]。可见,绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学。绿色化学必将成为新世纪化学发展的方向和基础,它真正做到了绿色环保、环境友好、技术先进、经济可靠。
二、高校实施绿色化学实验教学改革的必要性
在学生学习知识、掌握动手操作技能和进行科学研究的过程中,化学实验发挥着无可替代的重要作用。在进行实验的同时,也产生并向环境排放着“三废”,由此产生的环境污染和对师生健康的危害是不可忽视的。因此,在实验中要主动地减少和消除化学污染。增强学生的环保意识,改进实验方式,设计合理的实验内容,减少和分类处理有害废弃物等,绿色化学实验是高校教育改革发展的必然趋势。绿色化学在高校的开展极具重要的战略意义及现实意义。首先实现社会经济的可持续发展,要求学生从节约资源和能源、保护环境和经济发展的角度出发,改变以往单纯注重效益而忽视生存环境恶化的做法;培养他们探索发展既有良好性能或功能,又对资源和能源消耗较低的思想理念,绿色化学理念作为学生素质培养的重要组成部分加以引导,培养学生的绿色化学理念和环境保护意识,强化学生高度的社会责任感,才能适应现代社会和经济发展的需要[5]。其次,只有科技界和教育界才有能力研究并解决问题的绿色化学是需要多科学支撑的高层次化学,它是作为对传统化学的一次革命而提出的全新概念。高等教育应该培养高素质人才,那么,专业教育不仅包括了“化学绿色”,其更深层的含义是如何做人的“非化学绿色”。学科发展的综合化、交叉化是学科发展的必然趋势,绿色化学是符合教育部学科专业建设要求的高层次交叉学科,它是符合高等教育改革的形势,符合新世纪人才培养要求的;作为高等院校人才培养目标的创新精神、实践能力和挑战传统化学的思维方式,绿色化学可以通过其本身遵循的涉及多学科的原理、方法和技术的十二条原则来对高等院校的学生进行培养教育。因此,高等化学教育工作者需要在教学中不断向学生传达绿色化学的思想理念,并在化学研究中身体力行,减少化学实验对于环境以及人体的危害,提高学生的综合素质以及社会责任感,并将其贯穿于整个化学教育的始终。可见,在面对绿色化学的新概念、新理念和新要求的情况下,在化学实验的教学中,绿色化学改革是必然的。
三、实施绿色化学实验教学改革的具体措施
如何使化学实验绿色化是高校化学教育工作者要面对的一个严峻课题。近年来,我校的实验教学的指导思想是绿色化学,培养学生具有绿色化学思想观念并且使得学生掌握绿色化学的理论、方法和技术,将绿色化的化学实验进一步探索与实践,取得了明显的效果。
1.化学实验的微型化。和常规的实验相比较,微型化学实验是运用新的方法与技术,可以达到双赢的效果,即不污染环境而且降低实验成本。而不是大家理解的在微型仪器中进行。多年来,我们改进了传统的实验,我们大多数实验都可以用现有实验仪器完成,采用“性质实验点滴化,分析实验减量化,合成实验微型化”的方针,实现了用尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验目标。微型化学实验拥有溶剂、其他的辅助、水电耗量的减少等优点,实验成本得以降低,实验安全性也得以提高;由于“三废”量很少,改善了实验的环境条件,改善了环境。[7]化学实验的微型化积极调动了学生的创新意识,同时我们教师也要教育他们保护环境,节约能源。我们应该大力提倡这种意识。
2.化学试剂的绿色化。在实验过程中,不仅要尽量使用无毒无害的试剂和溶剂,合理设计实验过程,从而实现实验的绿色化,还应尽量较少试剂的用量,鼓励学生动动脑筋思考怎样减少实际的用量,同时达到理想的实验结果。
3.妥善处理实验产生的“三废”。“三废”危害我们都很清楚,因此要提高对实验室“三废”处理重要性的认识,积极采取措施妥善处理实验室“三废”。应将实验室的环境维护规范化、制度化,按照国家要求的排放标准进行处理,各种废液如酸类、碱类、盐类、废渣妥善倒入各自的回收容器内,将废弃物归类,采取相应的正确方法来处理废弃物;实验过程中产生大量有毒有害及腐蚀性的气体,在通风橱内完成实验,并将尾气集中收集,采用吸收、中和等方法集中处理[7];在无机化学实验过程中产生了含酸、碱、铬、镉、铅、汞等化合物的废液,很多情况下错误地将废液直接倒掉,对环境产生了及其恶劣的影响。近年来,我们采用了以下方法:酸碱中和、尽量让重金属离子生成沉淀、加氧化剂或配合剂将CN-离子转化等。但是由于经费等方面的问题,我们的处理是远远不够的。今后需引起足够重视,加大研究及处理的力度。
4.串联实验或组合实验。在实验过程中,我们加入自己的创新,使得实验的产物可以作为下一个实验的原料,不仅提高了学生的创新意识,而且降低了试验成本。如硫代硫酸钠的制备及其质量分数的测定和硫酸铜的制备及其质量分数的测定,我们可以将两个基本化学实验相串联,不仅节约时间、药品,而且也有利于提高学生的创新意识,激发他们对于实验的兴趣。
5.开放研究性课题,让学生自主探求解决环境问题的新方式。研究性课题的设置,意在培养学生独立思考、自主学习能力,应加以合理引导,从课题选择上适当调整,促进学生关注社会、关注环境的意识[8]。我们在教学过程中为学生设计的研究性课题有:①香烟烟雾的有害物质。②废旧电池中的有害物质。③某河的水质及污染物调查。④中学化学实验室的废水综合处理。⑤对不同城市固体废弃物品种和重新利用的调查。
总之,实现化学实验绿色化的道路曲折而漫长,但是并非遥不可及,需要广大师生将创新意识和环保意识溶于实验过程中,化学实验绿色化不再是口号,不再是形式了。
参考文献:
[1]朱清时.绿色化学的进展[J].大学化学,1997,(6):7-10
[2]闵恩泽,傅军.绿色化学进展[J].化学通报,1999,(1):10
[3]贾寿华,盛峰,王玉华.搞好“三废”综合治理,创建绿色化学实验室[J].实验技术与管理,2004,21(2):139~142.
[4]汪朝阳,李景宁.大学化学教学中绿色化学教育的渗透[J].大学化学,2001,16(2):19.
[5]唐建生,王健.化学教学中渗透可持续发展教育的探索[J].湘潭师范学院学报(自然科学版),2005,(4):129-131.
[6]张荣国,杨静,郭丽萍等.大学绿色化学实验体系设想[J].高等工程教育研究,2002,(6):81-82.
【关键词】绿色化学,现状、渗透、策略
新课标中清晰指出,化学在改善生活条件、实现人与自然的和谐发展、解决环境等问题中发挥着关键性的作用,为积极响应新课改中的要求,化学工作者应不断探索,积极研究,经过长期探索,绿色化学理念应运用而生。绿色化学理念是一种在化工生产活动以及化学反应阶段,尽量不使用或者较少使用有害物质,同时,尽量降低有害物质形成的思想。绿色化学理念与可持续发展相一致,并是人与自然和谐发展的具体体现。近年来,绿色化学思想在高考试题中的比重也逐渐增加,因此,在高中化学教学中渗透绿色化学理念具有深远的现实影响。
一、绿色化学教学现状
绿色化学最早是由ASC提出,截止到目前为止,已经得到各个国家的广泛关注和支持。绿色化学是指通过化学原理降低或者消除环境污染程度,将反应物百分之百地转换成产物是绿色化学中最理想的生产方式。在二十世纪,化学已经取得了一些突破性成绩,自进入二十一世纪后,快速发展,得到了社会各界的高度认可,这在推动社会发展进程的同时,也加重了环境污染程度,使得人们对化学形成了错误的认识,大部分人主观认为化学与化工是产生环境污染的主要根源。现阶段,我国在绿色化学中的研究正处于起步阶段,在高中化学渗透过程中存在认识不全面、忽视绿色化学理念绿色等问题,化学教学效果并不理想。
(一)认识方面的不足
有学者曾经调查显示在贵州的中学里只有13%的教师清楚绿色化学的真正涵义,非常清楚的只有8%,因此绝大部分化学教师对绿色化学并不熟悉,对绿色化学的真正意义不清楚,甚至还有人对绿色化学的重要性和前景持怀疑态度。高中学生听说过绿色化学的人比较少,占调查总人数的18%,知道绿色化学真正含义只有11%不知道的人数占了65%。这一结果说明了尽管绿色化学已经作为化学科学未来发展的方向和趋势,但在中学中还有很多化学教师对其却知之甚少,因此,教师在教学过程中渗透绿色化学理念就很少了,尤其在实验中就更是微乎其微。所以在中学化学实验教学中渗透绿色化学理念显得十分重要。
(二)理解误区的存在
很多人把绿色化学和环境化学混为一谈,认为两者没有什么本质的区别。实际上绿色化学和环境化学是两个截然不同的概念。环境化学是一门独立的学科,而绿色化学是一门多学科交叉的广泛的研究领域。它与生物学、环境科学、生态学、材料科学、医药学、物理学、计算机科学等有着密切的联系。绿色化学的应用与发展以这些学科的知识为基础。
(三)高中教材绿色化学知识的局限性
传统高中化学教学注重化学知识的传授,化学技能的培养,化学方法的训练,片面强调了化学反应原理和应用而忽视了反应试剂、催化剂、产品对环境的影响。
从现有高中教材内容分析,高中学生所用的化学教科书在元素化合物知识中穿插了大气污染和防治,水的污染和防治、温室效应、酸雨、臭氧层空洞等内容,介绍了主要的污染物对环境的影响及防治。在实验中也安排有关环境污染及防治的内容,如在制取Cl2的实验中采用NaOH溶液吸收剩余的Cl2,但很少涉及预防“三废”问题。因此,教材内容不是从实现污染始端预防的角度出发,而只谈到了化学变化或化工生产中的危害和治理,这都不是绿色化学,只能是传统的环境化学保护和防治。
在硫酸工业,氯碱工业教材中安排了工艺流程的介绍,催化剂的使用,原料的利用率,以及工业化与社会效益的综合问题的讨论。在这部分内容来看开始涉及了绿色化学的知识与理念,但是从内容的数量上及明确程度也不够。
二、绿色化学理念的渗透策略
(一)提高教师自身绿色化学理念的认识和掌握
教师是课堂教学的关键,也是开展化学实验关键的组织者和引导者。因此,教师要不断提高自身的专业素养,加深对绿色化学理念的认识和掌握。在实际教学过程中,不断探究创新出更加新颖、科学的绿色化理念的渗透方式。使学生对绿色化学知识有正确的认识和应用,从而提高化学课堂的教学质量和效率。另外,化学教师还要重视起学生绿色化学意识的形成和发展。在课堂教学过程中,培养学生形成正确的绿色化学的意识。在进行实验时,教师要对仪器的使用和药品的正确用量,做出正确的讲解和演示,尤其是要为学生讲解一旦毒气泄漏时,及时应对和处理的方式。同时还要引导学生对实验过程不断总结和完善,减少有毒物品的使用次数,尽量避免由于化学药品的过度使用,以及有毒药品对师生身心健康造成的危害。还有就是三废的处理和回收,很多实验的残留物都带有一定的污染和危害,教师要引导学生在不造成二次污染的前提下,进行科学合理的回收再利用。这样既保护环境,又能节约资源。
(二)用绿色化学思想指导改进实验,渗透绿色化学理念
在教学过程中,有意识、有计划地引导学生设计绿色化学实验,是强化学生绿色化学理念的有效方法。绿色化学实验研究的中心问题是使化学反应及其产物具有以下特点:①采用无毒、无害的原料;②在无毒、无害的反应条件(催化剂、溶剂)下进行;③减量、循环、重复使用;④具有“原子经济性”,即反应具有高选择性,极少副产品,甚至实现零排放;⑤产品应是对环境友好的;⑥满足价廉物美的传统标准。根据不同情况设计的实验达到上述任一条或几条要求,就可以认为该化学实验达到了绿色化学实验的设计要求。
(三)实验装置绿色化的改进
在教学过程中教师除传授知识和培养技能外,还要着重引导学生对污染环境 的化学实验或存在安全隐患的实验装置进行改革、创新,使其成为绿色化学实验, 从而培养了学生的绿色化学意识。从绿色化学的角度来看,中学化学中许多物质的制取反应、性质检验、化学工 艺等都是值得讨论和重新考虑的。如高一化学第六章[实验6-4}:蔗糖与浓硫酸的 反应,在200m1烧杯中放入2鲍蔗糖,加入几滴水,搅拌均匀。然后加入15mL溶 质的质量分数为980的浓硫酸,迅速搅拌。观察实验现象。此实验的缺点是:反应 放出大量有刺激气味的有毒气体如SOZ等,对空气污染严重,学生咳嗽不止,甚至 干扰了课堂正常秩序。如何改进实验装置?使其既能确保实验安全,防止向空气 中排入S0}等气体污染环境,又能保证实验现象明显,具有说服力。这个问题让学 生到开放实验室去探索讨论,并设计实验改进装置。学生提出各种各样的改进方 案,再通过实验、分析、比较、讨论后,得出改进的最佳实验装置为:将200m1烧杯置于有少量水的玻璃水槽内的一块大理石小垫块上(大理石小垫块稍微高于水面),再在200m1小烧杯上倒扣一个大烧杯。优点:操作方便,安全可靠,现象明显。
关键词:浅谈 高中 化学 教学 学习 思考
化学是一门重要的自然科学,以实验为基础是化学学科的重要特征之一。为了充分挖掘化学实验的教育功能,深刻理解并倡导新课程标准的改革理念,在此,谈点浅薄之见。
一、传统化学实验教学的弊端
在传统教学中,实验教学常用模式为:教师说实验,黑板上写实验,接着演示实验,然后把实验现象和结果归纳总结。教学中观察实验和做实验的目的主要是对所学知识的巩固和加深印象。学生一般都是被动接受实验知识,从培养学生综合能力角度来看,传统化学实验教学模式显然有很大缺陷。
二、新课程理念下的化学实验优势和特色
“新的化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发,发挥学科的自身优势,将科学探究作为课程改革的突破,激发学生的主动性和创造意识,使获得化学知识和技能的过程成为理解化学进行科学探究的过程。”在这样的课程理念指导下,化学实验模式变成:“实验―问题―讨论―总结”或“问题―讨论―实验―总结”,这样的模式能激发学生的学习兴趣,启迪学生的科学思维,训练学生求知的科学方法,帮助学生理解、掌握化学知识和技能,培养学生的科学态度,使学生学会从多角度、多方面去思考和探索问题。
三、新课程理念下的化学实验教学思路
1.努力将验证性实验设计成探究性实验
探究性实验要求教者所设计的实验具有启迪学生思维的作用,教师必须对实验做出富有启发性的指导,使学生能自觉的深入思考。在化学教学中有较多的验证性实验,如教师勇于探究,将演示实验设计成探究活动的实验方式,精心安排设计一些小悬念,通过问题启发诱导使学生积极参与探索之中,亲身体验科学知识及规律的形成。
2.设计的实验必须与生活实际相联系
生活处处有化学。为了使学生用化学知识理解和解释身边的现象,在条件允许情况下,应尽量增加一些贴近生活和社会的实验。例如,“智力碘”是人体不可缺少的微量元素,当人体较长时间生活在缺碘环境中,会患碘缺乏病――甲状腺肿大。目前我国在食盐中加碘就是防治碘缺乏病的一种好方法。在教学中我对该实验做如下设计:假如你是一名质检员,你怎样用所学过的化学知识来检测市场上卖的加碘盐是真品?列出所需试剂;什么现象可以告诉大家所卖得是真品?当上“质检员”的学生积极寻找化学原理,试剂,仪器,动手操作、记录所观察的现象结果,这样的实验学习,有助于学生了解化学学习的重要性, 有助于学生动手动脑,激发学习化学的兴趣,认识化学与生活的关系,促进科学素养的全面提高。
3.倡导绿色化学实验,增强学生环保意识
绿色化学是人类与自然和谐相处的化学,其目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原料,最大限度节约能源,在化工生产中各环节都实现净化和无污染的反应途径。当前世界各国都在进行绿色化学的研究,并注重绿色化学教育,培养绿色化学意识。现行中学化学教材中的化学实验和化工模拟实验都体现了绿色化学的内涵,设计新的化学反应条件,减少废弃物的产生和排放,降低对人类健康和环境的危害。实验中提倡绿色化学,并强化绿色化学的观念,这样才能培养学生学习在生活中预防化学污染的思想,学习消除或尽可能减少毒气污染的实验技术。
4.实验教学中注重对学生观察能力的培养
俄国著名的化学家门捷列夫曾说过:“科学的原理起源于实验的世界和观察的领域,观察是第一步,没有观察就没有接踵而来的前进。观察,观察,再观察”。对学生观察能力的培养应做好以下两点:首先,要激发学生浓厚的观察兴趣。教学中应多鼓励学生观察化学现象,并用已掌握的化学知识来解释这些现象,这样既可以使学生学会观察,又可以使学生在观察中体会到化学之美和与生活的联系,激发起观察和学习化学知识的浓厚兴趣。其次,应教导学生遵循一定的观察原则。观察要有目的性,要全面,还要教给学生灵活的观察方法。
5.多媒体技术辅助化学实验教学
多媒体技术能为化学教学提供丰富多彩、生动直观的教学情景。运用多媒体技术可以实现以学生学习为中心,培养学生的自学能力,培养学生适应信息化社会需要的信息收集、选择、处理的能力。传统的实验教学,一旦遇到危险大、费用高、耗时长的实验往往难以开展;化学上微观物质结构及其运动的实验,是人类用肉眼所不能看到的等,多媒体正好弥补了这一缺陷,此刻在计算机上“做实验”成了十分理想的教学方法。可以运用生动、活泼、富于变化的动态形象进行实验教学。
四、听讲方法
听讲方法主要包括检查复习、讲授新课和总结巩固这三个环节的学习。与其他学科一样,听课应全神贯注,做到眼到、心到、耳到和手到,关键是心到,即开动脑筋,积极思维,想懂所学内容,根据化学学科特点,这四到各有其特点。对于眼到,除以演示实验等直观教学看得全面外,重要的是在教师指导下,分清主次现象,能迅速捕捉一瞬即逝或现象不够突出和不够明显,而又属于反映物质及其变化的本质属性的现象。这就要求能高度集中注意力,同时要记住这些现象。不论有趣与否,都要有明确的学习目的和学习态度,自觉提高观察能力。
关键词: 绿色化学 可持续发展 中学化学教学
人类的进化和发展离不开周围环境的变化,协调环境保护与经济发展的关系,实现经济与环境的可持续发展,已经成为包括我国在内的世界环境保护工作的主题。新课程理念下的化学教学应该结合学科特点加强可持续发展观的教育,有助于进一步提高学生保护生态环境的意识。
一、绿色化学和可持续发展的内涵。
绿色化学又称为环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,是指设计没有或尽可能小的环境副作用,并且在技术和经济上可行的化学品和化学过程的一门科学。绿色化学在资源合理充分利用和环境保护方面有重要作用,是我国进行现代化建设和贯彻可持续发展战略的一个不可分割的部分。
可持续发展是什么呢?它是一种社会发展,其既可以满足当代人的需要,又不危及可满足后代人需要的可能性。换句话说,就是经济、社会资源与环境保护的协调发展,既达到发展经济的目的,又能保护人类赖以生存的自然资源和环境,使我们子孙后代能永续发展和安居乐业。要确保可持续发展战略的实施,关键是教育。可持续发展教育是伴随可持续发展战略而产生的,它既是可持续发展战略的重要组成部分,又是实现可持续发展战略的重要手段,为了可持续发展。可持续发展教育的基础在学校,通过在学校开展可持续发展教育,受教育者具有可持续发展的知识和观念,提高他们的生态、环境意识,增强其社会责任感。同时,使他们能够把自己学习到的有关可持续发展的知识进行宣传普及,改变传统发展观,唤起可持续发展意识,自觉地为维护和实现可持续发展采取新的思维方式、生活方式与工作方式,积极投身于可持续发展的社会实践,使社会、人、自然获得协调发展,从而为实现国家可持续发展战略,推进国家经济社会可持续发展进程奠定坚实的基础。在课程教学中,可持续发展教育就是指:用可持续发展方面的科学知识、科学思想对受教育者进行教育与训练,使他们形成可持续发展思想与相关知识及能力的过程。
二、化学教学中实施绿色化学与可持续发展教育的必要性和可行性。
化学科学的研究成果和化学知识的应用,为我们创造了五彩的世界,我们的衣食住行已离不开化学。但由于化学品的滥用及生产技术应用,煤的燃烧,机动车辆的使用等严重破坏了本来绿色平和的生态系统,带来了大气污染、臭氧层破坏、温室效应、水污染、白色污染、有毒化学品等,使人类的健康受到威胁。以致一谈到化学,人们就联想到有毒、有害的东西,化学在一定程度上产生了发展危机。解决化学污染问题,在教学中渗透绿色化学和可持续发展思想,培养学生的环保意识,是一件事刻不容缓、关系未来、影响深远的大事。而化学教学恰恰为我们提供了实施这一事件的可能性。化学新课程标准明确指出了进行面向可持续发展教育的目标包括三方面:1.知识与技能:从化学的角度解释环境和从环境的角度认识化学,获得化学与环境及环境问题的有关经验及研究绿色化学和用化学知识解决环境问题的技能。2.过程与方法:利用各种教学资源,提供参与各种层次的用化学知识解决环境问题和研究绿色化学的机会,培养学生的参与意识,养成良好的环境行为习惯。3。情感态度与价值观:树立可持续发展观、环境道德观、环境价值观及关心环境的情感等。
所以,化学学科与环境紧密相关,实施环境与可持续发展教育,化学教学既有独特的优势,又有义不容辞的责任。化学教材中蕴含了较丰富的可持续发展教育的内容。化学教师可深入钻研教材,系统分析教材,挖掘教材中可持续发展教育的知识和思想,针对学生的知识水平,选择好教学与可持续发展教育的最佳结合点,按照“适时、适度、适量”的原则,进行合理的拓展与恰当的渗透,让学生从可持续发展的高度关心环境及环境问题,使学生理解人与自然、人与社会、人与人之间的相互依存关系,认识到他们的态度、行为和决定能够对现在和将来的全球环境、整个社会产生影响。从而使学生接受可持续发展知识和思想,树立起可持续发展意识和理念,培养学生从事可持续发展研究与开发的能力。同时,从可持续发展的角度来看,化学中许多物质的制取反应、化学工艺等都是值得讨论和重新考虑的。这给改革化学教学、培养学生的探究精神和创新能力提供了良好的契机。因此,在化学教学中开展与之相应的可持续发展教育是必要性,也是可行的,有重要的意义。
三、化学教学中实施绿色化学和可持续发展教育的策略。
1.教师应转变观念,牢固树立绿色化学与可持续发展意识。
环境危机意识是可持续发展教育最适宜的切入点,人类生存和发展中出现的一些重大环境问题,都与化学有关。而绿色意识是人类追求自然完美的一种高级表现,追求的是人对自然的尊重及人与自然的和谐关系。绿色化学正是以这种绿色意识为指导,研究和设计没有(或尽可能少的)环境副作用、在技术上和经济上可行的化学品与化学过程。绿色化学是对环境更友善、更安全的化学。其目标是研究与寻找能充分利用的无毒害原材料,最大限度地节约能源,在各环节都实现净化和无污染的反应途径和工艺。近年来,绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的。绿色化学是一种面向21世纪的高层次化学,是精品的化学,是现代化的化学,代表着化学的未来发展方向。如何把绿色化学和可持续发展教育融于中学化学课堂教学中,对于化学教育工作者来说,是一个崭新的课题。首要的任务之一是化学教师应转变传统的化学教育观,树立绿色意识,用可持续发展的眼光重新审视中学化学的各种反应、实验及思考如何将绿色化学的研究成果引进课堂,以此激发学生学习化学的兴趣,拓展学生的思维空间,培养其创新精神。化学教材中有60%以上的知识是通过实验引入或阐述的,实验中教师对实验废物的态度对学生环境意识的培养具有直接的示范和表率作用。教师应是“绿色化学实验”的积极倡导者,努力做到实验无害化,处理废气、废水,变废为宝:实验微型化,节约药品,减少对环境的影响。如在讲氯气、二氧化硫、二氧化氮这些知识点时,由于这些气体有毒,我们使用它们的尾气不能乱排放到空气中而应该用碱液吸收,这样就把环境保护问题有机渗透到实际的教学过程中。因此,化学教师绿色意识的树立,是绿色化学走向中学课堂的前提,也只有这样,化学教育才有正确的方向。
2.开展形式多样的教学活动,培养学生的绿色意识。
对学生绿色意识的培养,应注重让学生从感性认识开始,只有建立在感性认识的基础上,才能从本质上理解绿色意识。这种感性认识的获得是指在化学教师的指导下,让学生通过自身实践,去感知、体验由于滥用化学品及其生产技术而带来的环境污染的严重性及治理污染的局限性。进而从关注污染如何治理转移到如何预防污染这一认识水平上。因此,为配合化学课堂教学,应采取形式多样的教学活动。通过多种形式的实践活动,如通过对学校所处地区近年来空气污染情况,江河湖泊水质情况,以及土壤受污染情况的调查,通过对化肥厂、农药厂、造纸厂等化工企业排污情况的调查,通过对风景旅游区、生态农业示范区或无公害蔬菜生产基地的考察、参观、访问等,加深对化学造成的环境污染的认识;并进一步思考,将其与自己的利益和行为联系起来,从而使他们主动地关心、爱护学校的环境,并将环境意识、对环境的情感外化为自觉的、具体的环境行为,积极参与改善学校环境的活动。如参与学校有关环境政策方面的讨论和决策;倡导改善学校环境的良好行为;对学校的垃圾进行分类处理;举办废物再利用作品展览;提出改善空气质量的措施,等等,以此提高学生的环保意识:环保必须从现在做起,从自身做起。如不随意倒垃圾、回收废旧电池、回收废塑料、尽量减少塑料袋制品的使用、减少纸张的使用、保护花草树木,等等,为环境保护尽一份力量。使学生亲身感受到环保问题的现实性和重要性,环保的长久性及艰巨性。此外,充分利用现代化的教学手段,如利用投影、录音、录像、电脑模拟展示臭氧空洞、全球气候变暖、酸雨、白色污染等重大环境问题,让学生更直观、更形象地认识绿色化学的内容,激发学生治理环境的紧迫感,使他们真正认识到“先发展、后治理”的不可取。同时还重视介绍减污治污的新成果,如二氧化碳深开发技术的突破、绿色冰箱的推广、降解塑料的研制等,使学生对解决环境问题产生希望,从消极顺应到积极治理,对于环境问题,还可以组织学生讨论,使学生充分认识到破坏环境给人类带来的严重恶果。同时,也可以把可持续发展思想与化学美育结合起来。让学生从美的角度解释环境,唤起他们欣赏、表现、创造环境美的热情。
3.通过绿色实验和课外活动,培养学生的情感体验和创新精神。
实验及课外活动是进行可持续发展教育非常重要的手段和途径。情感体验可以直接影响和调节人的行为。通过化学实验及课外活动进行可持续发展教育,培养学生的情感体验,符合可持续发展教育的要求,能吸引学生,收效较大。在中学化学教材中,有许多学生实验及演示实验,这些实验涉及的化学反应,许多是有一定毒性的或反应过程会释放出有毒、有害的气体。如何对这些反应或实验进行绿色改造,即如何选择无毒的反应代替有毒反应物,如何减少反应过程中污染物的产生,这是化学教师及学生必须考虑的。同时,从绿色角度来评价一个化学反应、化学实验,有助于学生拓展思维空间,培养其创新精神。如:
①制取HCl时,用水吸收多余的氯化氢气体,制取Cl■时,用NaOH吸收尾气;
②合成硫酸、硝酸时,过量的SO■、SO■应以氨水吸收,NO、NO■应以NaOH吸收;
③溶液中的重金属离子可用铅、铁等轻金属还原,银镜反应的废液可回收利用;
④制取硝基苯等挥发性较强的有毒物质时,应安装一个冷凝管回流有毒气体;
⑤萃取后的苯和实验中残余的一氧化碳可以燃烧,溴苯可以碱解;
⑥硫化氢与二氧化硫的实验可以在封闭式的装置中进行;
⑦硫化氢燃烧实验,可以用漏斗罩在火焰上方,使产生的二氧化硫经漏斗通过其连接的U型管(内盛稀氨水),吸收液可作化肥使用;
⑧用实验方法鉴别浓HNO3、稀HNO3时,铜片改用铜丝,不需反应时,只要抽出铜丝,反应即停止;
⑨用微型化学实验进行氯离子的检验、碘升华实验、铜和浓硝酸的反应(利用注射器代替试管进行试验,取一支10毫升的注射器,抽出活塞,在针筒内装入0.04克铜屑,推上活塞并吸入0.1毫升的浓硝酸,观察现象,等反应完毕后将注射器中液体小心排入废液瓶中,无色气体针筒内再吸入空气,可见到无色气体变成红棕色)。改进后的装置是封闭体系,这样不仅节约了药品,同时易于对比观察,效果显著,还减少了废液、废渣和有害气体的产生;
⑩用高锰酸钾制氧气的残留固体可用做氯酸分解制取氧气的催化剂,最终残余物还可以用于钾的焰色反应,或用做花、草、树、木的肥料。
所以,当学生有了绿色意识之后,即可用绿色观点评价一个化学反应、实验的优劣,从而促进学生多角度地思考问题,锻炼其思维能力。这样的例子很多,例如:做硫在纯氧中的燃烧实验时,不妨在反应瓶中盛少量水以吸收产物SO2,防止其进入实验室。再如,要求学生通过一定的化学反应制硫酸铜时,有下列三种途径:
①CuCl■+H■SO■(浓)=CuSO■+2HCl
②②Cu+2H■SO■(浓)=CuSO■+SO■+2H■O
③a.Cu+O■=CuO b.CuO+H■SO■(稀)=CuSO■+H■O
从绿色角度启发学生思考,不难得出我们应该选择途径③来实现的结论。
总之,化学与可持续发展教育紧密相关,化学新课程应从本学科的特点出发,由浅入深地、持续不断地对学生进行可持续发展观的教育。让学生认识、学习和研究绿色化学,从而改善环境、提高生活质量,同时充分发挥学生学习的主体作用,建构可持续发展教育体系,为改善我们的地球环境,获得更好的经济和社会效益,为人类的可持续发展作出应有的贡献。
参考文献:
[1]仲崇立.绿色化学导论.化学工业出版社,2000.
一.上好绪言课
(一)化学史教学
化学史的教学能激发学生的学习动机和好奇心,调动学生学习化学的积极性和主动性,培养学生的创新意识,打破了创造的神秘感。化学史上关于化学家们的趣闻轶事、重大发现、着名实验等都能创设愉快学习的教学情境,如介绍波义耳是第一个把植物浸取液做酸碱指示剂的化学家,指示剂的发明缘起于赠送给波义耳的紫罗兰不小心被盐酸飞沫沾上而变色。让学生感觉到化学的发明可以来自生活,生活中处处存在化学,原来化学并不是想象中那么难。现阶段大部分学生出现过分偏科现象,如果介绍化学史,文科生也许会被化学史料所感染,也许就会喜欢上化学,就不会出现过分偏科,例如在学习氮的化合物时,可以让学生结合化学史开展如下研究性学习活动:人类在解决粮食问题时,化学家做出了哪些贡献?化工人类固氮经历了哪些阶段,并谈你对固氮的前景。
(二)密切联系生活
每个人都生活在物质世界中,是社会的一分子,周围的许多变化都与化学有着密不可分的关系,如自行车圈生锈,为什么会形成酸雨,玻璃为什么有不同的颜色,漂白粉为什么可以起漂白作用,食盐的作用,“钡餐”在医疗中的作用,照片的产生原理,等等。课堂上这些知识使学生觉得学习化学并不是枯燥乏味的。又如在申奥期间,结合“绿色奥运”的口号,引导学生关注社会生活中的热点问题,并引导学生用所学的原理来解决实际问题,什么是白色污染,能不能简单地烧炼处理,如何治理大气污染、水污染,为什么汽车要使用无铅汽油等。通过这些问题增强了学生的环保意识,同时认识到学习化学的重要性。
二.注重实验教学
化学是一门以实验为基础的学科。实践证明,生动有趣的化学实验是引起学习兴趣的重要因素。教学中凡是课本上规定的实验,我都努力做好,同时还增做了一些趣味实验。通过实验,让学生感受到世界的千变万化,产生浓厚的兴趣,为学好化学做好铺垫。
(一)做好演示实验
通过对感官的刺激,使学生产生探索本质的兴趣,如做钠与水反应的实验,学生观察到一系列的现象,为什么会有这些现象,反应的实质如何,问题的逐步解决,加深了对反应的理解,对钠的性质也有了进一步的认识,同时也培养了学生的观察能力,又如做过氧化钠与水反应的实验,即用水来点火的实验,学生听起来真不敢相信,使学生产生强烈的好奇心,学生就会带着问题认真地观察实验现象,使学生感觉到学化学并不枯燥无味,而有无穷的趣味。 (二)重视分组实验
分组实验培养了学生动手动脑的能力,它不但验证了课堂上所做的演于实验和物质性质的描述,而且对于启迪思维和开发潜能也有着重要的作用,学生上实验课时往往做完规定内容后喜欢把各种药品胡乱滴加,看看有什么现象发生,说明他们对化学产生了兴趣,除了对其做法进行严格批评,要养成良好的习惯外,更要进行正面引导;另外把与实际密切结合、对教学有辅助的实验,拿到分组实验中,会增加其趣味性,同时实现了趣味性、科学性、实践性的结合。
三.培养学生掌握 化学学科语言、形成化学学科的思维方式
与其他学科一样,化学学科也有其独特的学科语言和科学思维方式,如元素符号、化学式、化学方程式、离子方程式、电子式等化学用语都是化学的常用术语,作为初学化学的同学应下功夫牢牢掌握它,这是学习化学不可缺少的工具。说到化学学科的思维方式,也有着不同于其他学科的特点,通过不断学习,你会逐渐领悟到它的内涵,从而形成化学学科的思维方式,使你的眼界更加开阔,认识更加深刻,能力逐渐提高,兴趣逐渐浓厚。
四.培养学生自主探究的能力,进一步激发学生的兴趣
自主学习是科学探究的重要特征,充分调动学生探究的积极性,大胆地把探究实验交给学生,激发他们的情,调动他们的思,更重要的是培养学生的自信心和创新精神。例如,用同质量的铜与硝酸及空气为原料,制取相同质量的硝酸铜,学生根据所学化学知识,可设计出甲、乙、丙三种不同的方案:
甲方案:Cu+浓HNO3 Cu(NO3)2
乙方案:Cu+稀HNO3 Cu(NO3)2
丙方案:Cu+O2 CuO +稀HNO3 Cu(NO3)2
引导学生根据化学反应原理,从原料的用量分析、经济成本的高低,从产物的种类分析产品的纯度优劣;从环保的角度是否符合绿色化学原理,从而得出丙方案最优。
五.不断改进教学方法
当今社会需要的是高素质的人才,素质教育要求教学方法需服从“以学生为主体,教师为主导”的教学思想;而“满堂灌”的教学方法却是以教师为主体,学生为辅,学生往往是被动地接受知识,久而久之,学生就会丧失学习兴趣。各种教学方法的尝试必须符合素质教育的宗旨,教学方法要跟得上时代,不能过于陈旧,且根据学生的不同情况随时变更教学方法,才有利于激发学生的学习兴趣。
六.开展丰富多彩的第二课堂
要培养高素质人才,学生的活动范围不仅局限在课堂上。有组织、有计划地开展一些课外活动,对丰富学生的知识,提高能力,增强兴趣有着不可低估的作用。 组织学生参观化
工厂和举办一些最新科技知识的有关讲座,使学生感受到时代的脉膊,学以治用,书本知识和实际生活有机地结合在一起。如有关新能源的开发与利用,C60的发现与应用,纳米技术等。
【关键词】高中化学;创新教学;策略研究
引言
就素质教育而言,课堂是其实施的主阵地和主渠道。而创新教育是素质教育开展的核心,更需要通过课堂教学形式来开展并完成。因而从当前高中化学实验教学角度分析来看,采取有效策略培养学生实践能力以及创新精神是当前高中化学教师所面对的重要课题。本文基于此就高中化学实验创新教学进行探讨,希望有所指导和帮助。
一、营造愉快的教学氛围,提高学生的思维品质
作为一名高中化学教师要为学生创新意识的培养创设一个适宜的情境,在课堂中竭力提倡创新,让学生充分发挥自己的想象和能力,养成创新习惯与胆识。学生与老师应当互相尊重,教师要对学生关心、尊重、信任。教师对学生的付出会引起全体学生情感上的共鸣,从而使学生更加尊重老师。
其次,老师要让教学氛围更加和谐、平等与自然。要经常鼓励学生,积极回答问题。回答正确时要及时表扬,这样对于那些平时不敢回答问题的同学是一种很大的激励。对于学生回答错误或者不会的知识,老师不应埋怨。再这样一种相对宽松的教学氛围中,会消除传统师生的拘束感,拉近了师生之间的距离。师生之间的对话与学习交流更加简单而活跃,这对创造性思维的形成特别重要。在化学这一科的教学中,教师应注重学生透过现象看本质的能力。让学生通过对现象的分析,锻炼学生思维上的拓展,提升思维品质。更进一步加深他们对所学知识的理解,起到触类旁通的效果。
二、诱发学生学习动机,培养学生的创新精神
在创造的过程中,创新精神所表现出来的是一种具有勇于质疑,敢于探索,坚定不挠的精神。创新精神并不是与生俱来的,这种精神是需要靠后天一点一点地训练而慢慢修养而成的。所以,高中教师应注重去培养学生的好奇心理与求知欲望。让创新精神成为学生在学习过程中的一种习惯。动机往往是创新精神的导入条件。哈佛大学现任校长劳伦斯・H・萨穆斯,在世界大学校长论坛讲过:“如果没有好奇心和纯粹的求知欲作为动力,就不可能产生那些对社会和人类具有巨大价值的发明创造。”因此,可以看出,世界上的一切伟大发明,其创造的根本动力都来源于对待事物所产生的好奇心理和求知欲望。
三、将生活中的一些例子渗透到课堂授课中
化学中涉及很多有关绿色资源以及保护环境的知识,教师应该注意加大课堂渗透力度。化学对于日常生活的影响已经渗透到各个方面,而近几年的高考趋势反映了考题的生活化,众所周知,化学中有关绿色资源的知识很多,例如,大气污染的来源及其分析,环境污染的问题,绿色节能资源的问题等这些都是日常生活中司空见惯的问题。教师在课堂上可通过灵活生动的讲课方式将生活中的问题引到化学知识上来,降低化学的门槛,让学生认识到化学学科的普遍性,以此来提高学生对化学的学习兴趣。
四、在教学中,教师要尽量用“探索法”去组织实验教学
教学中,适宜把验证性实验改为探索性实验,用“探索法”组织实验教学。一般情况下,学生实验都是安排在讲完新课后进行的,而且大多是让学生重复教师课堂上演示过的实验。这样的实验只是起到巩固书本知识和训练操作技能的作用,属于验证性实验。
它的弊端也多:
一是:不利于调动学生的积极性,甚至挫伤了学生的探索积极性;
二是:验证性实验的一切现象和结论都是学生已知的。严格的操作程序和方法把学生的智慧、手脚束缚得死死的,不利于发展智力、培养能力;
三是:不利于培养学生实事求是、严肃认真的科学态度。且易使学生产生惰性或无可奈何的感觉。
相反,探索性实验则具有明显的优越性:
一是:实验前学生不知道实验的现象和结果,这就要求他们认真、正确地操作,仔细敏捷地观察,忠诚老实地记录:
二是:有利于发展智力,培养能力。化学实验的现象总是多方面的,而这些复杂的现象又是人们认识物质变化的向导。探索性实验不仅要求有一定的操作能力、观察能力,还要求把观察实验的过程和抽象思维的过程结合起来,要求有“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”的分析方法,通过宏观现象,认识到微观世界的本质变化,把感性认识上升到理性高度。
创新能力培养对教师提出更高的要求,为教师才能的发挥提供了更加宽广的舞台。当然,我们有理由相信,化学教学会紧跟时代步伐,因时而变,进行调整与创新。通过教学工作者的不断努力与摸索,高中化学的创新教学一定会有质的突破,学生们的学习能力、探索能力、创新能力、实践能力能得到更好的提高。因此,重视和探索化学课堂创新教学,有助于发展学生的智能,有助于培养出富有鲜明时代特色的创新人才。
【参考文献】
[1]张应明.新课改背景下高中化学创新教学探究[J].《新课程・上旬》,2014(4)
关键词:偶然化学 医药化学 科学化学 问题 建议
一、我国化学教育的发展史
众所周知化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的成就是社会文明的重要标志。从开始用火的原始社会,到使用各种人造物质的现代社会,人类都在享用化学成果。人类的生活能够不断提高和改善,化学的贡献在其中起了重要的作用。
(一)以生存为目的的偶然化学
在距今170万年前的元谋人遗址第一次发现了人类用火的痕迹,在人类学会主动使用火之前,过着茹毛饮血的生活。一把火点燃了人类不断生活的希望,同时化学教育亦开始贯穿于整个人类文明发展史。教育学史的一种观点认为教育活动的起源于偶然的生存教育,而火的使用毫无疑问是人类跨向文明的一大步。进入原始社会末期,火的使用已相当的普遍,而制陶、制铜这一系列的化学行为都是化学知识传承的结果。在原始社会时期,化学知识的传承主要是偶然性、必要性的生存技能和生存资料生产的必然结果。在这时期中,化学教育不存在系统性,化学知识掌握在少数人手中,且化学知识也相对贫乏,主要靠偶然的摸索获得。
(二)以炼丹和炼药为目的的医药化学
经过原始社会的摸索和发展,封建社会化学知识得到了巨大的飞跃,但这一时期化学知识任然掌握在一小部分人手中。知识的传承方式是点对点的师徒教育,知识的范围主要是各种化合物的发展。在约公元前2 世纪开始产生了炼丹术或炼金术,进而推动化学从萌芽期发展到了炼金术。古代皇帝为求得长生不老的仙丹或象征富贵的黄金,炼丹家和炼金术士们开始了最早的化学实验。东汉时期魏伯阳著《周易参同契》和东晋葛洪的《抱朴子》等著作则开挖了化学这门科学的先河。
(三)近代系统科学的化学
人类进入17世纪后科学文化知识不断发展,从1650年到1775年,随着冶金工业和实验室经验的积累,人们总结感性知识,认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素,燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程,可燃物放出燃素后成为灰烬。
自此开始,化学知识开始真正的作为科学知识登入西方课堂,化学知识再也不是一部分炼药师和和冶炼师的专利。此时的我国仍然处于封建社会,及至西学东渐过后,新式学堂产生,化学也作为一门特殊的学科引进。至此,我国有了系统的化学学科教育。
二、 历史上化学发展存在的一系列问题
(一)化学理论上重经验积累,但缺乏科学性。
在我国化学教育的发展历程中,化学作为一门实践要求极高的学科,基本是靠“炼丹师”和其他一些手工业者在自身的实践中总结出来的知识积累。但由于古人知识、认识能力有限,我国的化学教育缺乏科学性和客观性,更多的是随意性和主观性的化学认识。
(二)化学实验不注重环境保护,造成了巨大的环境破坏。
化学实验往往伴随着废水、废气等废弃物的产生,这些东西如果不加以处理会对环境造成巨大的破坏。
(三)化学知识缺乏系统性。
在我国传统的化学教育中,以“炼丹”、“炼金”为目的的化学知识缺乏相应的理论系统,不似于西方科学家,探寻化学的本质,归出严谨的具有系统性的化学理论。
(四)化学教学理论和实验教学不均衡
在化学教育发展的历史中,很大程度上存在理论与实验教学的不均衡,以“炼丹”为代表的化学教学属于单一的“实践派”;而以近代课堂教学为代表的教学行为则在一定程度上是偏重理论的“理论派”,化学教学活动当以理论和实践相结合。
三、 对我国中学化学教学的建议
(一)培养学生的科学素养。
现阶段的化学教学已经不再是古代为了生存而发于偶然的教育行为,教师和学生都当明确化学是一门具有很强的规律性、系统性、逻辑性等科学性的科学。现代科学教育也不再像茹毛饮血年代手把手的传授相关的知识,而是开始把实验教学仅作为培养训练学生获得知识技能的学习途径,而且更加重视它在培养学生科学素养中的作用。因此,现代的化学教学更重视化学科学的推理性和综合性,并注重采取多种教学方式:如设计实验非指导性实验比较性实验开放性实验,扩展实验技能的学习范围,重视技能培养的综合性。使得学生在学习中,不但得到技能的训练,并且得到理论的科学素养的培养,为将来的发展打下基础。
(二)促进“绿色化学”教学,推进素质教育的实施。
随着环境污染问题越来越受到世人瞩目,资源能源问题日益突显,倡导人类与自然和谐 与环境友好的崭新理念“绿色化学”已经成为当今研究的热点之一。个人素质的全面发展不仅包含个体的智能发展,也包含个人对环境的态度对自然的爱护等方面的认识。教师在教学活动中,通过在教学中渗透绿色化学内容,在实验中渗透绿色化学思想的方式,合理的对学生进行绿色化学的教育,来培养学生的创新精神和社会责任感,是实施素质教育的重要途径。
(三)合理设置教学内容,推进知识的系统性传授。
在中学化学教学的实际活动中,存在不重视实验教学的情况。而化学作为一门操作性极强的学科,化学实验的地位绝对是无可替代的,一部分教师单方面的追求高分,造成学生动手能力差,即所谓“高分低能”。2010年颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中明确提出,“全面实施素质教育是教育改革发展的战略主题”。《纲要》作为我国教育发展的指导性文件,提出全面发展,既是对学生的要求也是对施教者的要求,要求在教学活动中合理设置教学内容,组织教学,是学生的能力既得到能力的发展又要培养起科学素养。
(四)注重互动,理论学习与实践活动相结合