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绿色化学又称环境友好化学,它研究的中心问题是使化学及应用具有以下特点:(1)采用无毒无害的原料;(2)在无毒无害的条件下进行;(3)具有“原子经济性”;(4)产品应对环境友好;(5)满足“价廉物美”的传统标准。
教师在全面把握教材的基础上,扩充绿色化学内容,如原子经济论、绿色反应、绿色能源等,引导学生建立绿色化学思想。用3R原则,即减量化、再利用、再循环的思维方式来考虑和解决实际问题。中学化学教材中有许多涉及化工生产和实际生活的问题,是进行绿色意识渗透的好素材。采取实例讲解、对比实验和工业流程模拟的方法进行渗透是行之有效的。例如在讲“氮的固定”时,介绍三种途径:(1)人工化学固氮;(2)雷雨闪电固氮;(3)豆科植物根瘤菌的固氮。人工化学固氮能耗高且工艺复杂,生产过程中易产生大量“三废”而严重污染环境;雷雨闪电固氮在实践上不便于控制和掌握,对环境也很不友善。固氮量有限且易流失;而植物根瘤菌,既不消耗能源,又不需要大量厂房和机械设备,对环境无污染的生物固氮是化学家不懈追求的目标。
二、实施绿色化学实验
化学是一门实践性很强的学科,化学实验是化学教学中的重要环节。绿色化学实验是在绿色化学的思想指导下。用预防化学污染的新思想、新方法和新技术,对常规实验进行改革而形成的化学实验的新方法。实践证明,绿色化学实验在激发学习兴趣、增强动手能力、培养创新思维、树立环保观念上有独特的地位与功效。
1 推广微型实验是实现绿色化的重要途径。微型化学实验是指以微小量的试剂,在微型化的仪器装置中进行的化学实验。微型实验所用试剂量一般为常规量的十分之一至千分之一,它具有现象明显、操作简单快捷、节省经费、减少污染、安全、便于携带等优点。比如,做硫在氧气中燃烧的实验时,把硫粉从常规用量的0.5克减少为0.02克。生成二氧化硫的量从1克减少为0.04克,排污量大大降低。
微型实验仪器可以利用废弃物代替。像注射器既能充当滴管、做反应容器,还能制取和收集气体;青霉素药瓶可做试剂瓶、集气瓶,一次性输液器可做导气管、多用滴管等。
2 改进实验是实验绿色化的有效手段。很多化学实验是沿用多年的设计方案,污染环境且成本高,长期以来一直危害着师生的身心健康,因此需要加以改进,以达到安全可靠、快捷方便、现象明显、可控制排污量的效果。
比如测量空气中氧气含量实验。在注射器A中吸入一定体积空气,C的活塞推至底部。在一段细玻璃管B中放人适量铜粉,用乳胶管和注射器连接起来。实验时,用酒精灯加热B处铜粉,慢慢地推人A的活塞,空气通过热的铜粉发生反应后进人C中。使C的活塞外移。再推人C的活塞,使气体经过热铜粉进入A内,如此反复2--3次,空气中的氧气全部被消耗掉。再冷却至室温,把剩余气体全部推人A内,观察减小的体积,约合五分之一,准确度很高。该实验与在钟罩内点燃红磷测定含氧量的实验相比。没有毒性物质生成,安全可靠,且新颖别致,很能激发学生的学习兴趣。
关键词:绿色化学;环保意识;友好和谐
化学教育是培养高素质人才的一个重要组成部分,初中化学教育是普及化学知识的开始阶段,把绿色化学思想融合在化学教学过程中,对学生自觉保护生态环境,成长为建设性创新人才有重要意义,同时也是化学教师肩负的新的责任和挑战。本文针对在初中如何进行绿色化学教育,营造阳光的化学氛围提了几点
建议:
一、关注社会现象,激发学生热情,引领绿色环保意识
一堂体现三观的好课,离不开教师精心的备课,要想让学生真切地体会到化学对生活的引领作用,教师就要时刻关注和搜集国内外社会发展的事例,从而激发学生学习的热情。中学时期是人思想意识形成的关键期,怎么样在课堂教学中渗透绿色化学理念,是每一位化学教育者务必要考虑的,例如引导学生思考:如何解决温室效应问题?现代社会提倡的低碳生活的根源是什么?再如化石燃料正面临着日益枯竭的危机,那么如何开发和利用清洁高效的新能源呢?等等。引起学生的兴趣,激发学生的思考,从而加深对新能源开发必要性的理解。这样把最贴近学生生活的现象作为知识生长点,在此基础上选择生活实例向学生渗透绿色化学
理念。
二、课堂教学多注重化学正能量的灌输
不可否认的是,随着化学的发展也出现了一些环境问题,然而,仅仅肤浅地就环保谈环保,学生的理解往往只停留在感性认识的层面,缺乏理性的思考和实际运用。因而在教学过程中,要以书本知识为导向,浅谈化学发展的负面影响,多列举造福于人的经典案例,从而引领学生感受到化学的美好,承认事物两面性的同时,注重积极意义占据主要方面。树立起化学的科学发展观,用可持续发展的眼光来学习、研究、探索、珍爱、利用和革新大自然,从而对绿色化学的认识有一个更加全面、科学的观念。
三、课后练习题多贴近实际,培养学生实际应用
化学习题教学是课堂反馈的紧要环节之一,是辅助学生掌握和增强所学基础知识的重要措施。绿色化学知识在习题中的渗透和应用,不仅能使学生了解绿色化学的最新研究动向,还可以学以致用,培养良好的科学态度。并且化学来源于日常生活,化学知识渗透每个人和社会生活的方方面面,因此可以让学生通过调查、分析、讨论、交流等实践活动,加强绿色化学意识,深化绿色化学思想,激发其主观能动性和创造性。当然,教师还可以亲自带领学生参与社会实践,激发学生学习和科学研究的热情。在这些绿色化学理论与实践应用的活动中,学生会更深刻地体验绿色化学给人们带来的效益,从而使绿色化学思想得到深化。
四、化学实验的科学化、绿色化
化学实验是强化绿色化学思想的主要途径,因为只有学生自己动手、自己组织、设计实验,才能体验到一种精神上的愉悦感和满足感,才能坚定对知识的感情,延续求知学习的欲望。因此,可以针对绿色化学的“拒害、减量、循环、回收、再生”等特点,探索设计绿色化学实验,以新方法、新途径对化学实验进行改进,使化学实验过程达到绿色化学的要求,最终体现人类生存环境的和谐发展,也可以l展微型实验,节约资源、减少污染。
五、引导学生,将绿色化学理念渗透周边人
从人的身心发展规律来看,中学阶段十分适合开展绿色化学教育教学。因为此时的学生正处于身心发展的旺盛阶段,有较强的接受新事物的能力和很强的判断是非的能力。因此,在中学化学课堂上进行绿色化学教育,是每个学生全面发展的需要,也是时代前进的需求。从初中生特点来看,在中学开展绿色化学宣传也是非常适合的,因为学生在教师的引导下,在学习的过程中自然会用绿色化学的观点去解释问题,进一步体会到化学与我们的生活是紧密联系的,并能用这样的思想去影响周围的人。
绿色化学是时展的必然趋势,是化学教育教学的目标,通过化学教学培养学生的环保意识,让学生意识到化学发展的重要性。在实际教学过程中,结合实际,采取各种形式,适时、适度、适量地对“绿色化学”理念渗透,从而培养学生的兴趣,使其积极思考,提高化学成绩,并且用实践去影响周围的人,消除人们对化学的误解,正确看待化学的发展以及起到的积极作用,从而让化学更好地服务社会。
参考文献:
化学在人们的日常生活中起着重要的作用,是生活必不可少的组成部分。但是,化学也给人类带来了灾难。如矿物燃烧会增加大气中的二氧化碳,引起温室效应;排放硫氧化物和氮氧化物,会形成酸雨;氟和氯会破坏臭氧层等。
随着环境污染日益严重,人们已经在社会活动中自觉地调整行为,以达到人与自然的和谐共处。中学化学要培养学生的环保意识,就要将“绿色化学”的概念贯穿于整个化学教学过程,使学生逐步建立尊重自然、与自然和谐发展的信念,培养学生合理、正确地使用化学的科学素养,明白“绿色化学”的重要性。
二、“绿色化学”的教学探究
1.树立绿色环保意识
首先,教师要树立“绿色化学”的意识。多读一些相关资料和书籍,改变传统的教学模式和思维;其次,在课堂教学和实验中,教师要强调化学的环保性,而不是只顾及化学功能和有效性;最后,化学教师还应利用业余时间,专注于“绿色化学”的教学和前沿化学研究的成果,在教学中渗透“绿色化学”的意识。
2.补充教科书的内容
教师要根据教材的稳定性和可变性,灵活地补充教学内容,因为课本中的教学内容在一段时间内是相对固定的。但随着化学技术的快速发展,课本上的知识已经不能满足现代教学的要求。因此,化学教师应当在教学中适当地补充一些内容,特别是有机化学。许多有机农产品都会对环境造成严重的污染和破坏;此外,还要补充生物科技的知识,比如某些微生物可以减少二氧化碳的排放量,有些微生物可以作为催化剂,合成需要的化学制剂,以减少生成物对环境的污染和破坏。
3.“绿色化学”实验
单一、枯燥的课本不能给学生留下深刻的印象,所以在化学实验中,教师有必要引入“绿色化学”的理念,这样才能使学生印象深刻,使各种化学概念更加直观。但最重要的还是提高学生分析问题、解决问题的能力。在实验过程中,学生应严格按照实验规范,科学地进行实验,避免发生过失和各种不必要的浪费,还可以避免有害污染物的泄漏。通过实验,培养学生严谨的工作态度和操作规程,对学生今后步入社会,从事化学行业的工作是有帮助的。
“绿色化学”是通过化学实验教学来实现的,无论是试剂、溶剂,还是催化剂,在测试过程中,都应该首先考虑使用无害的物质。特别是催化剂,要优选有生物活性的酶、水和二氧化碳化合物的氢氧化物。在化学实验的过程中,学生也要合理使用试剂,尽可能使用小剂量的化学试剂,树立起节约意识。
化学教育是我国现代高等教育教学内容构成体系中的重要组成部分,近年来,绿色化学思想理念在我国现代高等院校化学教育改革过程中应用,为有效提升我国大学化学教育工作的人文关怀水平和绿色环保特征做出了重要贡献,本文围绕基于绿色化学教育下大学化学教育的改革问题,选取两个具体方面展开了简要分析。
关键词:
绿色化学教育;大学化学教育;改革探析
随着我国高等教育事业改革工作的不断推进,绿色化学教育理念在我国现代大学化学教育事业的开展过程中逐步获取了充足的指导应用空间,为我国大学化学教育改革工作的具体开展,创造和提供了基础性指导条件。随着绿色化学指导理念在新时期大学化学教学工作过程中的引入运用,我国大学化学教学工作,在基础教学理念、基本教学模式和教学和方法层次均发生了鲜明而深刻的变革,有效解决和突破了我国现有的大学化学教学模式在应用和发展过程中所存在的问题和缺陷,为我国高等院校化学教学事业的稳定有序发展,做出了重要贡献,有鉴于此,本文将会围绕基于绿色化学教育下大学化学教育的改革问题展开简要阐释。
一、大学化学教育过程中开展绿色化学教育的必要性
第一,绿色化学教育理念的引入运用,是开展新时期大学化学教育改革工作的基本指导理念。绿色和环保是当代世界发展过程中的基本主题,也是全新时代背景之下我国大学化学教育事业发展过程中所面对的基本课题。与初中阶段和高中阶段相对照,大学化学在教学内容方面具备着更加鲜明的系统性、专业性,以及广泛性表现特征,直接导致大学化学学教学过程本身面对着鲜明的复杂性,亟需借由绿色化学教育理念的引入运用,逐步提升大学阶段化学学科教学工作的科学性和完备性。要积极在大学阶段化学学科实验教学环节具体开展过程中,扎实倡导和践行绿色化学的基本理念,为我国大学化学教育事业改革工作开展水平的不断提升,创造和提供基础性支持条件。要紧密关注节能环保材料研究与应用,以及能源短缺问题的研究和解决,对我国现阶段大学化学教育事业具体开展过程所造成的深刻影响,不断提升我国大学化学事业的时展水平。第二,绿色化学教育理念的引入运用,真切反映了新时期我国化学学科素质教育工作的基本诉求。在具体培养和输出素质全面型人才的实践过程中,教育工作者要重点关注素质教育基本思想理念的践行实践力度,要在为大学生引入并宣讲化学学科基础性知识内容要素基础上,通过为大学生初步介绍绿色化学基本理论的相关内容,切实促进大学生群体初步实现对绿色化学思想理念的理解和认知,在此基础上,要采取针对性教学实践措施,诱导大学生在逐步形成参与化学学科知识内容学习探究,以及化学相关产业生产实践过程中社会责任感和历史使命感,通过实际开展的大学化学学科教学实践活动,逐步提升呢大学生群体的自身综合素质建构发展水平,为大学生群体实现良好有序的成长发展,以及自身综合素质水平的不断优化提升,创造支持条件。
二、绿色化学理念下大学化学教育改革的具体思路
在具体应用绿色化学理念指导开展大学阶段化学学科教学改革工作过程中,要制定实施系统措施,促进传统大学化学教学工作逐步实现现代化发展,要通过有效转变大学化学学科任课教师,以及大学学生群体对化学学科的观念认知状态和基础思维模式,逐步督导大学化学教师和大学生建构形成基础性绿色化学观念认知,逐步提升大学师生参与绿色化学教学活动的主观积极性。要切实逐步加强针对大学生群体的基础思想观念宣传普及教学工作力度,逐步提升大学生群体对绿色化学基本理念的理解认知水平,并在具体的化学学科知识内容的教学呈现过程中,时刻关注绿色化学知识理念的引入和渗透。比如在讲授有机化合物工业合成制备过程中,要基于绿色化学和节能环保的技术控制理念,重点关注有机化合物工业合成制备过程中副产物的毒性,及其对自然社会环境所造成的影响效应,并针对性制定和应用恰当的技术处置措施。鉴于绿色化学教育工作是大学阶段基础性化学教育工作,与人文素质教育结合发展过程中的重要纽带,直接要求大学教师在具体开展基础化学教育改革实践工作过程中,要时刻坚持和保障绿色化学思想理念的指导地位和导向地位,逐步加强和深化化学教育基础思想理念的改革调整力度。比如在讲授无机有毒气体的实验室制备知识内容过程中,教师要秉持系统深入的人文关怀实践理念,优先为学生全面介绍分析无机有毒气体物质的理化性质,督导学生实现对无机有毒气体物质环境影响效应的清晰认识,继而基于人文关怀的思想认知视角,切实加强无机有毒气体物质实验室制备和工业制备过程中的绿色环保技术属性状态的优化控制工作,确保大学基础化学教育工作的人文关怀实现水平能够实现幅度显著的改善提升。在具体应用绿色化学思想理念指导大学阶段基础化学教学工作改革工作过程中,要切实针对现有的大学化学教学内容构成体系展开针对性的优化改良,要结合绿色化学基本理念,针对现有大学基础化学课程教材文本实施改革处理,在针对现有知识内容章节展开基于绿色化学基本理念的改良优化基础上,增加编写专门性的绿色化学知识内容章节,确保绿色化学思想理念能够在大学基础化学学科知识内容的教学普及过程中,实现充分的渗透推广。要重点关注绿色化学思想理念与基础化学知识相互融合过程中的自然性,促进大学化学教学改革工作能够顺利获取最佳的预期效果。
三、结语
针对基于绿色化学教育下大学化学教育的改革问题,本文具体选取大学化学教育过程中开展绿色化学教育的必要性,以及绿色化学理念下大学化学教育改革的具体思路两个具体方面展开了简要分析,旨意为相关领域的研究人员提供借鉴。
作者:符会芳 单位:宝鸡职业技术学院
参考文献:
[1]杨先炯.基于绿色化学教育下大学化学教育的改革探析[J].科学大众(科学教育),2016(04).
绿色化学是未来化学发展和人类进步的主要方向。世界各国都在进行绿色化学研究,并注重绿色化学的发展与教育。作为化学教育工作者,把绿色化学融合于教育教学改革之中,使绿色化学成为化学教育的一个重要的组成部分是我们应为之奋斗的目标。这样,既能培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力,也能为环境保护、人类与自然和谐发展做出贡献。那么,如何在化学教育教学的过程中体现绿色化学思想,在潜移默化中对学生进行绿色化学观点的教育呢,笔者在教学过程中进行了如下几方面的探索。
一、树立环境危机意识,渗透绿色化学理念
在教学中,应深入挖掘教学内容中的环境因素,适时对学生进行加强环境危机意识的教育。在教学目标中,以绿色化学的理念为指导,介绍人类在环境、生态、资源、能源等方面所面临的困难,讲清环境污染的危害及防治,并采取多种多样的授课形式,如利用多媒体向学生播放由于乱砍乱伐植被遭到破坏,造成水土流失,土地荒漠化的录像;向学生展示由于化石燃料的燃烧造成酸雨的图片,播放由于污水排放造成赤潮、水华的幻灯片通过图表展示20世纪马斯河谷烟雾等公害事件;通过新闻及时关注我国及世界各地环境的变化,同时对学生进行环保知识的教育。
近曰,《国家环境保护“十一五”规划中期评估报告》中指出,“严格落实环境保护目标责任制,毫不松懈地推进治污减排工作”,“大力削减火电、钢铁、有色、水泥行业的大气污染物排放量和造纸、化工、酿造、印染行业的水污染物排放量”,“落实最严格的水资源管理制度”,“建立污染源信息数据库,强化环境保护基础工作”。我们要在课上把这些信息及时告诉学生,使学生认识到保护环境的重要性及国家采取的相应措施,并根据当前学生的认知实际情况,结合课本上所学的知识进行消化、理解和吸收,建立绿色化学的概念,把知识性教育与环保教育融为一体。
二、加强绿色实验教学,进行绿色化学探索
绿色化学实验是绿色化学的重要组成部分,它既能培养学生绿色化学的意识,又能减少对环境的污染。
首先,对一些对环境造成污染的实验进行改进。例如,实验室制取NH3、S02的实验,由于产生的NH3、S02气体有毒、易溶于水,所以应在气体的反应装置后增加一个漏斗或一个干燥管,把气体导入水中或相应的吸收液中,尽可能在密闭的条件下进行尾气吸收处理。如果担心一次实验观察的不够仔细,也可以对实验进行录像,再仔细观察,以减少二次实验造成有害气体的再次排放。
其次,在不影响实验效果的前提下,尽可能做小剂量的实验。用绿色化学的新理念对化学实验进行微型化,发展微型化学实验,利用微型仪器,尽可能少的试剂进行实验。在乙烯的制取和性质的实验中,我用12x70mm的小试管来代替常规试管。改换反应容器后使得乙醇与浓硫酸的混合液由书上的18ml降为2?3ml,且得出相同的实验结果。这样既节省了药品的用量,也减少了对环境的污染。因此,微型化学实验不是常规实验的简单微缩,而是化学实验改革和发展的途径之一,是绿色化学思想在化学实验中的具体体现。
最后,实验操作规范化。学生在实验结束后,不能将实验废液、废物乱倒、乱扔,应倒入废液缸中或放到指定地点。妥善处理化学实验的废弃物,做到废物利用和药品的循环利用。
因此,在实验教学中,有意识的对学生进行绿色化学教育,一方面既减少了有毒、有害气体对空气的污染,符合绿色化学中经济性的原则;另一方面也增强了学生的环境保护意识,加深学生对绿色化学的理解,树立环境保护与绿色化学的观念。
三、联系实际开展活动,大力推广绿色化学
结合课外活动,注重环境教育的基础性、实践性。广播、电视、报刊等新闻媒体中每天都有大量的环境题材,我们要及时搜集与化学和环境有关的资料,运用到曰常教学中去,联系实际进行环境教育,使学生真正感受到化学与环境的关系;带领学生利用假期进行社会调查,到一些工厂进行参观考察,进行专题讨论;利用学校的研究性学习内容,举行环保活动,如“告别贺卡”“不使用修正液”、“废旧电池的回收”、“拒绝一次性碗筷”等活动;使用具有绿色环保标志的产品,如绿色电冰箱、无磷洗衣粉、太阳能热水器等。课外活动形式多种多样,内容丰富多彩,是课堂教育的很好补充。
总之,人类与自然和谐相处,人人都需要树立绿色化学理念。绿色化学不是一门独立的学科,它是一种战略方针、指导思想、研究策略。绿色化学不能取代系统教学,但必须融合其中。化学教育应该把绿色化学和环境保护的知识贯穿于教学的始终,激励学生勤奋学习,刻苦钻研,用先进的科学知识指导工农业生产,优化产业结构,变废为宝,保护环境,美化地球,达到人与自然的和谐。
冷平
一、绿色化学简介
绿色化学是近十年开始形成并发展起来的,可以说是一个“化学新婴儿”,主要涉及到有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科。最早是1984年由美国环保局提出的“废物最小化”概念,并与在1989年提出的“污染预防”概念相结合,形成初步的绿色化学思想。主要有五大核心:第一是Reduciion———减量,就是减少废气、废水和废物的排放;第二就是Reuse———重复使用,比如化学试验中常用到的催化剂、化学载体等,对这些实验原料进行重复利用,降低成本的同时也能减少废物的排放;第三就是Recycling———回收,能够有效实现节约资源、减少污染、降低成本的要求;第四是Regeneration———再生,也就是变废为宝,能够节约资源、减少污染;第五就是Rejection———拒绝,对于无法替代、回收、再生和重复使用的,有毒副作用、对环境产生严重污染的化学材料拒绝使用。绿色化学不仅具有重要的社会、环境和经济效益,而且能够体现出人类的主观能动性。将化学科学、技术和社会进行有机结合,是化学领域内高度发展的重要产物。作为社会主义建设的接班人,让中学生了解绿色化学,学习绿色化学,是目前中学化学教学的重要目标。
二、实现绿色化学教学途径
(一)宣传绿色化学。首先,教师应该帮助学生树立绿色化学的思想和对待环境问题的正确态度,培养学生解决环境污染的创造力,这就需要教师在化学教学中利用教育资源向学生进行宣传和推广。教师可以从环境保护方面讲解,向学生讲述当今的环境污染现状和我国的环保政策,培养学生对待环境的忧患意识,再利用化学课程的特点,以点带面,介绍环境问题和绿色化学之间的关系。
(二)在化学实验中渗透绿色化学思想。化学实验在化学课程教学中有着重要地位,同时,化学实验也是解决环境污染的重要途径,在化学实验中向学生灌输绿色化学理念,是很有必要的。这就需要教师对传统的化学实验教学进行改革和创新,改变以往化学实验中的污染和浪费行为,改变传统实验中的不良行为。
1.改革试验方式。在化学实验中,对于颜色变化明显的实验可以在点滴板上进行。比如石蕊遇酸会变红,遇碱变蓝,这个实验就可以通过点滴板变色观察得出,简化了实验操作,也节省了实验材料。
2.改进和创造性演示实验。化学实验中会有毒气、爆炸、燃烧、放射等危险元素存在,具有一定的危险性,教师应当采取完善的防护措施或者改进。比如在制备二氧化氮、铜和浓硫酸反应、制备氯气的时候应当连接尾气装置,将实验产生的有害气体通过化学反应消除。如制备氯气产生的氯化氢是附属产品,就可以通过和水反应生成盐酸,盐酸则是化学试验中最常用到的酸性液体之一。对于氢气爆鸣实验,因为该实验危险性较高,为了安全起见,教师可以通过多媒体演示,学生通过视频观看,观察实验过程。
3.正确处理实验废弃物。化学实验产生的废气、废水和废渣等,如果处理不当对环境会造成严重污染,因此教师应当对这些废弃物进行正确处理或者合理利用,不仅能够杜绝环境污染,甚至还可以变废为宝形成有用的化学材料。比如在钠和水反应的实验中,会产生氢气和氢氧化钠,氢氧化钠就可以作为强碱进行回收利用。对于废液的处理,化学实验室一般有专门的废液槽,学生应该将其导入槽内,禁止乱倒。如果废液中含有贵金属,比如做完银镜实验后,试管中的液体含有贵金属银,此时就可以通过置换反应将银提取出来进行回收。
关键词:初中化学;渗透;绿色化学;教育;探析
绿色化学是区别于传统化学的一门新兴的前沿学科,它一经出现就引起了各国的研究探讨。二十一世纪,如何把绿色化学渗透到化学教学中一经成为我国化学教学研究的重要课题。从小培养学生们的绿色化学意识,把学生们培养成为化学专门人才的重担就肩负在了化学教学工作者的身上。那么怎么在初中化学教学过程中渗透绿色化学就成为教学工作者面对的首要问题。下面我们将从初中化学教学中渗透绿色化学的实践和意义方面进行探讨。
一、在初中化学中渗透绿色化学的意义
素质教育的提出,促使学生们向着提高综合素质的方向努力。而化学教育要想顺应素质教育的发展,就必须接受绿色化学教育,在化学教学过程中培养学生们的绿色化学意识。绿色化学意识有利于培养学生们热爱和尊重大自然,对其牢固树立绿色意识起到了加强作用。
二十一世纪,人类生存面对的最大问题来自于环境。科学技术的发展不仅带来了社会的进步,还带来的环境污染和恶化。绿色化学的提出是环境的要求也是教育发展的必要。学生们在学习绿色化学的同时,能够更好地体会保护环境的重要性,对于自身素质的提高也起到了促进作用。
二、初中化学中渗透绿色化学思想的实践研究
2.1有计划地安排绿色化学教育内容
绿色化学作为新兴的化学学科,虽然融入了初中化学教材,但是内容却不是很详尽。作为化学教学工作者,在这个时候就应该肩负起引导工作,在教学过程中引导学生体会绿色化学的好处,在在课堂上缓慢自然地渗透绿色化学的内容和意义。
例如,在初中化学教学中,根据教材内容,在讲解化学反应和合成过程中,讲解生成物和化学反应对环境的污染,对人类的危害。氯气消毒的化学反应中,讲解的同时,要渗透此过程造成的水氮磷过多造成的赤潮给予人类和环境的危害;汽油在化学反应中如何反应以驱动汽车给人来带来方便和进步的同时,讲解汽油在燃烧过程中,造成汽车尾气对空气的污染,对人类健康的危害。
这样,教师的逐步渗透才是绿色化学渐渐深入学生意识的切入点。所以在初中化学教育中,教师们应该有计划地逐步安排绿色化学的教学内容,以提高学生们的绿色化学意识。
2.2在化学教学过程中强化绿色化学意识
在初中化学教学中渗透绿色化学意识,不仅能够培养学生们的绿色环保意识,这也是社会实现可持续发展的基本要求。
在绿色化学教育的同时,进行一些可以强化学生们绿色化学意识的活动可以潜移默化地建立和强化他们的绿色化学意识。
例如,在讲授工业生产类章节的时候,基本讲解绿色化学的内容和释义后。组织学生们在生活中发现化学反应对环境和人类的危害,并对此活动进行发言讨论,初步对这些化学反应的认识和解决化学对环境危害的解决方法。这样的学习形式不仅仅能够激发学生们的学习积极性,还能在潜意识里深化绿色化学在生活中的重要性,是他们下意识里建立绿色化学的意识。
绿色化学意识的强化是学生们学习化学和能力培养的重要方法,在初中化学教学中不仅仅要注意绿色化学的渗透,还应该及时对绿色化学意识进行强化。
2.3利用“环境保护日”,加大绿色化学渗透力度
环境保护日,是大力宣传绿色化学的最好时间。这一天不仅仅社会关注环境,会有大量的宣传单页和画册,而且学校还会借此开展一系列活动以实践素质教育。这对绿色化学教育是一个加大的宣传。
例如,环境保护日,教师可以借此开展一次大型自由发言班会,学生们可以利用网络、图书馆等工具查阅绿色化学相关知识和有关图片。
绿色化学的教学不仅仅是在课堂上,只有在生活细节上能时刻引起学生们的关注和重视,才真正实现了绿色化学的渗透。所以,教师们应该利用一切能吸引学生关注的工具和活动,在最大程度上使他们关注和重视绿色化学。
2.4重视培养实验活动中的绿色化学意识
化学作为一门实验学科,化学实验在教学中占有重要的不可替代的作用。要实现绿色化学真正的深入人心就必须重视其在实验活动中的渗透。
在实验活动中加强绿色化学意识就要注重实验细节的改进。以往的教学中,因为课时条件的限制,或者是教师不在意,有些有害的实验气体会被学生们随意排放。那么在绿色化学的教学模式下,就要求教师注意这些细节。教师可以在实验过程中告诫学生,实验气体要尽量排放入玻璃瓶中,并把这个细节广泛运用到每一个实验中去,只有这样,学生们在实验课程中渐渐养成环保的习惯,逐步深化绿色化学意识。
对实验的重视是绿色化学教学的重要环节,教师在化学实验教学中一定要重视绿色化学的实践,以身作则,从每一个细节每一个步骤严格实践绿色化学原则。使学生们养成环保、健康的绿色意识和习惯。
随着公众日益关注的环境污染问题,化学化工行业与环境保护有着密切联系,高校化学实验不容忽视。传统的高校化学实验在人才培养中起着举足轻重的作用,但在许多高校化学实验中没有很有效的利用资源,并产生一定的“三废”,对环境造成了不同程度的污染。20世纪90年代,绿色化学作为新兴交叉学科应运而生。绿色化学核心内涵是在生产或反应过程中减少以致消除使用和产生有害物质。化学是实验科学,其中重要组成部分包括化学实验,高校实验室是师生学习和科研的重要场所,如何实现实验室教学科研绿色化,主动地减少和消除实验室的化学污染,是实施可持续发展战略必然要求。
一、绿色化学及其原则
(一)“绿色化学”定义
绿色化学概念最早是在1991年ACS提出的,又称清洁、环境无害、环境友好化学。绿色化学以在使用和生产化学品时有效利用原材料、不产生废物、避免危险和有毒的试剂及溶剂为目标,其最大的特征在于从产品生产的始端就采用科学手段来控制污染,通过“原子经济性”的原则来设计和实施化学转化,在化学转化中充分利用每个原料每一个原子来获得目标产物,并且在生产过程和最终产品使用中均做到零排放和零污染,它既充分利用了资源,又防止了污染。可见,绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学,不仅将给传统的化学工业带来革命性变化,是目前化学化工行业的研究热点和前沿课题,是开发从始端到终端解决污染的新兴学科,对保护环境、促进社会可持续发展有着重要的时代和历史意义。
(二)“绿色化学”原则
20世纪90年代对绿色化学提出的12条原则仍然适用于现代化学发展方向,也被国际公认,其指明了该学科的发展方向。近些年,化学研究者以12条原则为指导开展了深入、细致的工作,在绿色化学方面取得了突破性进展和突出的研究成果。绿色化学12条原则可概括为:①防止污染优于污染形成后处理;②设计合成方法时应最大限度地使所用的全部材料均转化到最终产品中;③使反应中使用和生成的物质对人类和环境无毒或毒性很小;④设计化学产品时应尽量保持其功效而降低其毒性;⑤尽量不用辅助剂,需要使用时应采用无毒物质;⑥能量使用应最小,并应考虑其对环境和经济的影响,合成方法应在常温、常压下操作;⑦最大限度地使用可更新原料;⑧尽量避免不必要的衍生步骤;⑨催化试剂优于化学计量试剂;⑩化学品应设计成使用后容易降解为无害物质的类型;11分析方法应能真正实现在线监测,在有害物质形成前加以控制;12化工生产过程中各种物质的选择与使用,应使化学事故的隐患最小。绿色化学从根本上对化学工作者提出了新的要求,要求其以全新的角度来考虑化学研究和生产过程。
二、高校开设“绿色化学实验”重要性
(一)绿色化学实验
“绿色化学实验”必须遵循“绿色化学”提出的十二原则,通过对指导思想、实验仪器、实验装置、实验内容、实验步骤、反应过程等的改变,对常规实验进行改革而形成的化学实验新方法。绿色化学实验对化学药品的使用以重复使用、回收、再生、减量、拒用等为基本原则。
(二)高校开设“绿色化学实验”的重要性
化学是一门实验学科,实验在高校化学教学中起着非常重要的作用,能够很好地培养学生的观察能力、动手能力、分析问题能力和解决问题能力,同时激发学生的创新力。高校化学实验涉及比较多的专业、学科,实验项目内容涵盖化学、化工和环境、生物、医药、医学、农业、检验、食品、护理等相关学科。高校中每天都有大批学生通过各种各样的化学实验来学习、理解各类基础知识,消耗的药品种类繁多、消耗量比较大,时常包含有腐蚀性或有毒药品、往往还会伴随有毒或有害物质的产生。目前,将“三废”直接排入环境的高校实验室还很多,仅有少数设有相应处理设施。虽然单独一个实验室排放三废量不大,但整个国家或地区排放的总量还是相当大的,不容忽视其对环境的累积破环效应,污染环境、破环生态平衡、威胁人类健康等等使社会发展走向不可持续。在高校建设绿色化学实验室,推行绿色化学实验,开展绿色化学研究,宣传绿色化学实验思想,将能够大大减少环境污染,维持生态平衡、保护人类健康,增强环保意识都会产生现实意义和历史意义。
三、高校开设非绿色化学实验的原因
(一)资金投入不足和管理者思想认识不到位
实验教学本身花费就很大,同时一些学校又对实验教学资金投入不足,购买实验药品往往也是唯价格论,能够开设的化学实验很有限,更没有处理实验“三废”的能力,凸显对污染的防治无能为力。此外,实验管理者思想认识不足,缺乏有效的管理方法。实验室管理人员中部分存在环保意识薄弱,更有甚者认为实验室产生的“三废”只是一点点,对环境构不成什么污染,完全认为是小题大作,这就导致在药品使用上存在浪费现象、废物排放处置上比较随意,增大了化学实验对环境的污染。在对学生实验管理上有时也存在不足,部分实验管理者和实验指导老师没有很好的要求学生,同时学生在实验中也缺少相关的环保意识,存在操作不规范,乱倒废液、废渣,任意排放废气等现象。
(二)实验有效指导缺乏、安排不合理
高校化学实验在教学上牵涉面比较广,往往涉及实验计划、实验内容、实验教材等等。很多高校还一直沿用老的实验内容,虽然实验教材经过了多次的修订和改版,但所做实验多年沿袭,疏于创新,在这种情况下实验本身就是非绿色的,所以只要做实验,就会带来污染。同时,通观现行的化学实验教材多数明确指出要求学生掌握实验目的、步骤、现象和结果讨论;然而在实验中使用的原料、试剂、添加剂、催化剂等药品的毒性、危害性,实验过程、后处理等可能产生的“三废”、带来的环境污染以及如何减少“三废”产生或避免污染很少涉及,没有做到人文关怀和环保意识的培养。另外,化学“三废”的种类较多,处理方法各异,耗资较大,再加上大家环保意识缺乏,致使至今还没有较全面的整理。
四、高校化学实验如何实现绿色化
根据绿色化学的十二原则,高校化学实验实现绿色化应从以下几个方面进行改革。(1)采用绿色化的化学试剂,例如选择无毒试剂和可再生资源用作实验试剂;(2)采用绿色化的溶剂,例如选择挥发性小、无害的溶液,避免有毒有害溶剂的使用;(3)采用绿色的催化剂,例如选取无害、无毒、无腐蚀性的催化剂;(4)选择无毒副产物生成或毒副产物生成最小化的反应条件,实现反应条件绿色化;(5)选择不具有原子经济性反应,避免“三废”的产生,实现化学反应绿色化;(6)反应的产物(包括副产物)应无害、无毒、环境友好,实现反应产物绿色化;(7)在保证实验效果的前提下,选择最小剂量的试剂、溶剂、催化剂,实现剂量绿色化;(8)合理分类收集“三废”,并做好无毒、无害化处理,实现“三废”处理绿色化。具体措施如下:
(一)培养实验人员的绿色化学意识
绿色化学意识的培养是高校绿色化学实验的保证。只有实验管理人员、教师和学生都有很强的绿色化学意识,才能为高校推行绿色化学提供有效的保证。当前,未进行传统化学实验教学内容改革的高校,在绿色化学实验方面的知识还比较缺乏,致使实验人员未能意识到绿色化学实验的重要性。目前实验人员的首要任务是更新观念、培养绿色化学意识,这就要求所有与化学实验有关的人员充分认识绿色化学实验的迫切性和重要性,系统掌握化学基础知识和实验技能,深入研究绿色化学实验理论和最新研究成果,积极实践、共同探讨,尽早实现传统化学实验到绿色化学实验教学的转变。同时,要加强宣传、严格要求、完善教学环节,使学生充分了解绿色化学实验,养成良好的实验习惯,确保化学实验教学中各个环节均实现绿色化。
(二)废除污染、毒性大的化学实验
依据高校化学实验教学的要求,在保证实验教学任务的前提下,修订实验课程教学体系,更新实验教学内容,选择污染小、毒性低、后续处理更环保的实验内容代替污染大、毒性高、“三废”产生多的实验内容,来完成高等学校对学生在化学实验基本操作方面要求的目的。这样不仅避免了实验对环境的污染,还增强了学生的环保意识。
(三)寻找有毒有害试剂、溶剂、催化剂的替代品
化学转化往往存在多种途径,高校化学实验教学应按照无毒或低毒化原则选择实验药品,尽量寻找选择无毒试剂和可再生资源用作实验试剂。选择挥发性小、无害的溶液,避免有毒有害溶剂的使用。例如,能够在水中进行的实验尽量使用水作为溶剂,使用更安全的甲苯代替苯。用无害、无毒、无腐蚀性的催化剂代替强腐蚀性催化剂。例如阳离子沉淀实验中使用硫代乙酰胺替代有毒的硫化氢反应,乙酸乙酯制备中催化剂使用固体酸代替浓硫酸。
(四)推广减量、半微量或微量化学实验
在满足教学大纲要求通过高校化学实验获取化学信息的量,积极推广减量、半微量或微量化学实验。通过试剂用量、辅助材料、水电消耗的减少也可以大大降低实验成本,也就能够缓解学校对实验教学有限投入的压力;其次也能够减少实验过程中比如爆炸、中毒、燃烧等事故的发生,使得实验更具有安全性;同时由于用料的减少,实验中“三废”的排放也将减少,对环境的污染将减小,实验环境条件将会得到一定的改善。在保证高校实验教学效果的前提下,应大力推进微量实验的开发和推广。在没有更好的实验方案的情况下,通过微量实验减少污染也是目前实现化学实验绿色化的一个重要途径。
(五)开展串联实验
传统化学实验教学是在理论课开设的同时或紧跟理论课来开设实验课程,每个实验基本上都是单独开设的、孤立的,因重复实验增加实验投入和“三废”的产生。通过对实验进行分类、整合实验课程,将存在关联的实验进行研究并调整实验内容,打破学科间、实验间的壁垒,开展串联实验。如把无机实验中溶液的配制与分析实验中滴定串联,有机实验中化合物的合成与提纯与仪器分析实验中产品纯度测定串联,合成实验与化学动力学实验串联。经串联以后开设的实验课程,可提高试剂的利用率,减少环境污染,降低实验费用。
(六)开设微波、超声等先进技术实验
在高校化学实验中引入微波、超声波等先进技术,设计、开设相关的实验项目,比如微波辅助提取、微波灼烧、微波消化、超声提取、超声催化。微波、超声波等先进技术实验的开设将大大减少环境污染、提高效率、节约能源,更有助于拓展学生对相关先进科学技术的深入了解,激发学习兴趣,提高学习效率。
(七)建立虚拟仿真化学实验室
伴随着当前信息技术及互联网技术的快速发展,在国家信息化发展战略指导下,虚拟现实技术在教育教学领域和管理过程中的应用正在逐步深入,有力促进了教育模式、教学方法和学习方式的深刻变革。针对放射性、高危险、高污染、学生难以理解的抽象的理论和概念,以及中学化学实验中有毒有害、易燃易爆等真实实验难以开展的实验项目,设计并建设一系列化学虚拟仿真实验项目,通过虚拟仿真实验教学平台实现开放共享。根据《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,教育部高等教育司已在2013年开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。目前已立项两批国家级虚拟仿真实验教学中心建设项目。
(八)处理化学实验中的三废
在讲述教材的过程中要与绿色化工原理结合起来,以化工生产中某种物质的作用为切入点,在此基础上寻找可替代的更加环保的药品进行同样的操作,达到同样的目的.通过对比两种不同药品产生相同作用的过程中对环境的破坏程度,凸显绿色工艺优势,让学生选择比较环保的方式.例如,在讲述氯气的用途及化学性质时,可与双氧水在漂白纸浆过程中进行对比,双氧水在漂白的时候不会产生有毒有害物质,而氯气则产生对环境不利的物质,在此基础上,学生自然会明白实际生活中造纸工业中使用双氧水而不用氯气的原因.在讲述金属的时候,可讲述不同金属对人体的危害、粗放型的矿产资源开采方式给我们的国家经济利益和环境造成的危害,并向学生讲述正确的开采利用方式,使学生在以后的生活中贯彻绿色理念.
二、在实验教学中践行绿色理念
1.大力推行微型实验
微型实验是在满足获取化学信息的前提下,对实验进行重新设计,旨在利用较少的化学药品和较小的装置就能得到相同的实验效果.微型实验中的化学药品用量为常规用量的百分之一甚至千分之一,这样可大幅减少实验排放物对环境的污染程度,改善实验室环境,而且操作比较简便、节约实验成本、保护学生身体健康和实验环节,同时可以达到教学目标,代表绿色化学思想的发展方向.例如,微型实验中的仪器可利用身边的废旧物品自制而成,可用塑料吸管替代移液管、用小玻璃瓶制作酒精灯、用片剂铝塑包装板制作点滴板,用一次性针管针头联合内加小玻璃珠的乳胶管制成酸碱滴定管.还可将启普发生器、容量瓶等微型化.在设计实验内容时,可将实验过程经过重新设计,将实验技术、仪器和方法相似或相近的实验改进同时进行,将某些实验的废弃物可作为另一个实验原料的两个实验串联进行,从而节约药品和时间.
2.规范实验操作步骤
在进行实验教学过程中,对于装置的连接、试剂的选择、药品的称量、实验生成物的倾倒等都要严格规范操作规则,从而达到减少实验事故和环境污染、节约能源和药品的目的.例如,在进行实验前要认真检查装置的气密性,防止有毒气体泄漏;在处理“三废”时,要严格按照无害化处理后再排放,防止污染环境;在闻气体时不要敞开容器口,防止气体浪费;为避免人体受伤害,一定要在通风橱中进行挥发性较强物质的实验;在点燃易燃气体前一定要验纯;在制乙烯时一定要将碎瓷片放入反应混合液中,稀释浓硫酸时要防止暴沸;配制银氨溶液时,要随配随用等;而且对于氢气和氧气的爆鸣实验要加以改进,防止对学生造成伤害;通过规范实验操作,培养学生的绿色化学和安全意识.
3.正确处理剩余药品和废液
实验结束后要正确处理剩余的药品和废弃液体.根据国家排放标准可采取的处理废弃物方法有燃烧、分解、回收循环利用、吸收和中和等.做完实验后,教师应引导学生把酸碱盐等给累废渣废液分别倒入相应回收容器,将铜、锌、铁、铝等金属片放到指定的地点进行回收利用,除此之外,减少环境污染也可通过增加尾气吸收装置实现.例如,在做浓硫酸脱水实验中,可用水槽液封浓硫酸和蔗糖产生的刺激性气体,减少其排向空气中的量,减少污染;在制取氯气时,可用氢氧化钠溶液吸收向上排气法剩下的多余氯气.而对重金属废液进行处理,一般通过回收的方法实现实验末端处理的绿色化.在处理生成的废弃物时统一处理,减少对环境的二次危害.
三、在课外活动中延伸绿色理念
1.开展绿色化学专题活动
除了课堂进行教材知识讲解和做化学实验培养学生的绿色化学理念,还应该开展各种绿色化学专题活动,激发学生探索绿色化学的兴趣.例如,可通过邀请化学方面的专家来学校举办绿色化学知识讲座、向学生宣传绿色化学的科普知识.同时,在平常的板报活动中,鼓励学生将化学中与环保有关的知识设计在板报中进行宣传教育.化学组教师可合作举办化学文化节,设置关于绿色化学方面的问题举办竞赛活动、让学生设计与化学有关的绿色环保产品等,在全校形成宣传效果.也可组织学生对周边生活的区域进行参观调查,对周围的钢铁厂、造纸厂、污水河进行参观,使学生了解其生活环境的实际情况并了解化工生产过程,鼓励其利用自己学过的知识解决生活中遇到的实际问题,提升其绿色化学意识.也可鼓励其参与环境问题,拣拾白色垃圾、拒绝一次性东西的使用、告别塑料袋、回收废旧电池等.
2.设计实践性调研课题
教师利用假期等时间安排具有实践性的调研课题,让学生走向生活,发现生活中运用绿色化学的方法.通过对本地区生活垃圾的处理、分类及回收等问题进行调研,提出解决的方法.首先要设计调查问卷,然后对班级学生进行分组,安排组长带领本组人员进行调查.包括家用洗衣粉品牌及主要化学成分、废旧电池的处理方法、买菜时采用的包装物材质、生活污水的排放和处理等,根据对所调查与化学有关的生活数据进行分析,利用所学的化学知识分析其采用的物质及对其的处理方法对环境的作用,调动其学习化学的积极性,树立绿色化学理念.
四、结语