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綠色化工技術是通過改進改良現有的化學技術及方法,對化學原理的應用和使用工程技術來減少甚至消除化工原料、催化劑、溶劑、化學廢物或化工產品等能夠污染環境的物質,實現廢物零排放,減少其對人類健康和生態環境的危害,建立友好環境。用“資源-產品-再生資源”這種全新的循環物質流動過程替換掉過去的“資源-廢物”方式排放的流動過程。利用先進的綠色化工技術,研究出新型環保產品,及綠色工藝技術的運用實現清潔生產,從而大幅度降低三廢排放量【1】。21世紀,綠色化工技術已經被國際發達國家在化學有機合成、生物化學、分析化學、催化等領域列為主要的研究發展方向之一。在我國制定的“九五”發展規劃中,綠色化學與技術在釀造、制藥、造紙、印染、海水淡化等行業作為應逐漸補充及開發應用的重大研究項目。
2綠色化工技術的開發
2.1原料的選用
綠色化工科技的發展,如果不從化工污染、化學反應的源頭著手,那么始終是治標不治本而且十分被動的措施。那么化工科技及工藝發展過程中,選擇無毒害溶劑、原料、催化劑等化學原料來進行化工生產、制作化工產品可實現零排放、零污染的清潔生產和加工原則,有效防止和控制化學污染的產生。近年較為常見的無害化學原料為:野生植物、農作物等生產物質。將蘆葦、樹木等天然野生植物纖維,以及稻草、麥秸和蔗渣等農副產品的廢棄物作為原料加工糠醛、醇、酮、酸等化工原料。還有利用生物質氣化產生氫氣等,都是綠色化工技術中原料選擇應用的非常好的例子。
2.2無毒害催化劑的選用
在百分之九十的化工生產中催化劑是提高反應速率的必需品。然而在綠色化工科技的開發過程中,無毒害的烷基化固相催化劑是國內外研發工作的重點。南京大學徐國際【2】利用環境友好性綠色化合成過程對烯丙基醇類化合物作為烷基化試劑,在無溶劑的條件下對1,3-二羰基化合物進行直接烷基化反應,反應后處理步驟簡單,且催化體系可以循環使用,四次催化循環后收率仍然能大于84%。
3綠色化工技術在化學工業中的應用
3.1清潔生產技術
清潔生產技術是無毒、無害、無污染、無廢物排放的綠色化工技術,包括輻射熱加工技術,綠色催化技術,臨界流體技術等。在冶金工業、印染工業、煤氣化、制甲醇、垃圾處理、海水淡化等行業都得到了很好的運用。此外先進的脫硝脫硫技術、垃圾制沼氣技術、高效清潔的煤氣化技術、利用風能太陽能等自然能發電技術等等這些都利用了清潔生產技術。例如,海水淡化技術的應用不僅解決了我國淡水資源匱乏的現狀,還利用有效的化學方法將海水中的鹽水分離,在海水淡化的預處理過程中不會產生任何對環境狀況的不良影響,也沒有對生態環境造成傷害。而且,在海水淡化預處理過程中所產生的氫氧化鎂作為一種成本低廉、工藝簡單、不產生二次污染的清潔化工產品,具有非常廣闊的發展前景。
3.2生物技術
生物技術領域包含細胞、基因、微生物和酶等技術范疇,其主要應用在化學仿生學和生物化工兩個方面。生物酶在作為一種在生物體內的催化劑,具有高效、轉移性,可以參與到各個生物化工的合成過程中。另外,化學仿生學中的膜化學技術也是這一領域中廣泛應用的生物技術。在綠色化工技術中采用生物技術,可以利用再生資源合成化學品。從早期來源于動植物中的有機化合物原料,到后來以石油和煤炭作為原料。例如,在綠色化學工程與工藝中,制備丙烯酰胺,利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后,大大降低能耗,且沒有污染環境副產物產生。由此可見,利用廣泛存在于自然界中的酶當做催化劑,與工業酶及一般的化學催化劑相比,自然界中的酶具有無污染、反應條件溫和、產物性質優良的特點。
3.3生產環境友好型產品
關鍵詞:綠色化學工程技術;意義;應用
近幾年來,隨著化工技術的不斷發展,化學工程取得了重要的進步,但與此同時也產生了很嚴重的環境污染問題,進而使得化學學科的發展受到了一定的限制作用。為了很好地改善污染的問題,越來越多的人開始采用綠色化學工程技術,綠色化學工程技術的應用不僅減少了溫室氣體的排放,更有利于生態環境的優化,最重要的是,很好地推動了我國經濟的發展與進步。由此可見,探討綠色化學工程技術應用的具有重要意義[1]。
1應用綠色化學工程技術的意義
1.1有效減少溫室氣體的排放
近幾年來,隨著國民經濟條件的改善,越來越多的人都擁有了私家車,馬路上車的數量越來越多,車輛增加,車尾氣的排放量自然增加,空氣污染變得嚴重,進而產生了大量的溫室氣體,導致氣候變暖、冰川融化,還會引發臭氧空洞,造成氣候異常,進而使得我國的生活環境變得越來越差。而近幾年來,綠色化學科技的一項重點研究內容就是將對生態環境沒有污染的一些能源轉化為可利用的資源。如太陽能、風能、生物能以及地熱等。首先,這些新能源的使用可以節省現有的能源的消耗,其次,這些能源的使用可以減輕一定的費用,最重要的是,可以減少空氣中溫室氣體的排放,進而起到保護環境的作用[2]。
1.2推動國民經濟的可持續發展
經濟的發展是無限的,但是自然資源是有限的。倘若一味地開采以及使用自然資源,那么便會出現自然資源匱乏的現象,“物以稀為貴”,自然資源枯竭,資源的價格自然會上漲,導致經濟的發展受到一定的抑制作用。另外,隨著化工污染的加劇,化工產業的發展也逐漸受到了影響,且部分產業的進出口也受到影響,進而導致國民經濟得不到提升,發展受到抑制。
2綠色化學工程技術的應用探討
2.1在海水淡化的過程中應用綠色化學工程
水是人類社會活動的起源,也是人類生活的基本,沒有水,人類將很難生存,由此可見,水對于人類的生存的重要性,但是近幾年來,隨著工業污染的加重以及農業生產的發展,我國的水資源呈現嚴重匱乏的現象,為了得到很多的水資源,我們開始采取淡化海水的措施,而綠色化學工程技術在淡化海水的過程中扮演了很重要的角色。所謂的淡化海水,主要指的就是去除海水中的鹽水,得到淡水,傳統的環境下,很多人采用通過酸堿換去除鹽水,得到淡水的方法,這種方法雖然也可以實現海水的淡化,但是同樣會帶來另一種污染,進而使得環境污染情況加劇[3]。
2.2綠色化學工程技術在涂料生產中的應用
在中國,除了汽車尾氣的排放會嚴重污染空氣以外,涂料的制作也會產生很多污染,進而給環境帶來一定的影響。另外,在制作涂料的過程中,也會產生很多的廢料,這些廢料流入水中,一樣會給水帶來污染,且這些水一旦被人們所使用,將會引發很嚴重的后果,輕者產生健康問題,重者可能直接引發癌癥。綠色科技逐漸應用于許多工廠進行開發綠色產品。通過對工藝設備進行改造和優化,降低VOC,優化配置、清潔生產、使得污染最大限度降低。隨著無機礦物涂料、固體涂料、乳膠漆等綠色涂料的誕生,涂料生產正向著科技含量高、無毒無污染、產品更優的方向發展[4]。
3結束語
綜上所述,我們可以發現,綠色化學工程技術的使用不僅可以降低空氣中溫室氣體的排放,還可以促進經濟的提升,希望在與之對應的一系列的生產措施的建議下,無論是海水的淡化還是涂料的生產都能夠得到有效地改變,降低對環境的污染,提升對于綠色化學工程技術的有效利用,促進我國化學工程技術的可持續發展。
參考文獻
[1]王鑒,柳榮偉,陳俠玲.綠色化學推動分離工程技術的進步——綠色分離工程[J].化工科技,2008,(1):57-60.
[2]趙華成.綠色化學及其綠色系統工程技術與環境友好[J].化學教育,2007,(6):6-10.
[3]朱明喬,謝方友,吳廷華.綠色化學與技術在化學工業中的應用[J].化工生產與技術,2002,(4):27-30;51-52.
關鍵詞: 綠色化學化工;發展方向;環境友好型化學;分子結構
綠色化學化工又稱環境無害化學,它運用多種原理和方式,降低或者直接去除化學實驗、化學產品的設計與生產制造以及在后續的應用過程中產生的有害物質。
1 綠色化學化工的發展現狀及優點
綠色化學化工與傳統的化學化工最大的不同點在于,它將通過重新設計化學物質的分子結構,保證其一方面具備產品所需的化學特性,在另一方面,最大化的避免生產過程中容易出現的有害物質的排放。這種以化學方式來減少化學污染的形式在20世紀末期開始被留意到,并在西方國家迅速推廣開來。從1990年美國頒布污染防治法案開始,他們對于綠色化學化工的研究就從未止步,迄今為止,通過設立“總統綠色化學挑戰獎”、成立綠色研究所等方式,最大化的鼓勵綠色化學化工的發展,包括歐盟、日本在內的許多聯盟和國家都極其重視綠色化學化工的發展,通過各種各樣的形式來推動本國內的無污染化學生產的發展。[1]1995年,中國科學院化學部確定了《綠色化學與技術》的院士咨詢課題,連續幾年內,通過開研討會、出版學術報編等多種方式推動綠色化學化工的發展。1997年,我國召開“可持續發展問題對于科學的挑戰及綠色化學”研討會,極大地推動了相關研究與產業的發展。筆者認為,綠色化學化工在以下幾個方面,有著較為突出的優點:
1.1 最大化的利用了無污染的能源。與傳統的化工粗放式的生產方法不同的是,綠色化學化工使用的能源都盡可能的采用清潔無污染的材料,而且在使用過程中,能夠最大化的發揮這些原材料的價值,節約能源,保護環境。
1.2 反應環境無毒、無害,減少對外界的廢物排放。傳統化工生產過程中,反應過程中會排放出大量的污染性物質,對生態環境造成了極大的污染與破壞。綠色化學化工進行反應的前提是能夠對物質的化學結構進行改造和重組,修復掉其中有害的成分,重新組合的物質結構在反應的過程中既能保留我們所需要的特性,反應過程中也不會對外界造成污染。[2]它直接從源頭杜絕了化學生產可能對環境所產生的危害,是真正意義上的環境友好型產品。
1.3 提高了原子的使用率,節約了能源。由于在生產過程中過度專注于生產結果,忽視生產過程,傳統化學化工過程中對能源以及材料的使用率極低,通常為了提煉物質的某種化學成分而放棄了其他的有用成分,資源浪費現象普遍,而綠色化學化工在反應過程中經過各種組合,提高能源重復利用率,最大化的消納所有被利用材料的原子,不僅節約了能源,還能實現污染物的零排放。
1.4 保證了產品的環保性。傳統工業生產方式由于生產過程粗放,所選用的原材料沒有經過重新設計與組合,所生產的產品在使用過程中往往會釋放出大量的有害物質,而綠色化學化工在實驗與生產過程中重組了分子結構,消除了會產生污染的分子,所以經過這種方式生產出來的化學產品也將會是對環境無害的環境友好型產品。
2 綠色化學化工產品的發展研究
雖然近些年來綠色化學化工在我國發展態勢良好,但是依然存在很多問題,譬如說社會重視力度不夠、發展思維僵化、人才缺乏等等,因此,我們必須采取相關措施,致力于在全社會推廣這種生產方式,保護環境,實現可持續發展。
2.1 加大宣傳力度,轉變生產方式。雖然綠色化學化工產業已經興起多年,但在全社會范圍內,它還未能被深刻的認知與了解,這在很大程度上,阻礙了其良性發展,因此,我們要從全社會范圍內,通過各大平面媒體和網絡、電視、廣播對綠色化學化工的方式加大宣傳力度,使人們對綠色化學化工有一個深刻的認知與了解。還需要從基礎教育、經濟發展政策制定、國家立法以及社會責任等多個方面讓包括政府、各大企業以及各級教育機構和化學化工界認識到發展綠色化學化工的重要性,促使全社會意識到使用綠色生產方式,節能減排的重要性,從而為綠色化學化工的發展營造一個良好的發展環境。[3]
2.2 在學科教育上加大投入與合作,力求創新。綠色化學化工的發展不僅僅是依靠微觀的分子水平的化學,還要依賴宏觀的大規模的化工技術,因此,要在一定層次上促進兩者的結合與協作。建議國家加大對綠色化學化工的資金投入,建立與綠色化學化工有關的國家實驗室以及科學基地,作為發展綠色化學化工的創新性平臺,設置激勵機制,鼓勵創新,并持續不斷的為實驗室和科學基地的發展提供資金保障。
2.3 重視人才培養。在我國,綠色化學化工屬于新興產業,因此,相關部門必須建立起完備的人才培養體系,為了以后的長遠發展儲備人才力量。具體來說,高校應該開設有關綠色化學化工的相關學科課程,供感興趣的學生進行研讀;化學化工產業應該制定嚴格的培訓體系,對相關從業人員進行培訓,從而保障這一新興產業的可持續發展。
3 結束語
進入21世紀,伴隨著全球經濟的不斷往前發展,環境問題也開始逐漸凸顯,為了保護環境,各國都在致力于開發和研究新型能源。綠色化學化工興起于上世紀末,它的出現在很大程度上解決了化學污染給環境帶來的巨大污染問題,為了全球生態環境的和諧做出了貢獻,因此,全社會都必須轉變思路,從以往傳統化學的粗放型生產方式中跳脫出來,采用綠色化學化工制造方式,重視對綠色化學化工行業的人才培養,力求創新,并在學科教育上加大投入,爭取為我國的新型化工事業和環保事業做貢獻。
【關鍵詞】綠色化工;環保;前景
對于緩解資源與環境問題來說,最理想的途徑就是全綠色化工。主要通過氣化或液化生物質、生物質塑料、以及對加工過程中主要的副產品利用等方面來體現全綠色化工的進展。大力發展全綠色化工既能解決資源問題,又能解決環保問題。是我國現階段需要的一項化工技術。綠色清潔化工生產已經成為未來化工發展的必然趨勢,也是實現資源、環境、經濟、社會全面協調可持續發展的必由之路。
1.綠色化工的定義
環境友好化學是綠色化學的另一種稱呼,根據其基礎發展的技術主要主有環境友好技術、綠色技術或潔凈技術。將環境污染的程度在最大程度上降低到最小是綠色化工的目的,綠色化工的工作原理就是化工本身的特性。這一工藝嚴格杜絕副作用的產生,使排放損失量達到最小化,并且拒絕使用毒害材料和附加品,添加劑等。綠色化工和綠色化學化工有著基本相似的概念,都體現了化學化工與綠色概念之間的聯系。把污染和損傷環境的問題扼殺在生產階段,因此提倡將綠色化工代替傳統工藝,發展成為全新的模式,綠色化工的內容包含了多種方面,其中有專業上的生物,化學等。有較強的社會目的性。它不僅起源于傳統化學,又進行了更新傳統化學的觀念和弱勢。它對保護環境有極大的好處,同時也節起到了能減耗的作用,使資源得到合理的利用,使生產投入大幅度減少,使搭配的能力不斷得到提升,使化工行業得到可持續發展,發展前進的方向以科學,合理,為基礎,讓社會和人民一致支持綠色化工和環保。
2.綠色化工技術的現狀
美國在20個世紀90年代將污染防治的問題提出,并在基本國策中添加了防止污染這一項,相繼有污染防止法案出臺,并在90年代中期國家環境技術戰略向公眾宣布。在幾年之內,根據綠色化學研究性問題,美國化學會成立了專門討論會等一系列相應的措施,并設立了一系列與綠色化工、環保相關的獎項,如總統綠色化學挑戰獎等。顯示出了美國對綠色化學的重視程度。國內在國外的綠色環保化學進行得轟轟烈烈時,經過院士的多次討論,最終確定了“綠色化學與技術”作為最后的議題,中國科學院化學部也授權同意議題。討論會“工業生產中綠色化學與技術”于1996年首先召開,《綠色化學與技術研討會學術報告匯編》也在同一時間出版。“環境友好石油化工催化化學與化學反應工程”科研項目,也是中國具有代表性意義的基礎項目,通過自然科學基金和中石油化工公司共同資助,于1997年啟動。20世紀末在合肥,首次國際綠色化學高級論壇展開活動;并有雜志積極響應大會精神支持大會工作,如《化學進展》。還相繼出版了“綠色化學與技術”專題報告等。在21世紀,我國不斷的有可持續綠色化工議題被提上日程,這一領域有無數的研究者參加研究,進行交流學習,也取得了驕人的成績。
3.綠色化工的技術動態
簡單來說綠色化工技術就是通過對化學原理的應用和使用工程技術來減少甚至消除能夠污染環境的物質,實現廢物零排放,并建立友好環境。摒棄粗放的化工生產模式是化工企業的全新出路,即綠色化工,用“資源-產品-再生資源”這種全新的循環物質流動過程替換掉過去的“資源-廢物”方式排放的流動過程。增加節水措施,提高誰的重復利用率等。通過對先進技術的應用,使環保型產品被研究出來,實現清潔生產,使三廢排放量得到最大限度的降低。落后的生產工業要被逐步淘汰;使原材料消耗降低;通過提高化工廢水處理設備質量、使設備成套化,來使得到化工環保產業技術和裝備水平提高。“化學的綠色化”已被美國化學界列為邁向21世紀化學進展的主要方向之一,綠色化工也在一定程度上涉及到化學方面,例如化學的有機合成、生物化學、分析化學催化等。釀造、制藥、造紙、印染等行業在滾動修訂“九五”發展規劃時,在規劃中應逐步補充進綠色化學與技術的內容,我國國家科技部組織應該為此做詳細的調研。使“九五”基礎研究規劃中含有綠色化學與技術研究工作,并在同一時間內將科研工作安排恰當。以國家自然科學基金委員會與中國石化總公司聯合支持開展了“環境友好石油化工催化化學與化學反應工程”重大基礎研究項目為例,這是一種把導向性基礎研究與技術創新相結合較好的組織形式。
4.綠色化工的研究方向
對清潔硝化和還原技術展開研究,主要以污染問題嚴重的重要染料的關鍵生產過程為主要研究對象,如紅色基RG、紅色基G等。清潔新工藝研究的開展、開發與工業化應用,使傳統硝化與存在于硝基還原工藝中的重污染問題得到減少甚至消除,在技術方面支撐我國染料合成化學工業的可持續發展,向傳統硝化和清潔化生產硝基還原工藝作出示范。
環境友好性的催化技術,使以化學催化和生物催化在內的環境友好性催化技術為主要內容的研究與開發得到開展,與一些重要性藥物關鍵中間體的生產相結合,使一些重要藥物中間體在生產過程中的產生的重污染問題得到減少或消除,使擁有自主知識產權的環境友好手性催化技術得到發展,使手性技術國家工程研究中心得到建立,使我國手性技術的產業化得到不斷發展,為以手性藥物的發展為代表的我國藥物合成工業做出貢獻。清潔催化氧化新技術的研發,開展新工藝研究,主要方向為空氣、氧氣或雙氧水為清潔氧化劑,發展新的體系與新的工藝,主要內容為:以空氣、氧氣或雙氧水為氧化劑的清潔催化氧化,使傳統工藝中的重污染問題得到解決,使以此為基礎的系列精細化學品和藥物合成的清潔化生產新工藝的應用得到良好的影響。對綠色化學農藥的創制研究,使以綠色新農藥創制為主要方向的篩選平臺得到建立,使中科院化學口研究所的潛力得到充分的發揮,使具有自主知識產權的農藥先導化合物得到開發,大力發展新農藥品種的開發,以具有明確應用對象和開發前景的新化合物為優先選擇。
我們所謂的溫室氣體,主要指的就是二氧化碳。無論是以往的科技革命和工業革命之前的生產,還是現階段科技含量高,日趨現代化、國際化的社會化大生產,這些工廠每年要向大氣排放數萬甚至數十萬噸的二氧化碳[1]。這些二氧化碳氣體的排放,成為了造成全球性的溫室效應的罪魁禍首。而在應對氣候變化的法律法規出臺之前的相當長的一段時期內,造成這一現象的那些工廠卻不用為溫室效應負擔任何一點費用。
現在這一狀況已經得到了明顯的改善,許多化工企業正積極的開發和利用新的科學技術,來達到減少二氧化碳排放量的目的。甚至有一些企業將二氧化碳作為化工產品生產過程中的一種原材料來使用。例如,有的化工企業將其他化工產品的生產過程中所產生的二氧化碳氣體作為一種原材料來生產尿素。僅這一種工藝,就可以使該企業的每年的二氧化碳氣體排放量減少數十萬噸。
二、海水淡化工程的預處理過程中運用綠色科技
每個人的生活都不能離開水,水對于每個人的生命和整個社會的發展而言是絕對不能缺少的,資源。而這種重要的資源,又具有這有限性、不可再生性等特點。隨著社會和經濟的迅猛發展,淡水的危機成為了世界性的環境難題。而我們中國,又是世界上最缺乏淡水資源的國家之一。因此,海水淡化技術的應用,就成了緩解我國淡水資源匱乏現狀的一種有效的途徑。隨著近年來科技的快速發展,海水淡化所必須的成本也在逐漸的趨于大眾化,使這一技術不再是那些經濟發達的國家才使用的起得奢侈的技術。許多發展中國家也引進并采用了這一技術。
海水淡化技術指的就是一種利用物理上的或者化學上的方法將海水里面的鹽和水進行分離的技術。在進行海水淡化技術的預處理進程中,任何影響環境狀況的不良影響都沒有產生。并且在獲取海水資源的過程中,并沒有繼續對生態環境構成傷害。我們的黨所提倡的可持續發展戰略的思想,就是指要在滿足自身生存發展的需要的同時,為子孫后代留下了可以繼續發展的環境狀況。因此,將綠色的化學工藝運用于海水淡化的過程中的這一舉措至關重要。因此,將綠色的科學理念與化工產品的生產過程聯系在一起,便成為了現代世界化的化工生產中的主要方向之一。在海水淡化構成的預處理過程中產生了一些氫氧化鎂,成為了環保領域新的寵兒,這種物質具有成本低廉,工藝簡單、不產生二次污染,處理效果良好的特點,具有非常廣闊的發展前景。
三、綠色化學技術在我國傳統香精香料工業中的應用
在日常化學產品的生產中,香精香料是不可缺少的添加劑之一。我國的香精香料產品在國際市場上的出口,是我國進出口貿易的一項重要組成部分。但是由于經濟危機的影響逐漸加深,及全球性經濟蕭條的狀況逐漸加劇,我國的香精香料出口產業收到了很大的打擊,產品訂單大幅度減少。
在深入地調查我國香精香料產品出口訂單銳減現象的原因之后,不難發現,產品中有害雜質含量超標,是其真正并且主要的原因。造成有害雜質含量超標的原因則在于生產工藝方面的缺陷。例如提取原料的成分在產品中有殘留以及包裝材料的使用不當等原因。其中,提取原料的成分在產品中的殘留的問題,可以通過研究和開發新的提取技術來改變。包裝材料使用不當的問題,則應通過加強企業和工廠的監管力度,督促生產商家和企業反復試驗,選取符合有害雜質含量標準的外包裝物等方法來改善。還要牢牢掌握我國香精香料產品的優勢方面,不斷加強新技術的研究和其在實際生產中的應用,才能夠滿足生產出高質量、低能耗的香精香料產品的要求。
四、綠色化學使可持續發展戰略任務逐步向前推進
前言
進入21世紀,人類正面臨著越來越嚴重的環境危機,最突出的是人口劇增、能源日漸減少、資源瀕臨枯竭、生活廢棄物和工農業污染物正迅速惡化生態環境,使得人與自然的矛盾不斷激化。
綠色化學的設想是在化學生產過程中,不再使用有毒、有害的物質,不再產生廢物,不再處理廢物。相應的,綠色化學工程與工藝是通過改進化學的技術和方法,減少甚至完全消除對人類健康、生態環境有危害作用的化工產物,同時促進化學工業節能目標的實現。
一、綠色化學工程與工藝的開發
我國傳統的化學工程與工藝對有害污染物是滯后的被動治理,即不能根除污,并且成本很高,治標不治本。如利用煙氣除塵、脫硫,雖然達到了凈化氣體的目的,但是污染物卻轉移為廢渣、廢水。綠色化學工程與工藝的開發,則本著零排放、清潔生產的原則,從化學反應的始端著手,進而有效防止和控制污染的產生。
1.選擇、采用無毒害化學原料
原料的選擇生產化學品的源頭,同時,還決定著不同的化學生產流程和工藝。綠色化學工程與工藝的開發首要目標是不使用有毒有害的原料。為了從源頭上防止化學污染,綠色化學工程與工藝開發的原則是盡量選用可再生的自然物質作原料,如野生植物、農作物等生物質。將諸如蘆葦、木屑、樹枝等野生纖維植物以及諸如蔗渣、麥秸、稻草等農副產品的廢棄物作為原料加工為糠醛以及醇、酮、酸類化學品,用生物質氣化產生氫氣等,都是綠色原料應用的典型例子。
2.提高化學反應的選擇性
烴類選擇性氧化是一類具有強放熱性的反應,石油化工中經常會有這種反應,其目的產物不穩定,容易進一步氧化成H2O和CO2.在各類的催化反應中,此反應的選擇性最低,有時有些產品還具有異構體形式,為了得到更多的終產物,需要使用那些選擇性高的試劑。為了降低分離產品和純化產品的難度,需要提高反應的選擇性,這樣可以降低成本,節約資源,減少環境污染。在這一方面已經有不少的科研成果,比如開發載氧能力強、選擇性好的新型催化劑,來應對不同的烴類氧化反應。
3.采用無毒無害的化學催化劑
目前,約 90 %以上的化學反應要實現工業化生產必須采用,催化劑提高其反應速率。開發新型高效、無毒無害的催化劑是綠色化學工藝的方向之一。國內外都在研發新的烷基化固相催化劑。另外,分子篩催化劑也得到了很好的開發和應用。
二、綠色化學工程與工藝在化學工業節能中的應用
綠色化學工程與工藝開始與使用,很大程度上促進了化學工業節能的實現。具體來講,目前在國內主要有以下幾方面的應用。
1.清潔生產技術的應用
清潔生產技術也被稱為無害、無毒、無廢的綠色化技術,比如先進的脫硝和脫硫技術;城市垃圾的無害化處理技術;生活垃圾制沼氣技術;高效清潔的煤氣化技術;利用風能、太陽能等自然能發電技術等等,這些都利用了清潔生產的技術。清潔生產技術包括的范圍很廣,主要有以下幾種技術:生物工程技術,這其中有細胞工程、酶工程、基因工程等等;輻射加工技術,如離子束、射線和中子束等在常溫常壓下就可以引起一些需要在高溫高壓下才能進行的反應;綠色催化技術,這里有多種催化劑,比如分子篩催化劑、相轉移催化劑等;超臨界流體技術,這里有超臨界H2O和超臨界 CO2,都能阻燃并且無毒。清潔生產技術具有許多優點,其產品清潔無毒,不管是對環境還是對人體都是安全的。
2. 結合生物技術的應用
生物技術領域包括有細胞、基因、微生物和酶等的技術范疇。它在化工領域的應用主要包括兩個方面,化學仿生學和生物化工。生物酶在生物體內作為一種催化劑具有高效性和專一性,廣泛參與到生物合成的各個過程。而在化學仿生學中主要是膜化學這一領域使用到生物技術。
綠色化學工程與工藝部分采用了生物技術,使可再生資源合成化學品。早期的有機化合物原料多數直接來源于動植物,之后才發展到利用石油和煤炭作為原料。在綠色化學工程與工藝中,催化劑一般用的都是自然界中存在的酶或者是工業酶。酶與一般的化學催化劑相比,具有無污染、反應條件溫和產物性質優良等優點。比如制備丙烯酰胺,使用的是丙烯腈,換用酶催化后,能耗大幅度降低,反應完全且無副產物。
3.生產環境友好型產品
發展綠色化學工程與工藝,其目的是生產出環境友好型產品。在生活中有許多實例,比如尋找替代品來替代氟利昂,這樣可以保護大氣的臭氧層;使用可降解的塑料制品;無磷洗衣粉、清潔汽油等等。因為傳統汽油柴油給大氣帶來了嚴重污染,近年來國內外流行使用的新汽油、低硫柴油或者是其他無污染燃料,大大減少汽車尾氣造成的污染。又如在山東推行的用二甲醚來做汽車用的燃料,二甲醚既經濟又環保,這具有很好的發展前景。巴西在生物能源的開發上取得一定成就,如使用乙醇汽油,利用甘蔗產酒精,酒精燃料已經取代了接近一半的汽油消費。另外還有H2和CO2在太陽能和電解質存在的條件下合成乙醇這一新工藝,生產過程和產品均對環境友好。
三、結束語
總之,綠色化學工程與工藝采用無毒害的溶劑、原料、催化劑等,選擇無污染、低耗、節能的化學工藝過程,應用清潔的生產技術,實現生產與環境相容,產品和生態友好。開發和應用綠色化學工藝,已成為現代化學工業的發展趨勢和前沿技術,是建設環境友好型社會,實現可持續發展的關鍵。
參考文獻
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關鍵詞:綠色化學;環境保護;生物技術
人類正面臨有史以來最嚴重的環境危機,由于人口急劇的增加,資源的消耗日益擴大,人均耕地、淡水和礦產等資源占有量逐漸減少,人口與資源的矛盾越來越尖銳;環保問題就成為經濟與社會發展的重要問題之一。作為國民經濟支柱產業之一的化學工業及相關產業,在為創造人類的物質文明作出重要貢獻的同時,在生產活動中不斷排放出大量有毒物質,化學工業也為環境和人類的健康帶來一定的危害。發達國家對環境的治理,已開始從治標,即從末端治理污染轉向治本,即開發清潔工業技術,消減污染源頭,生產環境友好產品。“綠色技術”已成為21世紀化工技術與化學研究的熱點和重要科技前沿。
綠色化學又稱綠色技術、環境無害化學、環境友好化學、清潔化學。綠色化學即是用化學及其它技術和方法去減少或消除那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑、產物、副產物等的使用和產生。
化學可以粗略地看作是研究從一種物質向另一種物質轉化的科學。傳統的化學雖然可以得到人類需要的新物質,但是在許多場合中卻既未有效地利用資源,又產生大量排放物,造成嚴重的環境污染。綠色化學則是更高層次的化學,它的主要特點是“原子經濟性”,即在獲得物質的轉化過程中充分利用每個原料原子,實現“零排放”,因此既可以充分利用資源,又不產生污染。傳統化學向綠色化學的轉變可以看作是化學從“粗放型”向“集約型”的轉變。綠色化學可以變廢為寶,可使經濟效益大幅度提高。綠色化學已在全世界興起,它對我國這樣新興的發展中國家更是一個難得的機遇。
1采用無毒、無害并可循環使用的新物料
1.1原料選擇
工業化的發展為人類提供了許多新物料,它們在不斷改善人類物質生活的同時,也帶來大量生活廢物,使人類的生活環境迅速惡化。為了既不降低人類的生活水平,又不破壞環境,我們必須研制并采用對環境無毒無害又可循環使用的新物料。
以塑料為例,據統計,到1989年美國在包裝上使用的塑料就超過55.43億kg(20世紀90年代數量進一步上升),打開包裝后即被拋棄,這些塑料廢物破壞環境是我們面臨的一大問題:掩埋它們將永久留在土地里中;焚燒它們會放出劇毒。
我國也大量使用塑料包裝,而且在農村還廣泛地使用塑料大棚和地膜,造成的“白色污染”也越來越嚴重。解決這個問題的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,目前國際上已有一些成功的方法,例如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已經投入生產。光生物雙降解塑料研究是我國“八五”科技攻關的一個重大項目,已取得一些進展。
1.2溶劑的選擇
大量的與化學制造相關的污染問題不僅來源于原料和產品,而且源自在其制造過程中使用的物質。最常見的是在反應介質,分離和配方中所用的溶劑。在傳統的有機反應中,有機溶劑是最常用的反應介質,這主要是因為它們能較好地溶解有機化合物。但有機溶劑的毒性和難以回收又使之成為對環境有害的因素。因此,在無溶劑存在下進行的有機反應,用水作反應介質,以及超臨界流體作反應介質或萃取溶劑將成為發展潔凈合成的重要途徑。
1.2.1固相反應
固相化學反應實際上是在無溶劑化作用的新穎化學環境下進行的反應,有時可比溶液反應更為有效并達到更好的選擇性。它是避免使用揮發性溶劑的一個研究動向。
1.2.2以水為溶劑的反應
由于大多數有機化合物在水中的溶解性差,而且許多試劑在水中會分解,因此一般避免用水作反應介質。但水作為反應溶劑有其獨特的優越性,因為水是地球上自然豐度最高的“溶劑”,價廉、無毒、不危害環境。此外水溶劑特有的疏水效用對一些重要有機轉化是十分有益的,有時可提高反應速率和選擇性,更何況生命體內的化學反應大多是在水中進行的。
水相有機合成在有機金屬類反應,水相Lewis酸催化的反應現都已取得較大進展。因此在某些有機化學反應中,開發利用以水作溶劑是大有可為的。
1.2.3超臨界流體作為有機溶劑
超臨界流體是指超臨界溫度及超臨界壓力下的流體,是一種介于氣態與液態之間的流體。在無毒無害溶劑的研究中,最活躍的研究項目是開發超臨界流體(SCF),特別是超臨界CO2作溶劑。超臨界CO2是指溫度和壓力在其臨界點(31.10℃,7477.79KPa)以上的CO2流體。它通常具有流體的密度,因而有常規常態溶劑的溶解度;在相同條件下,它又具有氣體的粘度,因而又具有很高的傳質速度。而且,由于具有很大的可壓縮性,流體的密度,溶劑溶解度和粘度等性能可由壓力和溫度的變化來調節。其最大優點是無毒、不可燃、價廉等。
1.3催化劑的選擇
許多傳統的有機反應用到酸、堿液體催化劑。如烴類的烷基化反應一般使用氫氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸做催化劑,這些液體酸催化劑的共同缺點是:對設備腐蝕嚴重,對人身危害和產生廢渣污染環境。為了保護環境,多年來人們從分子篩、雜多酸、超強酸等新催化材料入手,大力開發固體酸做為烷基催化劑。其中采用新型分子篩催化劑的乙苯液相烴化技術較為成熟,這種催化劑選擇性高,乙苯收率超過99.6%,而且催化劑壽命長。
2化學反應的綠色化
為了節約資源和減少污染,合成效率成了當今合成方法學研究中關注的焦點。合成效率包括兩方面,一是選擇性(化學、區域、非對映體和對映體選擇性),另一個就是原子經濟性,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化為產物,理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百的轉變為產物,不產生副產物或廢棄物,實現廢物的“零排放”。為此,化學化工工作者在設計合成路線時,要減少“中轉”、增加“直快”、“特快”,更加經濟合理地利用原料分子中的每一個原子,減少中間產物的形成,少用或不用保護基或離去基,避免副產物或廢棄物的產生。實現原子經濟反應的有效手段很多,在些不作贅述。超級秘書網
3生物技術的應用
生物科學是當代科學的前沿。生物技術是世界范圍內新技術革命的重要組成部分,生物化工是21世紀最具有發展潛力的產業之一,它將成為創造巨大社會財富的重要產業體系。采用生物技術已在能源、采油、采礦、肥料、農藥、蛋白質、聚合物、表面活性劑、催化劑、基本有機化工原料、精細化學品的制造等方面得到廣泛應用。從發展綠色化學的角度出發,它最大的特點和魅力就在節約能源和易于實現無污染生產而且可以實現用一般化工技術難以實現的化工過程,其產品常常又具有特殊性能。因此,生物技術的研究和應用倍受青睞。
綠色化學是人類的一項重要戰略任務。綠色化學的根本目的是從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統化學,從而使我們對環境的治理可以從治標中轉向治本。綠色化學的發展不僅將對環境保護產生重大影響,而且將為我國的企業與國際接軌創造條件。
參考文獻
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關鍵詞:卓越工程師;農產品化學與生物加工;特色學科;培養定位;培養機制;教學體系
國內外農產品深加工行業正從初級加工向精深加工發展,從學科交叉較少向化學化工和生物工程等多學科交叉協同方向發展,需要先進的化學工程與技術應用于農產品深加工,這對學科發展和人才培養提出了更高要求。農產品加工業是美、法等發達國家規模最大的制造業之一,也是我國制造業的中流砥柱。
作為“卓越工程師教育培養計劃”實施單位,浙江科技學院生物與化學工程學院依托浙江省將農產品深加工作為主導產業的戰略發展規劃以及浙江省農產品化學與生物加工技術重點實驗室平臺,重點培育和發展了農產品化學加工技術和工藝、農產品生物加工技術和工藝、農產品加工過程工程3個特色方向。并率先提出和培育了“農產品化學與生物加工”特色學科方向,為農產品化學與生物加工這一新興產業培養卓越工程師。
一、特色學科方向及培養定位
農產品深加工屬于浙江省主導產業和浙江省提出的“十一五”重點扶植的國民經濟影響面最大的九大行業之一。為適應社會需求,專業學科發展要為農產品化學與生物加工培養大批的企業需要之才、行業精英之才、國家棟梁之才。
1.“農產品化學與生物加工”特色學科方向。農產品深加工特別是發展農產品化學與生物加工產業已成為國際上生物經濟發展的熱點,發展迅猛。“農產品化學與生物加工”是以農副產品資源為原料(包括農產品初級原料、農產品加工副產物、農林廢棄物等),替代日益稀缺的礦物質資源,通過化學轉化、生物轉化和過程化學技術等手段,培育生物源綠色化學品與醫藥原輔料、生物源食品添加劑與配料、生物源功能保健食品等。其學科特色方向體系構成如圖1所示。
圖1 學科特色方向體系構成
2.“農產品化學與生物加工”卓越工程師培養定位。特色學科的培養目標是農產品化學與生物加工領域一線應用型卓越工程師,具有化學工程、工藝、設計、學科交叉等方面的基本知識,具有從事生產、研發、檢測及管理等方面工作的基本能力,服務先進制造業和生態高值農業,為浙江省和全國農產品化學與生物加工等新興產業培養緊缺的、創新性的“農產品化學與生物加工”卓越工程師。
二、“農產品化學與生物加工”卓越工程師培養機制
通過校企合作、利用應用型工科的社會服務所獲得的資源以及國際合作開放辦學,為卓越工程師培養服務。
1.建立以服務為導向的校企合作。通過服務企業、服務行業、服務地方經濟建設,構建校企合作載體。利用校企合作開放辦學,產學研用緊密結合,加強學生實踐基地建設,將實踐教學的部分內容搬入企業實施。采用校內教師與企業工程師聯合指導的方式,雙方共同制訂實踐教學計劃和教學大綱,共同管理學生,使學生在企業一線學習鍛煉,和企業零距離接觸,了解和掌握化學工程與工藝生產過程、生產設備、生產管理等方面的知識。
2.柔性引進企業工程師共同進行科技開發。通過產學研合作開放辦學,邀請海內外“資深工程師、科技型企業家”作為兼職/客座教授走進校園,利用他們豐富的工程、工藝實踐案例,組織課程與實踐教學,加深對理論課程的理解。以重點實驗室、科技創新團隊等為主體,強化產學研合作,共同承擔國家、省部級等各級科研項目,實現科研成果產業化應用,提升企業持續科技創新能力,從而實現校企互惠共贏。
3.創建國際合作機制。我校和德國艾姆登·里爾應用科學大學、德國漢諾威應用科學大學、德國紐倫堡應用科學大學等德國高校簽約構建了合作研究載體——中德ZEHN聯合研究院,并邀請了法國國家科研中心、德國艾姆登·里爾應用科學大學、德國漢諾威應用科學大學、德國紐倫堡應用科學大學、美國普渡大學、英國利茲大學、美國Hilmar公司、美國Proliant Meat Ingredients公司的知名教授、公司首席科學家等進行學術講座和交流,開闊學生國際視野。
三、“農產品化學與生物加工”卓越工程師培養的教學體系改革
1.突出專業實訓,強化實踐技能。強化理論教學和實踐教學并重,在實踐教學環節課程體系上進行了改革,努力構建以課內實踐為主且課內課外結合、以能力為本的開放性創新實踐教學體系,強化企業一線工程、工藝和設計方面內容。通過產學合作項目,在基于項目學習中實現學生獲取知識(自學)、共享知識(團隊工作)、應用知識(解決問題)、總結知識(創新)和傳播知識(溝通)能力的全方位訓練。創新實踐教學體系如圖2所示。
圖2 創新實踐教學體系
(1)基礎課程引入專業導向。包括由各專業教師承擔部分基礎課程教學任務、在基礎教學過程中逐步引入專業內容,率先在新生第一學期開設專業導論、新生了解實習等課程環節等,積極引導低年級學生的專業興趣。
(2)專業課程強化工藝、工程和工程設計導向。培養工藝、工程、設計和學科交叉方面的基本知識,培養生產、研發和檢測方面的基本能力。加強工藝、工程及工程設計類課程教學內容,并由有工程和設計背景的教師任教。
(3)實踐課程強化大工程概念。將優勢工程學科研項目和成果如國家級產學合作科研、浙江省重大科技攻關等項目融入教學,教研互動,反哺強教。激發學生興趣,培養具有國際化視野、創新思維、企業家精神的卓越工程師素養。
2.案例引導,突出工程項目。將國家科技支撐項目、國家級產學合作科研項目、教育部重點項目、浙江省重大科技攻關專項項目、浙江省重點科技計劃項目等產學合作項目作為案例引入課堂教學,既優化了課堂教學內容,又啟發了學生的創新思維。將一些典型的工程案例充實課堂,使理論知識迅速接軌工程案例,加深對理論知識的理解。在課程中挑出一些章節讓學生自學自講,教師引導進行課堂討論,培養學生自學能力、表達能力和思維創新能力。通過企業現場教學,使學生了解現場生產過程,體驗崗位工作環境,增強感性認識,加深對基本理論和基本技能的理解。產學合作同時也豐富了教學方法與手段。
3.校企結合,資深工程師指導準工程師。在企業階段,企業背景教師和企業資深工程師共同指導,學生面對鮮活、實際的項目個案,結合受訓知識有針對性地進行項目個案調研,撰寫調研報告,通過小組討論和資深工程師點評,對報告進行分析研究,同時進行在崗實踐,使學生能充分理解現實,有真實感。利用產學研合作開放辦學,邀請科技型企業家、資深工程師傳道準工程師,利用他們豐富的工程、工藝實踐經驗,組織課程與實踐教學,加深學生對理論課程的理解,培養卓越工程師的企業家精神與集成創新能力。
我校作為培養應用型人才的本科院校,農產品化學與生物加工學科方向獲批教育部“卓越工程師教育培養計劃”首批試點。通過突出學科特色、工程實訓,將所依托的行業對應用型工程師知識結構、實踐能力和行業素質的要求,融入課程和實踐教學環節,將學生工程意識、工程素質、工程實踐能力以及企業經營素養的相關課程納入培養方案中。引進、消化、吸收國外應用科技大學培養應用型工程師的具體方案,深化校企合作共建卓越工程師培養平臺,注重學科建設與專業建設之間的良性互動,強化學科對于專業的拉動、支撐作用以及專業建設的學科指向,使學科建設與人才培養緊密聯系起來。
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關鍵詞:高職化學教學;STS;滲透
STS是英文“Science,Technology and society”的縮寫,意為“科學、技術、社會”。是由英、美等西方發達國家針對科學技術的整體化、綜合化和日益廣泛滲透到社會生產、生活各方面的趨勢而提出的[1]。STS從20世紀80年代進入我國,目前已成為我國教育領域的一個熱門話題。它主張探索科學、技術、社會三者之間的關系,強調科學技術在社會生產、生活和發展中的應用,強調培養學生對科學、技術和社會有整體的理解和認識的能力。STS教育的思想和理念,順應了當今全球新形勢下教育的發展需要,其影響在世界范圍內逐步得到擴大。
高職教育主要為社會培養具有職業素養、創新精神和實踐能力等綜合素質高的技術應用型人才,這對高職生的教育提出了很高的要求。當前的高職教育,高職學生的理論知識和實踐能力的培養得到了很好的重視,但在學生綜合素養,特別是科學素養的形成和提高上尚顯不足。而STS教育符合職業技術教育的發展方向,對高等職業技術教育人才培養模式具有指導意義。那么在高職化學教學中,針對目前高職學生的特點,如何進行STS教育呢?
一、高職化學教學中滲透STS教育的途徑
(一)在化學必修課教學中,滲透STS教育
在化學必修課教學中滲透STS教育,是實施STS教育的主要形式。高職基礎化學教材中有大量的化學知識與科學技術、社會實踐相結合的內容,為開展STS教育提供了很好的素材。為此,我們分析和把握化學知識與科學技術、社會實踐的結點,并進行適度的擴展、補充和聯系,將STS教育滲透到每一節化學課教學中,滲透到每個化學知識點上去,使教學內容形象化[2]。
在化學必修課教學中,STS教育切入點的選擇及每個切入點內容的篩選,是實施STS教育的關鍵。我院的高職生大多數來自農村,相對來說文化基礎弱、知識面不寬、對新的科學知識了解不多。結合我院高職生的實際情況,結合各個專業與化學知識的聯系,我們將所要掌握的化學知識內容與STS切入點進行了系統歸納。現將高職一年級第二學期有機化學教學中的有關切入點總結如下:
表中涉及到的有化學史、能源、資源、醫療、環境保護等內容。這些內容與工農業生產、人民生活有著密切的聯系。通過這些內容的滲透,不僅可以幫助學生加深對所學知識的理解,而且能夠開闊學生的視野,使學生認識到科學知識的重要性,懂得學好化學知識是發展社會生產的需要。在高職化學必修課教學中,我們在進行第二章烴第一節烷烴的教學時,及時補充了全球面臨的環境問題:甲烷對溫室效應的貢獻、石油資源枯竭引發的戰爭、石油造成的大氣及海洋污染。讓學生了解到當今社會存在的能源危機、環境危機,增強學生的節能、環保意識,樹立社會責任感。
在高職化學教學過程中滲透STS教育時,我們也充分考慮到與學生所學專業的結合。例如在烷烴一節的學習中,對農藝專業學生,我們增加了國際上農業科學家為減少水稻生長過程中稻田甲烷的排放做了大量的研究工作的相關內容及視頻。對畜牧專業的學生,我們增加了在畜牧生產中,牲畜體內甲烷的排放對環境的影響有關內容及視頻。這樣的講解,使枯燥無味的理論一下子生動有趣了,大大激發了學生學習科學知識的熱情,以便在今后的工作中,他們能用所學知識,解決專業中遇到的具體問題。
(二)結合選修課和專題講座,滲透STS教育
選修課是高職院校教學活動的重要組成成分,它可以使高職教育主動適應社會發展的需求,可以拓寬學生的知識面,發展學生的特長,激發其探索精神。[3]通過選修課可以彌補化學必修課教學中STS教育滲透的不足。我們結合化學與專業的聯系,開設了《環境保護與綠色化學》、《化學與生活》、《化學與營養》等選修課,供全院學生選擇。配合選修課,我們邀請了市環保局、江蘇大學、南京農業大學的專家開設了有關環境保護、食品安全、食品營養等方面的專題報告,從社會的角度理解科學技術。同時,在選修課中安排學生撰寫有關的小論文、調查報告等。如在《環境保護與綠色化學》課中學習了環境保護基礎知識后,組織學生到附近村莊、農場、污水處理廠、環境監測站進行調查,使學生切身體會到三廢給人們帶來的危害,增強了其社會責任感。通過組織學生走訪市場,了解市場中各種綠色食品,無氟冰箱、空調的生產銷售情況,了解當前社會上市民對環境問題的看法。
(三)通過實驗訓練,滲透STS教育
STS教育的一個顯著特點是強調學生的親歷。化學是一門實驗科學,結合化學實驗實訓課開展STS教育,有著其他學科無可比擬的優勢,通過一些與生活生產相關的化學實驗,如指紋鑒定、焰色反應、食醋中酸的總量測定、水中鐵離子的定量測定、食物中維生素C的測定、頭發中Zn元素含量的測定、茶葉中咖啡因的提取及測定、RNA的提取及測定等,培養學生動手能力和創新能力。不斷激發學生自己探討、研究、解決問題的勇氣和信心,使學生在實踐活動中不僅能鍛煉將知識轉化為技能的能力,而且能在實踐中體會到自身在社會中的存在和價值,進而樹立起服務社會的意識。
(四)通過課后練習,滲透STS教育
課后練習是學生鞏固知識、深化知識、形成技能的重要環節,是教師用來了解教學效果的重要手段,是課堂教學的延伸。設計與化學相關的來自科技、生產的信息給予題,注重科學方法培養的探究題,以實踐活動為載體的開放題等。通過練習來擴大學生的視野,引導學生關注社會、生活與科技,讓學生接觸更多的與化學相關的背景知識,培養學生的綜合能力,在潛移默化中提升學生的科學素養。
二、高職化學教學中滲透STS教育的效果
幾年來,我們立足于提高學生的綜合素質,通過以上幾種途徑,使學生接受全方位、多元化的化學STS教育,促進高職生的科技素養提高。具體表現在以下幾個方面:
(一)通過STS教育,增強了學生現代科技意識
在STS教育中,通過引導學生學習現代化學化工技術的新發展、新成果、新技術以及現代化學的重要作用,使學生意識到現代生活離不開現代化學。抽樣調查表明,學生學習化學的興趣明顯提高,關心化學信息和環境熱點問題的學生越來越多。
(二)通過STS教育,增強了學生社會責任感
在STS教育中,通過引導學生接觸一些重大的社會問題,如環境保護、能源危機等,使學生認識到現代化學高速發展的同時也帶來了一些嚴重的社會問題,從而增強了學生的社會責任感。
(三)通過STS教育,提高了學生應用化學知識解決實際問題的能力
在STS教育中,通過引導學生注重聯系工業生產和日常生活實際,使學生在學習化學知識的同時學習了化學知識的實際應用,改變了通過那種重理論知識輕實際應用的傾向,提高了學生正確應用知識的能力,使學生愿意把化學知識應用于實際當中,進行創造發明和技術革新。
三、高職化學教育中滲透STS教育要注意的幾點
(1)要依據高職化學教學大綱,選擇與教學內容密切聯系且相適應的部分;(2)所選的教學內容必須與學生的認知水平相適應;(3)要注意密切聯系學生的生活實際、社會生活感受和體驗,所選用的化學教學內容能夠在教學中提高學生應用知識的能力;(4)要重視學生科學的態度、價值觀和社會責任意識的培養[5]。
四、結 語
在高職化學課程中滲透STS教育,是深化高職化學教學改革的一個重要途徑,有利于改變傳統的重理論輕實踐應用的傾向,有利于培養學生學會用整體、綜合的觀點解決實際問題的能力和創新精神,有利于學生正確社會觀的形成,有利于學生科學素養的養成[6]。
參考文獻:
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