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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
綠色化學是從化學源頭上來從根本上解決化學污染的問題,然而要使綠色化學對環境保護真正的起到作用,實施綠色教育無疑是一條重要途。要讓同學們形成保護環境的技能只能通過在課堂中貫徹綠色化教育,讓學生理解什么對環境是幼體的什么又是對環境有害的。讓學生們明白化學是一把雙刃劍,如果你使用得當,那么對我們人類社會的發展是十分有益的。在教學中融入綠色化學,在各個教學的環節中介紹綠色化學對環境的重要性,這對學生們形成綠色化學理念、形成環境保護意識有著很好的幫助。
新疆地處祖國西部邊陲,如今也正在加快發展的步伐,那么實行可持續發展是必然的,因此在發展的同時就更應該加大對環境的保護力度,防患于未然。因此在教學中灌輸學生對環境保護的意識,培養綠色化學理念,這對學生們用綠色化學的手段實現污染的零排放,對今后的環境保護有著非常重大的意義。
一、化學教學中實行綠色化教學的必要性
綠色化學作為二十一世紀的化學學科重點發展戰略,各個國家對綠色化學的研究也愈發熱切。目前社會所需要的是更為安全的化學,從而也說明了綠色化學的發展前景是非常值得展望的。
中國目前還是一個發展中國家,工業發展十分迅速,然而國民們的環境保護意識較為薄弱,使得我們國家的環境污染尤為嚴重。而綠色化學對于環境的保護是非常有效的,隨著高科技的不斷發展,眾多環境問題一一顯示在人們的面前(如溫室效應、酸雨、水污染等),環境污染已成為人們最為關注的問題。那么解決環境污染是當今人們的首要任務。而綠色化學則能從根本上去解決環境污染,對環境的保護尤為重要。而進行綠色化學這不僅僅是化學家們的事情,更關乎于在社會中活動中其他各行各業的人們,要使人們與大自然和睦相處,那么綠色化學教育在這一塊尤為重要。只要廣大學生們有了綠色化學的理念,他們就可以以自身的形式去影響家人以及他們周圍的人群,這樣一傳十、十傳百的速度,就足以讓社會廣大群眾們受到影響。因此在化學教學中教師們不僅僅要向學生們傳授基本的化學知識,還應當有意識、有目的的向學生們灌輸綠色化學的思想,向學生們介紹綠色化學對防止環境污染是起著非常重大的貢獻。在教學中實施綠色化學教育這對學生們建立綠色化理念和環保意識是非常有作用的。
二、實施綠色化學教學中存在的問題
為了探索中學在實施綠色化學教學中存在的問題,本人設計了相關的訪談提綱,也訪談了幾位其它學校的化學老師。
在對幾位化學老師進行關于在教學中實施綠色化學教育訪談記錄中發現:1.在問及教師們對綠色化學這一社會熱點的看法時,教師大多都認為都對綠色化學的理念了解甚少,并且也很少去主動去了解綠色化學有些教師對綠色化學的內涵不太了解,甚至有的教師認為綠色化學就是環境化學。試想,連教師對綠色化學的知識都相知甚少,又怎么能夠向學生們傳播更為深刻的綠色化學的相關理念呢?2.在問及教師是否在課堂中重點介紹綠色化學的相關知識時,大多教師認為沒必要浪費過多時間去講解,只有在出現綠色化學相關的中考試題時才會考慮傳播關于綠色化學的知識。當然,也有教師想要給學生講解的,但是由于自身知識的不完善也無法具體地向學生傳授有關綠化學的相關知識。3.在問及教師們關于在化學實驗時是否有進行尾氣處理以及對實驗進行改進,教師們在實驗中對尾氣處理這一知識點是很重視的,但是大多數對實驗改進這一塊就顯得不那么重視了,認為沒有什么必要,按照書上的實驗步驟做就行了。只有個別的教師存在有改進實驗的想法。
由上述可得出,在部分教師們對綠色化學這一知識模塊的認識并不是很清晰,教師本身所掌握的綠色化學的知識也有限,并且在教學過程主要圍繞考試進行,即考試要考哪些知識點我就著重講哪些知識點,完全沒有考慮到培養學生綠色思想這一方面的內容,這樣學生們接受綠色化理念的知識太少,不能夠形成綠色理念的模式,對保護環境的重要性的不理解很可能對形成環境保護的意識有著很大程度的降低。
三、化學課堂教學中實施綠色化學教育
1.將生活實例與綠色化學相聯系
化學在實踐性和應用性方面是很強大的,化學在無形之中就能夠滲透在人們的生活之中。因為化學非常的貼近生活,那么教師也應該從日常生活的角度上,通過實例來向學生們滲透綠色化學理念。
比如讓學生們了解垃圾分類的知識。在城市我們隨處可以看到標志著可回收和不可回收的垃圾桶,讓學生們了解那些物品可回收哪些物品不可回收,這就加大了社會中物質的可循環利用。
讓學生了解在很多餐廳中使用的一次性筷子是需要消耗大量木材制作而成的,一次性筷子使用的越多這就意味著我們國家的樹木就減少的越快,讓學生了解不適用一次性筷子是對環境的一種保護,這也灌輸了學生關于綠色化學的思想。
2.實驗教學中培養綠色化學情感
微型化學是最近幾年才發展起來的化學實驗教學的新模式,是指用微量化學試劑在微量反映裝置中進行的化學實驗。微型實驗是綠色化中預防污染的新理念在化學實驗中更加具體的體現,在我國日益得到了重視和推廣。利用微型試驗我們可以將污染量降低到最少。在進行實驗教學的時候,教師們可以鼓勵學生進行創新。將常規實驗試試能否改造成微型實驗以降低藥品的使用量,同時也有助于培養學生的發散性思維以及技能的使用。
一、綠色化學理念
在化學教學中的貫徹綠色化學是指在反應過程和化工生產中,盡量減少或徹底消除使用和產生有害物質,要求使用化學藥品遵循“5R”原則,即:拒用危害品(Reject);減少用量(Reduce);循環使用(Recycle);回收再用(Reuse);再生利用(Regenerate)。在中學化學中綠色化學的目標和任務不是被動地治理環境污染,而是主動地防止化學污染,是一門從源頭上拒絕污染的化學。化學教育必須從中學化學教學開始就對學生貫徹這種思想和意識,進行綠色化學教學的實踐和創新。
二、綠色化學在化學教學中的實踐
1.理論教學中的綠色滲透
從綠色化學的角度來看,中學化學中許多物質的制取反應、性質實驗、化學工藝等等都是值得討論和重新考慮的。這給改革課堂教學、課程資源整合、培養學生的創新精神提供了良好的契機。要充分挖掘教材中的綠色化學資源的有關內容,在各章節的教學中插入綠色化學的理念。(1)在課堂教學中融入綠色化學教育,要注意結合學生的知識基礎和認知規律。(2)綠色化學知識應以反復出現、螺旋式上升的方式在課堂教學中展現。(3)要充分利用教材中已有的環境保護內容及綠色化學因素,積極挖掘隱含的綠色化學教育因素。在具體實施過程中可以采取點—點互動式教學法,即將化學知識點與綠色化學知識點聯系起來,每學到一種環境污染物,教師都可將綠色化學中處理、解決這種污染物的方法或原理適當介紹給學生例如:有關酸雨的環境問題的介紹。
2.實驗教學中的綠色設計
在實驗教學過程中要積極實現綠色化學的理念,應用科學、合理的試驗方法對環境污染進行預防和治理,讓學生在實驗過程體會綠色化學的宗旨和意義。在實驗設計中應遵循以下原則:(1)能否達到目的;(2)所用原料是否綠色、常見、易得;(3)原料反應利用率的高低;(4)實驗過程是否科學、綠色;(5)有無造成環境污染,產生“三廢”;(6)實驗的誤差大小等。改進實驗方法,強化學生的創新意識。一個好的化學實驗不僅能加深學生對實驗現象本身的記憶,而且能進一步加深對知識的理解。因此化學教師必須致力于尋求好的實驗方法,力求使實驗變得設計更合理,操作更簡單,現象更明顯。開發微型化實驗,實施綠色化學實驗。微型化學是在綠色思想的指導下,用于預防化學污染、對常規實驗進行改革而發展起來的新方法、新技術。微型化學實驗具有現象明顯、效果良好、節約實驗藥品和時間、減少污染、安全、便攜等優點,它符合綠色化學的宗旨,即在實驗過程中,盡可能地從源頭減少或消除污染。依托多媒體輔助或觀看實驗錄像達到綠色環保要求。在遇到危險性較大抑或伴隨有毒、有害物質生成較多的演示實驗時,如果教師采用多媒體輔助教學,不僅同樣能夠達到演示實驗的效果,而且對那些因設備復雜(投資大)、危險性大、反應周期長和操作條件苛刻、常規實驗無法開出,但又很重要的實驗,以生動有趣的多媒體課件形式表現出來,寓教于樂,大大提高了教學質量,又體現了綠色化學要求。
3.緊跟高考改革進程,在試題中體現綠色思想
近幾年高考題中大量出現了關于運用化學原理進行綠色、環保、安全、節能方面的試題。從2000年全國化學奧林匹克競賽題在中學化學命題中首次明確使用“綠色化學”一詞,到近年幾年全國及各省市的高考試題,綠色化學的考題逐年增多。2010年的高考化學試題中如福建卷中大量出現了關于化學生產工藝、元素分析與綠色、環保相關的內容,而且都是大分值的題目。在高考化學試題中體現綠色化學的理念,必定是今后高考化學命題的趨勢之一。
關鍵詞:分析化學 綠色化 重要性 原理 方法
隨著人類環保意識的增強,經濟發展越來越追求綠色化,而分析化學的綠色化旨在化學分析過程及技術設計過程中進行綠色化學原理的應用,以最大程度地降低分析化學對周圍環境所帶來的污染,因而是未來分析化學發展的一個主要方向,下文分別就分析化學綠色化的重要性、原理、特點及其方法進行了探討。
一、分析化學綠色化的重要性
作為我國的一項基本國策之一,環境保護一直都是分析化學研究人員環境科研的一個重要方向,特別是近些年來,隨著人們環保意識的普遍增強,分析化學作為環境污染排放的重要來源之一本身也越來越受到關注。例如液液萃取過程中所使用的有機溶劑中,有許多諸如二氯甲烷、氯仿及四氯化碳等等都具有極強的毒性,不僅會對環境還會對人體健康造成危害。再如某些氯代烴甚至會對大氣臭氧層造成破壞,這些明顯都違背了環境保護的宗旨。有毒溶劑的使用不僅危害了分析化學研究工作人員的身體健康,還大大增加了樣品測試的成本,有些溶劑的廢液處理也是一個棘手的問題。分析化學自上世紀60年代以來已經成為環境科學的重要的中心學科之一,不少環境分析化學研究工作人員都在從事著同環境樣品相關的分析化驗工作內容,以便于為環境科研、管理及其治理提供有力的科學依據。如今對于許多領域而言,環保活動及進步同分析化學的發展息息相關,只有通過分析化學相關技術手段才可以有效識別環境中污染物化及其代謝物的遷移過程或者所發生的形態變化,然后才能采取相應地措施對污染源進行有效地控制。由此可見,分析化學是大氣及水資源環境保護的基礎學科。
正是由于這些原因,近些年來相關研究工作者都致力于研究和發展綠色分析化學技術,盡可能少用甚至不用有污染的溶劑或其他有機化學試劑。作為綠色化學的一個主要構成方面,綠色分析化學已經成為分析化學未來發展的主要方向。
二、分析化學綠色化原理及其特點
近些年來,綠色分析化學的研究多數是圍繞著催化劑、化學反應、原料、溶劑及其產品綠色化等方面而開展的。因而無論是從原理上還是從方法上都為傳統的分析化學行業帶來了巨大的改變。例如,可通過新型化工方法或新產品的過程中運用原子經濟反應、無毒性原料、催化劑以及溶劑等實現化工的綠色生產過程,并通過所獲得的新型綠色產品為人們的身體健康、環境保護等方面帶來有利影響。
綠色分析化學研究的主要核心問題如下:一是確保所選擇的起始原料及其試劑的綠色化;二是確保所選擇的溶劑、反應條件及其催化劑的綠色化;三是確保所設計產品、目標分子及其化學品的綠色化和安全化。如今,綠色分析化學已經興起,其要求進行化學分析的整個過程中都必須始終將環境保護作為一個前提或目標,最大程度地減少甚至不產生環境污染物質,確保分析過程本身盡可能地減少或消除對環境的影響,這即為綠色分析化學的最主要特征。除此之外,綠色分析化學的另一個主要特征還表現在其過程分析中,通常來說,環境分析主要是出現了環境問題之后進行毒物的監測及其分類的過程,而分析化學則是將分析重點放在了化學過程當中,主要是通過傳感器的使用實現對整個化學反應過程監測的實時性,這樣可以了解環境污染物形成的全過程,進而即可實現對痕量有害環境污染物的有效控制,并從源頭上實現對污染物阻止的目的。整個化學反應過程中,若因溫度、壓力、原料劑量、時間改變進而導致污染物的形成,傳感器會及時地將整個過程的參數進行調整,這樣就可通過整個過程中參數的改變而實現對污染物產生全過程的有效控制,同時還提高了產品的質量極其純度。因此,綠色分析化學可以對污染物進行防治和即時控制。
三、分析化學綠色化的發展方法
通常而言,分析方法是通過精密度、靈敏度、準確度、分析的速度及其校準曲線線性范圍等等的多項指標來進行評價。對于分析化學的綠色化而言,除去上述指標之外,還需將其對于環境的影響程度作為首要指標進行考慮。
為了實現整個分析過程中分析化學綠色化的實現,必須將重點放在如何最大程度地減少甚至取消環境污染物的使用及其產生,可考慮如下方面:1)整個分析系統的微型化,這樣可以大幅度減少試劑及其載體的流耗量,實現污染的降低,還更加經濟。2)對于不得不使用大量樣品進行分析的系統而言,可借助于數理統計及化學計量學等理論,盡可能實現對采樣點數目優化的目的,這樣就可以最大程度地減少分析過程中測量的次數及其相關試劑的使用量,實現減少環境污染物使用的目的。3)通過試劑固定化等技術實現非消耗性及微消耗性等試劑的重復使用,這樣即可大幅度減少有害試劑的使用量及其有害物產生。4)通過無毒無害試劑的使用,例如,超臨界流體的開發,尤其可以將超臨界二氧化碳流體作為溶劑,其不僅具有常規流體都具有的良好的溶解性,同時還擁有氣體所具有的相當高的傳質速度,因此,借助于這種無毒無害的試劑即可實現原有毒性有機化合物的替代。5)將某些無試劑新型分析化學技術,諸如超聲、微波等技術等應用到分析化學的過程當中去,例如超聲萃取法、微波萃取及其消解等方法;6)有些待分析樣品組成相當復雜,因而測定過程中不可避免會有干擾的出現,此時可以借助于儀器掩蔽法來實現對原有化學掩蔽法的替代,例如,可通過借助于導數以及雙波長分光光度法,結合零交技術及其等吸收點法,即可在完全無任何化學試劑條件下實現對干擾的消除;7)若很難完全取代有毒試劑時,應盡量采用微型化或者使用具有較小毒性的試劑對由原有的大毒性試劑進行替代,例如,將有機相的測定方法改變為水相測定方法,以最大程度減小分析過程中自身對于環境所帶來的影響。事實證明,分析化學綠色化最基本的要求及其特征已經在如今的一些分析方法中體現了出來,例如固相萃取技術、高壓流體萃取技術、固相微萃取技術、微型液-液萃取技術、免疫分析技術、x射線熒光金屬分析技術、超臨界流體萃取技術、自動索格利特萃取技術、微萃取技術、揮發性有機化合物真空蒸餾技術及其表面聲波測定技術等等,此類方法都是在測量、監測及其識別過程中,對過程中所用試劑及其所產生的產物進行控制,以最大程度地減少環境污染物的釋放,因而沒有造成不良的環境污染問題,所以應盡可能采用此類綠色分析化學方法進行分析。如今,分析化學正朝著綜合性邊緣學科方向發展,隨著物理學、數學、電子學及激光技術、微波技術、分子束及計算機等的不斷發展,為新型儀器分析方法奠定了基礎,并為進一步實現綠色分析化學的發展提供了良好的技術及其方法支撐,如激光技術已經用于了光譜分析中,并形成了多達數十種方法,有些相當快,可實現瞬態分析。
四、結論
作為可持續發展戰略的一個重要方面,綠色分析化學是解決未來環境保護及其資源短缺問題其中的一個根本出路。因此,必須制定一系列鼓勵政策以支持綠色分析化學的發展,在新分析方法及其技術設計手段中應用綠色分析化學原理。分析化學綠色化的發展逐漸朝著微型化和儀器化方向進行發展。但是,應當了解的是我國如今的分析化學儀器制造科研力量仍相對較弱,因此必須以戰略眼光對待綠色分析化學的進一步發展及其教育,結合我國國情,注重分析化學綠色化的研究,積極探索綠色少污染甚至無污染的分析方法及其技術,并將其應用到實際的分析檢測中。
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【關鍵詞】綠色化學 高中化學實驗 應用
1.綠色化學的概述
綠色化學是一種環保式的化學,是指在化學實驗研究過程中,盡可能的減少環境污染,保護環境的做法。化學實驗課程中的綠色化學理念主要是指秉承“綠色化學觀”,盡量選擇環保的化學物品,以保證低有害物質的排放,低資源的消耗。在綠色化學理念下的化學實驗,不僅能夠成功的完成化學實驗任務,同時也能保護環境。在高中化學實驗課程中,教師應該充分利用其主導作用,引導學生樹立綠色化學的價值觀和科學發展觀,將學生引入綠色化學實驗中來,學習化學知識,保護生活環境。
2.綠色化學理念在高中化學實驗中的應用
2.1綠色化學理念融入高中化學學習和教學中
在高中化學教學中融入綠色化學理念,在進行化學實驗時綠色環保的處理廢氣和廢物,做到不隨意丟棄,不浪費資源,不破壞環境。例如,教師通過講解溫室效應和酸雨等環境問題形成的原因,分析其帶來的危害,共同討論解決這些污染的措施。在這個過程中,學生能夠以綠色化學的理念主動地投入到綠色化學研究中去,學生主動地關注環境問題和綠色化學。進行化學實驗時,在保證實驗能夠成功的情況下,主動想辦法將廢氣、廢物的排放量降到最低。
2.2元素化合物知識體現綠色化學理念
在高中化學教材中,充分考慮到了綠色化學因素,將有關的化學元素和化合物等內容編排在一起,系統的介紹了有毒物質的性質、保存和使用。例如,教材從綠色化學的角度歸納了氯氣、一氧化碳、一氧化氮及笨等有毒物質的特性、使用方法、尾氣處理辦法和保存辦法。在課文中出現的有害氣體也會著重強調,甚至是用黑色加粗來突出。在選讀的部分安排有環保的知識補充,例如介紹酸雨形成的原因和如何預防酸雨發生的措施等。
2.3介紹物質工業生產制造時滲透了綠色化學理念
在高中化學課程中,教師通常會介紹一些化學在工業制造中的運用,在這個過程中滲入綠色化學的理念,體現化學工業制造的可循環性。在化學工業制造過程中,采用可循環的操作程序,可循環利用的生產原料。在充分利用資源,提高原料利用率的同時較低了廢氣、廢物的排放量,真正做到綠色化學、綠色工業。
3.高中化學實驗中應用綠色化學理念的相關策略
3.1增加教師綠色化學的教育理念
在高中化學中應用綠色化學理念,這首先要求教師樹立綠色化學的理念。教師應該充分理解綠色化學的含義,在充分認同的基礎上才能引導學生進行綠色化學實驗。在課堂中,教師應該鼓勵學生多考慮污染處理的問題。在進行化學實驗前,引導學生對實驗排放物的思考,鼓勵學生對污染物的處理進行討論,對實驗過程進行調整,使學生在無形中接受綠色化學的理念。另外,教師可以將綠色化學理念運用到日常生活中,鼓勵學生觀察、發現日常生活中存在的不環保現象,在課堂中設計相關化學實驗時,鼓勵學生想出措施處理不環保物質,將不環保或較環保轉化為環保。
3.2進行微型化實驗,善用多媒體資源
微型化實驗是指遵循不改變原先實驗步驟和實驗目的原則,使用小容量的儀器,通過減少藥劑的用量來完成的化學實驗。通過減少藥劑進行實驗的方法,可以減短實驗的反應時間,節約實驗材料,同時又可以提高實驗效率。對于一些有污染氣體排放的實驗,可以減少污染氣體的排放;對于一些具有危險性的實驗,可以降低實驗的危險性。對于一些難以操作的實驗或者是會產生有毒物質的實驗,教師可以通過多媒體的方式個學生播放相關實驗視頻,在視頻中實驗材料、實驗過程、實驗現象都能清楚的觀看到,不僅能夠使學生清晰的把握整個實驗過程,掌握知識重點,而且整個過程沒有任何危險性,同時也節省了實驗材料并節省了課堂時間。
3.3革新實驗裝置,規范實驗操作
一些傳統的化學實驗裝置過于簡單,缺乏相應的廢氣處理裝置,在實驗過程中很容易導致廢氣隨意排放的現象。因此,要想做到綠色化學實驗,就必須革新化學實驗裝置,在傳統的裝置上進行調整和增補,做到實驗過程中零排放。對于實驗過程中產生的有毒氣體,可以利用化學反應的方法,根據有毒氣體的特性,將有毒氣體與相應的化學物質再進行反應的轉變為無害物質。在改進化學實驗裝置的過程中,充分的調動起學生的思維能力,將以前學的知識進行調取和利用,不斷探索,創造更加合理的實驗。另外,在教材中,很多實驗描述的很籠統,對于一些實驗材料的用量用“少量、適量”等詞進行限定,由于學生不知道適量是多少,極易造成材料的浪費。因此,在進行實驗時,教師和學生都做到規范性的實驗,合理的進行材料投放,避免材料的浪費,避免環境的污染。
4.結語
綜上所述,綠色化學作為現在高中化學教學中的一項重要內容,也是當代社會所追求的重要內容,對學生學習化學知識,深化知識運用的方面起到了非常重要的作用。教師作為高中化學課程的指導者,應該加強對綠色化學的理解,做到言傳身教,在教學過程中潛移默化的傳授綠色化學的理念;另外,也要善于根據化學實驗的特點,合理的選擇實驗的展示方式;同時,要鼓勵學生對化學裝置進行探究和創新,充分調動學生已學的知識內容,創造出更加環保的實驗裝置。知識水平所限,文中如有不當之處還望相關專業人士批評指正。
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關鍵詞:新課改 高中化學 綠色化學 教育理念
新課改進一步提升了“綠色化學”教育理念的地位。面對綠色化學新理念、新要求,如何結合當前的素質教育和創新教育,把綠色化學理念貫穿于高中化學新課程教學的全過程中,是一個非常值得我們深思的問題。
一、在課堂教學中滲透綠色化學理念
1.剖析教材內容(知識點),尋找結合點,滲透綠色化學理念。教材是教學過程中知識的載體。在我們目前所用教材中,涉及了許多有關環境保護、綠色化學的知識點,比如環境污染、三廢、大氣污染物、酸雨、溫室效應、光化學煙霧、固體廢棄物、重金屬污染等,緊密聯系生活實際,強調走綠色化學之路的必然性和重要性。
2.結合綠色化工原理,正反對比,凸顯綠色化學理念。化學教師的綠色意識是綠色化學走進課堂,潛移默化地傳遞給學生的前提,在課堂教學過程中,以目標物質在化工生產中的某一作用為切入點,通過尋找替代物質,并進行有針對性的對比,用事實凸顯綠色工藝的優勢。例如在介紹氯氣的化學性質及其用途時,可以對比雙氧水,在造紙工業中對于紙漿的漂白,雙氧水等綠色氧化劑將逐漸取代氯氣。因為使用雙氧水做漂白劑,不會產生一些含氯的有毒有害物質,對環境比較有益。
二、在化學實驗中踐行綠色化學理念
化學是一門以實驗為基礎的科學,而化學實驗往往存在“三廢”的問題,面對綠色化學的新理念,我們可以從以下幾個方面入手。
1.化學實驗微型化。化學實驗微型化是在滿足獲取化學信息目標的前提下,對化學實驗進行重新設計與探索,使其盡可能減少化學試劑的用量。儀器裝置小、化學試劑用量少是微型化學實驗的兩個基本特點。微型化學實驗的試劑用量一般只為常規實驗用量的幾十分之一乃至幾千分之一,能改善實驗室環境,大幅度減少實驗室空氣和水體的排放污染,具有操作方便、節約藥品、減少污染的優點,代表了綠色實驗發展的方向。對氯氣的性質實驗進行改進后,可以將氯氣的制備通過漂白液與稀硫酸在培養皿中反應制得,此反應生成的氯氣迅速擴散到培養皿中的其他液滴里進行反應,具有生成的氯氣量少、環境污染小、實驗效果明顯,且可同時驗證多個性質的優點。
2.化學實驗操作規范化。化學實驗操作有非常嚴格的標準,比如藥品的稱量、試劑的取用、三廢的處理等等,各個操作步驟必須嚴格按照標準來進行,否則,不但會造成藥品、能源的浪費,污染環境,有時候還可能會發生比較嚴重的實驗事故,給師生的人身安全及生活環境造成比較大的傷害。比如在進行化學實驗時,實驗“三廢”必須嚴格按照標準無害化處理后排放。通過規范化的實驗操作,培養學生的安全意識和綠色化學意識。
3.化學實驗藥品無害化。進行化學實驗的目的是為了更直觀地將一些實驗現象或實驗原理展示給學生,培養學生通過實驗探索科學、獲取知識的興趣。能展示同一實驗原理或實驗現象的化學試劑可能并不唯一,通過對實驗步驟或反應途徑進行設計,盡可能選擇一些對環境友好的原料、催化劑等。比如我們常用白磷來展示“自燃”這個實驗現象,但有很多缺點,白磷毒性較大,且產物對環境污染也比較嚴重,此時我們可以用Mg2Si水解產生的SiH4在水面上自燃代替白磷,實驗過程無毒無污染,體現了綠色化學的理念。
4.“三廢”處理標準化。“三廢”處理是化學實驗過程中的重要組成部分,針對“三廢”種類的不同,處理方法多種多樣,但“無害化”是共同的標準。在實驗過程中,作為教師應積極引導學生將各種廢液、廢渣按照處理方法不同,分門別類倒入各自的回收容器內,然后采用相應的處理方法,比如中和、分解、吸收、燃燒、回收循環利用等對其進行處理。
5.計算機輔助模擬高危實驗。個別化學實驗在操作過程中涉及到的有毒有害物質比較多,或危險系數比較大(易燃、易爆等),既對環境造成的污染比較大,又給師生身體安全及健康帶來極大的危害,這些與綠色化學的目標和原則相違背,在這種情況下,采用計算機模擬就顯得尤為重要。利用計算機技術對實驗原理、實驗設備、工藝流程進行模擬,使學生在仿真操作過程中有一種身臨其境的感受,這樣既有助于學生理解、掌握理論知識,又減少了“三廢”污染。
三、在課外實踐中延伸綠色化學理念
化學是一門與生活聯系緊密的科學,讓學生將課堂上所學的化學知識融入到生活當中,培養學生利用化學知識發現、解決生活中各種問題的能力,利用課外活動和社會實踐來延伸學生的綠色化學理念。
1.設計實踐性調研課題,調動學生求知的積極性。利用假期時間,帶領學生調查本地區生活垃圾的分類、回收及循環利用的問題。比如廢舊電池是如何處理的,如果處理不當會給我們的生活帶來怎樣的危害;家用洗衣粉的常用品牌、主要化學成分、對環境有何影響;“白色污染”的來源及可行的解決方法等,通過這些與化學有關的社會生活現象,讓學生自己發現問題,提出自己的看法或解決方法,調動學生學習化學的積極性,樹立正確的、綠色的化學理念。
2.開展綠色化學專題活動,引導學生樹立綠色化學意識。邀請相關專家進入校園舉辦有關綠色化學的知識講座、科普宣傳等,并結合化學競賽、化學板報,積極引導學生樹立綠色化學的意識,同時,也可以組織學生對身邊的一些污染現象進行調查,比如生活垃圾、造紙廢水等,明確這些污染物的產生、危害及處理方法,使學生在課堂所學的化學知識進一步得到深化,培養其學習化學的濃厚興趣,增強實踐能力,最終提升學生的綠色化學理念。
四、結束語
總之,綠色化學是未來化學發展的必然趨勢,也是我們人類生存、與自然和諧相處的根本保證,而高中教育是圍繞全民族素質提高進行的教育,在高中化學教育中引入綠色化學的理念,使學生樹立牢固的綠色化學觀,引導他們成為有責任感的新時期社會主義接班人,對于中華民族的可持續性發展,具有非常重要的意義。
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關鍵詞: 綠色化學理念 滲透式教學 滲透
二十一世紀的化學將是研究和創建綠色化原理與技術的科學,就化學的外延而言,與生命、材料、環境等領域的交叉也將受到高度關注。毫無疑問,隨著可持續發展戰略的實施,“循環經濟”、“和諧社會”等概念的提出會更大地促進綠色化學在中國的發展。綠色化學這一“預防化學污染的新觀點”逐步深入人心,綠色化學教育已經成為大勢所趨。
化學教師要樹立可持續發展的觀念,將綠色化學的思想貫穿于整個化學教育的全過程,在課堂教學中要時時結合教學內容,滲透綠色化學理念。滲透式教學就是把綠色化學的基本思想、原理、工藝和技術等知識分散并滲透到現有的課程中。
1.結合課本內容,滲透綠色化學理念
實施綠色化學教育的任務應該是每個化學教師必須履行的義務和責任,目的是培養學生能自發產生防止環境污染的行為和意識,讓學生認識到只有切斷污染的根源,才能真正實現綠色化學。化學教師綠色意識的樹立是綠色化學走向課堂的前提,教師的觀念會在教學過程中潛移默化地傳遞給學生。因此,結合課本的教學內容,在課堂教學中有效地滲透綠色化學理念就顯得極其重要。
例如在講氯氣的性質和用途時,可以對比過氧化氫和臭氧。在造紙工業中對于紙漿的漂白,過氧化氫、臭氧等綠色氧化劑將逐漸取代氯氣。因為使用過氧化氫和臭氧做漂白劑,不會產生二英和其他有機氯化物等有毒致癌物。再如講到CO溫室效應及其引起的全球氣候變暖,威肋著人類的生存和發展,就可以啟發學生思考:如何解決溫室效應呢?學生通過查閱大量的資料,親身去經歷,去了解當今社會發展的新動態,會激發學習興趣,他們會發現解決溫室效應實際就是減少CO的排放或將CO消除,將CO注入深海中消除CO的危害是當今世界最新的方法[1]。
又如在學生觀看鋼鐵的冶煉等工業生產錄像時,可以介紹最近美國匹茲堡大學新開發出一種無鉛環保型“綠色鋼材”。這種鋼材是用錫代替鉛,減少了含鉛鋼材制造過程中的環保監測費用,降低了生產成本,且與含鉛鋼材同樣具有良好的機械加工性能。接觸法制硫酸,黃鐵礦的粉碎和鼓入過量空氣,以及SO等原料氣的“二次轉化二次吸收”,等等,是從提高原料利用率出發設計工藝;而無氰電鍍等則是從采用無毒原料出發來設計工藝,均體現了“綠色化學”特點的設計思想。通過教學,學生懂得,科學技術本身就具有生態價值,包含綠色化學在內的綠色科技,將使人類與自然在高層次上和諧共處。
再如固氮工程:(1)人工化學固氮(氨的工業制法);(2)豆科植物和苜蓿根部根瘤菌的生物固氮;(3)雷雨時的閃電固氮。人工化學固氮能耗高且工藝復雜,在生產過程中易產生大量“三廢”而嚴重污染環境。故研究如何像植物根瘤菌一樣不消耗能源,不需大量廠房和機械設備并對環境無污染的生物固氮,是化學家們不懈追求的“綠色化學”目標。
2.結合綠色化工原理,滲透綠色化學理念
綠色化學的“原子經濟性”是指,在化學品合成過程中,合成方法和工藝能把反應過程中所用的所有原材料盡可能多地轉化到最終產物中。化學反應的“原子經濟性”概念是綠色化學的核心內容之一,最早由美國斯坦福大學的B.M.Trost教授提出[2]。原子利用率不同于產率,原子利用率=期望產品的摩爾質量÷反應中按計量所得物質的摩爾質量×100%。
評價綠色化工的另一重要依據是“環境因子”,它是近幾年受到關注的評價指標,它比原子利用率更便于評價某種工藝指標。環境因子可定義為:在一個化學反應過程中,所生成廢物質量占目標產物質量的比值。相對于每一種化工產品而言,目標產物以外的任何物質都是廢物;對于原子利用率為100%的原子經濟性反應,環境因子為零。培養學生的綠色化工意識,引導學生根據綠色化學的原則,反思其原理的可行性與綠色性[3,4],是實行可持續發展的基本要求。
例如,治療胃酸過多的藥物胃舒平的主要成分是Al(OH),引導學生用鋁、稀硫酸、燒堿為原料,設計出制備Al(OH)的三種途徑[5]:①2Al+3HSO=Al(SO)+3H,Al(SO)+6NaOH=3NaSO+2Al(OH);②2Al+2NaOH+2HO=2NaAlO+3H,2NaAlO+HSO+2HO=2Al(OH)+NaSO;③2Al+3HSO=Al(SO)+3H,2Al+2NaOH+2HO=2NaAlO+3H,Al(SO)3+6NaAlO+12HO=8Al(OH)+3NaSO。
分析、計算以上反應方程式中各個量列表如下:
由此可以看出,理論上制備相同量的目標產物Al(OH),方案①所用原料(HSO和NaOH)最多,產生的副產物(NaSO)最多,環境因子最大,方案最差。而方案③所用原料最少,產生的副產物最少,所以環境因子最小,因此,③是其中的最佳方案。
3.利用綠色化學習題,強化綠色化學意識
在化學教學中,培養學生的綠色意識,是社會可持續發展的基本要求。因此我們應有意識地選擇體現綠色化學教育的試題,讓學生通過解題潛移默化,逐步建立綠色意識。例題如下:
(1)據了解,我國興建的三峽工程,將提供水力發電功率相當于2240萬千瓦的火力發電站。因此三峽工程的建設將有助于控制(?搖)。
A.溫室效應?搖B.城市污水的任意排放
C.白色污染?搖D.長江上游的洪澇災害
(2)已知1克炭粉在氧氣中完全燃燒放出熱量32.8kJ(與1克原煤相當)。試寫出相關的熱化學方程式:?搖。
(3)若以火力發電,要達到2240萬千瓦的功率,每年至少需耗原煤多少萬噸?(每年按365天計,1千瓦小時=3.6×10焦)
本題既有選擇,又有填空,還有計算,題型多樣;既有化學知識,又有物理知識,綜合性強。用水發電來節約煤炭資源,體現了綠色化學思想,圍繞三峽工程提出問題,內容新穎,有時代感,能吸引學生的興趣,有利于提高學生的綜合素質,引導開創新能源的思考。
4.結語
綠色化學理念的滲透涉及到化學教育的許多方面,需要化學工作者不斷付出艱辛的勞動,不斷探索,不斷完善,使綠色化學教育逐漸成為現實。化學教師必須重視這一問題,在積極整治污染的同時,大力開展綠色化學教育。當新一代人的綠色化學意識提高時,綠色化學的理念將充分地滲透,綠色化學的理論和成果將獲得充分的發展。
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關鍵詞:綠色化學;途徑;化學實驗
化學是一門與我們生活息息相關的學科,更是與我們生活環境的安全性相聯系的學科,化學實驗是提高學生對化學課程的理解的重要途徑,所以,綠色化學的提出是非常必要的,是人類與自然和諧相處的重要理念。
一、什么是綠色化學
綠色化學,又被稱為環境無害化學或者是環境友好化學。通過綠色化學,能夠讓我們國家的發展在剛開始就采用了防止環境污染的手段,從而在促進社會發展的同時保護好我們的環境。綠色化學推動了我國化學實驗的改革,強調了實驗過程中排放物的無毒、無害、無污染,最終實現零排放。這樣的觀念深入,對于促進我國的和諧發展以及可持續發展具有重大意義。
二、在高中化學實驗中培養綠色化學觀的教育途徑
1.要有效處理實驗過程中的廢棄物及排放物
在我們的高中化學實驗課程中,我們一定要有效地處理實驗中產生的廢棄物以及排放物,通過將不同實驗相互聯合起來,可以做到上一個實驗的產物是下一個實驗的反應物,這樣一來,不僅能夠節約化學藥品,同時還能夠減少不必要的廢棄物的產生及排放,最終達到了節約資源和環保的目的,提高了學生綠色化學的意識。
2.規范學生的化學實驗操作,提高實驗效率
化學實驗之所以會有浪費出現,主要是因為實驗并非一次性就能夠成功的,而是經過多次的探索和實驗才能夠得到結果的。那么,這就要求我們的學生能夠掌握好正確的實驗操作步驟,從而提高實驗過程的精確性,提高實驗過程的準確度,提高實驗結果的有效性,最終提高實驗的效率。同時,教師在安排實驗的同時一定要合理地安排實驗內容,盡可能做到實驗室的安全性,達到綠色化學的教學目的。
3.尋找實驗原料替代品
在我們的高中化學實驗課程中,往往會用到一些有毒、有害的化學物質,為了減少化學物質的危害,我們可以尋找具有相同效應的,但毒性較弱的替代品,從而提高實驗過程中的安全性,并同時減少實驗中對環境的危害。
綠色化學是為了保護好我們的生活環境所提出的新概念,在高中化學實驗教學中一定要滲透其理念,這樣才能夠全面提高學生的化學素養。
參考文獻: