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綠色化學又稱環境友好化學,它研究的中心問題是使化學及應用具有以下特點:(1)采用無毒無害的原料;(2)在無毒無害的條件下進行;(3)具有“原子經濟性”;(4)產品應對環境友好;(5)滿足“價廉物美”的傳統標準。
教師在全面把握教材的基礎上,擴充綠色化學內容,如原子經濟論、綠色反應、綠色能源等,引導學生建立綠色化學思想。用3R原則,即減量化、再利用、再循環的思維方式來考慮和解決實際問題。中學化學教材中有許多涉及化工生產和實際生活的問題,是進行綠色意識滲透的好素材。采取實例講解、對比實驗和工業流程模擬的方法進行滲透是行之有效的。例如在講“氮的固定”時,介紹三種途徑:(1)人工化學固氮;(2)雷雨閃電固氮;(3)豆科植物根瘤菌的固氮。人工化學固氮能耗高且工藝復雜,生產過程中易產生大量“三廢”而嚴重污染環境;雷雨閃電固氮在實踐上不便于控制和掌握,對環境也很不友善。固氮量有限且易流失;而植物根瘤菌,既不消耗能源,又不需要大量廠房和機械設備,對環境無污染的生物固氮是化學家不懈追求的目標。
二、實施綠色化學實驗
化學是一門實踐性很強的學科,化學實驗是化學教學中的重要環節。綠色化學實驗是在綠色化學的思想指導下。用預防化學污染的新思想、新方法和新技術,對常規實驗進行改革而形成的化學實驗的新方法。實踐證明,綠色化學實驗在激發學習興趣、增強動手能力、培養創新思維、樹立環保觀念上有獨特的地位與功效。
1 推廣微型實驗是實現綠色化的重要途徑。微型化學實驗是指以微小量的試劑,在微型化的儀器裝置中進行的化學實驗。微型實驗所用試劑量一般為常規量的十分之一至千分之一,它具有現象明顯、操作簡單快捷、節省經費、減少污染、安全、便于攜帶等優點。比如,做硫在氧氣中燃燒的實驗時,把硫粉從常規用量的0.5克減少為0.02克。生成二氧化硫的量從1克減少為0.04克,排污量大大降低。
微型實驗儀器可以利用廢棄物代替。像注射器既能充當滴管、做反應容器,還能制取和收集氣體;青霉素藥瓶可做試劑瓶、集氣瓶,一次性輸液器可做導氣管、多用滴管等。
2 改進實驗是實驗綠色化的有效手段。很多化學實驗是沿用多年的設計方案,污染環境且成本高,長期以來一直危害著師生的身心健康,因此需要加以改進,以達到安全可靠、快捷方便、現象明顯、可控制排污量的效果。
比如測量空氣中氧氣含量實驗。在注射器A中吸入一定體積空氣,C的活塞推至底部。在一段細玻璃管B中放人適量銅粉,用乳膠管和注射器連接起來。實驗時,用酒精燈加熱B處銅粉,慢慢地推人A的活塞,空氣通過熱的銅粉發生反應后進人C中。使C的活塞外移。再推人C的活塞,使氣體經過熱銅粉進入A內,如此反復2--3次,空氣中的氧氣全部被消耗掉。再冷卻至室溫,把剩余氣體全部推人A內,觀察減小的體積,約合五分之一,準確度很高。該實驗與在鐘罩內點燃紅磷測定含氧量的實驗相比。沒有毒性物質生成,安全可靠,且新穎別致,很能激發學生的學習興趣。
關鍵詞:綠色化學;環保意識;友好和諧
化學教育是培養高素質人才的一個重要組成部分,初中化學教育是普及化學知識的開始階段,把綠色化學思想融合在化學教學過程中,對學生自覺保護生態環境,成長為建設性創新人才有重要意義,同時也是化學教師肩負的新的責任和挑戰。本文針對在初中如何進行綠色化學教育,營造陽光的化學氛圍提了幾點
建議:
一、關注社會現象,激發學生熱情,引領綠色環保意識
一堂體現三觀的好課,離不開教師精心的備課,要想讓學生真切地體會到化學對生活的引領作用,教師就要時刻關注和搜集國內外社會發展的事例,從而激發學生學習的熱情。中學時期是人思想意識形成的關鍵期,怎么樣在課堂教學中滲透綠色化學理念,是每一位化學教育者務必要考慮的,例如引導學生思考:如何解決溫室效應問題?現代社會提倡的低碳生活的根源是什么?再如化石燃料正面臨著日益枯竭的危機,那么如何開發和利用清潔高效的新能源呢?等等。引起學生的興趣,激發學生的思考,從而加深對新能源開發必要性的理解。這樣把最貼近學生生活的現象作為知識生長點,在此基礎上選擇生活實例向學生滲透綠色化學
理念。
二、課堂教學多注重化學正能量的灌輸
不可否認的是,隨著化學的發展也出現了一些環境問題,然而,僅僅膚淺地就環保談環保,學生的理解往往只停留在感性認識的層面,缺乏理性的思考和實際運用。因而在教學過程中,要以書本知識為導向,淺談化學發展的負面影響,多列舉造福于人的經典案例,從而引領學生感受到化學的美好,承認事物兩面性的同時,注重積極意義占據主要方面。樹立起化學的科學發展觀,用可持續發展的眼光來學習、研究、探索、珍愛、利用和革新大自然,從而對綠色化學的認識有一個更加全面、科學的觀念。
三、課后練習題多貼近實際,培養學生實際應用
化學習題教學是課堂反饋的緊要環節之一,是輔助學生掌握和增強所學基礎知識的重要措施。綠色化學知識在習題中的滲透和應用,不僅能使學生了解綠色化學的最新研究動向,還可以學以致用,培養良好的科學態度。并且化學來源于日常生活,化學知識滲透每個人和社會生活的方方面面,因此可以讓學生通過調查、分析、討論、交流等實踐活動,加強綠色化學意識,深化綠色化學思想,激發其主觀能動性和創造性。當然,教師還可以親自帶領學生參與社會實踐,激發學生學習和科學研究的熱情。在這些綠色化學理論與實踐應用的活動中,學生會更深刻地體驗綠色化學給人們帶來的效益,從而使綠色化學思想得到深化。
四、化學實驗的科學化、綠色化
化學實驗是強化綠色化學思想的主要途徑,因為只有學生自己動手、自己組織、設計實驗,才能體驗到一種精神上的愉悅感和滿足感,才能堅定對知識的感情,延續求知學習的欲望。因此,可以針對綠色化學的“拒害、減量、循環、回收、再生”等特點,探索設計綠色化學實驗,以新方法、新途徑對化學實驗進行改進,使化學實驗過程達到綠色化學的要求,最終體現人類生存環境的和諧發展,也可以l展微型實驗,節約資源、減少污染。
五、引導學生,將綠色化學理念滲透周邊人
從人的身心發展規律來看,中學階段十分適合開展綠色化學教育教學。因為此時的學生正處于身心發展的旺盛階段,有較強的接受新事物的能力和很強的判斷是非的能力。因此,在中學化學課堂上進行綠色化學教育,是每個學生全面發展的需要,也是時代前進的需求。從初中生特點來看,在中學開展綠色化學宣傳也是非常適合的,因為學生在教師的引導下,在學習的過程中自然會用綠色化學的觀點去解釋問題,進一步體會到化學與我們的生活是緊密聯系的,并能用這樣的思想去影響周圍的人。
綠色化學是時展的必然趨勢,是化學教育教學的目標,通過化學教學培養學生的環保意識,讓學生意識到化學發展的重要性。在實際教學過程中,結合實際,采取各種形式,適時、適度、適量地對“綠色化學”理念滲透,從而培養學生的興趣,使其積極思考,提高化學成績,并且用實踐去影響周圍的人,消除人們對化學的誤解,正確看待化學的發展以及起到的積極作用,從而讓化學更好地服務社會。
參考文獻:
化學在人們的日常生活中起著重要的作用,是生活必不可少的組成部分。但是,化學也給人類帶來了災難。如礦物燃燒會增加大氣中的二氧化碳,引起溫室效應;排放硫氧化物和氮氧化物,會形成酸雨;氟和氯會破壞臭氧層等。
隨著環境污染日益嚴重,人們已經在社會活動中自覺地調整行為,以達到人與自然的和諧共處。中學化學要培養學生的環保意識,就要將“綠色化學”的概念貫穿于整個化學教學過程,使學生逐步建立尊重自然、與自然和諧發展的信念,培養學生合理、正確地使用化學的科學素養,明白“綠色化學”的重要性。
二、“綠色化學”的教學探究
1.樹立綠色環保意識
首先,教師要樹立“綠色化學”的意識。多讀一些相關資料和書籍,改變傳統的教學模式和思維;其次,在課堂教學和實驗中,教師要強調化學的環保性,而不是只顧及化學功能和有效性;最后,化學教師還應利用業余時間,專注于“綠色化學”的教學和前沿化學研究的成果,在教學中滲透“綠色化學”的意識。
2.補充教科書的內容
教師要根據教材的穩定性和可變性,靈活地補充教學內容,因為課本中的教學內容在一段時間內是相對固定的。但隨著化學技術的快速發展,課本上的知識已經不能滿足現代教學的要求。因此,化學教師應當在教學中適當地補充一些內容,特別是有機化學。許多有機農產品都會對環境造成嚴重的污染和破壞;此外,還要補充生物科技的知識,比如某些微生物可以減少二氧化碳的排放量,有些微生物可以作為催化劑,合成需要的化學制劑,以減少生成物對環境的污染和破壞。
3.“綠色化學”實驗
單一、枯燥的課本不能給學生留下深刻的印象,所以在化學實驗中,教師有必要引入“綠色化學”的理念,這樣才能使學生印象深刻,使各種化學概念更加直觀。但最重要的還是提高學生分析問題、解決問題的能力。在實驗過程中,學生應嚴格按照實驗規范,科學地進行實驗,避免發生過失和各種不必要的浪費,還可以避免有害污染物的泄漏。通過實驗,培養學生嚴謹的工作態度和操作規程,對學生今后步入社會,從事化學行業的工作是有幫助的。
“綠色化學”是通過化學實驗教學來實現的,無論是試劑、溶劑,還是催化劑,在測試過程中,都應該首先考慮使用無害的物質。特別是催化劑,要優選有生物活性的酶、水和二氧化碳化合物的氫氧化物。在化學實驗的過程中,學生也要合理使用試劑,盡可能使用小劑量的化學試劑,樹立起節約意識。
化學教育是我國現代高等教育教學內容構成體系中的重要組成部分,近年來,綠色化學思想理念在我國現代高等院?;瘜W教育改革過程中應用,為有效提升我國大學化學教育工作的人文關懷水平和綠色環保特征做出了重要貢獻,本文圍繞基于綠色化學教育下大學化學教育的改革問題,選取兩個具體方面展開了簡要分析。
關鍵詞:
綠色化學教育;大學化學教育;改革探析
隨著我國高等教育事業改革工作的不斷推進,綠色化學教育理念在我國現代大學化學教育事業的開展過程中逐步獲取了充足的指導應用空間,為我國大學化學教育改革工作的具體開展,創造和提供了基礎性指導條件。隨著綠色化學指導理念在新時期大學化學教學工作過程中的引入運用,我國大學化學教學工作,在基礎教學理念、基本教學模式和教學和方法層次均發生了鮮明而深刻的變革,有效解決和突破了我國現有的大學化學教學模式在應用和發展過程中所存在的問題和缺陷,為我國高等院?;瘜W教學事業的穩定有序發展,做出了重要貢獻,有鑒于此,本文將會圍繞基于綠色化學教育下大學化學教育的改革問題展開簡要闡釋。
一、大學化學教育過程中開展綠色化學教育的必要性
第一,綠色化學教育理念的引入運用,是開展新時期大學化學教育改革工作的基本指導理念。綠色和環保是當代世界發展過程中的基本主題,也是全新時代背景之下我國大學化學教育事業發展過程中所面對的基本課題。與初中階段和高中階段相對照,大學化學在教學內容方面具備著更加鮮明的系統性、專業性,以及廣泛性表現特征,直接導致大學化學學教學過程本身面對著鮮明的復雜性,亟需借由綠色化學教育理念的引入運用,逐步提升大學階段化學學科教學工作的科學性和完備性。要積極在大學階段化學學科實驗教學環節具體開展過程中,扎實倡導和踐行綠色化學的基本理念,為我國大學化學教育事業改革工作開展水平的不斷提升,創造和提供基礎性支持條件。要緊密關注節能環保材料研究與應用,以及能源短缺問題的研究和解決,對我國現階段大學化學教育事業具體開展過程所造成的深刻影響,不斷提升我國大學化學事業的時展水平。第二,綠色化學教育理念的引入運用,真切反映了新時期我國化學學科素質教育工作的基本訴求。在具體培養和輸出素質全面型人才的實踐過程中,教育工作者要重點關注素質教育基本思想理念的踐行實踐力度,要在為大學生引入并宣講化學學科基礎性知識內容要素基礎上,通過為大學生初步介紹綠色化學基本理論的相關內容,切實促進大學生群體初步實現對綠色化學思想理念的理解和認知,在此基礎上,要采取針對性教學實踐措施,誘導大學生在逐步形成參與化學學科知識內容學習探究,以及化學相關產業生產實踐過程中社會責任感和歷史使命感,通過實際開展的大學化學學科教學實踐活動,逐步提升呢大學生群體的自身綜合素質建構發展水平,為大學生群體實現良好有序的成長發展,以及自身綜合素質水平的不斷優化提升,創造支持條件。
二、綠色化學理念下大學化學教育改革的具體思路
在具體應用綠色化學理念指導開展大學階段化學學科教學改革工作過程中,要制定實施系統措施,促進傳統大學化學教學工作逐步實現現代化發展,要通過有效轉變大學化學學科任課教師,以及大學學生群體對化學學科的觀念認知狀態和基礎思維模式,逐步督導大學化學教師和大學生建構形成基礎性綠色化學觀念認知,逐步提升大學師生參與綠色化學教學活動的主觀積極性。要切實逐步加強針對大學生群體的基礎思想觀念宣傳普及教學工作力度,逐步提升大學生群體對綠色化學基本理念的理解認知水平,并在具體的化學學科知識內容的教學呈現過程中,時刻關注綠色化學知識理念的引入和滲透。比如在講授有機化合物工業合成制備過程中,要基于綠色化學和節能環保的技術控制理念,重點關注有機化合物工業合成制備過程中副產物的毒性,及其對自然社會環境所造成的影響效應,并針對性制定和應用恰當的技術處置措施。鑒于綠色化學教育工作是大學階段基礎性化學教育工作,與人文素質教育結合發展過程中的重要紐帶,直接要求大學教師在具體開展基礎化學教育改革實踐工作過程中,要時刻堅持和保障綠色化學思想理念的指導地位和導向地位,逐步加強和深化化學教育基礎思想理念的改革調整力度。比如在講授無機有毒氣體的實驗室制備知識內容過程中,教師要秉持系統深入的人文關懷實踐理念,優先為學生全面介紹分析無機有毒氣體物質的理化性質,督導學生實現對無機有毒氣體物質環境影響效應的清晰認識,繼而基于人文關懷的思想認知視角,切實加強無機有毒氣體物質實驗室制備和工業制備過程中的綠色環保技術屬性狀態的優化控制工作,確保大學基礎化學教育工作的人文關懷實現水平能夠實現幅度顯著的改善提升。在具體應用綠色化學思想理念指導大學階段基礎化學教學工作改革工作過程中,要切實針對現有的大學化學教學內容構成體系展開針對性的優化改良,要結合綠色化學基本理念,針對現有大學基礎化學課程教材文本實施改革處理,在針對現有知識內容章節展開基于綠色化學基本理念的改良優化基礎上,增加編寫專門性的綠色化學知識內容章節,確保綠色化學思想理念能夠在大學基礎化學學科知識內容的教學普及過程中,實現充分的滲透推廣。要重點關注綠色化學思想理念與基礎化學知識相互融合過程中的自然性,促進大學化學教學改革工作能夠順利獲取最佳的預期效果。
三、結語
針對基于綠色化學教育下大學化學教育的改革問題,本文具體選取大學化學教育過程中開展綠色化學教育的必要性,以及綠色化學理念下大學化學教育改革的具體思路兩個具體方面展開了簡要分析,旨意為相關領域的研究人員提供借鑒。
作者:符會芳 單位:寶雞職業技術學院
參考文獻:
[1]楊先炯.基于綠色化學教育下大學化學教育的改革探析[J].科學大眾(科學教育),2016(04).
綠色化學是未來化學發展和人類進步的主要方向。世界各國都在進行綠色化學研究,并注重綠色化學的發展與教育。作為化學教育工作者,把綠色化學融合于教育教學改革之中,使綠色化學成為化學教育的一個重要的組成部分是我們應為之奮斗的目標。這樣,既能培養學生的社會責任感、參與意識和決策能力,也能為環境保護、人類與自然和諧發展做出貢獻。那么,如何在化學教育教學的過程中體現綠色化學思想,在潛移默化中對學生進行綠色化學觀點的教育呢,筆者在教學過程中進行了如下幾方面的探索。
一、樹立環境危機意識,滲透綠色化學理念
在教學中,應深入挖掘教學內容中的環境因素,適時對學生進行加強環境危機意識的教育。在教學目標中,以綠色化學的理念為指導,介紹人類在環境、生態、資源、能源等方面所面臨的困難,講清環境污染的危害及防治,并采取多種多樣的授課形式,如利用多媒體向學生播放由于亂砍亂伐植被遭到破壞,造成水土流失,土地荒漠化的錄像;向學生展示由于化石燃料的燃燒造成酸雨的圖片,播放由于污水排放造成赤潮、水華的幻燈片通過圖表展示20世紀馬斯河谷煙霧等公害事件;通過新聞及時關注我國及世界各地環境的變化,同時對學生進行環保知識的教育。
近曰,《國家環境保護“十一五”規劃中期評估報告》中指出,“嚴格落實環境保護目標責任制,毫不松懈地推進治污減排工作”,“大力削減火電、鋼鐵、有色、水泥行業的大氣污染物排放量和造紙、化工、釀造、印染行業的水污染物排放量”,“落實最嚴格的水資源管理制度”,“建立污染源信息數據庫,強化環境保護基礎工作”。我們要在課上把這些信息及時告訴學生,使學生認識到保護環境的重要性及國家采取的相應措施,并根據當前學生的認知實際情況,結合課本上所學的知識進行消化、理解和吸收,建立綠色化學的概念,把知識性教育與環保教育融為一體。
二、加強綠色實驗教學,進行綠色化學探索
綠色化學實驗是綠色化學的重要組成部分,它既能培養學生綠色化學的意識,又能減少對環境的污染。
首先,對一些對環境造成污染的實驗進行改進。例如,實驗室制取NH3、S02的實驗,由于產生的NH3、S02氣體有毒、易溶于水,所以應在氣體的反應裝置后增加一個漏斗或一個干燥管,把氣體導入水中或相應的吸收液中,盡可能在密閉的條件下進行尾氣吸收處理。如果擔心一次實驗觀察的不夠仔細,也可以對實驗進行錄像,再仔細觀察,以減少二次實驗造成有害氣體的再次排放。
其次,在不影響實驗效果的前提下,盡可能做小劑量的實驗。用綠色化學的新理念對化學實驗進行微型化,發展微型化學實驗,利用微型儀器,盡可能少的試劑進行實驗。在乙烯的制取和性質的實驗中,我用12x70mm的小試管來代替常規試管。改換反應容器后使得乙醇與濃硫酸的混合液由書上的18ml降為2?3ml,且得出相同的實驗結果。這樣既節省了藥品的用量,也減少了對環境的污染。因此,微型化學實驗不是常規實驗的簡單微縮,而是化學實驗改革和發展的途徑之一,是綠色化學思想在化學實驗中的具體體現。
最后,實驗操作規范化。學生在實驗結束后,不能將實驗廢液、廢物亂倒、亂扔,應倒入廢液缸中或放到指定地點。妥善處理化學實驗的廢棄物,做到廢物利用和藥品的循環利用。
因此,在實驗教學中,有意識的對學生進行綠色化學教育,一方面既減少了有毒、有害氣體對空氣的污染,符合綠色化學中經濟性的原則;另一方面也增強了學生的環境保護意識,加深學生對綠色化學的理解,樹立環境保護與綠色化學的觀念。
三、聯系實際開展活動,大力推廣綠色化學
結合課外活動,注重環境教育的基礎性、實踐性。廣播、電視、報刊等新聞媒體中每天都有大量的環境題材,我們要及時搜集與化學和環境有關的資料,運用到曰常教學中去,聯系實際進行環境教育,使學生真正感受到化學與環境的關系;帶領學生利用假期進行社會調查,到一些工廠進行參觀考察,進行專題討論;利用學校的研究性學習內容,舉行環保活動,如“告別賀卡”“不使用修正液”、“廢舊電池的回收”、“拒絕一次性碗筷”等活動;使用具有綠色環保標志的產品,如綠色電冰箱、無磷洗衣粉、太陽能熱水器等。課外活動形式多種多樣,內容豐富多彩,是課堂教育的很好補充。
總之,人類與自然和諧相處,人人都需要樹立綠色化學理念。綠色化學不是一門獨立的學科,它是一種戰略方針、指導思想、研究策略。綠色化學不能取代系統教學,但必須融合其中?;瘜W教育應該把綠色化學和環境保護的知識貫穿于教學的始終,激勵學生勤奮學習,刻苦鉆研,用先進的科學知識指導工農業生產,優化產業結構,變廢為寶,保護環境,美化地球,達到人與自然的和諧。
冷平
一、綠色化學簡介
綠色化學是近十年開始形成并發展起來的,可以說是一個“化學新嬰兒”,主要涉及到有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科。最早是1984年由美國環保局提出的“廢物最小化”概念,并與在1989年提出的“污染預防”概念相結合,形成初步的綠色化學思想。主要有五大核心:第一是Reduciion———減量,就是減少廢氣、廢水和廢物的排放;第二就是Reuse———重復使用,比如化學試驗中常用到的催化劑、化學載體等,對這些實驗原料進行重復利用,降低成本的同時也能減少廢物的排放;第三就是Recycling———回收,能夠有效實現節約資源、減少污染、降低成本的要求;第四是Regeneration———再生,也就是變廢為寶,能夠節約資源、減少污染;第五就是Rejection———拒絕,對于無法替代、回收、再生和重復使用的,有毒副作用、對環境產生嚴重污染的化學材料拒絕使用。綠色化學不僅具有重要的社會、環境和經濟效益,而且能夠體現出人類的主觀能動性。將化學科學、技術和社會進行有機結合,是化學領域內高度發展的重要產物。作為社會主義建設的接班人,讓中學生了解綠色化學,學習綠色化學,是目前中學化學教學的重要目標。
二、實現綠色化學教學途徑
(一)宣傳綠色化學。首先,教師應該幫助學生樹立綠色化學的思想和對待環境問題的正確態度,培養學生解決環境污染的創造力,這就需要教師在化學教學中利用教育資源向學生進行宣傳和推廣。教師可以從環境保護方面講解,向學生講述當今的環境污染現狀和我國的環保政策,培養學生對待環境的憂患意識,再利用化學課程的特點,以點帶面,介紹環境問題和綠色化學之間的關系。
(二)在化學實驗中滲透綠色化學思想?;瘜W實驗在化學課程教學中有著重要地位,同時,化學實驗也是解決環境污染的重要途徑,在化學實驗中向學生灌輸綠色化學理念,是很有必要的。這就需要教師對傳統的化學實驗教學進行改革和創新,改變以往化學實驗中的污染和浪費行為,改變傳統實驗中的不良行為。
1.改革試驗方式。在化學實驗中,對于顏色變化明顯的實驗可以在點滴板上進行。比如石蕊遇酸會變紅,遇堿變藍,這個實驗就可以通過點滴板變色觀察得出,簡化了實驗操作,也節省了實驗材料。
2.改進和創造性演示實驗?;瘜W實驗中會有毒氣、爆炸、燃燒、放射等危險元素存在,具有一定的危險性,教師應當采取完善的防護措施或者改進。比如在制備二氧化氮、銅和濃硫酸反應、制備氯氣的時候應當連接尾氣裝置,將實驗產生的有害氣體通過化學反應消除。如制備氯氣產生的氯化氫是附屬產品,就可以通過和水反應生成鹽酸,鹽酸則是化學試驗中最常用到的酸性液體之一。對于氫氣爆鳴實驗,因為該實驗危險性較高,為了安全起見,教師可以通過多媒體演示,學生通過視頻觀看,觀察實驗過程。
3.正確處理實驗廢棄物?;瘜W實驗產生的廢氣、廢水和廢渣等,如果處理不當對環境會造成嚴重污染,因此教師應當對這些廢棄物進行正確處理或者合理利用,不僅能夠杜絕環境污染,甚至還可以變廢為寶形成有用的化學材料。比如在鈉和水反應的實驗中,會產生氫氣和氫氧化鈉,氫氧化鈉就可以作為強堿進行回收利用。對于廢液的處理,化學實驗室一般有專門的廢液槽,學生應該將其導入槽內,禁止亂倒。如果廢液中含有貴金屬,比如做完銀鏡實驗后,試管中的液體含有貴金屬銀,此時就可以通過置換反應將銀提取出來進行回收。
關鍵詞:初中化學;滲透;綠色化學;教育;探析
綠色化學是區別于傳統化學的一門新興的前沿學科,它一經出現就引起了各國的研究探討。二十一世紀,如何把綠色化學滲透到化學教學中一經成為我國化學教學研究的重要課題。從小培養學生們的綠色化學意識,把學生們培養成為化學專門人才的重擔就肩負在了化學教學工作者的身上。那么怎么在初中化學教學過程中滲透綠色化學就成為教學工作者面對的首要問題。下面我們將從初中化學教學中滲透綠色化學的實踐和意義方面進行探討。
一、在初中化學中滲透綠色化學的意義
素質教育的提出,促使學生們向著提高綜合素質的方向努力。而化學教育要想順應素質教育的發展,就必須接受綠色化學教育,在化學教學過程中培養學生們的綠色化學意識。綠色化學意識有利于培養學生們熱愛和尊重大自然,對其牢固樹立綠色意識起到了加強作用。
二十一世紀,人類生存面對的最大問題來自于環境。科學技術的發展不僅帶來了社會的進步,還帶來的環境污染和惡化。綠色化學的提出是環境的要求也是教育發展的必要。學生們在學習綠色化學的同時,能夠更好地體會保護環境的重要性,對于自身素質的提高也起到了促進作用。
二、初中化學中滲透綠色化學思想的實踐研究
2.1有計劃地安排綠色化學教育內容
綠色化學作為新興的化學學科,雖然融入了初中化學教材,但是內容卻不是很詳盡。作為化學教學工作者,在這個時候就應該肩負起引導工作,在教學過程中引導學生體會綠色化學的好處,在在課堂上緩慢自然地滲透綠色化學的內容和意義。
例如,在初中化學教學中,根據教材內容,在講解化學反應和合成過程中,講解生成物和化學反應對環境的污染,對人類的危害。氯氣消毒的化學反應中,講解的同時,要滲透此過程造成的水氮磷過多造成的赤潮給予人類和環境的危害;汽油在化學反應中如何反應以驅動汽車給人來帶來方便和進步的同時,講解汽油在燃燒過程中,造成汽車尾氣對空氣的污染,對人類健康的危害。
這樣,教師的逐步滲透才是綠色化學漸漸深入學生意識的切入點。所以在初中化學教育中,教師們應該有計劃地逐步安排綠色化學的教學內容,以提高學生們的綠色化學意識。
2.2在化學教學過程中強化綠色化學意識
在初中化學教學中滲透綠色化學意識,不僅能夠培養學生們的綠色環保意識,這也是社會實現可持續發展的基本要求。
在綠色化學教育的同時,進行一些可以強化學生們綠色化學意識的活動可以潛移默化地建立和強化他們的綠色化學意識。
例如,在講授工業生產類章節的時候,基本講解綠色化學的內容和釋義后。組織學生們在生活中發現化學反應對環境和人類的危害,并對此活動進行發言討論,初步對這些化學反應的認識和解決化學對環境危害的解決方法。這樣的學習形式不僅僅能夠激發學生們的學習積極性,還能在潛意識里深化綠色化學在生活中的重要性,是他們下意識里建立綠色化學的意識。
綠色化學意識的強化是學生們學習化學和能力培養的重要方法,在初中化學教學中不僅僅要注意綠色化學的滲透,還應該及時對綠色化學意識進行強化。
2.3利用“環境保護日”,加大綠色化學滲透力度
環境保護日,是大力宣傳綠色化學的最好時間。這一天不僅僅社會關注環境,會有大量的宣傳單頁和畫冊,而且學校還會借此開展一系列活動以實踐素質教育。這對綠色化學教育是一個加大的宣傳。
例如,環境保護日,教師可以借此開展一次大型自由發言班會,學生們可以利用網絡、圖書館等工具查閱綠色化學相關知識和有關圖片。
綠色化學的教學不僅僅是在課堂上,只有在生活細節上能時刻引起學生們的關注和重視,才真正實現了綠色化學的滲透。所以,教師們應該利用一切能吸引學生關注的工具和活動,在最大程度上使他們關注和重視綠色化學。
2.4重視培養實驗活動中的綠色化學意識
化學作為一門實驗學科,化學實驗在教學中占有重要的不可替代的作用。要實現綠色化學真正的深入人心就必須重視其在實驗活動中的滲透。
在實驗活動中加強綠色化學意識就要注重實驗細節的改進。以往的教學中,因為課時條件的限制,或者是教師不在意,有些有害的實驗氣體會被學生們隨意排放。那么在綠色化學的教學模式下,就要求教師注意這些細節。教師可以在實驗過程中告誡學生,實驗氣體要盡量排放入玻璃瓶中,并把這個細節廣泛運用到每一個實驗中去,只有這樣,學生們在實驗課程中漸漸養成環保的習慣,逐步深化綠色化學意識。
對實驗的重視是綠色化學教學的重要環節,教師在化學實驗教學中一定要重視綠色化學的實踐,以身作則,從每一個細節每一個步驟嚴格實踐綠色化學原則。使學生們養成環保、健康的綠色意識和習慣。
隨著公眾日益關注的環境污染問題,化學化工行業與環境保護有著密切聯系,高校化學實驗不容忽視。傳統的高校化學實驗在人才培養中起著舉足輕重的作用,但在許多高?;瘜W實驗中沒有很有效的利用資源,并產生一定的“三廢”,對環境造成了不同程度的污染。20世紀90年代,綠色化學作為新興交叉學科應運而生。綠色化學核心內涵是在生產或反應過程中減少以致消除使用和產生有害物質。化學是實驗科學,其中重要組成部分包括化學實驗,高校實驗室是師生學習和科研的重要場所,如何實現實驗室教學科研綠色化,主動地減少和消除實驗室的化學污染,是實施可持續發展戰略必然要求。
一、綠色化學及其原則
(一)“綠色化學”定義
綠色化學概念最早是在1991年ACS提出的,又稱清潔、環境無害、環境友好化學。綠色化學以在使用和生產化學品時有效利用原材料、不產生廢物、避免危險和有毒的試劑及溶劑為目標,其最大的特征在于從產品生產的始端就采用科學手段來控制污染,通過“原子經濟性”的原則來設計和實施化學轉化,在化學轉化中充分利用每個原料每一個原子來獲得目標產物,并且在生產過程和最終產品使用中均做到零排放和零污染,它既充分利用了資源,又防止了污染??梢?,綠色化學是一門從源頭上阻止污染的化學,不僅將給傳統的化學工業帶來革命性變化,是目前化學化工行業的研究熱點和前沿課題,是開發從始端到終端解決污染的新興學科,對保護環境、促進社會可持續發展有著重要的時代和歷史意義。
(二)“綠色化學”原則
20世紀90年代對綠色化學提出的12條原則仍然適用于現代化學發展方向,也被國際公認,其指明了該學科的發展方向。近些年,化學研究者以12條原則為指導開展了深入、細致的工作,在綠色化學方面取得了突破性進展和突出的研究成果。綠色化學12條原則可概括為:①防止污染優于污染形成后處理;②設計合成方法時應最大限度地使所用的全部材料均轉化到最終產品中;③使反應中使用和生成的物質對人類和環境無毒或毒性很小;④設計化學產品時應盡量保持其功效而降低其毒性;⑤盡量不用輔助劑,需要使用時應采用無毒物質;⑥能量使用應最小,并應考慮其對環境和經濟的影響,合成方法應在常溫、常壓下操作;⑦最大限度地使用可更新原料;⑧盡量避免不必要的衍生步驟;⑨催化試劑優于化學計量試劑;⑩化學品應設計成使用后容易降解為無害物質的類型;11分析方法應能真正實現在線監測,在有害物質形成前加以控制;12化工生產過程中各種物質的選擇與使用,應使化學事故的隱患最小。綠色化學從根本上對化學工作者提出了新的要求,要求其以全新的角度來考慮化學研究和生產過程。
二、高校開設“綠色化學實驗”重要性
(一)綠色化學實驗
“綠色化學實驗”必須遵循“綠色化學”提出的十二原則,通過對指導思想、實驗儀器、實驗裝置、實驗內容、實驗步驟、反應過程等的改變,對常規實驗進行改革而形成的化學實驗新方法。綠色化學實驗對化學藥品的使用以重復使用、回收、再生、減量、拒用等為基本原則。
(二)高校開設“綠色化學實驗”的重要性
化學是一門實驗學科,實驗在高?;瘜W教學中起著非常重要的作用,能夠很好地培養學生的觀察能力、動手能力、分析問題能力和解決問題能力,同時激發學生的創新力。高校化學實驗涉及比較多的專業、學科,實驗項目內容涵蓋化學、化工和環境、生物、醫藥、醫學、農業、檢驗、食品、護理等相關學科。高校中每天都有大批學生通過各種各樣的化學實驗來學習、理解各類基礎知識,消耗的藥品種類繁多、消耗量比較大,時常包含有腐蝕性或有毒藥品、往往還會伴隨有毒或有害物質的產生。目前,將“三廢”直接排入環境的高校實驗室還很多,僅有少數設有相應處理設施。雖然單獨一個實驗室排放三廢量不大,但整個國家或地區排放的總量還是相當大的,不容忽視其對環境的累積破環效應,污染環境、破環生態平衡、威脅人類健康等等使社會發展走向不可持續。在高校建設綠色化學實驗室,推行綠色化學實驗,開展綠色化學研究,宣傳綠色化學實驗思想,將能夠大大減少環境污染,維持生態平衡、保護人類健康,增強環保意識都會產生現實意義和歷史意義。
三、高校開設非綠色化學實驗的原因
(一)資金投入不足和管理者思想認識不到位
實驗教學本身花費就很大,同時一些學校又對實驗教學資金投入不足,購買實驗藥品往往也是唯價格論,能夠開設的化學實驗很有限,更沒有處理實驗“三廢”的能力,凸顯對污染的防治無能為力。此外,實驗管理者思想認識不足,缺乏有效的管理方法。實驗室管理人員中部分存在環保意識薄弱,更有甚者認為實驗室產生的“三廢”只是一點點,對環境構不成什么污染,完全認為是小題大作,這就導致在藥品使用上存在浪費現象、廢物排放處置上比較隨意,增大了化學實驗對環境的污染。在對學生實驗管理上有時也存在不足,部分實驗管理者和實驗指導老師沒有很好的要求學生,同時學生在實驗中也缺少相關的環保意識,存在操作不規范,亂倒廢液、廢渣,任意排放廢氣等現象。
(二)實驗有效指導缺乏、安排不合理
高?;瘜W實驗在教學上牽涉面比較廣,往往涉及實驗計劃、實驗內容、實驗教材等等。很多高校還一直沿用老的實驗內容,雖然實驗教材經過了多次的修訂和改版,但所做實驗多年沿襲,疏于創新,在這種情況下實驗本身就是非綠色的,所以只要做實驗,就會帶來污染。同時,通觀現行的化學實驗教材多數明確指出要求學生掌握實驗目的、步驟、現象和結果討論;然而在實驗中使用的原料、試劑、添加劑、催化劑等藥品的毒性、危害性,實驗過程、后處理等可能產生的“三廢”、帶來的環境污染以及如何減少“三廢”產生或避免污染很少涉及,沒有做到人文關懷和環保意識的培養。另外,化學“三廢”的種類較多,處理方法各異,耗資較大,再加上大家環保意識缺乏,致使至今還沒有較全面的整理。
四、高校化學實驗如何實現綠色化
根據綠色化學的十二原則,高?;瘜W實驗實現綠色化應從以下幾個方面進行改革。(1)采用綠色化的化學試劑,例如選擇無毒試劑和可再生資源用作實驗試劑;(2)采用綠色化的溶劑,例如選擇揮發性小、無害的溶液,避免有毒有害溶劑的使用;(3)采用綠色的催化劑,例如選取無害、無毒、無腐蝕性的催化劑;(4)選擇無毒副產物生成或毒副產物生成最小化的反應條件,實現反應條件綠色化;(5)選擇不具有原子經濟性反應,避免“三廢”的產生,實現化學反應綠色化;(6)反應的產物(包括副產物)應無害、無毒、環境友好,實現反應產物綠色化;(7)在保證實驗效果的前提下,選擇最小劑量的試劑、溶劑、催化劑,實現劑量綠色化;(8)合理分類收集“三廢”,并做好無毒、無害化處理,實現“三廢”處理綠色化。具體措施如下:
(一)培養實驗人員的綠色化學意識
綠色化學意識的培養是高校綠色化學實驗的保證。只有實驗管理人員、教師和學生都有很強的綠色化學意識,才能為高校推行綠色化學提供有效的保證。當前,未進行傳統化學實驗教學內容改革的高校,在綠色化學實驗方面的知識還比較缺乏,致使實驗人員未能意識到綠色化學實驗的重要性。目前實驗人員的首要任務是更新觀念、培養綠色化學意識,這就要求所有與化學實驗有關的人員充分認識綠色化學實驗的迫切性和重要性,系統掌握化學基礎知識和實驗技能,深入研究綠色化學實驗理論和最新研究成果,積極實踐、共同探討,盡早實現傳統化學實驗到綠色化學實驗教學的轉變。同時,要加強宣傳、嚴格要求、完善教學環節,使學生充分了解綠色化學實驗,養成良好的實驗習慣,確保化學實驗教學中各個環節均實現綠色化。
(二)廢除污染、毒性大的化學實驗
依據高校化學實驗教學的要求,在保證實驗教學任務的前提下,修訂實驗課程教學體系,更新實驗教學內容,選擇污染小、毒性低、后續處理更環保的實驗內容代替污染大、毒性高、“三廢”產生多的實驗內容,來完成高等學校對學生在化學實驗基本操作方面要求的目的。這樣不僅避免了實驗對環境的污染,還增強了學生的環保意識。
(三)尋找有毒有害試劑、溶劑、催化劑的替代品
化學轉化往往存在多種途徑,高?;瘜W實驗教學應按照無毒或低毒化原則選擇實驗藥品,盡量尋找選擇無毒試劑和可再生資源用作實驗試劑。選擇揮發性小、無害的溶液,避免有毒有害溶劑的使用。例如,能夠在水中進行的實驗盡量使用水作為溶劑,使用更安全的甲苯代替苯。用無害、無毒、無腐蝕性的催化劑代替強腐蝕性催化劑。例如陽離子沉淀實驗中使用硫代乙酰胺替代有毒的硫化氫反應,乙酸乙酯制備中催化劑使用固體酸代替濃硫酸。
(四)推廣減量、半微量或微量化學實驗
在滿足教學大綱要求通過高?;瘜W實驗獲取化學信息的量,積極推廣減量、半微量或微量化學實驗。通過試劑用量、輔助材料、水電消耗的減少也可以大大降低實驗成本,也就能夠緩解學校對實驗教學有限投入的壓力;其次也能夠減少實驗過程中比如爆炸、中毒、燃燒等事故的發生,使得實驗更具有安全性;同時由于用料的減少,實驗中“三廢”的排放也將減少,對環境的污染將減小,實驗環境條件將會得到一定的改善。在保證高校實驗教學效果的前提下,應大力推進微量實驗的開發和推廣。在沒有更好的實驗方案的情況下,通過微量實驗減少污染也是目前實現化學實驗綠色化的一個重要途徑。
(五)開展串聯實驗
傳統化學實驗教學是在理論課開設的同時或緊跟理論課來開設實驗課程,每個實驗基本上都是單獨開設的、孤立的,因重復實驗增加實驗投入和“三廢”的產生。通過對實驗進行分類、整合實驗課程,將存在關聯的實驗進行研究并調整實驗內容,打破學科間、實驗間的壁壘,開展串聯實驗。如把無機實驗中溶液的配制與分析實驗中滴定串聯,有機實驗中化合物的合成與提純與儀器分析實驗中產品純度測定串聯,合成實驗與化學動力學實驗串聯。經串聯以后開設的實驗課程,可提高試劑的利用率,減少環境污染,降低實驗費用。
(六)開設微波、超聲等先進技術實驗
在高校化學實驗中引入微波、超聲波等先進技術,設計、開設相關的實驗項目,比如微波輔助提取、微波灼燒、微波消化、超聲提取、超聲催化。微波、超聲波等先進技術實驗的開設將大大減少環境污染、提高效率、節約能源,更有助于拓展學生對相關先進科學技術的深入了解,激發學習興趣,提高學習效率。
(七)建立虛擬仿真化學實驗室
伴隨著當前信息技術及互聯網技術的快速發展,在國家信息化發展戰略指導下,虛擬現實技術在教育教學領域和管理過程中的應用正在逐步深入,有力促進了教育模式、教學方法和學習方式的深刻變革。針對放射性、高危險、高污染、學生難以理解的抽象的理論和概念,以及中學化學實驗中有毒有害、易燃易爆等真實實驗難以開展的實驗項目,設計并建設一系列化學虛擬仿真實驗項目,通過虛擬仿真實驗教學平臺實現開放共享。根據《教育信息化十年發展規劃(2011-2020年)》,教育部高等教育司已在2013年開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作。目前已立項兩批國家級虛擬仿真實驗教學中心建設項目。
(八)處理化學實驗中的三廢
在講述教材的過程中要與綠色化工原理結合起來,以化工生產中某種物質的作用為切入點,在此基礎上尋找可替代的更加環保的藥品進行同樣的操作,達到同樣的目的.通過對比兩種不同藥品產生相同作用的過程中對環境的破壞程度,凸顯綠色工藝優勢,讓學生選擇比較環保的方式.例如,在講述氯氣的用途及化學性質時,可與雙氧水在漂白紙漿過程中進行對比,雙氧水在漂白的時候不會產生有毒有害物質,而氯氣則產生對環境不利的物質,在此基礎上,學生自然會明白實際生活中造紙工業中使用雙氧水而不用氯氣的原因.在講述金屬的時候,可講述不同金屬對人體的危害、粗放型的礦產資源開采方式給我們的國家經濟利益和環境造成的危害,并向學生講述正確的開采利用方式,使學生在以后的生活中貫徹綠色理念.
二、在實驗教學中踐行綠色理念
1.大力推行微型實驗
微型實驗是在滿足獲取化學信息的前提下,對實驗進行重新設計,旨在利用較少的化學藥品和較小的裝置就能得到相同的實驗效果.微型實驗中的化學藥品用量為常規用量的百分之一甚至千分之一,這樣可大幅減少實驗排放物對環境的污染程度,改善實驗室環境,而且操作比較簡便、節約實驗成本、保護學生身體健康和實驗環節,同時可以達到教學目標,代表綠色化學思想的發展方向.例如,微型實驗中的儀器可利用身邊的廢舊物品自制而成,可用塑料吸管替代移液管、用小玻璃瓶制作酒精燈、用片劑鋁塑包裝板制作點滴板,用一次性針管針頭聯合內加小玻璃珠的乳膠管制成酸堿滴定管.還可將啟普發生器、容量瓶等微型化.在設計實驗內容時,可將實驗過程經過重新設計,將實驗技術、儀器和方法相似或相近的實驗改進同時進行,將某些實驗的廢棄物可作為另一個實驗原料的兩個實驗串聯進行,從而節約藥品和時間.
2.規范實驗操作步驟
在進行實驗教學過程中,對于裝置的連接、試劑的選擇、藥品的稱量、實驗生成物的傾倒等都要嚴格規范操作規則,從而達到減少實驗事故和環境污染、節約能源和藥品的目的.例如,在進行實驗前要認真檢查裝置的氣密性,防止有毒氣體泄漏;在處理“三廢”時,要嚴格按照無害化處理后再排放,防止污染環境;在聞氣體時不要敞開容器口,防止氣體浪費;為避免人體受傷害,一定要在通風櫥中進行揮發性較強物質的實驗;在點燃易燃氣體前一定要驗純;在制乙烯時一定要將碎瓷片放入反應混合液中,稀釋濃硫酸時要防止暴沸;配制銀氨溶液時,要隨配隨用等;而且對于氫氣和氧氣的爆鳴實驗要加以改進,防止對學生造成傷害;通過規范實驗操作,培養學生的綠色化學和安全意識.
3.正確處理剩余藥品和廢液
實驗結束后要正確處理剩余的藥品和廢棄液體.根據國家排放標準可采取的處理廢棄物方法有燃燒、分解、回收循環利用、吸收和中和等.做完實驗后,教師應引導學生把酸堿鹽等給累廢渣廢液分別倒入相應回收容器,將銅、鋅、鐵、鋁等金屬片放到指定的地點進行回收利用,除此之外,減少環境污染也可通過增加尾氣吸收裝置實現.例如,在做濃硫酸脫水實驗中,可用水槽液封濃硫酸和蔗糖產生的刺激性氣體,減少其排向空氣中的量,減少污染;在制取氯氣時,可用氫氧化鈉溶液吸收向上排氣法剩下的多余氯氣.而對重金屬廢液進行處理,一般通過回收的方法實現實驗末端處理的綠色化.在處理生成的廢棄物時統一處理,減少對環境的二次危害.
三、在課外活動中延伸綠色理念
1.開展綠色化學專題活動
除了課堂進行教材知識講解和做化學實驗培養學生的綠色化學理念,還應該開展各種綠色化學專題活動,激發學生探索綠色化學的興趣.例如,可通過邀請化學方面的專家來學校舉辦綠色化學知識講座、向學生宣傳綠色化學的科普知識.同時,在平常的板報活動中,鼓勵學生將化學中與環保有關的知識設計在板報中進行宣傳教育.化學組教師可合作舉辦化學文化節,設置關于綠色化學方面的問題舉辦競賽活動、讓學生設計與化學有關的綠色環保產品等,在全校形成宣傳效果.也可組織學生對周邊生活的區域進行參觀調查,對周圍的鋼鐵廠、造紙廠、污水河進行參觀,使學生了解其生活環境的實際情況并了解化工生產過程,鼓勵其利用自己學過的知識解決生活中遇到的實際問題,提升其綠色化學意識.也可鼓勵其參與環境問題,揀拾白色垃圾、拒絕一次性東西的使用、告別塑料袋、回收廢舊電池等.
2.設計實踐性調研課題
教師利用假期等時間安排具有實踐性的調研課題,讓學生走向生活,發現生活中運用綠色化學的方法.通過對本地區生活垃圾的處理、分類及回收等問題進行調研,提出解決的方法.首先要設計調查問卷,然后對班級學生進行分組,安排組長帶領本組人員進行調查.包括家用洗衣粉品牌及主要化學成分、廢舊電池的處理方法、買菜時采用的包裝物材質、生活污水的排放和處理等,根據對所調查與化學有關的生活數據進行分析,利用所學的化學知識分析其采用的物質及對其的處理方法對環境的作用,調動其學習化學的積極性,樹立綠色化學理念.
四、結語