王　春

摘要:在中學(xué)階段進行綠色化學(xué)理念的教育,有助于培養(yǎng)具有綠色化學(xué)和環(huán)保意識的高素質(zhì)人才。本文以新課程標(biāo)準(zhǔn)下綠色化學(xué)的內(nèi)涵為基礎(chǔ),對如何在化學(xué)新課程教學(xué)中實施綠色化學(xué)教育進行了初步的探討。

關(guān)鍵詞:化學(xué)新課程;綠色化學(xué);策略研究

文章編號:1005-6629(2009)07-0007-03中圖分類號:G633.8文獻標(biāo)識碼:B

綠色化學(xué)(Green Chemistry)是利用化學(xué)的技術(shù)與方法來降低或消除化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計、制造與應(yīng)用中有害物的使用與產(chǎn)生,使所設(shè)計的化學(xué)產(chǎn)品或過程與環(huán)境更加友好,從源頭上阻止污染的化學(xué)。綠色化學(xué)是化學(xué)發(fā)展的最高階段,是未來化學(xué)發(fā)展的方向。將綠色化學(xué)融合于化學(xué)課程教材改革和課堂教學(xué)改革中,使綠色化學(xué)成為化學(xué)教育的一個重要組成部分,是當(dāng)前化學(xué)教育的一個重要課題。

1新課程標(biāo)準(zhǔn)中的綠色化學(xué)內(nèi)涵

1.1綠色化學(xué)和綠色化學(xué)教育

綠色化學(xué)誕生于上世紀(jì)90年代,它的目標(biāo)是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料,最大程度地節(jié)約能源,在各環(huán)節(jié)都實現(xiàn)凈化和無污染的反應(yīng)途徑。它的最大特點是從始端就采用實現(xiàn)預(yù)防污染的科學(xué)手段,因而過程和終端為零排放和零污染,具體體現(xiàn)在“5R”上——減少用量(Reduction),重復(fù)使用(Reuse),可回收(Recycling), 能再生(Regeneration),排斥(Rejection)有毒物。綠色化學(xué)主張在通過化學(xué)轉(zhuǎn)換獲取新物質(zhì)的過程中充分利用每個原子,具有“原子經(jīng)濟性”,因此它即能充分利用資源,又能實現(xiàn)防止污染。綠色化學(xué)要求盡可能小的負(fù)作用,它是一種理念,一種追求人與自然的和諧共處和可持續(xù)發(fā)展的理念。

綠色化學(xué)教育,是以可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略為根本原則和目標(biāo),將化學(xué)科學(xué)的真理性與人文需要的合理性融為一體的教育。實施綠色化學(xué)教育的首要任務(wù)在于確立可持續(xù)發(fā)展為化學(xué)教育的道德規(guī)范和價值準(zhǔn)則,促成一種新的統(tǒng)一的綠色教育觀念體系,強調(diào)人類對環(huán)境與發(fā)展的責(zé)任感,培養(yǎng)學(xué)生以“科技與社會”之間和諧發(fā)展為基礎(chǔ)的道德、倫理和科學(xué)價值觀念。使它既植根于科學(xué)的客觀規(guī)律,又植根于人類普遍信仰與認(rèn)同的價值需要,并以此觀念體系為指導(dǎo),來認(rèn)識化學(xué)科學(xué),營造綠色氛圍,規(guī)范人們行為,最終達到以化學(xué)教育為先導(dǎo)帶動社會各個領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

1.2新課程標(biāo)準(zhǔn)中的綠色化學(xué)內(nèi)涵

新課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生形成科學(xué)的自然觀和嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度,深刻地認(rèn)識科學(xué)、技術(shù)和社會之間的相互關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)精神。綠色化學(xué)教育可改變傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)中唯科學(xué)、唯技術(shù)的教學(xué),注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和價值觀。

新課程標(biāo)準(zhǔn)要求教師能幫助學(xué)生獲得未來發(fā)展所必需的化學(xué)知識技能和方法提高學(xué)生的科學(xué)探究能力,在實踐中增強學(xué)生的社會責(zé)任感,提高學(xué)生的實踐能力。綠色化學(xué)教育是在化學(xué)教育中實施可持續(xù)發(fā)展教育的必要途徑,并且通過以綠色化學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)有的化學(xué)技術(shù)進行篩選,對不符合的技術(shù)進行改造和探索。

新課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生不但要獲得化學(xué)知識,更要獲得社會責(zé)任感和科學(xué)素養(yǎng),要具備科學(xué)的價值觀和實事求是的科學(xué)態(tài)度,正確理解科學(xué)、技術(shù)與社會的相互作用。綠色化學(xué)不僅是一門學(xué)科,它更是一種戰(zhàn)略方針,一種指導(dǎo)思想,一種研究政策。通過綠色化學(xué)教育,增強綠色意識,認(rèn)識綠色化學(xué)對于人類及其賴以生存的環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要性,從而理解整個社會可持續(xù)發(fā)展的重要性,這就是新課程標(biāo)準(zhǔn)中的綠色化學(xué)現(xiàn)代內(nèi)涵。

2新課程教學(xué)中實施綠色化學(xué)教育的策略研究

2.1深入研究和科學(xué)改進教材實驗,消除實驗污染源,為學(xué)生滲透綠色化學(xué)意識

化學(xué)實驗過程中常常會伴隨有氣體、液體或固體產(chǎn)物的生成,而這些產(chǎn)物中許多是屬于有害或有毒的物質(zhì),特別是有毒氣體不僅會直接影響到師生的健康,而且逸散到空氣中還會對大氣造成污染。因此,在一些有毒氣體性質(zhì)和制備的實驗中,就必須增加尾氣處理裝置或及時燒掉,把有毒氣體轉(zhuǎn)化成無毒或毒性降解物。例如:在利用實驗研究金屬銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)時,若按照教材的實驗操作,將會產(chǎn)生一定量的二氧化氮或一氧化氮氣體,危害師生身體健康和污染大氣環(huán)境。如果從綠色化學(xué)的角度出發(fā),把此實驗進行改革,(如圖1所示),既可明顯地觀察到發(fā)生的現(xiàn)象,掌握銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的實質(zhì),又能避免二氧化氮或一氧化氮的逸出,消除對環(huán)境污染的危害,并通過教學(xué)逐步向?qū)W生滲透綠色化學(xué)的意識。

2.2 精心組裝和整合教材實驗,減少污染次數(shù),向?qū)W生宣傳綠色化學(xué)思想

組裝整合實驗是指通過調(diào)整實驗的操作,把幾個分散的實驗組合成一個整體,連續(xù)做一個系列實驗,同時使一個實驗的產(chǎn)物成為下一個實驗的原料。這種教學(xué)方法不僅能滲透綠色化學(xué)教育的思想,而且還能較好的檢查學(xué)生的操作技能和實驗教學(xué)效果,增強學(xué)生的經(jīng)濟和環(huán)境保護意識。譬如,在無機化學(xué)學(xué)習(xí)中,有關(guān)元素及其化合物的知識,大多是通過實驗來給學(xué)生提供感性認(rèn)識的。筆者通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),在實際教學(xué)中,多數(shù)教師和學(xué)生所做的實驗,均為“一個實驗只用來說明物質(zhì)的某一個性質(zhì)”,要想完整地學(xué)習(xí)某一物質(zhì)的整體知識,就必須通過若干個這樣的單一實驗來進行。這樣做不僅多損耗了藥品,浪費了時間,而且還增加了有毒物質(zhì)擴散到環(huán)境中的機會。組裝整合實驗后,就可以較好地解決上述問題。例如,在講授氨氣的性質(zhì)和制法時,教師往往會利用噴泉實驗說明氨氣的溶解性及溶于水后溶液呈堿性的知識,然后再進行氨氣的實驗室制法的講授,這樣會多次制取氨氣,會使氨氣多次污染空氣。若將二者進行有機結(jié)合(如圖2所示),通過整合實驗裝置進行實驗演示,然后進行裝置的分析講解,既能達到講授知識的目的,又能很好的避免氨氣對環(huán)境的多次污染,在教學(xué)中向?qū)W生很好的宣傳了綠色化學(xué)的思想。

2.3積極推行微型化學(xué)實驗,有效控制環(huán)境污染,為學(xué)生增強綠色化學(xué)觀念

微型化學(xué)實驗與常規(guī)實驗相比具有節(jié)省藥品、實驗現(xiàn)象明顯、污染程度低或沒有、安全等優(yōu)點,開展微型實驗充分體現(xiàn)了現(xiàn)代綠色化學(xué)教育觀念,具體體現(xiàn)在于:微型化學(xué)實驗在提高學(xué)生智力和創(chuàng)新能力的同時,有利于增強學(xué)生的資源意識和環(huán)保意識;由于試劑用量的盡量減少,也就盡可能地減少了實驗產(chǎn)生的“三廢”;將預(yù)防化學(xué)污染的思想貫穿于化學(xué)教育的全過程中。例如:在研究二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)時,若用許多較為復(fù)雜的裝置去研究,往往會在實驗過程中有大量的二氧化硫這種有毒氣體逸散到空氣中,對環(huán)境造成微量的污染。若借助注射器將實驗進行微型化改進,利用微量的醫(yī)用青霉素試劑瓶進行實驗(如圖3所示),不僅可以觀察到明顯的實驗現(xiàn)象,而且可以避免有毒氣體的逸散,增強學(xué)生的綠色化學(xué)理念。

2.4努力開發(fā)原子經(jīng)濟反應(yīng),合理選擇物質(zhì)制備路線,為學(xué)生樹立綠色化學(xué)理念

原子經(jīng)濟性這一概念最早是1991年美國Stanford大學(xué)的著名有機化學(xué)家Trost提出的,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)物。理想的原子經(jīng)濟反應(yīng)是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物,不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物,實現(xiàn)廢物的“零排放”。他用原子利用率衡量反應(yīng)的原子經(jīng)濟性,認(rèn)為高效的有機合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個原子,使之結(jié)合到目標(biāo)分子中達到零排放。綠色化學(xué)的原子經(jīng)濟性的反應(yīng)有兩個顯著優(yōu)點:一是最大限度地利用原料,二是能最大限度地減少廢物的排放。在新課程教學(xué)過程中就可以借助一些實驗方案評價與設(shè)計類試題為學(xué)生逐步滲透綠色化學(xué)理念。例如:在探究硫酸銅晶體的制備方案時,教師可以引導(dǎo)學(xué)生提出各種制備方案,然后進行評價分析,最后從原子經(jīng)濟性角度分析得出最佳方案為方案四。(如表1所示)

總之,在新課程的化學(xué)課堂教學(xué)過程中,教師應(yīng)注重充分利用新教材中的綠色化學(xué)素材,及時聯(lián)系綠色化學(xué)發(fā)展的最新成就,針對學(xué)生的興趣特點,采用不同的教學(xué)策略開展綠色化學(xué)教育,使學(xué)生了解綠色化學(xué)原理、樹立綠色化學(xué)意識,逐步實現(xiàn)綠色化學(xué)教育的目標(biāo)。

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