化學(xué)新課程教學(xué)中實(shí)施綠色化學(xué)教育的策略探討

王　春

摘要:在中學(xué)階段進(jìn)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(shí)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(duì)如何在化學(xué)新課程教學(xué)中實(shí)施綠色化學(xué)教育進(jìn)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(hào):1005-6629(2009)07-0007-03中圖分類號(hào):G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

綠色化學(xué)(Green Chemistry)是利用化學(xué)的技術(shù)與方法來(lái)降低或消除化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用中有害物的使用與產(chǎn)生,使所設(shè)計(jì)的化學(xué)產(chǎn)品或過(guò)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(lái)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(gè)重要組成部分,是當(dāng)前化學(xué)教育的一個(gè)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(wú)毒害原材料,最大程度地節(jié)約能源,在各環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)凈化和無(wú)污染的反應(yīng)途徑。它的最大特點(diǎn)是從始端就采用實(shí)現(xiàn)預(yù)防污染的科學(xué)手段,因而過(guò)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?jiān)谕ㄟ^(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)換獲取新物質(zhì)的過(guò)程中充分利用每個(gè)原子,具有“原子經(jīng)濟(jì)性”,因此它即能充分利用資源,又能實(shí)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(shí)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(jià)值準(zhǔn)則,促成一種新的統(tǒng)一的綠色教育觀念體系,強(qiáng)調(diào)人類對(duì)環(huán)境與發(fā)展的責(zé)任感,培養(yǎng)學(xué)生以“科技與社會(huì)”之間和諧發(fā)展為基礎(chǔ)的道德、倫理和科學(xué)價(jià)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(jià)值需要,并以此觀念體系為指導(dǎo),來(lái)認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué),營(yíng)造綠色氛圍,規(guī)范人們行為,最終達(dá)到以化學(xué)教育為先導(dǎo)帶動(dòng)社會(huì)各個(gè)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(shí)的科學(xué)態(tài)度,深刻地認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)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(jià)值觀。

新課程標(biāo)準(zhǔn)要求教師能幫助學(xué)生獲得未來(lái)發(fā)展所必需的化學(xué)知識(shí)技能和方法提高學(xué)生的科學(xué)探究能力,在實(shí)踐中增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感,提高學(xué)生的實(shí)踐能力。綠色化學(xué)教育是在化學(xué)教育中實(shí)施可持續(xù)發(fā)展教育的必要途徑,并且通過(guò)以綠色化學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)現(xiàn)有的化學(xué)技術(shù)進(jìn)行篩選,對(duì)不符合的技術(shù)進(jìn)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(shí),更要獲得社會(huì)責(zé)任感和科學(xué)素養(yǎng),要具備科學(xué)的價(jià)值觀和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,正確理解科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)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(guò)綠色化學(xué)教育,增強(qiáng)綠色意識(shí),認(rèn)識(shí)綠色化學(xué)對(duì)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(gè)社會(huì)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(shí)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(jìn)教材實(shí)驗(yàn),消除實(shí)驗(yàn)污染源,為學(xué)生滲透綠色化學(xué)意識(shí)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中常常會(huì)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(huì)直接影響到師生的健康,而且逸散到空氣中還會(huì)對(duì)大氣造成污染。因此,在一些有毒氣體性質(zhì)和制備的實(shí)驗(yàn)中,就必須增加尾氣處理裝置或及時(shí)燒掉,把有毒氣體轉(zhuǎn)化成無(wú)毒或毒性降解物。例如:在利用實(shí)驗(yàn)研究金屬銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)時(shí),若按照教材的實(shí)驗(yàn)操作,將會(huì)產(chǎn)生一定量的二氧化氮或一氧化氮?dú)怏w,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(shí)驗(yàn)進(jìn)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(shí)質(zhì),又能避免二氧化氮或一氧化氮的逸出,消除對(duì)環(huán)境污染的危害,并通過(guò)教學(xué)逐步向?qū)W生滲透綠色化學(xué)的意識(shí)。

2.2 精心組裝和整合教材實(shí)驗(yàn),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(shí)驗(yàn)是指通過(guò)調(diào)整實(shí)驗(yàn)的操作,把幾個(gè)分散的實(shí)驗(yàn)組合成一個(gè)整體,連續(xù)做一個(gè)系列實(shí)驗(yàn),同時(shí)使一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物成為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,增強(qiáng)學(xué)生的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)。譬如,在無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)中,有關(guān)元素及其化合物的知識(shí),大多是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)給學(xué)生提供感性認(rèn)識(shí)的。筆者通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn),在實(shí)際教學(xué)中,多數(shù)教師和學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn),均為“一個(gè)實(shí)驗(yàn)只用來(lái)說(shuō)明物質(zhì)的某一個(gè)性質(zhì)”,要想完整地學(xué)習(xí)某一物質(zhì)的整體知識(shí),就必須通過(guò)若干個(gè)這樣的單一實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行。這樣做不僅多損耗了藥品,浪費(fèi)了時(shí)間,而且還增加了有毒物質(zhì)擴(kuò)散到環(huán)境中的機(jī)會(huì)。組裝整合實(shí)驗(yàn)后,就可以較好地解決上述問(wèn)題。例如,在講授氨氣的性質(zhì)和制法時(shí),教師往往會(huì)利用噴泉實(shí)驗(yàn)說(shuō)明氨氣的溶解性及溶于水后溶液呈堿性的知識(shí),然后再進(jìn)行氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法的講授,這樣會(huì)多次制取氨氣,會(huì)使氨氣多次污染空氣。若將二者進(jìn)行有機(jī)結(jié)合(如圖2所示),通過(guò)整合實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示,然后進(jìn)行裝置的分析講解,既能達(dá)到講授知識(shí)的目的,又能很好的避免氨氣對(duì)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(shí)驗(yàn),有效控制環(huán)境污染,為學(xué)生增強(qiáng)綠色化學(xué)觀念

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比具有節(jié)省藥品、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、污染程度低或沒(méi)有、安全等優(yōu)點(diǎn),開(kāi)展微型實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)在提高學(xué)生智力和創(chuàng)新能力的同時(shí),有利于增強(qiáng)學(xué)生的資源意識(shí)和環(huán)保意識(shí);由于試劑用量的盡量減少,也就盡可能地減少了實(shí)驗(yàn)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(guò)程中。例如:在研究二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)時(shí),若用許多較為復(fù)雜的裝置去研究,往往會(huì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有大量的二氧化硫這種有毒氣體逸散到空氣中,對(duì)環(huán)境造成微量的污染。若借助注射器將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化改進(jìn),利用微量的醫(yī)用青霉素試劑瓶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(如圖3所示),不僅可以觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,而且可以避免有毒氣體的逸散,增強(qiáng)學(xué)生的綠色化學(xué)理念。

2.4努力開(kāi)發(fā)原子經(jīng)濟(jì)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(jì)性這一概念最早是1991年美國(guó)Stanford大學(xué)的著名有機(jī)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(jì)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(shí)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(jì)性,認(rèn)為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子,使之結(jié)合到目標(biāo)分子中達(dá)到零排放。綠色化學(xué)的原子經(jīng)濟(jì)性的反應(yīng)有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn):一是最大限度地利用原料,二是能最大限度地減少?gòu)U物的排放。在新課程教學(xué)過(guò)程中就可以借助一些實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)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(shí),教師可以引導(dǎo)學(xué)生提出各種制備方案,然后進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,最后從原子經(jīng)濟(jì)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(guò)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(shí)聯(lián)系綠色化學(xué)發(fā)展的最新成就,針對(duì)學(xué)生的興趣特點(diǎn),采用不同的教學(xué)策略開(kāi)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(shí),逐步實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)教育的目標(biāo)。

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