“綠色化學(xué)”理念在中學(xué)教學(xué)中的滲透

馬春秀

（中山大學(xué) 附屬中學(xué)化學(xué)科，廣東 廣州 510275）

基礎(chǔ)教育教學(xué)研究

“綠色化學(xué)”理念在中學(xué)教學(xué)中的滲透

馬春秀

（中山大學(xué) 附屬中學(xué)化學(xué)科，廣東 廣州 510275）

從實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課堂教學(xué)、教學(xué)管理及第二課堂等幾方面闡述綠色化學(xué)教育的必要性和手段。

中學(xué)化學(xué)；化學(xué)教育；綠色化學(xué)教育

環(huán)境污染、食品污染等日益嚴(yán)重，綠色化學(xué)再次提到顯要位置。實(shí)際上，早在2003年4月出版的由中華人民共和國教育部制定的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》就強(qiáng)調(diào)指出，要培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展需要的高素質(zhì)人才，讓學(xué)生們?cè)谥袑W(xué)階段就能深刻地認(rèn)識(shí)到科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)之間的相互關(guān)系，樹立持續(xù)發(fā)展的思想。綠色化學(xué)的概念是化學(xué)家在研究環(huán)境問題和環(huán)境保護(hù)方法時(shí)產(chǎn)生的，在節(jié)約資源、防治污染、保障人類健康與安全方面發(fā)揮了日益顯著的作用，受到社會(huì)的關(guān)注，貫穿在人類活動(dòng)與環(huán)境相互作用的各個(gè)環(huán)節(jié)中。在中學(xué)化學(xué)教育中，把綠色化學(xué)教育貫徹于教學(xué)全程是非常重要和必要的。

1 綠色化學(xué)及其特點(diǎn)

1.1 綠色化學(xué)

綠色化學(xué)[1-3]（Green Chemistry），又稱環(huán)境化學(xué)（Environmentally Benign Chemistry）、環(huán)境友好化學(xué)（Environmentally Friendly Chemistry）、清潔化學(xué)（Clean Chemistry），其基本內(nèi)涵是對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程采取預(yù)防污染和減少污染。綠色化學(xué)的思想是不使用有毒有害物質(zhì)、不產(chǎn)生廢物，力圖從源頭上阻止污染的產(chǎn)生。

綠色化學(xué)最早出現(xiàn)在美國環(huán)保局的官方文件中，以突出化學(xué)對(duì)環(huán)境的友好。1995年美國專設(shè)“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”，以推動(dòng)美國社會(huì)各界進(jìn)行化學(xué)污染預(yù)防和工業(yè)生態(tài)學(xué)研究，鼓勵(lì)支持重大的創(chuàng)造性的科學(xué)技術(shù)突破，從根本上減少乃至杜絕化學(xué)污染源，這是世界上首次由一個(gè)國家的政府出臺(tái)的對(duì)綠色化學(xué)實(shí)行的獎(jiǎng)勵(lì)政策。由于上述諸多原因，使得“綠色化學(xué)”這個(gè)名稱廣為傳播。綠色化學(xué)已經(jīng)成為企業(yè)界、學(xué)術(shù)界甚至政府的研究與開發(fā)重點(diǎn)。

1.2 綠色化學(xué)的特點(diǎn)

綠色化學(xué)研究和尋找能充分利用的無毒害材料、最大程度地節(jié)約能源，在各環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)凈化和無污染的反應(yīng)途徑。它的主要特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面[4-5]：（1）原料綠色化，以無毒、無害可再生資源為原料。（2）反應(yīng)條件綠色化，不僅要使反應(yīng)在無毒無害的條件下進(jìn)行，而且要盡量實(shí)現(xiàn)廢物的“零排放”。（3）催化劑綠色化，應(yīng)使用無毒、無害，可回收的催化劑，選用對(duì)設(shè)備無腐蝕性、對(duì)人身無危害和不產(chǎn)生廢渣、不污染環(huán)境的催化劑。（4）溶劑綠色化，使用無毒、無害、可回收的溶劑。（5）產(chǎn)品綠色化，生產(chǎn)環(huán)保、安全和健康的產(chǎn)品，可回收、可再生。

2 化學(xué)教學(xué)中滲透“綠色化學(xué)”的途徑和策略

中學(xué)化學(xué)教育是化學(xué)教育的初級(jí)階段，不僅影響學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，同時(shí)也影響其在日?；瘜W(xué)中的行為習(xí)慣。把綠色化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)融入到中學(xué)化學(xué)教育中，使其成為素質(zhì)教育結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要因素，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的綠色意識(shí)、環(huán)保意識(shí)有著現(xiàn)實(shí)而深遠(yuǎn)的意義。在中學(xué)化學(xué)教育中，綠色化學(xué)可以滲透于實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課堂教學(xué)、教學(xué)管理、課外活動(dòng)等環(huán)節(jié)中。

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的綠色化學(xué)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的關(guān)鍵，也是影響學(xué)生環(huán)境意識(shí)的首要手段。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化不僅體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過程中廢氣、廢液、廢渣的“零排放”，同時(shí)最低限度使用有害物質(zhì)，對(duì)有害物質(zhì)無害化處理，力求節(jié)約資源。還要求實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程盡可能節(jié)減，力求使用最小的人力、物力（原料）投入，得到最大的回報(bào)。這就要求教師在實(shí)驗(yàn)選取和設(shè)計(jì)中不僅要結(jié)合課本要求，同時(shí)也要結(jié)合目前化學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，了解較新的科研動(dòng)態(tài)，選取既簡便易得、又便于學(xué)生在動(dòng)手過程中真正體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)帶來的愉悅和成功感。同時(shí)，教學(xué)中也可增加環(huán)節(jié)讓學(xué)生自己探究在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該如何達(dá)到綠色環(huán)保的要求。比如在酸催化反應(yīng)中往常使用濃硫酸作催化劑，這不僅對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求高，同時(shí)也容易傷害到學(xué)生，如選用固體酸催化劑進(jìn)行替代，不僅綠色環(huán)保，還避免給學(xué)生帶來傷害，并且后處理簡單，只需要過濾即得產(chǎn)品——省時(shí)省力。

對(duì)于一些毒性大、操作危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，充分利用多媒體教學(xué)，如視頻展示、動(dòng)畫模擬等，不僅可以從學(xué)生掌握知識(shí)的角度達(dá)到事半功倍的效果，還可以起到綠色環(huán)保的要求，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的毒性和危險(xiǎn)性，避免其在實(shí)驗(yàn)中受到傷害。

在此基礎(chǔ)上，可將部分涉毒實(shí)驗(yàn)改成微型實(shí)驗(yàn)，也可改成封閉實(shí)驗(yàn)。如制取氯氣時(shí)一定要增加NaOH溶液進(jìn)行尾氣處理。探究氣體性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，我們可以做到完全封閉。如SO2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：在若干個(gè)試管中收集好SO2氣體，并用醫(yī)用的滴瓶膠塞封住試管口，用若干個(gè)注射器分別吸取Ba(OH)2、溴水、H2S溶液等，分別注入收集好的二氧化硫的試管中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。本實(shí)驗(yàn)完全在封閉的條件下進(jìn)行，無任何有害氣體逸出。

2.2 課堂教學(xué)中的綠色化學(xué)

課堂作為教學(xué)的第一陣地，需在日常教學(xué)中滲透“綠色化學(xué)”理念，可在內(nèi)容安排、講解中將綠色化學(xué)、可持續(xù)發(fā)展等概念穿插進(jìn)去，逐步培養(yǎng)學(xué)生的“綠色化學(xué)”認(rèn)知意識(shí)。

例如，在學(xué)習(xí)《空氣》的課題時(shí)，通過學(xué)生上網(wǎng)查閱、小組討論等多種形式，盡可能多地向?qū)W生介紹空氣污染的危害、主要來源以及防止和減少空氣污染的方法，增強(qiáng)學(xué)生“綠色化學(xué)”、可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保的意識(shí)與概念。也可以結(jié)合當(dāng)前關(guān)注度很高的PM2.5，讓學(xué)自己去尋找PM2.5概念以及對(duì)人體的危害和產(chǎn)生的原因。也可以結(jié)合廣州春秋霧霾天氣的特征，引導(dǎo)學(xué)生形成綠色化學(xué)的概念。在學(xué)習(xí)金屬元素時(shí)，可從目前生活中鉛、隔等重金屬超標(biāo)引起的大米、奶粉中毒事件，讓學(xué)生了解重金屬元素對(duì)身體的危害，如何加強(qiáng)重金屬元素的檢測(cè)和監(jiān)管等。在學(xué)習(xí)氯氣、硫化氫、氟化氫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、硝基苯等有毒、劇毒物質(zhì)時(shí)，可從“綠色化學(xué)”的角度，結(jié)合日常生活常識(shí)，有重點(diǎn)地介紹有毒物質(zhì)的性質(zhì)、使用、保存以及危害和預(yù)防。

在學(xué)習(xí)二氧化硫時(shí)，結(jié)合有關(guān)酸雨的環(huán)境問題，介紹減少二氧化硫排放量的主要措施，如優(yōu)先使用低硫燃料（含硫較低的低硫煤和天然氣等），對(duì)煤和石油進(jìn)行脫硫或?qū)λ鼈內(nèi)紵笮纬傻臒煔庠谂欧胖俺チ虻难趸铩＝處熯€可以進(jìn)一步通過向?qū)W生介紹從污染處理、安全原料代替、節(jié)約能源、使用綠色能源四個(gè)層次的方法向?qū)W生講授盡量從源頭減少污染的產(chǎn)生，而不是簡單的減排思想。在氮、鹵素元素的章節(jié)中，涉及到氯氣、氨氣等有毒氣體的性質(zhì)和使用。需要增加相關(guān)毒性和安全性的內(nèi)容。比如在氯氣一章中，在介紹氯氣的性質(zhì)以后，可向?qū)W生講述處理氯氣泄漏和中毒的方法。通過諸如此類的結(jié)合現(xiàn)實(shí)熱點(diǎn)案例的長期熏陶滲透，利于學(xué)生產(chǎn)生“綠色化學(xué)”認(rèn)知概念，并會(huì)以此約束自己的行動(dòng)。

2.3 教學(xué)管理中的綠色化學(xué)

在教學(xué)管理的過程中，也應(yīng)滲透“綠色化學(xué)”理念[4-5]。一是加強(qiáng)化學(xué)教師的綠色化學(xué)概念，定期開展綠色化學(xué)研討會(huì)、介紹綠色化學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和心得，促進(jìn)綠色化學(xué)教學(xué)的開展；二是鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究，讓學(xué)生自己動(dòng)手查找資料、進(jìn)行綠色化學(xué)的總結(jié)和創(chuàng)新，將真正的實(shí)驗(yàn)主體交給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。以下幾點(diǎn)在教學(xué)管理中應(yīng)該加以貫徹：

（1）減量使用。凡用到化學(xué)品時(shí)，都應(yīng)該在不影響效果的情況下，盡量減少用量，即節(jié)省資源，又減少“三廢”的排放，避免造成對(duì)環(huán)境的污染。

（2）重復(fù)使用。既是降低成本的需要，又是減廢的需要，比如選擇催化劑、載體時(shí)首先要考慮可以重復(fù)使用。

（3）回收。可有效實(shí)現(xiàn)“省資源、少污染、減成本”的要求。如回收未反應(yīng)的原料、副產(chǎn)物、催化劑等，達(dá)到循環(huán)使用的目的。

（4）再生。要求在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，就應(yīng)考慮到原材料、產(chǎn)品的再生利用，變廢為寶，節(jié)約資源，減少污染，如離子交換樹脂、磺化煤等。

（5）拒用。對(duì)一些無法代替，又無法回收、再生和重復(fù)使用、有毒副作用、污染作用的原料，拒絕使用。如不再使用含磷洗衣粉等。

2.4 開設(shè)形式多樣的校本課程，強(qiáng)化綠色化學(xué)的概念

形式多樣的校本課程是滲透“綠色化學(xué)”的另一重要載體。

中山大學(xué)附屬中學(xué)依托中山大學(xué)資源，開設(shè)了“逸仙·云梯”系列特色課程，課程分為九大領(lǐng)域，其中包含了環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展（EPD）學(xué)習(xí)領(lǐng)域——地理、環(huán)境科學(xué)——環(huán)境地理、戰(zhàn)爭與環(huán)境、旅游與環(huán)保、城市規(guī)劃與環(huán)保、生活方式與環(huán)?！獋?cè)重培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)與人文情懷。

中山大學(xué)附屬中學(xué)不僅引導(dǎo)中學(xué)生走進(jìn)中山大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，開展專題的研究和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，而且將中山大學(xué)教授請(qǐng)進(jìn)來，開設(shè)中學(xué)綠色化學(xué)教育專題講座，如陳小明院士的高分子材料與綠色化學(xué)、李鳴光教授的外來有害生物種的危害、環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)、藥物生產(chǎn)中的綠色化學(xué)等專題講座，這些更廣闊的空間給中學(xué)生提供了日常生活、環(huán)境保護(hù)、資源開發(fā)等多方面的知識(shí)。

借助各類平臺(tái)，建立綠色化學(xué)興趣小組，開展研究性學(xué)習(xí)等形式的滲透。第一，帶領(lǐng)學(xué)生走出校門，參觀工廠或去農(nóng)村進(jìn)行環(huán)保方面的社會(huì)調(diào)查，如2010年中山大學(xué)附屬中學(xué)初三學(xué)生參加廣州市“我與化學(xué)”活動(dòng)——同一江水活動(dòng)，通過檢測(cè)珠江水質(zhì)、凈化水樣和調(diào)查市民對(duì)珠江水的印象，從客觀和主觀方面描述反映了珠江水質(zhì)狀況，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果和自己的體會(huì)提出了建議。學(xué)生們撰寫的《珠江水質(zhì)調(diào)查實(shí)驗(yàn)報(bào)告》獲得當(dāng)年廣州市一等獎(jiǎng)；第二，在實(shí)驗(yàn)室中做一些環(huán)境保護(hù)的小課題研究，如無污染氯氣裝置的模擬研究，廢氣、廢液的實(shí)驗(yàn)室模擬處理等；第三，上網(wǎng)查閱資料展開討論研究，如調(diào)查化學(xué)武器的發(fā)展史，探究無磷洗衣粉為何難以推廣，討論城市垃圾的處理以及綠色能源等熱點(diǎn)問題；最后，引導(dǎo)學(xué)生從節(jié)約紙張、節(jié)約用水、回收廢舊電池、分類收撿垃圾等生活中的小事做起，發(fā)揮青年示范作用，引領(lǐng)社會(huì)新風(fēng)尚。這些綜合實(shí)踐活動(dòng)重過程、重體驗(yàn)、重全員參加，把學(xué)生置于生動(dòng)、開放、多元的環(huán)境中，為學(xué)生提供了多方位獲取知識(shí)體驗(yàn)的方式和渠道。

3 結(jié)語

綠色化學(xué)的根本目標(biāo)和宗旨是用化學(xué)的技術(shù)、原理和方法消除對(duì)人體健康、安全和生態(tài)環(huán)境有毒有害的化學(xué)品。在中學(xué)教育中滲透綠色化學(xué)的理念，對(duì)于我國未來可持續(xù)發(fā)展意義重大。如何將綠色化學(xué)、可持續(xù)發(fā)展有機(jī)地穿插到中學(xué)化學(xué)教育中去，是每一個(gè)中學(xué)化學(xué)教育工作者的責(zé)任與義務(wù)。

[1] 王肇陟.“綠色化學(xué)”理念在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的滲透初探[J].科技文匯,2012(9):137-138.

[2] 白雪晶.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化探討[J].內(nèi)蒙古石油化工,2012(2):74-75.

[3] 陳瑩.中學(xué)化學(xué)中的綠色化學(xué)教育[J].中國教育技術(shù)裝備,2010(l4):88.

[4] 黃曉虹.中學(xué)化學(xué)教學(xué)中引入綠色化學(xué)的必要性[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究,2012(7/8):24-25.

[5] 林日軒.關(guān)于中學(xué)化學(xué)教育中綠色化學(xué)教育的探析[J].課程教育研究,2012(7):222-223.

（責(zé)任編輯、校對(duì)：琚行松）

The Concept of Green Chemistry on the Chemical Education in Middle School

MA Chun-xiu
(Group of Chemistry, The Middle School Attached to Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510272, China)

Green chemistry is a new projection in the chemical education in middle school. The necessity and methods of green chemical education, such as the experimental teaching, classroom teaching, teaching management, and the second classroom are explored.

chemistry teaching in middle school; chemistry education; green chemical education

G633

A

1009-9115(2014)02-0154-03

10.3969/j.issn.1009-9115.2014.02.047

全國教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃2012年度重點(diǎn)課題（廣東專項(xiàng)）

2013-10-11

馬春秀（1973-），女，河北辛集人，中學(xué)一級(jí)，研究方向?yàn)橹袑W(xué)化學(xué)教育。