小编： 党的十九大报告中明确指出:“必须加快生态文明体系改革,促进绿色生态发展,建设美丽中国”。化学学科教育体系同时要求确立绿水和绿山为金银山的概念,明确化学对现代科社会进步和
随着社会经济的飞速发展,化学工业的大规模建设造成的环境污染和生态失衡严重威胁着地球村的可持续发展,导致这种现象的主要问题是工业时代没有绿色化学理念的约束。提高公民对绿色化学的认知的最有效方式是通过学校教育开始的,如将绿色化学的概念应用于实验教学并进行绿色化学实验。因此,绿色化学领域的教育势在必行。
一、绿色化学的概念和内涵
绿色化学,也称作环境友好化学或清洁化学,倡导使用与化学有关的原理和技术来防止对人类生命、健康和环境的伤害。减少药物、催化剂和溶剂的负面影响以及副产物带来的危害,将所有原子转化为最终产物而不会产生无关物质。绿色化学旨在整合现有的化学和生产技术,从“先污染再清洁”到“从来源清除污染物”。绿色化学的最终目标是停止使用和生产对人体健康和生态环境有害的物质,而不再需要处理大量废物。
绿色化学通过分析并修改了所有化工制造体系以清除污染物并减少排放。从科学上讲,绿色化学是一种基于可持续发展文化的生产理念;从环境角度来看,绿色化学旨在从源头去除污染物;在经济增长方面,可以更加高效和经济的确保经济发展。绿色化学是与人类和环境的和谐共生的产物,对人类和环境的发展至关重要。
二、绿色化学理念的教育现状
近年来,随着新一轮教育课改的深入,许多化学领域的专家、学者开始致力于绿色化学教育,并在高中阶段对此进行了广泛的研究。曾春燕在《化学教学》上发表了一篇文章《关于新化学课程的讨论》,关于教学中实施绿色化学教育的研究在不深入。一些研究人员对教科书中的实验进行了优化,例如,陆亚娟和白琳在化学教育期刊中发表的文章《氨的制备和绿化研究性质实验》,通过绿色化学理念进行喷泉实验。马富强等对“黑面包”实验的改进,将蔗糖和浓硫酸反应进行了实验性的改进。一般来说,在化学实验教学中,加强对绿色化学理念的渗透已成为不可或缺的教育要点。
三、绿色化学教育研究意义
(一)实施可持续发展的需要
第二次工业革命提升了世界各地生产力,工业的快速发展;在八十年代后期,当世界经济陷入困境、世界经济不断放缓时,人们开始意识到工业快速发展的负面影响:一方面,工业的快速增长,自然资源消耗加剧,资源平衡被打破,人类社会迎来了能源和环境危机。此外,工业化导致了严重的能源和资源危机,自然界的工业废物和残留物的产量继续增加,自然环境吸收和处置的能力下降,导致臭氧的消耗以及环境灾害的频发,造成了严重的全球环境污染问题。中国制定了“可持续发展”和“科教兴国”战略、与科教兴国战略、绿色化学研究相一致,视为未来重要的发展方向。可以看出,从合理利用资源和维护生态平衡的视角来看,绿色化学最能满足生态文明建设的要求,综合性教育是实现可持续发展的关键。绿色化学理念是化学学科教育的新内容,例如,在氯气课程中,我们将解释臭氧层的气体消耗,并讨论如何在绿色化学的概念下解决一些问题。这不仅有助于学生理解知识点,而且最重要的是可以提高学生对环境保护理念的深刻认知。无论学生将来做什么,他们都可以为保护环境贡献自己的力量。
(二)贯彻新课改的需要
新课程标准明确规定了国家高中课程教育要求:教育体系的开展应为学生怪车可持续发展的理念,并提高学生对公共责任担当和积极投入意识。高中化学注重设计及其应用之间的关系,需要学以致用的教育理念,通过绿色化学教育参与到建立无污染环境的目标。在设计和推广化学反应过程中,高中的化学知识和绿色化学教育都需要考虑该物质的结构、性质和反应性能等,尤其是在经济和环境方面,这方面的出发点是一致的,反映了新课程改革和绿色化学教育的连贯性。同时,人教版教科书还包含许多与绿色化学有关的内容,例如,在“能源变化”中教授氯的性质、应用利弊以及能源的可持续发展和使用方面的问题,还有关于硫和氮氧化物涉及到的空气污染以及酸雨、光化学烟雾和赤潮等的预防。在教学过程中,教师应自觉地培养学生对绿色化学的认识,使学生掌握参与环保活动的实践能力,这也是当前教育环境下对化学学科的新要求。
四、基于绿色化学的教育策略
(一)提高教师的理念认知
任课教师是开展教学活动的引导者,也是化学实验的组织者,教师应不断提高其专业资格,对绿色化学概念进行深入的理解和掌握。通过学习和教学活动实践续研究和创新更多新颖、科学的绿色化学理念渗透的教学方式,以使学生正确理解和应用绿色化学知识。此外,化学教师还应注意学生对绿色化学意识的形成和发展。在课堂教学过程中,培养学生对绿色化学的正确认识。在实验过程中,教师应就设备的使用和正确的药物剂量做出正确的解释和示范,尤其是让学生解释在发生毒气泄漏时如何进行操作以及如何规避危险。同时,对实验过程进行有效指导,限制有毒物质的使用,避免化学药品的滥用和有毒药物对师生身心健康的危害,引导学生科学、合理地进行物质回收利用,而不会造成二次污染,从而达到保护环境与合理利用资源的目标。
(二)实践出真知
通过实验进行教学是高中化学学科的重要教学手段,绿色化学实验是绿色化学思维在化学教学中的直接体现。通常来讲,许多化学实验在反应过程中会产生部分有毒、有害物质,因此需使用更少的化学原料和污染进行设计实验、小型化实验并做好密封。
实验设计包括许多方面,例如原料和试剂的选择、设备的选择、药物的剂量以及实验的过程。本节重点从原材料、添加剂和设备的角度为绿色实验设计项目提出一些建议。(1)选择绿色资源。绿色化学是要从源头控制污染物,因此如果我们的化学实验要生态化,就必须从原材料的角度出发,尝试用清洁的原材料代替有害物质。从“实验安全性”的角度出发,在《有机化学基础》的乙炔制备实验室方法中,该手册将原料用电石和水替换为电石和氢氧化钠溶液,从而大大减少了反应速度并消除了潜在的安全隐患。关于使用硫酸铜溶液去除气态污染物,但这两种元素不可能完全反应。硫酸铜溶液还包含重金属铜离子,因此该反应仍不符合绿色化学要求。实验表明,电石与16%氢氧化钠溶液反应后,收集气体并用硝酸银试纸进行检测,检测出有害气体硫化氢和磷化氢,污染物气体含量低于国家标准。尽管这种变化很小,但它也符合实验的绿色要求。
(三)优化绿色化学课堂教育
考虑到中国中学教育的现状,目前没有单独的绿色化学教科书。鉴于高中升学考试的压力,在中学里集中发展绿色化学教育是不现实的,但是现有的化学书中有很多地方解释了绿色化学的思想,因此教师可以深入发掘教材中的实验,并积极探索绿色化学领域的思想和知识。绿色化学研究领域主要集中于绿色材料及其反应过程,催化剂、溶剂和产物以及改善能源利用上。因此教师应仔细学习教科书,将绿色化学的基本知识和理念渗透到常规教学中,并将其余教科书的内容结合起来进行充分扩展,以实现素质教育的综合目标。
例如,在碘水萃取实验中,所用的CCl4萃取剂可能引起癌症,若剩余试验材料直接丢弃,在造成资源浪费的同时也会威胁环境健康。因此需向学生讲解有机溶液多数含有毒性,要经过化学处理后才能再利用或丢弃。这样,实验中的CCl4可以用浓NaOH溶液洗涤,然后分离后在进行处理。在此过程中介绍绿色溶剂的具体性质和特征,如超临界流体。其中,离子液体是由无机阴离子和有机阳离子组成的有机盐,室温下多为液态,故而也可称为室温离子液体。它具有无毒、不易燃并且具有热稳定性良好的性质,同时也有良好的溶解性、可回收性等特征。在实验过程中,它对固体表面的吸附能力高,活性高,几乎不会对环境造成污染,因此在工业生产中非常受欢迎。
在氯的性质和用途课程中,通过向学生讲授氯可以用作消毒剂和漂白剂的化工材料,同时还应注意的是氯制品在消毒过程中会产生含氯致癌物。目前国外已经不再采用氯气处理饮用水,而是通过Cl02绿色消毒剂,该消毒剂在世界范围内被认为是安全且无毒的。二氧化氯与水反应,不产生氯化酶,并且可以通过氧化反应减少有毒物质,杀菌效果良好,是同等质量氯气的9.6倍,是NaClO的2倍。此外,可以教授有关绿色氧化剂(如臭氧和过氧化氢)的知识。
(四)带领学生实地参观
绿色化学是化学学科适应社会发展自然产生的新理念,其实践应用具有重要的现实意义。一方面,通过现场参观访问,学生可以提高自身发现和分析问题的能力,从而激发解决问题的思维,将教科书知识转变为实际的核心素养,运用所学知识激发学生的好奇心并提高绿色化学教育效果。此外,学生会切身感觉到环境污染带来的危机和损害来并了解保护内部环境的重要性,养成爱护自然的良好习惯,为周围的人树立榜样。例如,安排学生在学校清洁塑料废物,展示视觉污染和白色污染的潜在危害,例如水土污染、火灾隐患等,然后研究塑料回收技术,让学生享受参与环境保护的过程。也可以带领学生参观造纸厂,并介绍造纸业的生产废品,解释如何处理废物以及废物管理不当造成的财务损失。通过现场体验,提高学生对绿色化学的认知,了解研究和开发环境友好的化学过程以及消除这些污染来源的益处。简而言之,通过学生调查和时间以及老师的指导和学生参与,提高学生环保意识,提升新课程标准下化学学科的教育效果。
结语
随着社会经济的飞速发展,环境保护问题日益突出,人们的环境保护意识不断提高,因此在这个大环境下开始对指导人类发展的化学学科提出新要求。绿色化学是高等级化学,是可以定义化学技术和社会之间相互作用的科学,这是化学快速发展的全新阶段。绿色化学是挽救当前环境和资源危机的理想方法。它是国际化学研究中的开创性科学,也是高中化学教育的新方向,开展绿色化学教学对提高学生的环保意识具有积极作用,是未来社会和谐发展的基础保障。
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