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一、綠色化學產生的時代背景
可持續發展是世人普遍認同的一種發展戰略,它是指人口、經濟、社會、資源和環境協調發展,既要達到發展經濟的目的,又要保護人類賴以生存的自然資源和環境,使子孫后代能夠享受充分的資源和良好的資源環境,永續發展和安居樂業。所謂綠色化學就是設計研究沒有(或盡可能小的)環境副作用,并在技術上、經濟上可行的化學品和化學過程。它是實現污染預防的基本的和重要的科學手段,包括許多化學領域,如合成、催化、工藝、分離和分析監測等。可持續發展戰略技術上的實現,主要需通過綠色化學。中學教育關系著21世紀人才的培養,關系著我國可持續發展戰略目標的實現。因此,綠色化學意識的宣傳教育也必須從中學教育抓起,使中學生從接觸化學知識開始就逐漸形成綠色化學意識。
二、中學綠色化學教育
我國一直在將保護環境滲入中學教育方面做著一系列努力。最早在1978年,中共中央批準的《環境保護工作匯報要點》的通知中指出:“普通中學和小學也要增加環境保護的教學內容。”1992年頒布的義務教育各學科教學大綱,將有關環境教育的內容和要求具體地寫入了教學計劃和教學大綱中,而且注重了在化學教育中滲透環境教育。1996年,原國家教委頒布的《全日制高級中學化學教學大綱》中指出:“教育學生去關心環境、衛生、能源、健康等與現代化社會有關的化學問題。”作為一名中學化學教育工作者,結合自身實踐,要認識到從傳統化學到綠色化學的轉變,不僅是化學教育觀念的更新,更是化學科學本身的進步與發展。加強中學環境教育,使學生形成牢固的環境意識,正確認識人與環境的關系,樹立正確的環境價值觀,逐步形成綠色化學思想,使環境教育與綠色化學學習相互影響、相互促進。
三、綠色化學在化學實驗中的應用
綠色化學總結起來,就是要發展新的反應。而新的反應的出現,較多的是由化學家在實驗室中偶然發現的。鼓勵學生在掌握基礎化學知識的同時,積極思考,廢物利用,充分利用相關化學反應的集成,即把一個反應排出的廢物作為另一個反應的原料,既完成了實驗課程,又鍛煉了學生的創新思維能力,還實現了零排放。
1.有機化學
從綠色化學的角度考慮,有機化學教學應從以下方面入手:①單一反應的原子利用率;②目標產物的綠色化;③反應試劑的綠色化;④反應條件(反應溶劑、實驗手段、催化劑)的綠色化。例如,環氧乙烷的制備與烯烴催化氧化反應中,環氧乙烷是一種重要的有機合成試劑,高等教育出版社出版的《有機化學》中提到了兩種制備方法,即經典的氯乙醇法和現代的氧化法,比較兩者的優劣即可引導學生明白一個重要的綠色化學概念———原子利用率及其應用。接著,用乙烯在不同條件下催化氧化制備環氧乙烷的例子加深印象,進而指出催化反應在開發有機合成環境友好工藝中的重要作用。
2.無機化學
由于無機化學實驗所用的試劑品種多,其中許多有毒重金屬鉛、鎘、鉻、汞等摻雜在這些廢物中,每次實驗就像一座微型化工廠一樣排放大量的污染物,治理起來非常困難,而排放到水中,會對水資源造成嚴重污染。根據綠色化學理念在選擇試劑時盡量不用有毒化學試劑,用低毒或無毒化學試劑替代有毒的試劑,并以此與傳統的實驗進行比較分析,改進后的實驗不僅實驗效果要理想,更主要的是要降低和減少有毒物質的排放。實踐證明,將綠色化學理念貫穿到無機化學實驗教學中,是切實可行的途徑,且已取得了明顯的實驗效果。
3.分析化學
分析化學實驗同其他學科實驗一樣,在傳統的樣品采集、處理、測試中均產生了一些有毒有害的或對環境不友好的廢棄物,如分析實驗中常用的一些鹽酸、氫氧化鈉、高錳酸鉀、重鉻酸鉀等標準溶液。通過對分析化學實驗中產生的不同廢液進行適當的處理與回收,既可以消除它們對環境和人體造成的損害,又可以節約資源和實驗經費,還可以培養學生的綠色化學意識。
四、綠色化學教育實施的幾點建議
1.提高學生的綠色化學意識
化學教師綠色化學意識的樹立是綠色化學走向中學課程的前提,意識的產生,影響行為。要實施綠色化學教育,首先教師必須具備強烈的綠色化學意識,為師者的綠色化學意識才會產生積極的行為效果。因此,在教學實踐中,首先要加強對化學教育工作者的培訓,提高自身綠色化學意識。化學教師除教授學生學習課本知識外,還應該關注與社會有關的化學前沿,充分了解綠色化學的有關知識,而教師的觀念會在教學過程中潛移默化地傳授給學生。利用自己的言行去感染學生,使其逐漸產生綠色化學意識。
2.改革教材內容
目前,在我國中學化學教育中,綠色化學的內容還很少,因此在教材和教學內容與方法的改革中,必須把綠色化學作為一個重要的研究內容。
3.課堂上擴充綠色化學知識
要使得中學生從接觸化學知識開始就逐漸形成綠色化學意識,就必須在有關章節及實驗內容中融入綠色化學知識。在化學教育中,加強綠色化學思想的宣傳,使學生清除社會上對化學的種種誤解和偏見,尤其要突出環保意識,著重介紹綠色化學在防治大氣污染、溫室效應,保護臭氧層、土壤、水質及生態環境中的重要貢獻。讓學生意識到,環境污染不只是政府的事,需從我們自身做起,用自己所學的知識做到環保。
4.努力實現綠色化學實驗室
綠色化學實驗室是以綠色化學為指導,對環境無顯著毒副作用的實驗室。實驗室由于教學和科研實驗內容多,覆蓋面廣,因而產生的污染物品種多,范圍廣,數量少,不確定度高,不便于集中處理。對一個具體的化學實驗,教師應引導學生針對傳統實驗內容陳舊、污染嚴重等不足,依據綠色化學“5R”原則進行綠色化學設計,逐漸培養學生的綠色化學能力。在初學化學階段,不給予規定的實驗條框,避免束縛學生的思維,而是把創新精神傳遞給學生,通過綠色化學教育在實驗教學中的滲透及各種實踐活動,激發學生進行綠色化學學習和研究的興趣,拓寬學生的知識面,提高其學習興趣,增強其動手能力和提高其綜合素質。