高校綠色化學教學方法和途徑

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高校綠色化學教學方法和途徑

[摘要]“綠色”是21世紀非常重要的一個關鍵詞,世界各國都非常普遍關心和重視可持續性發展,并將這一指導方針應用到全社會的生產、生活乃至經濟和社會的發展。本文在深入闡述綠色化學在教學中的意義基礎上,探討了高校綠色化學教學方法途徑,并給出一些建議和參考。

[關鍵詞]綠色化學;高校教學方法;途徑

“綠色化學”這一詞是從20世紀末開始出現并廣泛應用。它的出現符合人類可持續性發展的需要,是通過利用化學的技術及方法來盡量消除或減少化學產品在設計、制造和應用中所產生的有害物質。作為高校的化學教育工作者,應該將綠色化學融入到高?;瘜W教學的全過程中,并努力進行課堂的教學改革。

一、綠色化學的內涵

綠色化學可以理解為環境無害化學或者是清潔化學,其內涵為在化學反應過程中及化工產品生產中,采用化學技術和方法將生產與使用中產生的有害物質降到最低,以減少對環境的污染和對人類的危害。其著眼點放在了生產的源頭就開始消滅污染,并在生產過程中降低一切環境污染的可能。比如,開發新的綠色合成試劑替代現有的化學試劑;再比如,用水替代有機溶劑或者是徹底革除掉溶劑,或者摒棄使用一些石油化工原料而用生物制品作為替代等等,綠色化學最早被化學工業發達的美國率先提出并使用。這是一門新興的科學,是對傳統化學思維方式的發展和創新,同時它也是更高層次的化學。目前,許多國家都將綠色化學作為未來化學發展的主要方向。

二、綠色化學的教學意義

生態環境和人類的生存發展息息相關,但是科學技術迅猛發展給人類帶了巨大經濟效益的同時,也給人類帶來了嚴重的環境污染甚至是生態危機。比如,海洋污染、土地污染、水污染、大氣污染等,如果不提高環保意識與采取措施,人類就會遭遇可怕的生存危機。因此,綠色化學應運而生。高校的化學教育是為了培養更多化學領域的高素質人才,將綠色化學融入到高校的化學教學中,能使這些人才牢固樹立和提高綠色化學環保意識,養成綠色化學的習慣,將來可以在所從事化學工業的工作中將綠色化學的概念和思想推廣開來,為人類的環保事業提供更多的幫助。所以說,高校的化學教育者肩負重任,要在化學教學中積極地引入綠色化學教學模式,做到普及和宣傳綠色化學,并開始研究如何在化學教學中更好地融入綠色化學教育,樹立和提高學生的綠色化學意識和環保意識。

三、高校綠色化學教學方法和途徑

(一)增強學生綠色化學的意識

我們可以通過對照新舊教材版本,從中發現新教材十分注重對于環境的保護。例如:很多新教材在有機化學部分中增加了關于氟氯烴的相關知識。這種材料多用作冷凍機等設施的制冷劑,可是它會對大氣中的臭氧層造成嚴重的破壞,而一旦臭氧層被破壞,地球上的生物都會受到強紫外線的威脅,所以我們應該呼吁停止使用氟氯烴。因此,化學教師必須充實自己綠色化學的知識,多多學習、多多搜集資料,并將之用于課堂教學,培養學生的環保意識,增強學生的綠色化學意識。

(二)在課堂教學中融入綠色化學

高校的化學課堂教學是融入綠色化學的主要途徑之一。課堂上,教師需要充分使用綠色化學元素,聯系實際的教學目標任務,向同學們傳授綠色化學知識,做到“恰當、恰好、適量”,將綠色化學滲入內、寓于中。與此同時,教師應該調動學生們主動思考的積極性,讓學生們自己拓展思路得出綠色化學替代傳統化學的方法。這樣一來,不僅課堂變得生動有趣,同學們學習化學的熱情會高漲,而且這樣依靠自己主動思考得出的結果會更加深刻地印在同學們的記憶中。另外,可以在課堂中舉一些化學物品對環境造成巨大危害的例子,當學生真切地感受到其危害時,學生就會產生了環境保護、使用綠色化學的強烈意識,在潛移默化中具有了環保意識和綠色化學意識,從而也達到了教育目的。

(三)將綠色化學理念融入到化學實驗操作

1.微型化學實驗。化學微型實驗法是指在滿足原有實驗效率的基礎上,通過優化實驗條件、精簡實驗方案,在減少實驗原料以及實驗設備的情況下,能夠達到或者接近目標收率的實驗方法。其中,實驗裝置微型化和實驗原料少量化是化學實驗微型化的重要特點。微型化學實驗的試劑用量與常規實驗用量相比很小,只占常規用量的幾十分之一以內,這樣對于實驗室環境非常有利,尤其是對實驗室排放出去的空氣以及水體的污染程度有所降低,而且操作也更加簡便,藥品也更加節約。這些都說明了綠色實驗的發展方向。比如,某高校優化了氯氣的制備方案。他們制備氯氣的方法是:將稀硫酸和漂白液通過在培養皿中反應制得氯氣,通過此法生成的氯氣快速地擴散到培養皿中其他的液滴里產生反應。這個制備方案不僅效果十分明顯,尤其是生成的氯氣量很少,對環境產生的污染較小,并可以同時驗證多個性質的優點。再比如,試管是許多實驗中都離不開的重要工具,但是過多地使用試管不僅不方便,而且會造成嚴重的浪費。那么,我們可以將使用試管改為在點滴板上進行實驗操作。這樣一來,不僅能避免不必要的藥品浪費,還能提高操作安全性,減少污染,特別是還能提高實驗進行的速度。2.化學實驗規范性操作?;瘜W實驗操作有其嚴格的標準與規范,比如藥品試劑的稱取、處理三廢流程方法等,操作流程具有縝密性。如果未按照操作標準與規范執行,很有可能造成藥品試劑的浪費以及環境的污染,甚至造成生命財產損失的威脅。比如,在實驗過程中產生的“三廢”應嚴格按照操作規范進行無害化處理,處理完后方可排放。這些過程和結果的理性認識都蘊含著綠色化學理念,對于學生的引導非常重要。這種引導除了可以激發學生對化學的學習興趣外,還能增強學生的社會責任感和使命感。3.化學實驗無害化藥品?;瘜W實驗的目的性很強,教學過程中對于培養學生動手能力、學習興趣、專研能力等發散性教育目的要給予足夠的重視,注意由淺入深。對實驗中產生的現象與實驗原理的解讀往往最能吸引學生,通過這些理論與現象的結合闡釋來引起學生的深思。比如,圍繞環境污染少的原則進行實驗藥劑選材,了解哪些選材造成的污染比較嚴重,哪些選材可以減少或緩解污染,這樣學生會自己朝著這個方向努力,開拓思維,深度理解無害化藥品進行化學實驗的綠色理念。比如,白磷自燃實驗,白磷自燃的產物對環境的污染性可以引導學生的發散性思維。通過舉例如乙醚水解產生的SiH4可以在水的表面自燃,從而讓學生了解自燃的同時,想到用綠色化學理念解決問題的構思。4.高危實驗用計算機輔助模擬。在進行實驗之前,我們通常會通過計算機模擬高位實驗評估實驗的安全系數,這主要是因為一些化學實驗中往往會涉及到一些有毒有害物質,并且危險性隱患較多(如易燃、易爆等),很可能會給實驗人員的身心帶來不同程度的傷害,同時對環境的污染也有可能會失控,以上的情況與綠色化學理念形成一定的反差。目前,比較流行的方法是采用計算機模擬實驗,利用計算機技術對實驗原理、實驗現象進行模擬,讓學生在計算機仿真操作的過程中同樣有身臨其境的感受。這樣一來,實驗的目的到達了既幫助學生理解、掌握理論知識,同時,還減少了“三廢”污染?;厥绽猛ǔT诨瘜W實驗完成之后,大量廢液會被傾倒,無疑會對自然環境造成很污染和破壞。綠色化學教學大力提倡回收實驗廢液,這是屬于我們化學教育工作的重要任務。例如,對實驗室制取氨氣后的氫氧化鈣可以固體回收,用做干燥劑。

(四)將綠色化學教育延伸到社會實踐中

1.通過多種途徑調查和了解所在地的環境狀況,分析當地的環保現狀,撰寫關于環保的論文。2.學以致用,造福社會。如鼓勵學生用問卷調查方式,了解當地一些社區居民對綠色科技的看法,根據問卷調查結果,進行綠色環?;顒拥男麄骱推占?。3.成立綠色化學實驗研究小組,鼓勵學生實施環?;瘜W實驗;培養微型實驗儀器的制作能力;開展對實驗的無害化研究,以此來提高學生勤于動手的實驗探究能力。4.通過環境保護紀念日等途徑,開展綠色化學的宣傳活動。比方說,在社區里擺放一些日常生活中經常用到的化學品,通過安排多名學生講解,達到普及宣傳的目的,讓更多的人了解化學用品使用或處置不當對環境的危害,使人們共同來愛護我們共同的家園。綠色化學在化學教學中任重而道遠。在實際教學過程中,高?;瘜W教師應努力通過多種教學方式,在夯實學生的化學理論基礎上以及提高學生學習興趣的同時,將綠色化學理論引入課堂教學和實驗教學中去,為綠色化學的發展貢獻自己最大的力量,也為我們國家的可持續發展戰略的實現盡一份力。

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作者:苗畬 單位:鄭州市電子信息工程學校

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