化學教學綠色管理論文
時間:2022-07-24 06:08:00
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綠色化學是新世紀化學發展的方向和議題。世界各國都在進行綠色化學的研究,并注重綠色化學的發展與教育。綠色化學是人類和自然和諧的化學,是面向新世紀提出的化學新概念,同時它也為化學教育教學提出了新的課題。在我國,化學工作者雖然做了大量與綠色化學要求相一致的工作,但綠色化學研究剛剛起步,綠色化學具有何種現代內涵,對人類社會發展有何種意義,仍不完全為廣大化學工作者所了解。很顯然,作為化學教育工作者,特別是中學化學教育工作者,如何面對綠色化學新概念、新思想、新要求,在實際教學中,結合當前素質教育,把綠色化學教育貫穿于中學化學教學的全過程之中,是一個新的研究課題。本文旨在通過綠色化學現代內涵的介紹,從綠色化學角度分析現行教材,提出中學化學教育教學新設想。
一、綠色化學的現代內涵
綠色化學(GreenChemistry)概念從一提出來,就明確了它的目標,是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料,最大程度地節約能源,在各環節都實現凈化和無污染的反應途徑。它的過程為零排放和零污染,具體內涵體現在五“R”上。
1、減量一Raduction“減量”是從省資源、少污染角度提出的,包括二層意思:(1)減少資源用量,在保證產量的情況下如何減少用量,有效途徑之一是提高轉化率,減少損失率;(2)減少“三廢”排放量,主要是減少廢氣、廢水及廢渣(副產物)排放量,特別是排放廢水量必須降低到一定標準以下。在我國的臺灣,連實驗室廢水排放都制定有嚴格的標準。
2、重復使用一Reuse重復使用不僅是降低成本的需要,也是減廢的需要。諸如化學工業過程中的催化劑、載體等,從一開始就應考慮有重復使用的設計。
3、回收一Recycling回收可以有效實現“省資源、少污染、減成本”的要求,回收包括:回收未反應的原料,回收副產物(含“三廢”),回收助溶劑、催化劑、穩定劑等非反應試劑。化學工業產生中的循環操作程序就是一種常見的回收方式。
4、再生一Regeneration再生是變廢為寶、節省資源能源、減少污染的有效途徑。它要求化工產品生產在它設計的開始,就應考慮到有關原材料的再生利用,特別高分子材料的再生顯得尤為重要。
5、拒用一Rejection拒絕使用是杜絕污染的最根本辦法,它是指對一些無法替代,又無法回收、再生和重復使用的藥品原料,拒絕在化學反應過程中使用。在學術界日益重視的綠色化學現代內涵已得到理解,綠色化學概念在工業上也已日漸得到認可,但它的概念與內涵在教學中也應得到貫徹,它的應用在實驗中也應得到推廣。特別是中學化學教育教學,面對的是接受啟蒙化學教育的中學生,貫徹綠色化學內涵,推廣綠色化學成果顯得尤為重要。
二、現行中學化學教材的綠色化學觀綠色化學,對我國廣大化學工作者、化學教育工作者來說,或許還是一個新概念,但他們所從事的環境保護、環境教育工作,微型化學實驗研究和用品開發工作,都做到了與綠色化學要求的高度一致,甚至在現行中學化學教材中也充分體現了綠色化學觀。
1.建立了與綠色化學相一致的概念現行初高中化學教材從不同角度建立了與綠色化學內涵相一致的基本概念。從環境保護角度介紹了環境污染、三廢、大氣污染物、酸雨、溫室效應(選學)等概念,在介紹概念的同時還分析了有關污染的成因和污染物的主要來源及危害。從減量、減廢的角度介紹了循環操作、交換劑再生、催化劑中毒等概念。
2.工業化學滲透了綠色化學觀點中學化學教材中的工業化學內容雖然較為分散也不系統,但都不例外地合理滲透了綠色化學觀點,這些觀點主要體現在:(1)為了省資源、提高轉化率和原料利用率,在工業合成氨、氨氧化制硝酸、接觸法制硫酸、侯氏制堿法等工藝流程中都采取了循環操作(氧化);(2)為了防止或減少環境污染的發生,氨氧化制硝酸、接觸法制硫酸工藝中都設立了尾氣處理裝置,并介紹了尾氣回收的方法及回收物的利用;(3)為了防止催化劑中毒,使催化劑重復使用,合成氨、氨氧化制硝酸、接觸法制硫酸都要求對原料氣、爐氣進行凈化。另外,教材還介紹了電鍍工業中采取無氰電鍍,乙炔制乙醛中使用非汞催化劑的原因。
3.實驗內容充分體現了綠色化學原理在中學化學課本的編制和修訂過程中,有關實驗內容安排也充分體現了綠色化學原理:(1)對常見實驗的固液試劑的取用給出了限量要求;(2)在教材修訂時刪除了有一定危險或危害的硫化氫和苯磺酸制備實驗;(3)介紹了聞氣體的方法;(4)強調了實驗中常見的事故避免、應急處理等;(4)介紹了特殊試劑的保存和使用原則及方法;(6)在新編初中化學課本中引入了減量、減廢的微型化學實驗;(7)NO、NO2等有危害的制備實驗只安排在實驗室中進行;(8)在氯化氫、氯氣等制備實驗中強調了尾氣的處理辦法。
4.有關物質的內容編排中,考慮到了綠色化學因素課本在有關元素化合物、有機化合物的內容編排中從綠色化學角度有重點地介紹了有毒物質的性質、使用、保存等:(1)介紹了氯氣、硫化氫、氟氣、氟化氫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、硝基苯、白磷、偏磷酸等有毒、劇毒物質的毒性及使用方法,甚至用黑體字寫出加以強調;(2)在選學內容中安排了臭氧空洞的形成、合成洗滌劑的功與過介紹等。三、綠色化學與中學化學教育教學現代社會生活、經濟發展呼喚綠色化學,綠色化學的新觀點、新思想也需要及時向社會傳播,中學化學教育工作者理當承擔起這個義務與責任。
如何在中學化學教育教學的過程中體現綠色化學思想,在潛移默化中對學生進行綠色化學觀點的教育呢?
1.在素質教育中體現綠色化學思想素質教育是全面的教育,中學化學教育也應是圍繞全民族素質的提高進行的教育。在素質教育中體現綠色化學思想,既是傳播綠色化學觀點的需要,也是培養學生對社會、對將來的責任感的需要,更是培養創新精神的需要。(1)綠色化學與環境教育化工產品生產和化學實驗產生的廢水、廢氣和廢渣都會對環境造成不容忽視的污染,這就需要在中學化學教育教學過程中進行環境教育,而綠色化學要求與環境教育宗旨是高度一致的。在實施環境教育過程中,一方面要向學生闡明綠色化學的觀點、要求,使他們樹立起防治污染、保證人類生存質量的責任感;另一方面,結合綠色化學要求,教給學生防治污染的重要方法——減量、減廢、回收、再生和拒用等。(2)綠色化學與創造性教育培養學生創新精神是素質教育的靈魂,綠色化學對化工生產,化學實驗提出的新要求,無疑對學生進行創造性教育將起到積極的作用:首先,“減量、減廢”的實驗要求,可激發學生傳統化學實驗進行改革,培養學生創造能力;其次,“省資源、零污染”的化工生產要求,可鼓勵學生對化學課本中的化工生產工藝流程進行質疑,培養學生創造性思維。
2.在實驗教學中貫徹綠色化學觀點,實驗教學與綠色化學聯系最為緊密、最為直接,在實驗教學中貫徹綠色化學思想最為重要。因此,為了適應綠色化學新要求,中學化學實驗必須進行改革。筆者認為:
(1)要大力推行微型實驗,即要對常見實驗儀器進行微縮,對常用試劑要給出限量,實驗中除了可使用已研制成功的井穴板等微型儀器,還可以把容量瓶、燒瓶、啟普發生器等微型化。在微型化帶來實驗現象不明顯時,可借助現代化輔助教學手段把實驗結果放大。
(2)要努力改革實驗方式,即要努力減少實驗對玻璃儀器的依賴性。有些顏色變化明顯的定性實驗可放在點滴板中進行,如指示劑與酸或堿作用實驗、Fe3+的顯色實驗等,有些定性實驗可放在濾紙上完成,如電解飽和食鹽水,檢驗醛基存在等。
(3)要設法刪改有關實驗,現行化學課本中有些實驗仍有危險性,需要進行刪改:考慮到硝基苯及苯的毒性,硝基苯、溴苯制備實驗可以刪去;考慮到NO、NO2、SO2的毒性,在NO與NO2制備、Cu與濃硫酸反應、C與濃硫酸和濃硝酸反應等實驗中可以連接尾氣裝置;考慮到安全性,對H2和O2、Cl2與H2等的爆鳴實驗可以進行改進。
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