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大學化學是工科院校非化學化工專業所設置的一門基礎課,對絕大多數的大學生來說也是唯一的一門化學類課程。現在的大學生將是建設國家未來的工程師,由于沒有其他化學類后續課程,因此可以說大學化學教學效果的好壞直接關系到國家未來的工程師們的整體素質。由于大學化學直接面向非化學化工專業學生,因此,大學化學課程對學生進行綠色化學教育有著得天獨厚的條件,其影響面之大、教學效果之明顯遠非其它課程所能比。如何把綠色化學融合于大學化學教學內容中,使綠色化學成為21世紀化學教學的重要組成部分,促進大學化學教學綠色化,對化學工作者來說是一個嶄新的課題。但是,當前絕大多數的綠色化學教育都局限于化學化工專業。對非化學化工類學生進行綠色化學理念普及教育還遠未引起教育界的重視。鑒于綠色化學對人類可持續發展、環境保護等重要領域都有重要的深刻意義,本文分別從理論教學和實驗教學兩個方面進行綠色化學理念的構建。
2綠色化學理念在理論和實驗教學中的構建
2.1綠色化學理念在理論教學中的構建
要在理論教學中進行綠色化學意識的構建,必須十分關注國內外有關綠色化學進展的各項報道,注重對國內外相關資料的收集和整理,并對已有的資料加以消化和吸收。在此基礎上,將綠色化學的重要內容較為系統地整合到教學內容中,并積極跟蹤科研成果的新進展、新動向及其相關的新信息,不斷豐富、深化和改進綠色化學的教學內容。例如,在第一節緒論課里,在給同學們講述化學前沿技術時,特別提到了2005年諾貝爾化學獎的綠色化學內涵。該年度的諾貝爾化學獎授予三位有機化學家———法國學者YvesChauvin和美國學者RichardR.Schroch、RobertH.Grubbs,以表彰他們在烯烴復分解反應研究方面做出的貢獻。烯烴復分解反應,被諾貝爾獎委員會主席佩爾.阿爾伯格幽默地比喻為“交換舞伴的舞蹈”,對化學工業、制藥工業、合成先進塑料材料以及未來“綠色醫學”的發展都起著革命性的推動作用,其最大的優點就是“綠色、高效”。該項研究使得人們向綠色化學又向前邁進了一大步,它大大地減少了有害廢物對人們的危害。在電化學一節,講述了原電池的原理和應用。為了迎合信息化時代的到來,鋰電池等以高速的形式發展。那么電池在給人們生活帶來方便之時,同時也給環境帶來了污染,連生產電池的一線員工也未能幸免于難。如無錫的某個外資電池廠所發生的員工“鎘”中毒事件,以及廣東一些電池廠的員工所發生的“鎘”中毒事件等。電池的使用涉及到千家萬戶,廢電池的回收處理,需要每一個人的努力。通過理論教學,讓同學們了解重金屬對人體的嚴重危害。如,鎘被人體吸收后,將在體內形成鎘硫蛋白,它首先使肝臟受損,繼而引起骨軟化癥。該病以疼痛為特點,疼痛性質為刺痛,始于腰、背,繼而波及肩、膝、髖關節,并逐漸擴至全身。活動時,這種疼痛會加劇,輕癥患者,咳嗽或輕微外傷即可引發病理性骨折;重癥患者,其四肢可屈曲變型,身高比健康時縮短10-30厘米。通過詳細地講解,讓同學們更加深刻地認識到電池的利與弊,為科學合理地使用電池打下了理論基礎。在水體現狀和水體保護一節時,給大家介紹了近幾年發生在我國國內重大的水體污染事件,如2005年的松花江水體污染事件,還有太湖的藍藻的爆發等,讓更多人意識到環境對人類可怕的報復。在講到水體保護時,不是泛泛講述工業廢水和生活污水的一般處理方法,而是結合現代污水處理技術,以某個污水處理廠為例,通過實地拍攝圖片,講述了活性淤泥法處理污水的工藝流程。通過污水處理的講解,不僅讓同學們學到了很多有用的知識,而且也提高了同學們的科技人文素質。
2.2綠色化學理念在實驗教學中的構建
化學是一門以實驗為基礎的科學,化學實驗是訓練學生動手能力的重要手段。但學生在做實驗時,一般會給環境帶來不同程度的污染,因此,每個化學實驗室就像一個小型污染源。雖然每次實驗排放污染物的量較小,但是其積聚起來的污染效應絕對不能忽視。因此,化學實驗的綠色化是一個非常迫切和亟待解決的問題。很多高校化學實驗室通過微型化實驗、減少使用有毒試劑和仿真模擬等一系列措施,進行綠色化實驗的改革,并取得了很好的效果。近幾年來,化學實驗室按照綠色化學的理念和要求,改變和重新設計了部分化學實驗的過程和方法,改進了實驗儀器和裝置,進行了微型實驗的研究、重要反應過程的“綠色化”。具體做法是:①盡量避免使用或盡可能少用有毒試劑和溶劑(如鹽酸羥胺等);②對污染嚴重的實驗進行徹底改造,使之盡量少的產生或不產生污染物,或用綠色化學新實驗取代之;③采用微型實驗,注重對實驗產物或殘留物的處理、回收、再生與利用。實驗中綠色化學教學的開展,不但減少了環境污染,保護了師生健康,而且增強了師生的環境意識和學生的社會責任感。另外,微型實驗的開展,在減少環境污染、節省實驗經驗、時間的同時,也為實驗內容的充實與改革提供了條件。
3結語
自然環境的變壞與人們的行為有著千絲萬縷的關系.空氣質量的下降、酸雨的形成等教學內容中無不顯示著人們對環境的破壞,教師可以結合這些學生關心的問題進行綠色化學的滲透,引導人們認識到對環境破壞所造成的危害,從而樹立“從小做起,從我做起”來保護環境的思想.例如在學習“空氣構成”時,教師就可以結合當前人們最關心的“霧霾”天氣,展開對現在空氣中粉塵和有毒氣體的討論,隨著經濟的日益發展,人們高質量的生活來源于大自然的饋贈,然而我們回報給自然的是什么?通過圖片或視頻讓學生觀看工業廢氣和汽車尾氣的排放,大量的粉塵和毒氣在空氣中形成,使我們周圍的PM2.5逐漸增加,導致著人們呼吸困難、喘不過起來,這樣的情境時學生意識到人們所犯下的錯誤.教師看就可以進一步導入相關的化學知識,工業的廢氣、廢水、廢渣的任意排放,還形成了酸雨,腐蝕掉了人們偉大的建筑、污染了人們賴以生存的水源、酸化了生長禾苗的土壤,如果我們不及時的治理,在短暫的幸福生活背后必然是走向滅亡,這是我們破壞大自然的惡果.這些內容的學習激起了學生強烈的環保意識,主動提出解決空氣污染的方法.通過這樣的課堂滲透,讓學生深入地了解了相關環境的知識,建立了學生對環境的關注和急切想要治理的意識,同時培養了學生“從我做起,保護環境”的思想,認識到保護環境的必要性和緊迫性.
二、選擇化學試劑遵守綠色化學
化學試劑是化學課堂的基本元素,是學生認識自然的小縮影.有些化學藥品或試劑會帶了一定的污染,教師可以組織學生展開討論,利用化學知識分析藥品的性質,結合“綠色實驗”的原則,來選擇污染小、可循環使用的化學試劑,使學生處處見了綠色.例如在學習“氧氣的制備”時,教師就可以組織學生對“氧氣的制法”進行討論,讓學生認真的分析高錳酸鉀、氯酸鉀和二氧化錳、雙氧水和二氧化錳這三種制取氧氣的方法,從中選擇簡單合理的方法來,這個問題有效的激發了學生的主動性.學生很快的進入了討論的環節,紛紛的說出自己方法的優點,教師鼓勵學生之間的相互比較、自評和互評,使得學生在相互的討論中,認識到自己思考上的不足,借用其他學生的優勢來突破自己的思維,討論進行的非常激烈.最終,學生利用列表的方式,將這三種方法的有缺點進行對比,得到這樣的結論:使用高錳酸鉀和氯酸鉀這樣兩種方法制取氧氣,都最后都得到了混合物,且較難做分離處理;而使用雙氧水來制取氧氣,不僅操作簡單,而且二氧化錳很容易的就可以回收.通過學生的積極討論對比,學生深入的理解了制取氧氣的三種方法,在選擇的基礎上滲透了;綠色化學的理念,從小小的試劑選擇上建立了學生的節儉意識,同時也激發了學生有沒有更好的制取氧氣方法的探索,誘導了學生向更好、更科學的高峰邁進.
三、改進實驗裝置創新綠色化學
演示實驗或學生實驗用到的試劑量都比較少,有時會忽略污染物質對空氣的排放和污染.教師就要抓住實驗當中的這一點,和學生一起探索更好的實驗器具、步驟,來改進實驗的裝置,從而使學生的綠色化學落在實處、落在具體的實驗中,感覺綠色環保就在我們身邊.例如在學習“一氧化碳還原氧化銅”的實驗時,由于一氧化碳的排放有毒,而且操作時間也比較長、現象不是很明顯,教師就可以組織學生積極思考,設置環保、快捷的實驗,在教師的引導和提示下,學生設計了如下實驗:在一個底部有少量澄清石灰水的燒瓶中,充滿一氧化碳,并用橡皮塞蓋住,橡皮塞的上面插入一根較粗的呈螺旋狀的銅絲.首先將銅絲拿出在酒精燈上將紅色的銅絲表面灼燒成黑色的氧化銅,然后迅速的將生成黑色氧化銅的一端順著橡皮塞插入燒瓶中,大家會很明顯的看到黑色的氧化銅變為了紅色的單質銅.最后輕輕的振動燒瓶,底部澄清的石灰水變渾濁.實驗進行的非常順利,現象明顯、所用的時間短,學生興奮的鼓起掌來.通過實驗的改進,激發了學生的興趣,避免了有毒氣體對環境的危害,也給學生上了一堂生動的綠色環保的課,使學生充分的意識到只要我們肯思考、勤動腦,就一定能夠找出更好、更高效的方法來保護我們的環境,提高了學生的動腦意識,整個課堂取得了非常滿意的效果.
四、結合實際問題應用綠色化學
化學來源于生活,最終還要應用于生活,幫助我們和大自然和諧相處、互助互利.在教學中,教師可以充分的利用化學與生活的緊密聯系,利用第二課堂讓學生多接觸生活中的化學,培養學生的綠色化學的意識,用自己化學知識來解決生活中的問題,領悟綠色化學的魅力.例如在“世界環境保護日”之前,讓學生收集相綠色化學的資料,組織一次“環境保護、從我做起”的宣傳活動,學生的積極性很好,分別從網絡、書籍、報刊上查找相關的知識和新聞,了解到了二氧化碳對環境造成的“溫室效應”;有毒氣體的泄露給人們來到的危害,震驚的“博帕爾事件”造成了幾千人的喪生;廢氣的排放造成危害健康的霧霾天氣;著名的“日本水俁病事件”,激發了學生對水資源的保護.等等許多相關環境的資料和鮮活的事實面前,學生被深深的觸動了,學生自發的準備了環保的宣傳手冊,指導和建議人們如何保護我們的環境:拒絕使用塑料袋,拒絕使用一次性的筷子,少開一天車少排一點廢氣,倡導人們使用無公害的、節能的產品,倡導人們保護自己的環境,愛護樹木,做種一棵樹、多留一片綠.通過學生的這次活動,使學生感受到保護環境需要從我做起、從小事做起,保護環境是每個人的事情,學生充分的意識到了這一點,使得綠色信念滲透到了學生的行為中去,整個活動學生的積極性很高,環保意識也大為增強.
五、結語
化學試劑是化學課堂的基本元素,是學生認識自然的小縮影.有些化學藥品或試劑會帶了一定的污染,教師可以組織學生展開討論,利用化學知識分析藥品的性質,結合“綠色實驗”的原則,來選擇污染小、可循環使用的化學試劑,使學生處處見了綠色.例如在學習“氧氣的制備”時,教師就可以組織學生對“氧氣的制法”進行討論,讓學生認真的分析高錳酸鉀、氯酸鉀和二氧化錳、雙氧水和二氧化錳這三種制取氧氣的方法,從中選擇簡單合理的方法來,這個問題有效的激發了學生的主動性.學生很快的進入了討論的環節,紛紛的說出自己方法的優點,教師鼓勵學生之間的相互比較、自評和互評,使得學生在相互的討論中,認識到自己思考上的不足,借用其他學生的優勢來突破自己的思維,討論進行的非常激烈.最終,學生利用列表的方式,將這三種方法的有缺點進行對比,得到這樣的結論:使用高錳酸鉀和氯酸鉀這樣兩種方法制取氧氣,都最后都得到了混合物,且較難做分離處理;而使用雙氧水來制取氧氣,不僅操作簡單,而且二氧化錳很容易的就可以回收.通過學生的積極討論對比,學生深入的理解了制取氧氣的三種方法,在選擇的基礎上滲透了;綠色化學的理念,從小小的試劑選擇上建立了學生的節儉意識,同時也激發了學生有沒有更好的制取氧氣方法的探索,誘導了學生向更好、更科學的高峰邁進.
二、改進實驗裝置創新綠色化學
演示實驗或學生實驗用到的試劑量都比較少,有時會忽略污染物質對空氣的排放和污染.教師就要抓住實驗當中的這一點,和學生一起探索更好的實驗器具、步驟,來改進實驗的裝置,從而使學生的綠色化學落在實處、落在具體的實驗中,感覺綠色環保就在我們身邊.例如在學習“一氧化碳還原氧化銅”的實驗時,由于一氧化碳的排放有毒,而且操作時間也比較長、現象不是很明顯,教師就可以組織學生積極思考,設置環保、快捷的實驗,在教師的引導和提示下,學生設計了如下實驗:在一個底部有少量澄清石灰水的燒瓶中,充滿一氧化碳,并用橡皮塞蓋住,橡皮塞的上面插入一根較粗的呈螺旋狀的銅絲.首先將銅絲拿出在酒精燈上將紅色的銅絲表面灼燒成黑色的氧化銅,然后迅速的將生成黑色氧化銅的一端順著橡皮塞插入燒瓶中,大家會很明顯的看到黑色的氧化銅變為了紅色的單質銅.最后輕輕的振動燒瓶,底部澄清的石灰水變渾濁.實驗進行的非常順利,現象明顯、所用的時間短,學生興奮的鼓起掌來.通過實驗的改進,激發了學生的興趣,避免了有毒氣體對環境的危害,也給學生上了一堂生動的綠色環保的課,使學生充分的意識到只要我們肯思考、勤動腦,就一定能夠找出更好、更高效的方法來保護我們的環境,提高了學生的動腦意識,整個課堂取得了非常滿意的效果.
三、結合實際問題應用綠色化學