绿色化学的原理范文
时间:2023-11-17 17:19:16
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篇1
【关键词】绿色化学 高职院校 化学教育
绿色化学是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则,即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子,在始端就采用实现污染预防的科学手段。绿色化学在过程和终端均为零排放和零污染,是一门从源头阻止污染的化学。它不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染,从而在根本上切断污染源,其在节约能源、防治环境污染、保障人类安全与健康等方面,发挥着重要作用。化学教育由理论教学和实验教学两部分组成,高职院校应在化学教育的全过程中实施绿色化学教学,增强学生的绿色化学的意识。
理论教学中的绿色化学教育
在理论上要实施绿色化学教学,首先要培养学生的绿色化学意识。这就要求教师必须有强烈的绿色意识,只有具备了绿色化学意识才能产生积极的行为效果,才能对学生进行指导,从而使绿色化学的理念渗透到学生的思想中。因此,高职院校化学教师对于绿色化学的有关知识要有充分的了解和掌握,并且要将知识运用到实验教学中,在潜移默化中培养学生的绿色化学意识,让学生充分理解并接纳绿色化学知识。绿色化学理念提倡的是教学手段的现代化以及教学方法多样性。因此,要将现代化的教学手段运用到化学教学中,要开展多媒体教学,利用多媒体技术,将绿色化学理念通过图、文、声、像和三维动画等方式展现出来。
实验教学中的绿色化学教育
1.采用微量化实验,实现资源节约
微型化学实验是近年来新兴的一种化学实验方法,是指在微型化的实验装置中,尽可能少的采用试剂来获取化学结果,这种方法能使得中间生成物的转移的过程尽可能的减少。微型化学实验的优点是现象明显、节约实验材料、节省实验时间、减少污染、实验效果好、安全且携带方便。一般情况下,微型实验的试剂量是常规实验试剂量的1/10~1/1000,与绿色化学的宗旨完全吻合,因此,应该大力提倡并且给予实施。高职院校应该在保证实验现象明显、实验效果好的前提下开展微型化学实验,在实验中用常量仪器降低试剂的浓度,以及试剂的用量尽可能的降到最低。如与原来的实验相比,乙酰水杨酸实验微型化、乙酸乙酯合成实验微型化试剂的用量减少了l/10~l/5,也缩短了实验时间。微型化学实验一方面降低了经济成本,另一方面还具有环保价值。
2.尽量选择系列化实验、串联实验或组合实验
选择系列化实验、串联实验或组合实验有利于实验产物或中间产物循环使用。用前一实验的产物作为后一实验的反应物,以减少试剂用量和环境污染。如乙醇系列实验:工业酒精-95%的乙醇-乙酸乙酯-乙酸乙酯皂化反应速率常数测定及乙酸乙酯-乙酰乙酸乙酯-苯甲酰乙酸乙酯;乙酰水杨酸系列。在合成实验“硅钨酸催化合成乙酰水杨酸”中,学生合成的产品粗品可以为基本操作实验“重结晶”之用,学生精制以后的乙酰水杨酸纯品又可为基本操作实验“熔点的测定”之用,同时又可为薄层层析实验所用,如条件允许,还可以作为样品进行红外吸收光谱测定实验。在“乙二酸绿色合成与表征”实验中,对合成的乙二酸粗产品可作为“重结晶”实验的原料;重结晶后的产物既可以作为“熔点测定”实验及“酸碱滴定”实验的试剂,又可以作为“有机元素分析”实验的样品。
3.重视“三废”处理,实现污染最低化
绿色化学的宗旨是从源头上对污染进行阻止,因此,应该用化学的方法对实验室的“三废”进行处理,采取回收再利用的举措。一方面实现了绿色化学的理念,另外一方面节约了实验开支。在进行绿色化学教学过程中,应该将重视“三废”处理,实现污染最低化作为高职院校绿色化学教学的一个重要原则。从学生刚开始接触实验室时,就应该将“三废”不经处理直接排放造成的危害渗透到学生的意识里,树立高职院校学生绿色化学的理念,养成良好的实验习惯。另外,在实验教学中,要增加研究实验后废弃物无害化的处理这一环节,使得学生对于回收实验废弃物有足够的重视,实现废弃物的循环再利用,从而将污染控制到最低。如常见有机溶剂的回收利用,废气的吸附,校园雨水酸度的测定及水质净化,含重金属实验废液的分类回收处理等实验。这些实验贴近实际生活,在实验过程中能激发学生学习的兴趣和积极性,能加强学生的绿色化学的意识。
4.采用多媒体辅助教学,实现化学实验绿色化
多媒体技术在化学实验中的运用和发展对于自然资源的保护以及降低实验环境的污染具有重要作用。多媒体技术能将设备比较复杂、反应速度慢以及操作条件苛刻或者是一些常规实验无法开展的实验用生动的多媒体形式展现在学生的眼前,寓教于乐,增加学生学习的积极性。另外,对于有一些药品消耗量大或易燃易爆、操作不易控制或者是环境污染严重的实验,在教学过程中,可以用多媒体进行模拟演示实验,这样既完成了教学任务,还将绿色化学的教学理论渗透到了化学实验教学的过程中。如芳烃和卤代烃的性质实验,改用计算机模拟教学,无污染,实验现象明显,教学效果显著。
总之,在高职院校化学教学中进行绿色化学教育,是素质教育的一项重要的内容,也是培养学生对社会、对将来责任感的一项重要的举措。有助于提高学生的环保意识,提高学生环保的能力,同时还有助于从根本上阻止污染,改善环境,提高化学教育教学质量。
参考文献:
[1]张康华,曹小华,谢宝华.化学实验教学与绿色化学教育[J].2010,29(05):123-126.
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本书由4部分组成,共23章:第一部分概念,含1-4章:1. 绿色分析化学的概念;2. 有关绿色分析化学的教育:3. 绿色分析实验室的实验;4. 有关绿色分析化学的出版物。第二部分分析过程,含5-14章:5. 绿色取样技术:6. 样品的直接分析;7. 绿色分析的样品处理途径;8. 用非色谱分离技术制备绿色样品;9. 毛细管电泳;10. 绿谱学;11. 绿色分析原子光谱分析;12. 固相分子光谱学;13. 绿色分析化学的衍生技术:分子吸收、荧光和液相色谱;14. 绿色电分析方法。第三部分战略,含第15-19章:15. 分析化学中的能量降耗;16. 绿色分析化学和流动注射法;17. 微型化;18. 微材料或纳米材料的实验室芯片检测系统;19. 含有害有机化合物的实验室废料的光催化处理。第四部分应用的领域,含第20-23章:20. 绿色生物分析化学;21. 生物诊断中的红外光谱学:一种绿色分析途径;22. 环境分析;23. 绿色工业分析。本书目录的后面有各章作者的简介。每章的结尾有参考书目,书的最后是主题索引。
本书第一编著M. 瓜迪亚博士是西班牙巴伦西亚大学化学系教授兼主任,在分析化学领域曾发表过大量论文和专著,荣获很多奖项。他曾应邀在法国、德国、中国等很多国家讲学,并且是一些国际学术刊物的编委会成员。
本书系统地阐述了绿色分析化学的基本原理,并对样品分析的各个基本环节提出了“绿化”处理的途径。本书可作为化学系大学生、研究生的参考书;也是分析化学领域工作者有益的工具书。
篇3
如何在化学教学的过程中体现绿色化学理念,在潜移默化中对学生进行绿色化学理念的教育呢?
首先,教师在教学活动中起主导作用,只有教师形成绿色化学的理念,挖掘教材中体现绿色化学理念的部分,在分析教材内容设置及实验教学时才能对学生形成引导,才能在实施环境教育过程中,向学生潜移默化地渗透绿色化学的观念和要求,使他们树立起防治污染,保证人类生存质量的责任感。其次,具体在化学教学中要渗透绿色化学的思想。
一、立足课堂,将绿色化学的理念渗透在日常教学中
化学课堂是教学的主阵地,也是向学生传授环保知识的好场所。人教版高中化学教材内容的设置上就充分体现了绿色化学的思想。因此,在高中化学教学中处处都有绿色化学思想的体现,如,氯气用于自来水消毒的利弊;明矾的净水及其在食品中添加的安全性;硫和硫的化合物中的酸雨危害与防治;温室效应的利弊等;氮族元素中对汽车尾气的排放、氮氧化物造成的光化学烟雾;水中氮磷过多造成富营养化而形成赤潮等;几种重要金属中,铝对人体的危害与应用等等,用绿色化学的理论指导我们的教学,通过渗透绿色化学教育,让学生经常了解、关注身边的、国内外的环境热点,从而促进其深入了解的兴趣,并将其所学知识运用到生活中去。
二、绿色化学的理念渗透在化学实验教学中,增强学生的环保体验
在中学化学课本的编制和修订过程中,有关实验内容安排也充分体现了绿色化学原理:①对药品的取用给出了限量要求;②在教材修订时删除了许多有毒有害实验;③强调了闻气体的方法;④强调了实验中常见的事故避免、应急处理等;⑤强调有毒气体氯化氢、氯气等在制备实验中尾气的处理办法,等等。因此,在实验教学中要尽量体现绿色化学实验的新要求:省资源、无污染、无废物、多循环、多利用。课堂教学过程中要严格规范实验操作,尽可能减少污染。因此,化学实验教学中要力求利用最少的实验药品,获得最佳的实验效果,最大限度地减少废弃物;在实验教学中采用“讲―演―练―做”的模式;推行微型实验;将有毒有害有危险实验改成封闭实验或利用实验―投影放大或多媒体手段模拟实验教学代替有毒有害有危险实验。正确处理实验废液和剩余药品。
三、在社会生活中也应贯穿绿色化学的理念,让每位学生都应养成环境保护意识
设计研究性学习课题,鼓励学生积极参与:调查废旧电池是如何处理的以及回收废旧电池的意义价值;调查常用洗涤剂的品种、主要化学成分、性能、价格、对环境的影响;调查周围生活环境中“白色污染”的情况;通过这些调查让学生转变观念和态度,认识到在生活中对废弃物也要妥善处理,决不能随意倾倒,造成环境污染,有的还可以变废为宝。如不使用难降解的一次性饭盒,少使用、少废弃塑料袋,不乱扔废旧电池等。开展绿色化学专题活动,培养绿色化学意识。
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一、绿色化学理念
在化学教学中的贯彻绿色化学是指在反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质,要求使用化学药品遵循“5R”原则,即:拒用危害品(Reject);减少用量(Reduce);循环使用(Recycle);回收再用(Reuse);再生利用(Regenerate)。在中学化学中绿色化学的目标和任务不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染,是一门从源头上拒绝污染的化学。化学教育必须从中学化学教学开始就对学生贯彻这种思想和意识,进行绿色化学教学的实践和创新。
二、绿色化学在化学教学中的实践
1.理论教学中的绿色渗透
从绿色化学的角度来看,中学化学中许多物质的制取反应、性质实验、化学工艺等等都是值得讨论和重新考虑的。这给改革课堂教学、课程资源整合、培养学生的创新精神提供了良好的契机。要充分挖掘教材中的绿色化学资源的有关内容,在各章节的教学中插入绿色化学的理念。(1)在课堂教学中融入绿色化学教育,要注意结合学生的知识基础和认知规律。(2)绿色化学知识应以反复出现、螺旋式上升的方式在课堂教学中展现。(3)要充分利用教材中已有的环境保护内容及绿色化学因素,积极挖掘隐含的绿色化学教育因素。在具体实施过程中可以采取点—点互动式教学法,即将化学知识点与绿色化学知识点联系起来,每学到一种环境污染物,教师都可将绿色化学中处理、解决这种污染物的方法或原理适当介绍给学生例如:有关酸雨的环境问题的介绍。
2.实验教学中的绿色设计
在实验教学过程中要积极实现绿色化学的理念,应用科学、合理的试验方法对环境污染进行预防和治理,让学生在实验过程体会绿色化学的宗旨和意义。在实验设计中应遵循以下原则:(1)能否达到目的;(2)所用原料是否绿色、常见、易得;(3)原料反应利用率的高低;(4)实验过程是否科学、绿色;(5)有无造成环境污染,产生“三废”;(6)实验的误差大小等。改进实验方法,强化学生的创新意识。一个好的化学实验不仅能加深学生对实验现象本身的记忆,而且能进一步加深对知识的理解。因此化学教师必须致力于寻求好的实验方法,力求使实验变得设计更合理,操作更简单,现象更明显。开发微型化实验,实施绿色化学实验。微型化学是在绿色思想的指导下,用于预防化学污染、对常规实验进行改革而发展起来的新方法、新技术。微型化学实验具有现象明显、效果良好、节约实验药品和时间、减少污染、安全、便携等优点,它符合绿色化学的宗旨,即在实验过程中,尽可能地从源头减少或消除污染。依托多媒体辅助或观看实验录像达到绿色环保要求。在遇到危险性较大抑或伴随有毒、有害物质生成较多的演示实验时,如果教师采用多媒体辅助教学,不仅同样能够达到演示实验的效果,而且对那些因设备复杂(投资大)、危险性大、反应周期长和操作条件苛刻、常规实验无法开出,但又很重要的实验,以生动有趣的多媒体课件形式表现出来,寓教于乐,大大提高了教学质量,又体现了绿色化学要求。
3.紧跟高考改革进程,在试题中体现绿色思想
近几年高考题中大量出现了关于运用化学原理进行绿色、环保、安全、节能方面的试题。从2000年全国化学奥林匹克竞赛题在中学化学命题中首次明确使用“绿色化学”一词,到近年几年全国及各省市的高考试题,绿色化学的考题逐年增多。2010年的高考化学试题中如福建卷中大量出现了关于化学生产工艺、元素分析与绿色、环保相关的内容,而且都是大分值的题目。在高考化学试题中体现绿色化学的理念,必定是今后高考化学命题的趋势之一。
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一、将绿色化学理念渗透到初中化学的课堂教学中去
1.适当延伸初中化学中涉及的教学内容
现今,初中化学的教科书中也融入了很多绿色化学的知识,比如海水资源的开发与利用、化学反应条件控制等等.教师在进行课堂教学时应该紧扣教材,将绿色化学理念随时体现出来,做好初中生的绿色化学启蒙教育,提高他们对绿色化学的积极性以及知识水平.当然,化学教师除了要利用好教材中关于绿色化学的内容之外,也可以对内容进行适当的延伸,让初中生能够更容易的理解绿色化学的概念,提升他们学习绿色化学的兴趣.
例如,化学教师讲解酿酒的原理之后,还可以进一步给初中生简单介绍目前我国工业生产和日常生活中对乙醇的需求情况.让他们知道我国对乙醇的需求现状是供不应求的,而且单纯使用淀粉类粮食作物生产酒精的话将会产生非常庞大的成本.而在大自然中含量相当丰富却无法供人类食用的纤维素(如树叶、稻草和玉米芯)也是碳水化合物.如果使用这类纤维素作为乙醇制取的原料来源,不仅能将生产成本大大降低,而且也不失为一条新能源开发的可行道路.
2.借助多媒体等现代化教学手段
在初中化学的教材中涉及绿色化学的内容非常多,如白色污染防治、能源的综合利用、臭氧空洞、水污染等.但是对于这些绿色化学理念的解释,初中化学教材中仅仅局限于直白的文字.教师在化学课堂教学课堂上,很难将这些绿色化学的理念给学生解释清楚.所以这时候就必须要借助多媒体等现代化的教学手段进行教学.将绿色化学内容以图片、动画、视频的形式呈现给初中生,给他们营造强烈的视觉或听觉感受,加强初中生对绿色化学的感知程度.还可以收集一些时事新闻,将初中生的实际生活与绿色化学联系起来,让他们更容易理解绿色化学概念的同时,体会到实现绿色化学对国家可持续发展的重要性.而且对于那些由于客观条件限制不能进行现场演示教学的趣味实验,也可以通过多媒体课件展示给初中生,让他们对实验形成一定的印象和认知,弥补无法进行实验的遗憾,进而对绿色化学树立起一个全新的认知和理解.
二、加强绿色化学理念在初中化学实验中的实践
1.严格规范初中化学实验的基本操作
初中化学是一门建立在实验基础上的学科,所以做好实验教学是丰富初中生绿色化学理念的重要手段之一.在初中化学实验中,也可以将资源节约、无污染无废料、循环利用等绿色化学实验新要求充分的体现出来.在初中生的心中牢固树立起“关爱环境、保护环境”的意识.因此,在初中化学实验的实际进行过程中,必须要对实验的基本操作进行严格的规范.如何正确的闻气体、放置药品?取药品时操作工具的选用、具体的操作手法以及取药品的量等,化学教师都必须要对初中生交代清楚.化学实验结束以后,教师还必须正确、细致地指导初中生做好化学废弃物的处理、仪器的清洗归位以及实验桌面的清理等工作.
例如,化学教师在指导初中生进行酸碱盐性质的实验时,就可以引导他们将试管改为点滴板来进行实验操作.这样一来不仅可以使实验现象更明显,实验结果对比起来更容易;而且还可以达到节约实验药品的目的,避免药品的浪费,减少对环境的污染,进而在潜移默化之中让初中生形成绿色化学的意识.
2.及时优化初中化学实验的装置
进行初中化学实验时,固体、液体和气体的产生不可避免.但是在这些产物之中有很多都是有毒或者有害的,她们不仅会污染环境还会威胁人类身体的健康.因此,教师在引导初中生进行化学实验时,可以在不让实验的结果和现象受到影响的前提下,鼓励初中生主动去改进和优化化学实验的方法、步骤以及仪器装置.以此来降低化学试剂和实验产物对环境的污染,实现绿色化学实验的目的.
例如,化学教师带演示一氧化碳还原氧化铁的实验时,应该对初中生强调尾气(即一氧化碳)处理的重要意义,并让学生尝试思考更多更好的尾气处理办法.除了将一氧化碳燃烧后以二氧化碳形式排放到空气中之外,还可以采用气球法或排水法将一氧化碳收集起来然后加以再利用;或者将后面一盏酒精灯撤掉,并将用于导出尾气的玻璃导管设计成弯管,使尾气在放有氧化铁粉末的试管下再次燃烧反应,实现尾气循环再利用,提升实验物资利用率及实验产物的利用率.
三、重视在初中化学课后习题中对绿色化学的渗透
课后习题训练是帮助初中生巩固课堂所学化学知识,提高他们的化学能力的必要方法.所以化学教师应该要将绿色化学的理念融入到课后习题的训练中去,让初中生学会运用绿色化学思想去解决现实生活中的问题.
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随着社会的发展,环保意识已经深入到人们的心中。从当前环境污染来看,很大一部分来自于建筑废物和有害物,很多建筑工地为了图省事、节开支,到处抛洒建筑垃圾和任由挥发性有害物质暴露于空气中,建筑技校培养出来的人才是建筑场地的管理型技术人才,是未来的工程项目经理,提高建筑技术人员的环保意识,增强环保能力是刻不容缓的事情。绿色化学理念正是基于这样的背景下提出来的,因此,如何将绿色化学理念渗透到化学教学中,是值得我们不断深入研究的共同课题。
一、实现绿色化学的主要方式一是对“原子经济性”反应的开发利用。通过将近似理想的原料分子中的原子,进行有效转化,使其能够全部变成产物,而不会产生一点废物。有的利用原子经济反应,如丙烯氢甲酰化制丁醛等。有的已将两步反应变为一步的反应,如生产环氧乙烷的过程。二是确保溶剂无毒、无害。从当前环境污染来看,很多都是化学制品造成的。所以,如果研发无毒无害溶剂来替代挥发性溶剂,正是当前绿色化学所需要重点探究的。如超临界流体、超临界二氧化碳的研发,因为其没有毒害,不会燃烧,且价格便宜,很受欢迎。
二、建筑专业实施绿色化学理念的举措1.帮助学生树立珍惜资源、环境的思想理念是实施绿色化学教育的关键如何防止化学实验污染,如何对学生进行绿色化学思想教育,成为化学教育工作者必须承担的一份责任。教师在化学实验教学中,应从环境保护的高度来考虑实验原理、设备、手段、方法,启迪学生改进、重新设计传统的化学实验,使之符合绿色化学标准。让学生领会到绿色化学科技不仅仅是化学领域的任务,而是每一个人必须理解的观念和应该承担的社会责任。2.站在时展的高度理解实施绿色化学教学现在的技工毕业生除了掌握一定的操作技术,还应具备保护环境的意识和可持续性发展的能力,应该能对工作生产中出现的化工废料进行无害化处理。而要实现这一目标就必然涉及到环境教育,迫使人们对当前的环境教育重新定位,探讨新的教育教学模式,以适应时展。3.构建绿色化学教学体系(1)教材绿色化。教材是教学内容的主要载体,是学生获得知识的来源。因此,教材应以绿色化学为主线,以基本化学知识、原理为支点,去构建新教材体系,充分体现时代性、创新性和绿色化。实验内容也要作合理的取舍和安排,既要体现知识性,又要强化学生综合利用资源和环保的意识。(2)以计算机为平台模拟化学实验。电子、信息技术迅猛发展,使教学方法多样化成为可能。如利用Flash、化学仿真实验室等软件对传统的实验装置、过程、现象进行模拟,再辅助动画等多媒体技术,让学生身临其境,全方位感受实验的动态过程。(3)开发、利用微型化实验,减少污染。微型化实验是绿色化学教育改革的直接体现。它是对常规仪器进行微缩,用尽可能少的化学试剂获得明显的反应结果和准确的化学信息的一种崭新的实验技术。微型化实验本质上并非是与传统化学实验对立,更不是节约成本的权宜之计,而是在绿色化学理念的指导下,用预防化学污染的新思想、新技术、新方法对传统的实验进行改造,对化学实验思维的创新性变革。
三、几点建议除了上述的有效措施外,笔者结合当前高级技工建筑专业化学教学中渗透绿色化学理念的实际,提出如下建议,仅供同行参考。1.注重教学内容的整合一是充分利用网络资源,做好绿色化学理念的渗透。在化学教学中,因为教材内容毕竟十分有效,如果仅仅局限于教材,是远远不够的。因此,教师在深入挖掘化学教材内容的基础上,可以充分利用网络,将网络上丰富的绿色化学资源引入到课堂教学中来,这样不仅能够扩大课堂教学的信息量,而且能够开拓学生研究,突破实践和空间的局限性,从而极大激发学生的学习兴趣。二是充分利用生活资源。生活中有许多绿色化学资源,因此,在进行绿色化学理念渗透的过程中,要将其与生活别是建筑工程中的绿色化学问题联系起来。通过引入生活中的实际例子,能够增强化学教学内容的亲近感,从而激发学生的学习兴趣,在此基础上,引导学生充分认识到绿色化学在现实中的实用价值。2.做好绿色化学实验研究在实验教学中,教师是学生学习的楷模。如果教师能够在实验中自觉规范实验操作,做到言与行的统一,改革教科书中不良实验,那么在学生的心目中就会自觉形成保护环境的自我规范,学生就会自觉关心、爱护和尊重环境,从我做起,而不是一味指责别人。例如,苯的溴代反应,一般在导管与硝酸银溶液处看到的是红烟状的溴而不是白雾状的溴化氢。反应速率控制不当,红烟弥散于讲台上,伴随着教师痛苦的表情(溴可催泪)和前排学生不绝于耳的咳嗽声,以及打开门窗的尬尴态,使得学生的探索兴趣索然全无。如果从绿色化学的角度出发,改进两处:一是将铁粉换为可抽拉的铁丝,并将其端部磁化后再吸一些铁粉。二是在反应容器和硝酸银溶液之间加装一盛四氯化碳的容器,将多余的挥发出的溴吸收之后,仅留下溴化氢,这时的白雾现象会更加明显。用绿色化学的观点来分析,上述改进仅从环境保护的角度人手,如果用微型化学实验借助多媒体设备中的载物台予以放大,将是更好的选择。这样反应之后带给环境的毒害会降至最低程度。3.以绿色化学原则改革化学教材和试验教学传统的化学教材,较少体现绿色化学的原则,不利于学生树立绿色化学的意识,我们应该把绿色化学的思想和内容融合于深化教学内容和教材改革之中,更新教学内容和教学方法,在教学大纲中必须明确规定绿色化学的教学和基本要求,以绿色化学为主线,以学科交叉融合为前提构建新的教材体系,结合学科特点,结合具体的原料、反应和工艺,介绍绿色化学的基本思想和技术,在此基础上,逐渐引导和培养学生的绿色意识。实验教学是培养学生动手实践能力的重要环节,大多数化学实验,都不可避免产生有害或有毒的气体、液体或固体,直接影响实验人员的身体健康和污染环境,因此,实验教学中不仅要培养学生的各项实验技能,还要实施绿色化学教育,使化学实验“绿色化”。
四、结语综上所述,绿色化学的渗透是提升学生化学素养的需要,是适应未来就业形势的需要,更是促进学生长远发展的需要。因此,加强绿色化学理念的渗透具有十分重要的现实意义。作为化学教师,要转变教育观念,不断探索、创新教育教学方法,让学生在绿色化学教育中树立新理念,增强才干,从而提升学生市场竞争实力。
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初中化学是化学学习的启蒙,要让化学更好地发展,必须让最先进的理念走进寄托化学发展之希望的初中学生的心灵。化学最先进的理念是什么呢?是绿色化学。如何让它走进学生的心灵呢?
第一,必须让学生从理念上认识绿色化学,体会到它的时代必然性和优越性。
自从化学成为一门独立的学科之后,化学家们己创造出了许多自然界中不存在的物质,极大地丰富了人类的物质生活。人类在享用化学的先进成果的同时,也不得不面对化学带来的污染。传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重。化学工业能否生产出对环境无害的化学品?甚至开发出不产生废物的工艺?有识之士提出了绿色化学的号召,并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学不是简单地进行环境保护,简单地治理污染,而是要利用化学原理从源头上消除污染。那么,什么是绿色化学呢?绿色化学又称环境无害化学,环境友好化学或清洁化学,是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则,即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子,在始端就采用实现污染预防的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,是一门从源头上阻止污染的化学。绿色化学不同于环境保护,绿色化学不是被动地治理污染,而是主动的防止化学污染,从而在根本上切断污染源,所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。
第二,让学生在做化学实验的过程中运用绿色化学理念,使绿色化学内化在学生心灵。
要运用绿色化学的理念,就必须了解绿色化学的特点。绿色化学的主要特点有:①充分利用资源和能源,采用无毒、无害的原料;②在无毒、无害的条件下进行反应,以减少向环境排放废物;③提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳,实现“零排放”;④生产出有利环境保护社区安全和人体健康的环境友好的产品。
根据特点1我们可以引导初中学生在做化学实验时充分利用身边的用品做实验,变废为宝,开辟家庭小实验和寻找某些实验仪器和药品的化用品活动,使身边的资源和能源得以充分利用。
例如:①利用鸡蛋壳和白醋来制取CO2
②注射器可以代替胶头滴管取用和滴加少量液体药品。
根据特点2我们可以指导学生做实验时要妥善处理污染物,创造环境和条件,减少污染物排放。例如①利用白磷和氧气反应的实验证质量永恒定律时,将白磷放在底部铺有细沙的锥形瓶中,锥形瓶口盖橡皮塞,橡皮塞上安装一根玻璃管,玻璃管上端必须系牢一个气球,通过密封防止生成的P2O5白烟散出,污染空气。
②在做CO还原CUO时,将尾气CO烧掉,减少污染物向环境排放。
根据特点3,我们要充分利用原料中的原子,指导学生节约药品,剩余药品回收利用,生成物也要回收,废物分类收集,力图让废物也成为我们实验所需的药品,例如①制取CO2时,往往在实验结束时还有大理石没有反应完,可以回收。②做酸碱指示剂鉴别酸碱性时,药品用量要少,否则是浪费。③有的废液中含有CL- 、 SO2-4 ,可以作为检验液体中是否含有CL- 、SO2-4的样品。
根据特点4,我们可以指导学生为什么不能用工业酒精兑酒,为什么不能用工业盐来调味.加深化学产品对于环保,人体健康和安全的特殊要求,从而使他们以后从使化工生产有这方面的绿色化学意识.
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关键词:绿色化学;化学实验;高中化学教育
中图分类号:G633.2?摇 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)05-0069-02
化学与我们的生活息息相关,在化学教育中,化学实验具有不可替代的地位和作用,随着素质教育的提高和环境问题的恶化,化学教育中的环境教育越来越受到人们的重视,绿色化学是为适应环境保护需要而出现的一种新的化学理念,是人类与自然和谐相处的化学,已为世界各国普遍接受并大力提倡。面对绿色化学新理念、新要求,如何结合当前的素质教育和创新教育,把绿色化学理念贯穿于高中化学新课程教学的全过程中,是一个非常值得我们深思的问题。作为一名普通的化学教育工作者,作者通过亲身实践,总结、探讨了在高中化学教育中引入“绿色化学理念”的方法和途径。
一、在课堂教学中渗透绿色化学理念
1.剖析教材内容(知识点),寻找结合点,渗透绿色化学理念。教材是教学过程中知识的载体。在我们目前所用教材中,涉及了许多有关环境保护、绿色化学的知识点,比如环境污染、三废、大气污染物、酸雨、温室效应、光化学烟雾、固体废弃物、重金属污染等,紧密联系生活实际,强调走绿色化学之路的必然性和重要性。
2.结合绿色化工原理,正反对比,凸显绿色化学理念。化学教师的绿色意识是绿色化学走进课堂,潜移默化地传递给学生的前提,在课堂教学过程中,以目标物质在化工生产中的某一作用为切入点,通过寻找替代物质,并进行有针对性的对比,用事实凸显绿色工艺的优势。例如在介绍氯气的化学性质及其用途时,可以对比双氧水,在造纸工业中对于纸浆的漂白,双氧水等绿色氧化剂将逐渐取代氯气。因为使用双氧水做漂白剂,不会产生一些含氯的有毒有害物质,对环境比较有益。
二、在化学实验中践行绿色化学理念
化学是一门以实验为基础的科学,而化学实验往往存在“三废”的问题,面对绿色化学的新理念,我们可以从以下几个方面入手。
1.化学实验微型化。化学实验微型化是在满足获取化学信息目标的前提下,对化学实验进行重新设计与探索,使其尽可能减少化学试剂的用量。仪器装置小、化学试剂用量少是微型化学实验的两个基本特点。微型化学实验的试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一,能改善实验室环境,大幅度减少实验室空气和水体的排放污染,具有操作方便、节约药品、减少污染的优点,代表了绿色实验发展的方向。刘强[1]老师对氯气的性质实验进行改进,将氯气的制备通过漂白液与稀硫酸在培养皿中反应制得,此反应生成的氯气迅速扩散到培养皿中的其他液滴里进行反应,具有生成的氯气量少、环境污染小、实验效果明显,且可同时验证多个性质的优点。
2.化学实验操作规范化。化学实验操作有非常严格的标准,比如药品的称量、试剂的取用、三废的处理等等,各个操作步骤必须严格按照标准来进行,否则,不但会造成药品、能源的浪费,污染环境,有时候还可能会发生比较严重的实验事故,给师生的人身安全及生活环境造成比较大的伤害。比如在进行化学实验时,实验“三废”必须严格按照标准无害化处理后排放。通过规范化的实验操作,培养学生的安全意识和绿色化学意识。
3.化学实验药品无害化。进行化学实验的目的是为了更直观地将一些实验现象或实验原理展示给学生,培养学生通过实验探索科学、获取知识的兴趣。能展示同一实验原理或实验现象的化学试剂可能并不唯一,通过对实验步骤或反应途径进行设计,尽可能选择一些对环境友好的原料、催化剂等。比如我们常用白磷来展示“自燃”这个实验现象,但有很多缺点,白磷毒性较大,且产物对环境污染也比较严重,此时我们可以用Mg2Si水解产生的SiH4在水面上自燃代替白磷,实验过程无毒无污染,体现了绿色化学的理念。
4.“三废”处理标准化。“三废”处理是化学实验过程中的重要组成部分,针对“三废”种类的不同,处理方法多种多样,但“无害化”是共同的标准。在实验过程中,作为教师应积极引导学生将各种废液、废渣按照处理方法不同,分门别类倒入各自的回收容器内,然后采用相应的处理方法,比如中和、分解、吸收、燃烧、回收循环利用等对其进行处理。
5.计算机辅助模拟高危实验。个别化学实验在操作过程中涉及到的有毒有害物质比较多,或危险系数比较大(易燃、易爆等),既对环境造成的污染比较大,又给师生身体安全及健康带来极大的危害,这些与绿色化学的目标和原则相违背,在这种情况下,采用计算机模拟就显得尤为重要。利用计算机技术对实验原理、实验设备、工艺流程进行模拟,使学生在仿真操作过程中有一种身临其境的感受,这样既有助于学生理解、掌握理论知识,又减少了“三废”污染。
三、在课外实践中延伸绿色化学理念
化学是一门与生活联系紧密的科学,让学生将课堂上所学的化学知识融入到生活当中,培养学生利用化学知识发现、解决生活中各种问题的能力,利用课外活动和社会实践来延伸学生的绿色化学理念。
1.设计实践性调研课题,调动学生求知的积极性。利用假期时间,带领学生调查本地区生活垃圾的分类、回收及循环利用的问题。比如废旧电池是如何处理的,如果处理不当会给我们的生活带来怎样的危害;家用洗衣粉的常用品牌、主要化学成分、对环境有何影响;“白色污染”的来源及可行的解决方法等,通过这些与化学有关的社会生活现象,让学生自己发现问题,提出自己的看法或解决方法,调动学生学习化学的积极性,树立正确的、绿色的化学理念。
2.开展绿色化学专题活动,引导学生树立绿色化学意识。邀请相关专家进入校园举办有关绿色化学的知识讲座、科普宣传等,并结合化学竞赛、化学板报,积极引导学生树立绿色化学的意识,同时,也可以组织学生对身边的一些污染现象进行调查,比如生活垃圾、造纸废水等,明确这些污染物的产生、危害及处理方法,使学生在课堂所学的化学知识进一步得到深化,培养其学习化学的浓厚兴趣,增强实践能力,最终提升学生的绿色化学理念。
绿色化学是未来化学发展的必然趋势,也是我们人类生存、与自然和谐相处的根本保证,而高中教育是围绕全民族素质提高进行的教育,在高中化学教育中引入绿色化学的理念,使学生树立牢固的绿色化学观,引导他们成为有责任感的新时期社会主义接班人,对于中华民族的可持续性发展,具有非常重要的意义。
参考文献:
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关键词:化学复习;立足生活;生本课堂
化学让学生从生活走进化学、接触化学、学习化学。十多年的化学教学经验告诉我,要学好化学,必须从生活出发,上面两点仅是代表性的,除此之外,还应从以下几方面狠下工夫。
一、捕捉生活现象,引入化学问题
因为许多化学反应和化学原理在生产和生活中都可以找到它们的影子。因此,在设计教学内容时,教师要有意识地将教材中的相关知识与学生的生活实际紧密联系起来,捕捉适宜的生活现象,引入新知,进而提炼出化学问题。
例如,新买的铝壶烧过自来水后有黑色斑点。这些奇妙的现象激起学生的好奇心后,就能促使他们去学习掌握铝和氧气容易发生化学反应的性质。由于有了跟学生的生活实际紧密联系的导入,学生对于新知的学习就有了积极性和强烈的求知欲,兴趣自然而生。
二、创设生活情境,感受化学问题
化学是人类在长期的社会生产生活实践中发展起来的,它与人类的生产生活疾病预防和社会的发展息息相关。
在教学时,我们要注意从学生熟悉的生活情境中,选择学生身边常出现的、生动有趣的、有利于学生探究的问题,创设鲜明的问题情境作为素材,以激发学生的兴趣和动机。比如,家中敞开的食盐为什么会变潮?在城市的街道和高速路上撒的物质为什么会使雪融化?等等,通过大量具体的、真实的生活事件,引导学生感受、体会和了解化学问题。
三、参与生活实践,认识化学问题
“实践出真知。”实践是学生学习化学的重要环节,是知识理解的延伸与升华。任何束缚学生手脚、只允许他们苦思冥想的教学方法都是不科学的。只有让学生充分进行生活实践,才能使学生真正明白所学知识的价值。例如,结合空气、水、酸、碱、盐及氧化物等内容的学习,组织学生对本地区的环境状况(饮用水、空气、土壤等)、空气的污染状况、污水处理厂的流程和原理、周边农村地区施用化肥和农药的具体情况等进行调查,组织学生关注以上与化学相关的焦点新闻并从网上查询分析原因。通过这些实验和调查活动,运用化学原理积极展开思维,不仅能使学生树立绿色食品、绿色环保、绿色化学的意识,而且可逐步提高分析问题、探究问题和解决问题的能力。学生去亲身体验,在实践活动中就能理解知识,进而掌握知识。
四、运用化学知识,解决生活问题
《义务教育化学课程标准》指出,使学生“正确认识科学、技术与社会的相互关系,能运用所学知识解释生产、生活中的化学现象,解决与化学有关的一些实际问题,初步树立社会可持续发展的思想”。
新教材努力从化学的视角去展示社会的可持续发展,培养学生对自然和社会的意识感、责任感,用科学、技术、社会相联系的观点引导学生认识材料、能源、健康、环境保护与化学的关系,逐步培养学生形成综合的科学观和对有关的社会问题做出判断决策的能力。
所以,化学教学不仅要从学生的生活中提出具体的化学问题,还必须结合现实生活中的实际问题,让学生运用化学知识和化学的思维方式方法去看待、分析与解决,从而使学生体验到学习化学的价值,进一步感受到化学与现实生活的紧密联系,提高学生的实践能力,从而培养学生观察自然和社会的能力,树立正确的化学观。当前,我们正在全面推进生本课堂,通过这样的方式,不仅能提高学生学习化学的热情,还能教会从多个角度去思考、探究化学问题。这种开放型的教学方式正是新教材所倡导和要求的,这样使学生受益匪浅,从而感知化学学科的重要性,特别是化学与生活之间的紧密关系。
参考文献:
[1]吴俊明.新课程理念与初中化学课程改革[M].东北师大出版社,2002-06.
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关键词:初中;化学;实验;绿色
中图分类号:G633.8 文献标识码:B 文章编号:1672-1578(2016)03-0400-01
实验是学习化学这门课程的重要环节,而且初中化学的大部分知识都与实验密切相关,它们或是通过实验引入又或是在实验过程中生成,再或者就是通过实验来取得验证。近年来随着新课程的改革,全国各地广泛开展以知识创新和能力创新为核心的素质教育,绿色化学的概念也渐渐被化学教师们运用到化学实验中,有的还将绿色化学的观念融入到了整个化学的教学中。在化学的教学中融入绿色实验的思维,对于学生和老师的健康有着重要的作用,而且还能在一定程度上保护环境。本文将初中的化学实验作为研究的对象,从实验原理要体现绿色化、实验过程要体现绿色化、处理实验产生的尾气和废液、设计微型实验几方面对在教学中应培养学生的"绿色"思想,深入研究绿色实验在化学教学中的实践,以望能给相关的教师及研究人员提供参考。绿色化学的产生对我国以及对世界各国来说,都是极其有益的,它不仅能帮助我们节约能源,同时能够保护我们的环境免于破坏。
1.绿色化学实验的内涵
在初中化学实验中进行绿色实验,首先要将绿色化学的理念贯穿在化学教学的全过程,尤其是在进行化学实验时;其次是在满足教学要求的前提下,充分利用资源和能源,尽可能采用无毒和无害的实验材料,从而减少向环境排放有害物质来完成实验。这就是说,做实验的过程就是绿色化学很好的体现,在实验过程中开展绿色化教育就不再是纸上谈兵的事,长久以往会对学生的健康以及人与自然的和谐发展产生积极的作用。
2.实现初中化实验绿色的措施
2.1 严格遵守化学实验的绿色化要求。初中实验中的绿色体现了化学这门课程知识与社会的相互联系和相互作用,是社会对化学科学发展的新要求,它对于保护人类赖以生存的环境,实现人类社会的可持续发展具有重要意义。因此,在化学实验教学中应尽量做到选择的实验,其反应物和生成物无污染或污染小;如果是污染性较强的反应物,则在密闭的装置内进行实验,如无法进行密闭实验,可在通风好的地方进行或采取其它防护措施;对于产生的污染物做到有效的回收和处理;在保证实验效果的情况下,应尽量减少反应物的剂量以减少污染物的产生。
2.2 树立化学实验的绿色意识。
在实验教学中,对每一个具体的实验,应尽量减少实验事故的潜在危险。例如,在演示硫的燃烧实验时,教师可以先让学生思考:在进行该实验时,有大量的刺激性气味的气体产生,且有毒,那在实验时应该采取什么措施呢?这时,学生各抒己见:在一个密封的装置内做实验,取用的药品尽可能少,该集气瓶内放入能吸收该气体的化学试剂,反应发生后立即将反应装置移到外,打开窗户及时排出有毒气体等等。教师应从引导学生尽量少地污染教室环境、不去吸入有毒气体和便于观察等角度出发,进行讨论分析,接着进行演示,打开窗户,取用最少量药品,在集气瓶内盛少量水,当学生看到硫在空气和氧气中燃烧的现象后,立即将反应装置迅速移出教室外,以确保实验安全和强化学生的安全意识及环保意识。
2.3 开展化学实验的绿色设计。 现行化学教材的一些实验在具体操作过程中存在着诸如药品用量大、反应耗时长、废气未经处理直接排入空气造成环境污染等问题。因此,我们应用绿色化学理念对教材中部分存在的问题进行适当的改进,使化学实验朝着绿色化、微型化发展。在初中化学实验教与学中,可以对常规化学实验仪器进行改进,尽可能使仪器微型化,因为只有仪器微型化了,才能减少试剂在器皿上的附着量和残留量。比如,在"氧气的性质"的这次教学中,常规化学实验是用燃烧匙这一容器盛硫或红磷进行实验,存在的问题就是燃烧匙太深,可燃物与氧气接触就会受阻,燃烧时间加长,不容易熄灭。因而产生大量的二氧化硫等物质污染环境。针对这个实验可将燃烧匙进行改进,将一根细玻璃棒的一端烧至半熔后用镊子压出一个小凹槽,这样微型燃烧匙就制成了,用青霉素瓶做微型反应容器,该燃烧现象会更明显。与此同时,我们也应尽可能进行小剂量实验,只要能达到实验的目的和效果,尽可能少用一些试剂,以减少废气物的产生,保护环境。比如,初中化学实验很多是在试管内进行的实验,在实验时只要在能明显观察到实验现象的条件下将反应物用量减少到最低限度,以达到节约药品,保护环境的目的,也可以将大部分在试管内进行的实验在井穴板上进行。在实验完成后我们也要将残留的实验材料进行妥善的处理,以免它对环境造成不必要的破坏。
小结:随着经济的快速发展,我国的环境问题也异常突出,有很多是由于化学变化引起的,面对这严峻的环境趋势,我们每个人要从身边小事做起,贡献自己的力量。初中开始接触化学,在实验教学中贯彻绿色化学思想很重要。作为化学教师,应具有环保意识、树立绿色化学的教学思想,积极提倡绿色教育。在实验教学中要创造条件,减少"三废"的排放,保护环境,使学生在老师潜移默化的影响下,建立绿色化学思想,自觉形成环保意识和环保思维方式。同时绿色化学的兴起,为化学教学中开展环保教育提供了契机。在新课程教学中,化学教师要准确把握绿色化学理念,并将其渗透到实验教学中去,使学生了解绿色化学、接受绿色化学,牢固树立环保意识,为可持续发展贡献一份力量。
参考文献:
[1] 魏美薇;;寓绿色化学于中学化学教育[J];才智;2011年24期
[2] 关玲;徐@峰;;化学教学实验室废弃有机试剂的收集、处理及利用[A];北京高教学会实验室工作研究会2010年学术研讨会论文集(下册)[C];2010年
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