时间:2022-10-10 11:49:40

【关键词】化学教学 绿色化学
一、“绿色化学”的提出和内涵
“绿色化学”这个名称最早出现在美国环保局的官方文件中,以突出化学对环境的友好。1995年,美国总统克林顿、副总统戈尔专设了“总统绿色化学挑战奖”,以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究,鼓励支持重大的创造性的科学技术突破,从根本上减少乃至杜绝化学污染源。由于上述原因,使得“绿色化学”这个名称广为传播。
二、“绿色化学”在中学化学中的渗透
1.立足课堂,渗透绿色知识。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。绿色化学要求与环境教育宗旨是高度一致的。在实施环境教育过程中,要向学生阐明绿色化学的观点、要求使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感。化学教师要充分挖掘和利用教材中的环保知识内容,采取渗透的方式,在介绍某种物质或操作方法时自然地引入相关的环保知识,让学生增长环保知识。
2.立足实验,培养绿色习惯。化学实验教学不仅可以使学生观察到用语言难以表达清楚的清晰的实验现象,增强直观的感性认识,而且能培养学生观察、描述、分析问题和解决问题的能力。但实验必定会涉及到有害、有毒的物质,从某种意义上讲学校中环境污染主要来源于化学实验。实验教学与绿色化学联系最为紧密,最为直接,在实验教学贯彻绿色化学思想是非常必要的。
(1)药品的贮存的规范化。如易挥发的液溴、浓硝酸、浓盐酸等用钟罩封闭贮存;对大多数有机物如苯、甲苯、丙酮、甲醛等用专柜避光保存;对剧如汞、白磷等用专柜上锁保存,定期检查贮存情况。
(2)演示实验中尾气的吸收处理。如在制取硫化氢、二氧化硫、氯气、氯化氢、一氧化氮、二氧化氮、氨气、一氧化碳等气体时一定要通过演示实验讲清吸收的原因(有害气体不允许直接排放到大气中),强调尾气吸收的重要性,使学生深深认识到只要涉及气体的制备问题就应考虑尾气处理。
(3)规范实验操作。化学实验中,师生都要接触有害物质和无害物质,在实验中也会闻到有害和无害气体。因此,必须指导学生要严格按照实验操作的程序,有条不紊地进行各种实验。正确地闻气体、取药品、取有毒性原料,甚至如何盖瓶盖、放置试剂、取药品的各种工具的选用、取用药品量的多少都要向学生交代清楚;改进实验方法,设计合理的实验装置。昼采用封闭措施,减少师生被动接受有毒有害气体的污染。实验结束后,处理化学废物和实验中产生的废气。把仪器洗涤干净放回原处,擦洗干净实验桌面,这些都要认真细致指导,使实验活动从始至终成为对学生进行环境教育的课堂。
(4)实验微型化。目前在常规实验中,药品用量较多不仅造成浪费,还污染环境。因此,在实验中用玻璃管制成各种可加热仪器的替代实验仪器、用点滴板等进行微型系列实验。这种方法药品用量少、反应产物少、操作安全,实验不会造成危险,对环境的污染程度较轻。同时也达到了实验的目的。
3.立足课外,提高绿色素质。课堂教学是对学生进行绿色教育的主阵地,但课外活动形式多种多样,内容丰富多彩,是课堂教育的很好补充。为了全面提高每个学生的绿色素质,组织学生积极参与课外社会实践活动。
(1)专题讨论。对教材中讲的少而对环保具有重大意义的内容,可以专题讲座的形式向学生介绍,如针对有的学生认为环境污染主要是由于工业生产造成的,与自身没有太大的关系。可见环境保护不只是国家、环保部门的事,每个人都应从家庭污染出发保护环境。通过这些信息的介绍,使学生感到自身在制造污染破坏环境,是多么可怕又多么可悲,要从自身做起,节约用水、少使用一次性餐具、少用化学用品,以减少污染,为保护环境而改变生活习惯。
(2)课外实验。积极利用课外实验配合课堂教学,开展环保教育。“河水、雨水酸碱性的检测”、“模拟水体受硝酸汞、硫酸铜等污染的检测及危害”、“干电池的收回河利用”等,让学生在实验过程中既锻炼动手能力又强化了绿色意识。
(3)实地参观社会调查。组织学生参观本地邻近的自来水厂、污水处理站、化工厂并进行实地调查。如空气污染调查、水污染及对策调查等调查报告并进行交流。这样不仅能培养学生理论联系实际、实事求是的科学态度,而且能使他们感知环境污染的危害性及环境保护的迫切性。
(4)展览板报、墙报。利用教室及校园的黑板报、墙报进行环保展览宣传,以增强环保安全意识。组织学生植树种草,绿化环境,减少嗓音,为保护环境出一分力量。
绿色化学,又叫清洁化学、环境友好化学,其实质是让反应过程保持原子经济性,使整个反应过程无污染,反应物充分利用,达到提高反应转化率和经济效益的目的。这对于预防污染,治理污染,保护环境,节约能源有着极其重要的作用。我国提出建设环境友好型社会,走可持续发展的道路,这与绿色化学的本质不谋而合。大学生作为未来社会的接班人,就应该具有建设环境友好型社会,实现我国可持续发展道路的意识。因此,他们应该深刻理解绿色化学的理念,丰富绿色化学的知识,满足社会发展的需求,为服务于社会做准备。总而言之,在高职教育中普及绿色化学,融入绿色化学十分重要。
2在高职化学教育中融入绿色化学的方法探讨
随着绿色化学概念的深入人心,各大高校纷纷对推行绿色化学教育做出举措。但是由于绿色化学概念较为新颖,教学方式提出较晚,还有很多不足之处,下面就如何加强高职化学教育中绿色化学部分提出几点建议。
2.1提高教师重视程度
由于教师质量参差不齐,部分教师还未意识到绿色化学理念在化学教育中的重要性,更未关注绿色化学所独有的教学方式的变化。作为高校教师,面对化学教育上的重大改革,首先应端正态度,充分认识绿色化学对社会和环境的重要作用,积极的学习和了解有关绿色化学的相关知识,做到读书破万卷,讲课如有神的境界;其次,应宣传和推广绿色化学理念,提高自身专业技能,更新知识体系,将讲课内容向绿色化学方面过渡,及时向学生传达先进知识;第三,要培养学生的绿色化学意识,在此基础上才能强化授课效果,并使学生对绿色化学有了清晰的认识,从而再日后的学习中发挥主动性,积极拓展知识范围。
2.2编写绿色化学专用教材
教材是教学的基础,在教材中贯彻绿色化学理念,才能真正使其深入学生之心。教材的编写,首先应对传统化学的反应式进行优化,使其达到绿色化学的标准。例如接触法制硫酸一节中,硫铁矿燃烧后的残渣富含铁元素,可回收用于炼铁工业,废气中含有一定量的SO2,若直接排放会污染空气,此时将其通过石灰乳或氨水,便可得到生石膏或亚硫酸铵,成功消除了污染并生产了副产品。再比如,CuCl2制备中,涉及到消除溶液中铁和亚铁离子的问题,若是使用教材所述的NaClO去除,则会产生新的杂质,增加了CuCl2制备的难度。若是从绿色化学角度思考,可采用H2O2做氧化剂,还原产物为H2O,不会造成污染,而且其分解产物为O2和H2O,亦没有造成污染,因此是良好的氧化剂。再者,教材应对绿色化学有一个系统的讲解,以帮助学生了解该行业的作用,重要性及发展前景等。讲解除了基础的概念性质外,还应包括研究成果,作用原理,应用方面等。尤其是其保护环境,实现可持续发展道路的作用。
2.3优化实验教学方式
化学实验是化学教学中的重要组成部分,在试验中贯穿绿色化学理念,也是化学教育中融入绿色的有效途径。
2.3.1微型实验的开展
绿色化学倡导下,一种新的实验方式应运而生,这就是微型化学实验。这种实验可以通过改良实验方式,用更少反应原料、更小实验仪器、更短实验时间得到同样的实验结果,这样便能有效降低污染,减少能耗,节约资源。高职化学实验中不乏操作具有一定危险性,试剂具有一定污染性,药品具有一定毒性的实验,这时采用微型实验便是绿色化学的集中体现。例如2,4-二硝基苯肼与醛,酮进行反应时,可在井穴板上,用滴管取一至二滴进行反应,即可观察到明显现象;再比如做氯气取用实验时,用针管取用可有效防止氯气外泄,并很好地控制了用量,避免了对人体的损害和对环境的污染。
2.3.2利用多媒体开展实验
对于一些危险性强,安全性要求高,原料消耗巨大,对环境影响恶劣的实验,在实验室内进行污染大,浪费大,操作难,并且效果可能并不理想。这时,可以采用多媒体的方式来教学。使用教学软件可以准确模拟出实验现象,学生观察多媒体设备也更直观,更清晰,可以准确快速的得出结论,有效避免了浪费和污染,满足绿色化学的教学理念。
3结语
关键词:普通化学;绿色化学教育;环境保护;渗透
化学在人类历史发展的长河中起着十分重要而积极的作用。化学让当今人类社会的生活变得丰富多彩的同时,也给人类带来了不容忽视的环境和生态危机。全球的十大环境问题包括大气污染、臭氧层破坏、海洋污染、土地退化和沙漠化、淡水资源紧张和污染、生物多样性减少以及环境公害等都直接与化学和化工产品的化学物质污染有关[1]。化学面临人类可持续发展、环境保护等的巨大挑战,绿色化学正是在这一背景下应运而生的。绿色化学可以诠释为环境友好化学,绿色化学是开发从源头解决污染的一门科学,对环境保护及社会的可持续发展具有重要的意义[3]。
一、开展绿色化学教育的必要性
1.开展绿色化学教育是社会发展的需要。普通化学课程是高等工科院校非化工专业学生的一门必修课,也是唯一的一门化学类课程。由于没有其他化学类后续课程,普通化学课程对学生进行绿色化学教育有着得天独厚的条件,其影响面之大、教学效果之明显远非选修课所能比。绿色化学是按照防止污染的思想发展起来的,是履行防止污染的最首要的和最根本的工具,也是提高人们物资再生产能力的技术的工具,绿色化学倡导采取绿色和环境友善结果的开展模式,从本源上防止污染的发生,可以克制污染在时间上延长和空间上增加,为人们的可继续发展起到调试和限制的维护作用。当今人类早就深刻地认识到,假如不从源头上防止污染的发生,实际地解决化学的污染,这样,就不可以真正地处理环境污染这个全国性的问题。建立绿色化学计划,可以防止化学污染,有助于环保,让人们与环境和平相处。将绿色化学思想渗透到普通化学的教学中,不仅丰富了教学内容,使学生了解和关心生态、环境、能源等方面的问题,而且有利于激发学生的学习兴趣,培养学生的创造力,增强学生的环保意识,使学生树立绿色化学的思想和环境保护的意识,培养社会责任感。
2.开展绿色化学教育是素质教育的需要。素质教育是现代教育所提倡的,素质教育包含知识素质、身体素质、心理素质等,而大学学生的绿色化学教育恰是知识素质的关键内容,同时又是别的素质的全面表现。帮助学生树立绿色意识,形成绿色化学观,促进学生养成良好的科学素养,以回归自然、与自然和谐相处为己任。每一个国家,每一个人假如只想取得而不懂得保护和节省,到最后都会因为隔离绿色化学这个科学的方法而将遭到大自然随意地惩罚,而今威胁人们生存的四大全球性问题——资源短缺与能源危机、环境污染和生态失调。青年一代,尤其是青年大学生作为未来社会的栋梁、未来社会的决策者,其意识、伦理、知识、信念都将从极大程度上决定世界的未来,这就需要从普通化学教育中逐渐侵入到绿色化学的文化中,对学生开展绿色化学教育,让同学们建立绿色化学的思维和环境保护知识。唯有坚定不移地将绿色化学这一个信念深入地浸透到各个同学的大脑中去,我们的环境和能源状况才可以出现改善的曙光。
二、在普通课堂教学渗透绿色化学教育
1.结合教材内容和生活实际。老师也可利用化学课的环境保护学识,采取各种各样的办法解说环境保护情况,逐渐让学生知道污染环境的现状,开拓同学们保护环境的意识,且每时每刻体现美化化学的原则,到处夹杂着美丽的化学教育,从此让学生建立绿色化学的思维。要把绿色化学的理念贯穿到整个化学教育之中,化学教育必须体现绿色化学的新内容。将教学内容涉及的绿色化学知识,较为系统地渗透、融入普通化学课程的教学内容中,并积极跟踪科研成果的新进展、新动向及相关的新信息,不断丰富、深化和改进绿色化学的教学内容。就是在化学的教学的过程中,对教学实质触及的有绿色化学知识的方面,及时地、恰当地加大知识创新及思路开拓。如在第一章“热化学”中,介绍了能源,引出了清洁燃料、绿色能源-风能、太阳能,并介绍了我国燃料电池研究和发展的趋势,并从环保的角度介绍废弃电池不能随意丢弃,应该分类回收。在讲“化学反应速率”一节时介绍原子利用率、绿色催化剂的概念。在教学过程中培养学生的环保意识,使学生懂得科学技术本身就具有生态价值,包含绿色化学在内的绿色科技,将使人类与自然在更高层次上和谐共处。将绿色化学教育融入普通化学教学中,不仅密切了化学和工程的实际联系,改变了以往普通化学课程教学内容单调、陈旧的面貌,而且大大激发了学生的求知欲和学习的热情,极大地提高了普通化学的教学效果。
2.结合多媒体。教学手段现代化是化学教育适应高层次的绿色化学教学需要的必要条件。只有采用现代化教学手段(投影、幻灯、录像、光盘等)和信息教育手段(包括上网、使用多媒体等),才能更直观、更形象地体现绿色化学内容,更易于为学生所接受,取得更好的教学效果。近年来,多媒体技术已广泛应用于各个教学领域,对提高教学质量发挥着重要的作用。例如,在学习第二章“化学反应原理”时,在多媒体的屏幕上出现飞驰的、冒着浓浓尾气的汽车,然后画面出现了雾霾天气,自然而然地引出了空气污染的治理与防范。我们知道汽车尾气中含有大量的NO和CO,这两种气体都是大气污染物,如果在NO和CO在排放到大气前经过化学反应,能够生成N2和CO2,就可以大大降低汽车尾气对环境的污染。那么NO和CO的反应能够发生吗?如果该反应能发生,能否进行得完全?该反应的快慢程度?这样,很自然地把本章所要讲授的知识——化学反应的方向和吉布斯自由能变、化学平衡与平衡的移动以及化学反应速率介绍给学生,激发了学生的学习兴趣。在讲授化学基本知识的同时,把与之相关的绿色化学知识传授给学生,使学生在潜移默化中受到良好的绿色化学教育,增强学生的环保意识,提高学生的综合素质。
三、结语
高等教育的培养目标已不再是单纯的专业技术人才,而是要有高度的社会责任感、优秀的专业技术素质、较高的环境意识、能把工程问题置于社会环境中综合考虑的高素质人才。
这就让我们自觉地要掌握宽广的化学知识和才能,充分地认识绿色化学的必要性,还要笼统地学习绿色化学的思想和崭新的研究成绩,主动参加有关的商讨和教学的实施,把延续绿色环境知识作为自己义无反顾的任务,用客观的知识充实着我们的教学内容,按照范例所涉及的知识点,把绿色化学知识自然、生动地渗透到普通化学教学中。通过我们的教学使学生牢固树立绿色化学和环境保护的意识,让他们成为以后主动保护环境的“绿色化学家”。
参考文献:
[1]朱清时.绿色化学与产业革命[J].现代化工,1998,(1):4.
[2]谢年明.浅论绿色化学教育在化学教学中的渗透[J].化学工程与装备,2011,(8):224.
[3]刘根起,韩玲,张诚,程永清.非化学化工专业开展绿色化学教育的改革实践[J].化工高等教育,2004,(3):24.
【关键词】化学实验;环境保护;绿色化学
一、化学实验现状以及化学实验绿色化的必要性
化学是一门以实验为基础的科学,实验是化学教学的关键,而实验教学是影响学生环境意识的首要手段。实施绿色化学实验可以让学生的实验环境更健康,并且能够培养学生防止污染、循环发展的意识。在实验课堂上开展绿色化学教学能够提高学生的学习兴趣,同时也可以提高课堂效率,不仅开阔了学生的思维,也可以激发学生的“绿色兴趣”。
在化学实验教学过程中,教师往往只注重培养学生的观察能力、动手能力、分析解决问题能力等,在完成实验教学任务的同时,不经意将有害气体渗入到了大气中,一些用过的废液直接被排放到水道,促进环境恶化,导致课堂实验的模式恶性循环,不利于学生实验和环境保护。进行绿色化学实验要采用新的技术、新的方法,并树立新的思想,通过对目前教学实验的改革促进环境保护。开展绿色化学实验从经济上来说,可以减少化学用品的成本,杜绝实验用品的大量浪费。从环境方面来说,是拯救环境污染的一种有效方式,促进环境保护,增强换进自净更新能力,营造绿色健康生活。从师生方面来说,有助于提高教师和学生的实验环境,保护教师学生的身体和心理健康。同时,实施绿色化学业可以增强社会人民的环保意识,对社会发展有重要意义。
二、在化学实验教学中实施绿色化学教育举措
(一)改进实验,减少环境污染
1.改进尾气处理,以一氧化碳还原氧化铜为例
教材中一氧化碳还原氧化铜尾气的处理有下面的弊端:第一,用酒精灯点燃处理,当实验开始的时候点燃尾气通入CO会促使CO和空气混合点燃,极容易出现爆炸。但是如果先通入CO之后把装置中所有的空气排完再点燃,又会使一部分CO散在空中,导致环境污染。第二,实验结束的时候,装置内部往往会留存一些CO,很容易造成污染。第三,如果用排水法或者是气球收集尾气,尾气会不纯,同时也不容易处理。
那么,针对上述状况我们做如下改进,如下图所示,先把b打开,把含有氧气的空气排干净,然后给装置通入CO,也就是下图中关闭b,打开a,在管尾开始点燃酒精灯。当整个实验结束时通入CO,快速通入已经把氧气除掉的空气,也就是打开b,关闭a,一直到玻璃管可以冷却。
实验中把空气中的氧气出去,可以运用红磷燃烧法,把贮气瓶中氧气除去。这个装置把上面所讲的不利影响避免,并且使实验更加安全,同时也减少了污染。
2.二氧化硫性质的实验
步骤:把浓硫酸加入一个盛有亚硫酸钠固体的管中,会产生气泡,支试管中品红色溶液会褪色,然后对试管进行加热会发现品红色溶液恢复到红色。再用注射器向支试管中滴含有石蕊试液的水,进行稍微晃动,可以发现气球变小,并且支试管中溶液变为红色。最后用注射器向支试管中滴入NaOH,稍微震荡,吸收多出来的二氧化硫。
实验改进的优点:第一,实验整体是在封闭环境中进行,可以避免二氧化硫散在空气中,造成污染,有利于环保。第二,二氧化硫能够使品红溶液颜色退去,能够反复进行。第三,现象结果比较明显,安全可靠,成功率也比较高。第四,为有毒气体性质的实验提供了借鉴。
(二)科学分类,合理地处置实验室三废
实验中的绿色化与传统化学实验的最大区别在于从实验源头上消除污染,所以控制“三废”需要从源头入手,对实验过后的废气、废液、废渣妥善处理。
(1)废气的处理。教学实验中的废气一般不要运用通风设备向室外排放,当废气较多时可以通过通风厨进行处理,如果废气量不多,则可以经过一定的处理吸收,然后适时运用通风设备,在运用的同时要保证通风设备管道高度适中。
(2)废液的处理。试验室中的废液不可以不经过加工处理向外排放。一般情况下,学校应该对废液进行特殊处理,如果一次性课堂实验产生的废液较少,不足以处理,则可以进行储存,运用足够大的容器,将化学废液集中起来,定期进行处理。
(3)废渣的处理。学校的化学实验中一般废渣比较少,但是如果不及时处理废渣,会对环境造成极大的污染。在实验中首先需要教师做好教育工作,教导学生不乱丢弃废渣,对于一些有毒性的废渣要及时处理,将有毒的废渣处理之后生产的沉淀和已处理的固体有毒药品,小心放入废品瓶中,积累至一定量后,以固化后深埋于地下指定地点或送规定的地点统一集中处理。
三、媒体技术,模拟化学仿真实验
多媒体技术应用于教学,对提高教学质量起着重要的作用。利用计算机模拟化学实验可减少药品的损耗。这种模式的优点在于能够仿真化学反应,同时避免化学药品的浪费,有效的节约成本,避免不必要的浪费。另外模拟化学反应所产生的效果和真是的效果非常相似,只用通过精心的测算就可以得出结果,这也可以有效的避免因为传统化学实验操作不当而对师生造成的伤害,安全性比较高。另外,媒体技术模拟操作,可以将化学效果,化学反应,以及化学现象在媒体上清晰的表现出来,有利于老师讲解,有利于学生观察和学习。因此进行模拟化学仿真实验既可以有效的完成化学试验教学任务,又真正的实现了化学实验绿色化。因此,高校应大力推广多媒体技术在化学实验中的应用。
四、实施绿色化学的意义
(一)有助于培养环境意识
在不影响实验结果、观效果的前提下改进实验内容、变化实验形式,改进实验操作、装置、原理或改变实验路线,这不仅有利于学生对化学知识的学习,更可以对学生加强绿色教育,同时又避免有害物质侵害学生身体健康。
(二)绿色化学是可持续发展的一种需要
绿色化学可以实现可持续性发展。因为在经济发展中运用绿色化学,可以让我们的自然资源得到充分的利用,可以有效处理好发展与环境的关系,能够避免传统经济发展所造成的环境污染,能够保障我们经济的持续性发展,提高资源的利用率。
(三)绿色化学可以促进社会和谐
传统化学给人类社会,自然环境带来无法磨灭的伤害与污染,已然严重危险到人类生理健康。近年来,癌病、白血病等恶性病的发生率逐步攀升。调查显示,这些疾病高发与化工污染关系密切。然而无论是在生产,还是在日常生活中,绿色化学核心理念就是实现无害无毒,绿色环保。在生产中,绿色化学。
五、结束语
实施绿色化学对我们的生活、环境都有很大的改善,有利于推动我国环保行业的迅速发展,它已经不单单是一门科学技术,更是一种发展理念。当然绿色化学不能仅仅的在教学领域发展,更应该和我国的经济现状相结合,让绿色化学实验能够真正的应用到生活当中,同时生活中的绿色化学也推动着化学实验教育的发展,这样才能形成良性循环教育,才能让绿色化学更好的为社会做贡献。
参考文献:
[1]朱清时.绿色化学[J].化学近展,2000
[2]徐光宪.今日化学何去何从[J].大学化学,2003
摘要:实验教学是化学教学中的重要环节,对学生掌握化学知识有着重要的意义。教师科学地开展高中化学实验教学,能有效提升高中化学的教学质量。在新时代的大背景下,随着课程改革的不断推进,化学教学理念也在不断地更新。绿色化学教育理念作为如今较为优异的一种人才培养方法,值得广大教师积极探索和应用。
关键词:绿色化学理念;高中化学;实验教学;渗透方法
在现今的高中化学教材中,化学实验内容占据着大量的篇幅。高中化学实验教学对学生高中阶段整体的化学学习有着重要的意义。随着时代的发展,绿色化学开始被教师应用到高中化学实验课堂上。教师们通过对化学材料地合理利用、绿色处理来减少化学实验中有害物质的产生,进而保证高中化学实验的环保性。这对提高学生的绿色化学实验意识有积极的作用,也有利于建立绿色环保型的高中化学实验课堂。
一、深刻认识化学教材,寻找绿色化学实验的渗透点
教师在开展高中化学实验教学时,想要更好地将绿色化学理念融入到高中化学实验课堂上,就必须要重点关注化学实验教学内容,即对化学教材进行深刻了解,以便从教材内容中找到绿色化学理念的渗透点,将环保理论知识与化学实验有效结合起来,让学生能在化学实验课程中感受到绿色化学的理念精神。这对学生的化学实验思想有着极大的促进作用。在开展化学实验课程的过程中,教师要按照化学实验内容安排各项化学试剂的使用,在保证学生顺利完成实验的基础上,控制好试剂的用量,避免出现学生浪费化学试剂的现象。严格的化学试剂用量控制是绿色化学实验课程开展的基础,能为学生留下节约试剂、科学实验的印象。同时,学生在进行不同的化学实验之前,教师要提前对学生说明实验过程中可能发生的事故情况以及处理办法,并向学生强调化学实验多方面需要注意的事项,以避免学生在实验过程中出现任何的危险。这也是绿色化学教学理念下的重要内容之一。[1]例如,在开展“氯气与盐酸的制取”实验时,由于氯气具有挥发性的特点并含有剧毒,因此,教师必须要为学生强调实验各环节的操作方法,对实验产生尾气的处理方法等。同时,教师要利用教材与实验相结合的方式,将节约型化学实验落实到实践中,让学生在具体的实验过程中感受到绿色化学的魅力,并将绿色化学实验理念融入到自身的实际操作环节中。这样才能增加高中化学实验的安全性和实践性,有效提高学生的实验意识。
二、科学采用微型化学仪器,有效降低化学有害物质的生成量
在高中化学实验教学中,为了将绿色化学理念贯彻到底,同时也是为了确保化学实验的安全性,教师可以在部分化学实验中科学采用微型化学仪器,如微型滴管、微型试管等,通过控制学生的试剂取用量以及化学实验的反应程度,来降低化学实验中可能存在的安全风险,减少化学有害物质的产生。这也是将绿色化学实验理念进行落实的有效手段。高中阶段许多教材的实验内容都没有规定化学试剂的取用量。这样是为了让学生通过化学实验来加强自身对化学知识的理解,提高学生的实验动手能力,促进学生化学思维的进步。因此,教师完全可以将教材中所谓的“适量”试剂进行明确规定,在保证实验效果的同时,降低化学试剂的使用量。一方面,这样能规范学生的试剂取用行为,避免试剂浪费现象的发生;另一方面,这样也能减少化学物质的产生,在废物处理方面就能更加方便,也更能体现出绿色化学实验的特点。例如,在开展“乙烯制备”实验课程时,教师就可以按照教材的实验要求,采用微型仪器实验法,用小试管和微型滴管取用乙醇等化学试剂,让学生能利用较少的化学原料进行乙烯制备实验验证。这既能让学生对教材内容加深了解,对化学实验更加熟悉,又能控制学生化学试剂的使用量,减少化学废物的产生。可见,这是绿色化学教育理念渗透的最佳教学方法。
三、采用多媒体化学实验演示法,提高实验教学效果
在高中阶段的化学实验中,教师要帮助学生掌握多种形式的化学实验,不仅可以通过实验课堂的教学方法,还可以通过实验展示法。对一些难以实际开展的化学实验或者是难以把握开展状况的实验,教师通过实验展示法既能让学生对整个实验流程有一个清楚地认识,对化学知识加深了解,又能节约学校的化学实验资源,避免化学安全事故的发生。[2]可以说,实验演示法是最安全的化学实验教学方法。在当今这个时代,随着网络信息技术的不断发展,许多化学实验的展示都是通过网络教学课件来进行的。教师要利用丰富的网络资源,按照实验内容要求以及学生个性化的喜好特点,从网络中选取教学形式合适的实验资源,让学生从多媒体播放的化学实验中学习和了解化学实验知识。另外,课件实验教学方法还具备其他实验教学所没有的优势。在利用网络课件开展化学实验教学的过程中,教师可以根据学生对实验的理解,对学生难以掌握的实验重点进行反复播放,为学生巩固所观所感,提高学生对相关化学实验的掌握程度。这种采用展示实验法开展的高中化学实验课程,是绿色化学理念体现的重要形式。当然,多媒体化学实验演示法也会让学生失去实际动手操作的机会。因此,将实验演示法与绿色化学实验课程教学有效结合才是当今时代提高化学实验教学效果的最佳方法。
四、结束语
总之,绿色化学理念与高中化学实验教学的渗透融合,对化学实验课程的顺利开展有重要意义,对学生形成绿色化学意识,落实绿色化学实验行为有积极影响,是高中化学实验教学正确的发展方向。
【关键词】化学教育绿色化学理念环保思维
引言
我国加速教育改革也意味着社会对教育事业提高了重视程度,在教育改革的大背景下,教师要着重培养学生形成环保意识,不仅是教育改革的要求,更是社会可持续发展的关键。在化学教育中,通过不断渗入绿色化学理念,可以让绿色理念和实践教学充分结合,在教学绿色化学知识的同时,让学生建立绿色环保意识,形成可持续发展思维。
一、将绿色化学理念渗入化学教育的重要性
在化学教育中渗透绿色化学理念有助于进行新型化学人才的培养,在教学过程中渗透绿色化学理念可以培养学生的环保意识,可以提高化学改革的动力。在化学教学中渗入绿色化学理念可以让学生产生环保体验,从绿色环保角度看待化学知识。融入绿色化学理念的教学可以培养学生形成环保习惯,提高学生化学学习的效率,为社会输送有利于社会发展的环保型人才[1]。在化学教学中,涉及到很多有毒、有害物品,使用绿色化学理念展开教学,有助于避免有毒害化学物质带来的伤害,提高化学课堂的安全性。在保障教学质量的同时,减少学生受到的健康威胁。同时渗透绿色化学理念,要求教师转变教学思维,从教师自身做起展开生态环境的保护,将环保意识传递给学生,让学生可以得到思维的转变,建立正确的生态价值观。在环保思维下展开的化学教学,更加符合社会可持续发展的要求,满足社会未来发展的需要。在环保思维指导下进行的教育,是对教学改革的落实,有助于教育事业的发展。
二、在化学教育中渗透绿色化学理念的策略
(一)重点展开绿色化学教学内容
在化学教育中,渗透绿色化学理念,需要加入绿色化学教学内容,需要让学生突破思维的限制,明白化学和环保之间的关系。在化学教学实践中,教师根据学生个性特点和课程内容,增加绿色化学内容,在调动学生学习兴趣的同时,可以丰富学生的见识,让学生接受绿色化学的理念[2]。如教师可以根据课程内容,将课程内容和绿色化学理念联系起来。教师可以在教学中讲解雾霾现象的形成和治理,雾霾作为社会热议的讨论话题,会快速引起学生的注意,让学生集中注意力进行学习。经过对雾霾现象的讲解,教师可以将绿色化学理念向学生传递,学生可以正确认识化学知识,提高学生的环保意识。通过融合绿色化学教学内容,将绿色化学理念更完整的传递给学生,可以将化学知识和生活问题联系起来,提高化学教育的应用价值,让学生更加积极主动的参与化学学习。
(二)在化学实验中渗透绿色化学理念
在很多化学课程中,化学知识都能联系到环保知识,在教学过程中,教师需要重视和环保理论的联系,充分体现出学科优势。在化学教学中,可以形成正确的价值观,得到环保理念的灌输。例如在实验教学环节中,教师需要从绿色环保理念展开实验教学,在环保理念下将化学知识和环保知识融合起来,从而可以加强学生的环保意识。在教学化学反应实验时,教师组织学生进行讨论,针对新能源开发利用进行讨论,让学生可以更深入的了解能源问题的严重性,从而让学生在生活中重视能源问题,可以在生活中节约能源,这样才算是有价值的化学教育。教师通过将化学实验和绿色环保结合起来,让学生可以更加全面的认识化学,了解到化学的两面性,从而能够在未来的生活中,做到节能环保,从自己做起建设绿色环保社会。
(三)积极使用多媒体技术
在教育领域中,多媒体技术的使用十分常见,通过使用多媒体技术,让课堂教学取得更好的效果。如微课、慕课的使用,让化学教育效率有了质的飞跃,使得教育改革加快了脚步。为了让绿色化学理念更好地融入化学教育,要积极利用多媒体技术,充分发挥出多媒体技术的优势,激发出学生学习的积极性,让学生可以在兴趣引导下更加专注的进行化学学习。例如教师可以使用动画视频向学生展示温室效应、冰川变化,基于动画视频资料,学生更直观了解到环境污染的严重性。在激发出学生学习兴趣的基础上,教师进一步介绍引发环境污染的化学药品和化学反应。这样绿色化学理念才能得到更好的渗透。
高等学校是培养未来工程师的摇篮,化学是理工农医类各专业的重要基础课程,因此在高等教育中渗透绿色化学的理念,进而从高等教育的源头上杜绝环境污染是十分必要的。绿色化学(GreenChemistry),又称环境友好化学(EnvironmentallyFriendlyChemistry),是以化学反应“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,是一门从源头阻止污染的化学。它不但是化学科学与化学工业可持续发展的必由之路,还是2l世纪化学技术的发展方向,已成为当今国际化学科学研究的前沿。将绿色化学理念融入化学教育的全过程,使学生树立起绿色意识,培养学生绿色化学研究能力,提高科学素质水平,成为高等学校人才培养目标之一。为此,我们在大学化学教学实践中,通过理论教学和实验教学中的各环节,构建新的教学体系,对学生灌输绿色化学理念,培养适应国家可持续发展的高素质综合型人才。
1大学化学教学中灌输绿色化学理念的重要性与必要性
近年来,随着环境污染的愈发严重和公众对环境问题的日益关心,尤其是近年来我国多地连续出现大面积的雾霾天气,迫使人们思考保护环境和发展经济的两者关系问题。究竟是先发展经济后治理环境,还是在发展经济的同时就杜绝环境污染的发生?人们开始对化学工业提出质疑,认为这一切主要是由化学造成的。面对这种情况,化学教师在日常教学中对学生进行绿色化学理念教育就显得尤为必要,是培养具有绿色意识和环保能力高素质人才的基础,也是解决环境问题的根本出路。同时化学工作者也应该深刻反思,回过头去看看化学给环境带来了哪些负面影响,总结经验教训,按照绿色化学12条原则的要求,研究出新的原子经济合成路线,开发出新的绿色化合物。绿色化学与环境保护不同之处在于:绿色化学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。目前绿色化学在节约能源、防治污染、保障人类健康与安全等方面发挥着日益显著的作用,受到了社会的极大关注,发展绿色化学成为当今社会的迫切需要和大势所趋。让学生们坚信,化学在创造出更多的高新技术材料的同时,也一定能避免无用的、有害的物质产生。教师应该用实际生动的范例充实我们课堂教学的内容,按照范例所涉及的知识点,自然地、形象地渗透到大学化学中。满足社会的需要是大学化学教学的重要目的之一,21世纪社会需要的是具备高科学素质的“绿色工程师”,他们肩负着建设祖国未来的使命,是国家的栋梁之才。学生在校学习阶段就牢固树立起绿色化学和环境保护的意识,使他们自觉的成为未来环境的保护者。因此,作为培养未来高级专业人才的高等学校,为适应21世纪社会对高级人才培养需求,在大学化学的教学中,融入绿色化学的理念,使学生了解绿色化学,认识绿色化学,构建起绿色化学思维,方能从根本上预防环境污染事件的发生,解决目前环境面临的困境。
2大学化学实验教学中构建绿色化学理念的探索
化学是以实验为基础的自然学科,实验教学在大学化学教学中有举足轻重的作用,但实验也是产生污染的主要渠道之一。人们的传统思想是化学实验造成污染是不可避免的事情,“环境保护”就是治理污染,更不会想到还可以从源头上防止污染的产生。首先我们在实验教学中,坚持让学生在实验前对实验内容预习,并写出预习报告,在预习报告中包含设计具体实验步骤,尽量减少试剂用量,实验结束对实验室废液的如何处理,减少“三废”的排放,以降低污染和减少浪费,从而实现绿色化学的理想和目标,其次对实验教学内容进行“绿色化”改革和创新,在保证学生基本实验技能得以训练的前提下,尽可能开设对环境友好的实验。具体来说要做好以下两方面的工作。一方面,改革实验部分内容。遵照绿色化学的理念,从实验项目和内容抓起,从源头上阻止污染。因此,在实验教学中要实现教学内容的绿色化,最先考虑的是实验项目的设置,既要能体现实验教学的目的,又要能达到化学实验的“绿色化”。如沉淀溶解平衡实验,经典的Pb(NO3)2和K2CrO4生成黄色PbCrO4沉淀,尽管现象明显,但Pb、Cr都是有毒重金属,会对水资源造成严重污染。为此选择Na2SO4和BaCl2作为沉淀试剂,生成白色BaSO4沉淀,现象明显,实验效果良好,既达到了实验目的,又减少了有毒物质的使用和排放。对于某些与绿色化学理念相悖有毒的验证性实验,亦不能提高学生的综合操作技能,则予以删除,选取具有代表性的无毒的实验来锻炼学生的基本操作技能。如有机化学醛酮、糖等性质实验,所用化学试剂毒性很大,取而代之的是测定葡萄糖旋光度的实验,彻底杜绝了有毒物质的使用和排放。
另一方面处理实验废弃物,杜绝污染物的排放。我们在大一新生刚开始做第一个化学实验时,就以绿色化学理念引导学生正确处理实验室广泛使用的铬酸洗液。若不经处理的含铬废水直接排入下水道,就会造成严重的铬污染,这样既消除了铬的污染,又得到副产品Cr(OH)3和Fe(OH)3。再如废酸废碱的中和处理,含银盐的废液通过加入金属锌进行还原回收金属银,变废为宝,一举两得,保证实验全过程的绿色化。第三利用现代信息技术建设网络虚拟仿真实验室,将有毒实验进行仿真实验演示。例如沉淀溶解平衡碘化汞沉淀的生成,碘化银在氰化钾中溶解等实验,分别需要用到极毒试剂氯化汞和氰化钾,实验后的废液虽经过处理但仍对环境造成极大危害。将类似的有毒实验由老师集中做并现场录像或从网上下载有关视频,制作成多媒体光盘挂在网上,供学生下载观看。同时加强实验管理,严格要求操作规范,培养学生良好的实验习惯,将实验教学对环境的损害降到最低限度。把绿色环保的办学理念渗透到实验细微之处,将绿色化学的理念印入脑海,提高环保意识,达到化学实验绿色化的宗旨。
3大学化学理论教学内容的绿色化
大学化学涵盖无机化学、分析化学和有机化学等内容,教学内容十分丰富,其中的绿色化学反应例子很多,为绿色化学教学提供广阔的平台。教师应该在教学中须对教材进行优化重组、拓展和创新,结合具体的内容对学生灌输绿色理念。教材中涉及到绿色化学的反应加以重点强调,对未体现出绿色化学的教学内容进行及时的补充、适当的拓宽。例如乙烯被氧化成环氧乙烷[8]制备重要化工原料乙二醇的反应就符合原子经济性原则。在讲授碳的氧化物时,介绍CO2在绿色化学中的重要用途,当CO2在临界点(温度31.1℃,压力73.8个大气压)以上时,CO2具有液体的密度和常规液态溶剂的强度;同时它又具有气体的粘度,因而有很高的传质速度,而且具有很大的可压缩性,这些特点使超临界二氧化碳成为一种优良的溶剂,它无毒、不可燃、而且价廉,已发现许多反应能在超临界二氧化碳中进行。因此,研究超临界二氧化碳溶剂代替挥发性有机化合物作溶剂,从而消除它们对环境的污染,这就符合绿色化学不使用有毒溶剂的理念。农作物秸秆的综合利用是当前我国面料的实际难题之一,植物生物质的主要成分是木质素~纤维素和半纤维素,它们都可以转化成极为宝贵的能源和化工原料。但是为了充分和高效地转化它们,必须在木质素降解酶催化下水解,得到葡萄糖等小分子物质之后,再把它们转化成需要的有机化学制品,从而实现生物质替代石油作化工原料。例如,氢气是绿色清洁能源,但氢气的制取一直困扰着氢气的推广使用。用木材及农作物残渣为原料,以NaOH作催化剂,用Ca(OH)2作CO2吸收剂。该工艺优点:不使用氰化物和甲醛,操作安全,生产步骤少,产率高。
大学化学教学内容中有关绿色化学的例子很多,只要教师耐心去挖掘,改变讲课思路,使学生在潜移默化中受到绿色化学教育,增加绿色素养,同时也使学生加深对所讲内容的印象和理解,收到事半功倍的效果。我们教师应该与时俱进,开拓创新,充分利用现代化教学手段。将现代教育方法融入课堂教学中,利用多媒体技术集图、文、声、像和三维动画为一体的特性,开发使用多媒体教学课件,展示绿色化学理念下的化学理论教学、化学实验教学、绿色化学工艺、绿色能源等。使绿色化学理念在学生头脑中生根发芽,视环境保护为己任,将来走向工作岗位后,为改善我们居住的环境,看见碧水蓝天做出贡献。
作者:张长水 单位:河南科技大学 化工与制药学院
一、绿色化学
我国是人口超级大国,同时也是资源丰富的国家。社会经济的高速发展,必然带来资源的高消耗,人口数量的不断提升,人们所能占有的资源也是屈指可数。我们可以清楚的看到,摆在我国面前最大矛盾就是:通过对生态环境的“牺牲”来换取经济的“腾飞”,还是更好的限制人均资源的消耗来保护目前的生态环境,最大限度的降低破坏。工业在我国占据了举足轻重的作用,关系到整个国民经济的发展,而其中我们所熟悉的化学工业为其他行业持续不断的提供更多的科学服务和产品支持。但是,我们不得不面对在追求经济高速发展的同时,整个大自然也受到了空前破坏的问题。生态失去平衡和环境受到严重污染制约了经济的发展,也影响了人类的日常生活、健康,不断加深社会各个领域的矛盾,出现更多的问题。面对这种现状就必须让我们通过改变研究模式来改变生产模式,将“绿色化学”的理念融入到化学工业中,将能从源头控制和防范污染。绿化化学无疑是“无害”为基础的环境化学,通过化学的先进技术和手段更大限度的消除或者降低有害于人类健康、生态环境的原料、产物、副产品、催化剂、溶剂等生产和使用。绿色化学的核心理念是倡导不要使用有害、有毒的物质,更加不能产生过量的废弃物,不合理的处理废弃物。这是一门从源头加强防范和控制污染的化学,或者说这是一个更有层次的化学理念。从绿色化学的定义上我们就能看出它是以可持续发展为目标而产生的理念。绿色化学理念引导人们更加重视环境。早在1996年美国就以“总统绿色化学挑战奖”作为美国绿色化学挑战计划中的主要内容,通过这个奖项的设立,其目的是为了鼓励人们敢于探索绿色化学,积极使用和推行绿色化学的科研成果。在上个世纪90年代我国的主要力量还放在经济发展上,也在1996年举行过以“工业生产中绿色化学与技术”为主题的研讨会,通过这个小小的研讨会也体现了我国对环境保护的重视,对绿色化学工业成果研究和开发。后来的一年,在香山会议上宣布了我国以“可持续发展问题对科学的挑战——绿色化学”为主题的研讨工作机构。从这些资料来看我们在进行高校化学教育的过程中,需要将这些思想体现出来,做到更好的借鉴。
二、绿色化学理念在高中化学教育中作用的研究
绿色化学理念在化学教育中有助于培养辩证统一的良好思想绿色化学以全新的方式颠覆了“先污染再治理”的思想,需要从源头抓起,才能避免污染和破坏,是一门以源头为基础进行治理的无害化学。而且要特别强调了,对绿色化学全新理念的推出并不是要全部否定传统的化学,而是以客观为基础,坚持唯物主义的观点,将传统化学的精华发挥的淋漓尽致,将对人类健康和生存环境有危害的因素消除,这才能更加突出绿色化学的核心理念。
绿色化学理念有利于加强学生更加爱护生命最近几年,根据资料显示,我国食物中毒人数已经达到了4万人,而且这个数据只是所有发生事件中的一小部分。经过分析导致人们食物中毒的主要原因有:过量农药杀虫、剧毒残留等等。在高中化学教材中涉及到了部分农药,例如我们非常熟悉的DDT、六六六、有机磷农药等等,根据目前农业的快速发展,以实现绿色产物为目的,全方面的对农药进行评价。例如:六六六和DDT具有很高杀虫性的同时,也会严重的污染其环境,而且具有很高的毒性,对人类与牲畜都的健康具有很大的威胁。而这些具有危害性的农药正逐渐被植物生长调节剂与以内源性的昆虫激素等具有生态意义的农药所替代。这类新型的农药不但高效、而且不会污染环境,降低了毒性不会危害到人类和牲畜的健康。最大限度的避免了因为农药的滥用而出现大量鱼类、益鸟益虫的死亡的现象。为学生举出绿色化学具体教育实例,从而加强学生保护环境的意识,积极主动的去倡导和爱护我们生存的环境。绿色化学理念有利于培养正确的发展观
高中化学教育工作者要树立可持续发展的先进观念,将绿色化学的理念渗透到整个化学教育过程中去。在进行课堂教学的时候要重视对绿色化学原则进行体现,将绿色化学的相关知识做到更好的渗透。让学生知道在发展的同时不能以牺牲环境作为代价,地球上的能源和物质都是有限的,要善于应用和珍惜。例如:学习“烯烃与溴的亲电加成”相关知识时,以往基的烯烃与溴的加成反应逐渐连结吸电子所取代,在麦克尔受体的作用下烯烃在阳光引发下与溴进行自由基的加成反应。而这里的能源绿色化就体现在对太阳辐射能的直接利用,它为解决目前化学能源的污染性、有限性以及温室效应等能源问题开辟了更多的出路。通过以上绿色化学的实际例子进行教育,让学生明白和关心生态环境、珍惜能源等问题,逐渐加强学生的社会责任感。绿色化学理念有利于培养学生的创新意识绿色化学理念是对传统化学一次全新的改革。可以通过以化学理论课为基础,融入绿色化学理念培养创新意识,并得到实践和强化。例如:在高中有机化学教材中,介绍浓硫作为酸催化剂的时候,只介绍了酯化反应。但是浓硫酸作为催化剂的时候存在诸多问题:对设备进行腐蚀、产生大量的无机盐废弃物、收率低等。这样可以对学生进行引导从多个角度来提升产物收率的方法。学生进行资料手机和查阅提出了一些方案:一是用高效催化剂替代,可以用杂多酸、固体超强酸、无机路易斯酸等;二是建议使用绿色溶剂:三是用微型实验进行替代。从实际情况出发,鼓励学生敢于亲自动手操作进行验证,这样开拓了学生的研究,培养了学生的绿色化学意识,激发学生的创新精神。
绿色化学理念有利于培养适应经济发展的新型人才绿色化学的主要特点是通过对原子经济性反应的研究、选用净化原料、采用无害无毒的溶剂和催化剂等。让企业用于治理污染的费用集中用于研发绿色新成品,抓源头,将污染扼杀在摇篮中,这样才能让企业和社会呈现“双赢”的居民啊。在高中有机化学中,有很多的这类的教学重点,例如对氧化进行选择性反映,教材中通常会介绍使用大剂量的强氧化剂,如K2Cr2O7,但是在工业生产实际情况中采用的是催化氧化,如H2O2,O3也是氧化剂,用来进行催化反映是非常合适的,可以更好的进行清洁,而且产率极高,没有出现“三废”的现状。通过这些实际绿色教育实例,学生能明白,先进的科学技术具有市场竞争力。化学是一门长盛不衰的科学,它始终走在各个学科的前沿。绿色化学理念在高校化学教育中具有非常重要的意义。在化学以及相关专业学生的培养过程中不断渗透绿色化学理念的教育,才能加强学生爱护环境的意识,激发学生热爱化学的兴趣,提升创新能力。而且在一定程度上培养了高校学生的适应社会的能力。
作者:彭秀丽 单位:漳州师范学院
在学习《空气》这节课的内容时,就在课堂教学中给学生渗透了环保意识.强调清洁的空气是我们赖以生存的环境,但是当前化石燃料(煤和石油)的燃烧和工厂的废气都对空气造成了巨大的污染,让学生树立起环保的意识.在课堂最后,我还给学生布置了这样的实践活动:调查了解你所居住的地区的空气是否受到污染,受污染程度如何,污染源、污染物分别是什么?并讨论可以采取哪些措施来防治空气污染?如在学习《爱护水资源》这节课时,就在课堂教学中利用多媒体播放了水资源被污染的短片,并在短片中显示着这样的数据信息:地球上淡水资源并不充裕,仅占总储水量的2.53%,且主要分布在南北极,真正可利用淡水还不到地球总储水量的1%,且分布很不均匀,所以目前世界上有许多国家和地区存在着缺水危机.这样,就在课堂教学中进一步引导学生树立了水资源保护的意识.在初中化学的课堂教学中,教师要善于挖掘教材中的绿色化学的教育资源,在课堂上引导学生树立环境保护的意识.
二、立足化学实验,培养学生“绿色”习惯
化学是实验的科学,一切化学结论的得出都来自于科学的化学实验.在初中化学的教学中,教师经常在课堂上进行演示实验也常常带学生进入实验室进行化学实验,这个时候教师就可以立足于化学实验本身,与学生一起进行一次“绿色化学”行动.利用化学实验,让学生养成节约药品、改进化学实验的好习惯.
1.利用废弃物进行化学实验
在初中化学的教学中,教师通常会利用演示实验,来想学生展示一些化学现象,展示一些化学规律.这个时候教师就可以在不影响化学实验的基础上,利用一些废弃物来进行化学实验,这样既做到资源的最大化利用,同时也从自身做起,给学生树立了节约的好榜样.例如,在验证金属活动性顺序的实验中,我们可以利用废弃的铁丝、铝片与硫酸铜溶液一起来验证金属的活动性.
2.在实验中养成节约的好习惯
在引导学生进行学生实验的过程中,教师一定要树立学生的节约意识.从实验中药品的取用、试剂的回收利用等都要让学生养成节约的好习惯.例如,实验过程中,应该严格控制药品、试剂的用量,不要随意的称取药品,这样不仅造成浪费,还会造成严重的环境污染.如,实验过程中用剩的药品要放到指定的容器中,不能随意丢弃,这样很可能造成环境的污染.对实验中产生的有毒的尾气或造成大气污染的尾气,一定要用相应的尾气处理装置对尾气进行吸收,防止其对空气的污染.教师在平时的实验教学中,要加强对学生进行这方面的引导与教育,让学生养成良好的实验习惯.
3.对化学实验进行改进,让其更加环保
教师的职责是教书育人,也就是说除了教书教师还应该担任起育人的职责.提高学生的环保意识从学生开始.从某种程度上来说,化学实验是会给环境带来污染的,这就要求教师在化学实验时严格按照实验的规范操作尽可能的减少污染.在化学实验过程中,对化学实验进行相应的改进,弥补原有实验中的不足,可以大大减少实验过程中的环境污染.例如,在氨与氯化氢反应的实验中,可以通过改进化学实验,让整个实验在一个封闭的环境中进行,这样就可以有效的防止实验过程中有毒的气体进入到空气中,从而避免了对环境的污染以及对学生身体可能产生的危害,这样的化学实验更加的绿色化、安全化.例如,在进行红磷的燃烧实验中,由于产生的五氧化二磷对人体有害,教师可以将这个实验在密闭的环境下进行,避免实验对学生产生的危害.在化学实验的教学中,让学生养成节约、环保的意识,不仅可以从小培养学生良好的实验习惯,还能让学生在潜移默化中,树立绿色化学的意识.
三、化学联系生活,提升学生的“绿色”素养
在初中化学的教学中,对学生进行绿色化学的教育不应该仅仅局限于课堂教学之中,还要延伸到课堂教学之外———学生的实际生活之中,这样才更能凸显出绿色化学的教育意义.
1.组织环保讲座
例如教师可以以专题的形式,向学生介绍环境保护的重要性.例如,大气的污染日益严重,当前我国大部分地区出现了严重的雾霾现象,专家建议学生减少户外活动.教师就可以组织学生对此现象进行专题的讲解,让学生意识到雾霾给我们的生活带来的危害,以及造成雾霾的原因是人类自身制造的污染,让学生提高对环保的认识,意识到环境保护迫在眉睫.
2.开展家庭小实验,减少实验污染
在初中化学教学中,有很多化学规律的验证,教师都可以引导学生在课下利用家庭中有的物品进行实验探究.这样不仅激发了化学学习的兴趣还减少了化学实验对环境的污染.例如,在对酸、碱、盐的实验探究中,教师就可以让学生在课下利用家庭调味料———白醋,与开水瓶中的水垢进行化学实验,引导学生分析实验现象,从而得出醋酸的酸性强于碳酸这个实验事实.
四、总结
关键词 绿色化学 高职 化学教学 教育
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2015.10.047
On Integration of Green Chemistry Education into Chemistry
Teaching in Higher Vocational Education
LI Jun
(Yingtan Vocational and Technical College, Yingtan, Jiangxi 335000)
Abstract Firstly, the basic concept of green chemistry and the addition of Green Chemistry Education in Chemistry Teaching shallow sense to analyze the development of applications based on the status quo of Green Chemistry Teaching in Higher Education and China's current chemistry, and finally discussed from various angles high vocational chemical teaching effectively integrated into effective strategies green Chemistry teaching.
Key words green chemistry; higher vocational; chemistry teaching; education
绿色经济是当今世界的时代主题,无论是对于人类社会的发展来说,还是对于生态资源的可持续性利用来说,绿色经济的发展都有着极大的现实意义。绿色化学应用就是基于绿色经济的理论提出的,由于这一课题的研究在现实中具有非常广泛的应用价值,因此是一项非常具有发展前景的化学课题。绿色化学对于当前的时代背景来说是一个比较新兴的事物,由于各方面的研究尚未深入所以仍然有着极大的可开发前景。绿色化学的应用价值极大,不仅能够促进化学相关应用的绿色化改变,更能够为当前化学经济发展提供更加有力的支持与推动。
1 绿色化学的概念及对化学教学的意义
1.1 绿色化学的概念
绿色化学是相对传统化学提出的理论,是指在化学反应过程中不产生对环境有害的化学物质,同时与反应相关的每一种化学物质或者成分都能够被利用起来,化学整个反应过程几乎是没有任何污染所以称作绿色化学。绿色化学的要求不仅是化学反应生成物被全部利用起来,不涉及任何染污及废物排放,而且反应物、催化剂也是没有任何污染性的,真正实现了化学反应全程的无污染、无排放。绿色化学将人们所有的化学知识和技术进行最有效的融合应用,将所有的化学反应进行绿色化设计,针对每一种反应材料、反应产物进行全面的污染物与有害物的再利用设计,实现了整个化学反应绿色化体系,在解决污染问题的同时还扩大了资源的使用充分度,减少了资源浪费。
1.2 绿色化学对化学教学的意义
高职院校承担着为社会培养实用型人才的重要任务,传统的化学教学模式仅仅能够适应传统化学工业生产需求,而对于当今社会追求绿色经济的发展趋势则无法适应,因此在高职化学教学中加入绿色化学教学是为了将来化学专业人才进入社会之后能够更适应当今的化学工业发展趋势,使学生拥有绿色化学的基本理念以及基础能力,在实际生产中将这种能力有效发挥来创造绿色经济价值。从另一角度来说,当前我国的绿色化学研究尚处于初级阶段,无论是化学工业整个行业的人才专业水平,还是与化学工业相关的科研人员数量,都存在着很大的市场空缺,因此培养绿色化学理念的专业学生也是行业的迫切需求。
2 绿色化学教学发展及在高职院校中的应用现状
2.1 绿色化学教学发展
绿色化学教学理念在全球范围内受到关注是自2001年美国总统布什向世界各国呼吁“在教学与工业发展中加入绿色化学理念”之后开始。这一理念原本已经在国际上出现,只是尚未受到各国关注而处于极度缓慢的发展状态中。当因化学污染产生的环境问题日益严重,绿色化学的需求变得更加迫切,无论是工业国家还是非工业国家都开始投入对绿色化学课题的研究,并且将这一课题运用到教学过程中,以促进绿色化学研究的有效推进。自1998年开始美国化学会的教育部门就与其它相关的环境部门做出了联合协作的决定,他们将绿色化学教学材料编写与课程的规划列入了教育计划中,教育部门还专门针对绿色化学进行了多次高中化学教科书的修订。其中就将绿色化学的基本理论、原则和意义作为专门性教学任务进行设计,扩大了绿色化学在高中化学教学中的影响力。
我国目前在绿色化学的相关研究上有极大的空缺,因此在化学教育中也较少涉及绿色化学的相关理论,除了基本的绿色化学研究不足之外,当前的化学教育模式与体系也存在着很多不完善的方面,使绿色化学在高中化学教育中的融入面临难题。绿色化学在教学中加入需要由各方力量的支持,针对目前我国的绿色化学研究水平来说除了需要由化学科研工作者进行深入理论与实践研究之外,还需要有国家环保事业的共同支持,而如果再将其渗入到高职化学教育中则又需要教育部与政府的支持。只有当绿色化学建立起相对完整的理论体系,并且研究达到一定深度时才能将其作为教学手段与具体的教学活动结合起来。
目前不仅是国内,纵观全面的环境形势都处于一个非常紧张的状态,各种污染类型时刻在制造着不同程度的污染物,同时由于人们在经济为第一目的的长期发展过程中对地球资源与能源的大量开发,全球资源紧张形势也是当今重要的时代问题。绿色化学理论能够很好缓解资源紧张及环境污染问题,因此即是未来化学工业发展的主要方向,也是人们寻求缓解资源与环境问题的重要途径。
2.2 高职院校绿色化学教学应用现状
目前我国的高职院校对绿色化学教学内容的涉及率几乎为零,大部分高职院校在化学教学中没有任何绿色化学意识,甚至有许多化学教师也从未认识和了解过绿色化学的相关理论。长期处于传统化学教学模式下的我国的高职化学教育尤其对绿色化学教学有着非常迫切的应用需求,而我国的教育环境暂时又不具备将绿色化学教育全面落实到化学课程中的条件。所以就需要教师对课程和教学方式进行调整,认识并学习绿色化学的基本原则与意义,在教学过程中加入绿色化学理念,使这种优秀、先进的化学理论能够被更大范围地普及,为未来我国绿色化学研究水平的有效提高提供支持。
3 高职化学教学渗入绿色化学教学方法的途径
3.1 加强对绿色化学教学的重视
作为化学教学课堂的主导者化学教师应当能够对绿色化学的理论进行全面深入的了解和学习,掌握了基本的绿色化学原则和理论之后再将其进行具体教学方式的改变,从而实现绿色化学教学与高职化学课堂教学的融合。教师认识绿色化学需要从其最基本的价值和意义入手,全面掌握绿色化学的现实意义和在可持续性发展中的作用,然后再深入了解具体的绿色化学知识,扩展自身对绿色化学的眼界,强化认识。
教师需要对自身已经掌握的绿色化学相关理论进行整理、宣传和推广,宣传与推广的对象不仅是在课堂上对学生进行理论教学,还包括在化学教师交流活动中、在化学行业研究讨论会上等。只要是能够进行创新思想交流的场合就将绿色化学的影响扩大到这个场合中。最后,重视对学生绿色化学理念的培养,自身首先应当有清晰的理论思路,同时对绿色化学有足够的重视,然后才可能在具体教学活动中加入绿色化学的教学元素。
3.2 编写绿色化学专用教材
绿色化学是一个专门性学科,其研究对象有着极大的共性,因此如果能够将其以专用教材的形式进行普及,对于绿色化学教学以及学科的发展都有着非常关键的推动意义。编写的专门针对绿色化学的教材需要做到最基本的两点要求:一是对传统化学反应式进行优化,向绿色化学的标准靠拢;二是对绿色化学进行系统整理,使之成为一个完整的学科体系。
从第一点要求来说,要实现这个目标具有较大的可实施性。例如对于工业化学中硫酸的制作有多种方法可以实现,工业硫酸的生产一般是通过接触法来实现的,这一反应中首先大量的废物、废气,根据绿色化学的理论对废物、废气进行再次利用使其转化为可被其它化学工业利用的原料,就实现了绿色化学的目标,硫铁矿在燃烧过程中产生的废渣由于含有丰富的铁元素,如果按传统的处理方法不进行再利用必然会造成资源的浪费,而以此作为炼铁原料进行回收利用,既避免了废物污染又提高了资源利用率。接触法制硫酸产生的废气含有SO2,是一种有害的环境污染气体,如果将其与石灰乳或者氨水接触进行反应,就能够产生具有利用价值的石膏或亚硫酸铵。这就是绿色化学原则的表现,既避免了化学工业生产产生的废物、废气污染,又将其利用转变为其它工业原料或材料,实现了资源利用率的提高,而且也有效控制了对环境的污染。
从第二点要求来说。绿色化学专用教材应当有完整的学科体系,因为高职化学教学需要以此来作为学生全面学习和认识绿色化学的基础,所以在教学编写时应当对绿色化学进行全面系统的理论和资源整理,从基本的基础理论入手对绿色化学的理论、实践研究、应用价值、化学原理等进行有效的梳理,以发挥在教学过程的实用性价值。
3.3 优化实验教学方式
将绿色化学的理念运用于实验教学中是实现绿色化学教学效果有效提升的重要手段。对于化学教学来说实验教学方式本身就有着非常关键的教学意义,也是最利于学生深入接触化学理论和现实意义的有效手段,绿色化学所关注的对工业化学反应过程的绿化和优化基本上都是基于化学实验手段实现的,所以实验教学中渗入绿色化学的理念是一项非常重要的教学改革途径。
首先开发微型实验。在许多重要的化学实验中其用到的化学试剂是具有一定污染性或毒性的,对这种实验进行微型开发,运用更少的原料和更小的反应规模来说明化学原理,既实现了教学目的,也减少了反应产生的污染。这种具有污染性和危险性的化学实验在高职化学课程中是非常普遍的,例如氯气的取用过程如果一旦发生泄漏就会对人体造成伤害,同时还会污染环境,微型实验就是减小氯气的取用量,设计小规模的实验选择用针管来取用就能够有效避免因此产生的污染问题。
4 结束语
绿色化学在我国高职化学教学中有着非常重要的开发意义,除了进行专门的绿色化专用教材设计和教学之外,在每一项与化学教学相关的实验中都体现出绿色化学的原则,是深入推进绿色化学理念的有效方式,也是促进我国绿色化学研究不断深入的重要途径。我国当前面临的化学工业可持续发展时代任务,要求通过高职化学教学渗入绿色化学理念来有效提高绿色化学的科研水平。
参考文献
关键词:高职化学;绿色化学;观念;绿色实验
引言:社会生活和经济生活中绿色化学的概念已经渐渐普及,作为其中的一员,高职化学更加有责任加入到绿色化学的行列中。首先可以加强学生关于绿色化学的概念,再者进行一些实验的设计,对实验内容进行选择,更新设计方案,以便降低对环境的污染程度。在高职教学中要加入绿色化学的因素,不但让学生明白其中的环境地理知识,懂得一些基本的保护环境的方法,以便提高环境保护的理念和面对环境问题的能力。
一、把绿色化学渗入到高职教学的理论中去
所谓绿色教育不但是对环境360度的保护,还要培养可持续发展的观念。社会和学校的不断进步要求现在的高职院校中加入绿色教育的因素成为势在必行的要求。绿色化学教育的加入一方面可以让学生明白人类活动对环境所造成的影响和可持续发展的重要意义;另一方面可以使学生明白环境污染对人类生活所造成的影响,增强其保护观念,让学生更加意识到环境污染的危害性,提高关注度。在教学的时候适时的加入一些关于地球环保的知识。例如在讲“杂环化合物”这一内容时,可以穿插一些人们大部分使用的农药,农药有百草枯、杀虫快等里面含有的吡啶杂环化合物的衍生物,会严重的影响人类和动物的健康。再比如“非金属元素硫及其化合物”这个内容讲解时,老师可以说一些信息知识,像是北方的一些城市受硫的污染严重,尤其是冬天,人们吸入后会出现流泪和咳嗽的症状,主要是煤燃烧后里面释放的SO2,可能形成酸雨和酸雾,严重刺激人们的上呼吸道黏膜。国家通过改变结构能源来降低化学对环境的污染程度,国家通过开掘太阳能、风能和水能清洁能源等;还有一些没有农药和化肥的“绿色果蔬”,逐步达到规模化的生产。在化学的教学中介绍一些环境污染的典型事例,不但可以使学生感受到环境污染所产生的巨大影响,还可以让学生明白他们身上的重担,学会尊重自然、保护自然,与自然和谐相处,让学生具备更高的素质来适应社会发展的需要。[1]
二、绿色化学教育体现在实验教学中
2.1 实验内容绿色化。在化学实验中加入绿色化的成分完全体现出了绿色化教学在化学教学中的重要地位。就高职教学的目标来看,其基础是绿色化学理论,通过锻炼学生在处理问题和实践动手方面的能力,对其实验的内容进行不断的丰富和更新,让整堂实验课不但能够解决课本中的重难点问题,培养学生的动手能力,还要贯穿绿色实验的要求。例如进行实验中关于电位法测定溶液的Ph值、熔点和沸点等实验;还有关于醇酚、糖类、氨基酸以及蛋白质等实验;再例如从麻黄中生物碱的提取和准备,还有提炼溶胶、乙烯的配制。从而加强学生的环保意识,改进实验方案,对验证性实验进行筛选,增强实验的综合性和实验的绿色性因素。
2.2绿色化的实验方式
(1)进行微型化学实验教学。所谓微型化学实验是根据化学实验要求下的一种突破和变革,也属于绿色化学的一份子。那么微型化学实验的含义是利用比较少的化学物品,但是却能够达到很好的效果和得到一些信息的一种新颖的实验方式。所以微型化学实验的要求就是微型化仪器、微量化药品(对药品的使用量比常规的实验要少或只有其中的1/10),时间最少,污染程度最轻。当然所谓的微型化学实验不单单是对日常实验的一些仪器和药品进行简单的减少,主要还是要考虑其实验内容,实验方式以及实验的进程这些方面的变更。我们都知道在高职医用化学实验中有些实验是严重污染环境和使用有害的药品,例如卤素、非金属的一些实验,这类的实验一般药品量大,药剂类别多,毒性也很强,如果使用微型的试管、井穴板和注射器来进行实验,就可减轻其危害程度。氯气的提取也可以在注射器中实现,这样就会防止毒气的外泄,而且效果也很显著。当然也要提醒学生关于氯气测漏后的应对措施。比如在进行醛、酮与 2,4-二硝基苯肼实验的时候,可以将其实验改为微型化学实验,在井穴板上操作,只需要1~2滴的药品就行了,效果也很显著。所以微型化学实验的实施是有很重要的意义的,尤其是针对于毒性强、污染严重的化学实验。这种实验方法使用药品的量少,变相的减少了废弃物的排放量,对于实验过程中的一些污染环境的现象有所减轻,很好的达到了绿色化学的要求,也是很可行的一种方法,同时也被世界大众所认同,完全符合绿色化学教育的理念。[2]
(2)利用多媒体教学来帮助实验教学。虽然有微型化学实验,但是还是有些实验这种方法不可实行,那些药品的耗损量大,危险程度高、有腐蚀性的物质以及环境污染严重等实验,我们可以使用媒体教学的方法。例如胺和芳香烃的实验,因为危险性太大,不但对师生的身体状况有影响,而且污染严重,收效还不好,现象不明显,无法做出准确判断。如果利用多媒体教学来进行假设其实验的过程和现象,让学生做出准确的判断。用多媒体来参与教学,开辟新道路和新方法,又安全和科学。[3]
三、总结:把绿色化教学深入到高职的化学的教学中,不但可以提高学生的热情,还可以增强学生对于环境的保护意识,提高自身的素质。所以,推行绿色化教育是很有必要的。
参考文献:
[1] 张西安;绿色化学在高职化学教育中的教学探讨[J]2010(03)
关键词:药学实验;教育改革;绿色化学
1药学与化学
药学是化学的衍生学科,而化学也是药学的基础与灵魂。药学高等教育离不开基础的化学教育,无机化学、有机化学、分析化学、仪器分析、物理化学这五大化学为药学的后续教学奠定了必要的理论和实验基础,因此众多医药高校无一例外都将它们作为药学基础主干课程。可以说,化学贯穿着药学生的学习和未来的职业生涯。药学高等教育的重要组成部分之一是实验教学,部分实验设计都直接来源于化学教育实验设计,对培养学生的实验操作能力、科研思维、创新能力都有重要的作用。值得注意的一点是,化学中存在的一些问题也在药学实验中不可避免的显现出来,甚至因药学领域的特点而放大加剧,例如有机溶剂在药学实验中用量远大于普通化学实验,所造成的环境问题也更加严重。近年来化学的概念朝着环境友好的方向不断的发展,而药学似乎没能紧跟上步伐,因为观念滞后带来的问题日趋严重,追随时代潮流的药学教育改革刻不容缓。
2绿色化学
2.1绿色化学的定义
随着国家以及世界对人类生存环境问题的愈加重视,“绿色化学”概念的提出符合人类与环境友好共处的发展方向。绿色化学是环境友好的化学,是指在化学品的设计、开发、制备和应用过程中利用化学原理来减少或消弭对人类健康和环境有害的物质的使用和产生。其中心思想是把化学和化工生产的现有技术路线从“先污染、后治理”改变为“从源头上根除污染”,它与分析化学、有机合成、催化生物化学等学科都密不可分,身处当今国际化学研究的前沿[1]。绿色化学是对环境问题的重新审视,要求我们在获得新物质的过程中,不只是在化学反应末端控制废物的产生,而是要在化学过程中尽量减少产生废物,提高反应过程的原子经济性,充分利用每一个原子,使反应物分子中的原子全部转化为目标产物,从而实现对环境的治理由治标转变为治本[2]。
2.2绿色化学的十二条原则
美国的总统科技顾问P.T.Anastas博士和马萨诸塞大学的J.C.Waner教授通过大量的研究工作,提出了绿色化学的十二条原则。这些原则目前是获得世界公认的指导绿色化学发展的基本原则:(1)防止污染优于治理污染;(2)提高原子经济性;(3)尽量在化学合成中减少使用有毒原料和产生有毒物质;(4)设计安全的化学品;(5)使用无害无毒的助剂及溶剂;(6)合理使用和节省能源;(7)利用可再生资源来代替消耗性资源合成化学品;(8)尽量减少非必须的衍生步骤;(9)采用高选择性催化剂来代替化学计量助剂;(10)产物的易降解性;(11)发展分析方法,对污染物实施在线监测和控制;(12)减少易燃易爆物质的使用,最大程度地降低事故隐患[3]。
3绿色化学对药学实验教学的启示
实验过程中会产生一定的环境污染是不争的事实。但药学高等教育领域似乎视而不见、仍在按步就班的继续这种陋习,以及因观念滞后、改革不力而放任、加剧对环境不利影响的做法,与现实中大家对治理这些污染的认识仍然停留在“先污染、再治理”的落后思维一脉相承。虽然实验室所制造的单次污染量相对于工业污染来说不大,但是因为同一院校、不同专业的学生也有可能会重复同样的实验,若不加以控制,不容忽视的累积效应堆积在排放区附近必定会造成一定的排放污染[4]。因此,减少药学实验污染的工作刻不容缓、势在必行;药学实验教育改革也应顺应历史、与时俱进。本文将从绿色化学12原则中选取对药学实验教学改革有积极实际意义且急迫、可行的五条,并举出具体实例加以论述。
3.1防止污染优于治理污染
绿色化学摒弃了传统的先污染后治理的化学思维,倡导从源头上防止污染,这是其与传统化学的最主要区别。从这个意义出发,在实验教育之前,应该在理论课上向学生传达绿色化学精神,培养环保的理念。在保证教学质量的情况下,优化教学项目,慎重选择实验内容,遵循环境友好、低能耗、经济性等原则,重新设计污染更小、更环保的教学实验。同时,还有一个现象值得注意。除了不合理的实验设计带来的污染外,有些污染往往来自人为的不恰当操作[5]。通常而言,学生对于实验室的基本规定并不熟悉,对三废(废气、废液、废渣)的处理十分草率。例如,将废液直接倒入下水道等行为比比皆是,从而导致的环境污染可谓是无妄之灾。这些情况都是可以通过提前教育得到改善的。在进入实验室之前,应督促学生预习,最好让学生手写纸面材料,以便学生能够熟悉实验流程,再对学生进行理论指导,规范实验操作,将绿色化学的概念贯彻在教学过程中,培养学生的良好实验习惯,不仅能够提高实验效率,还能减少试剂损失。此外,要引导正确的三废处理方式。实验中制备的固体和液体产物可以用套用法,不能套用的固体进行统一回收;可以提纯再利用含有有机溶剂的液体,针对一些酸、碱度过高以及重金属离子的废水进行统一处理;废气用吸收装置回收,并且要在实验台上安装排风装置,这样能对防止污染作出一些裨益[6]。
3.2尽量在化学合成中减少使用有毒原料和产生有毒物质
有机化学的一个重要组成部分是化学合成,在药学中的合成概念更加广泛,合成实验也是实验教学中不可或缺的一部分。化学家将绿色化学的12条原则定为评定合成路线、生产过程及化合物是否为绿色的规范。因此,绿色有机化学实验在原料、合成方法和制备过程的选择以及产物的生成等方面都应该尽量减小对环境的污染。要坚持选择无公害的原料、反应条件,尽量控制生成环境友好型产物,并且减少甚至“零排放”副产物,即实现全过程绿色化[7]。实验时,要在保障基本操作训练的前提下,尽可能地选择少用毒性和具有腐蚀性的原料的实验。
3.3使用无害无毒的助剂及溶剂
在天然药物化学、中药化学等课程中,使用有机溶剂提取天然药物中的有机成分是其他所有实验的基础。有机溶剂用量大、回收困难等特点注定了污染的存在。水作为另一种常见溶剂,提取效率较低,但环保无污染,且经济节约,符合绿色化学要求。在实验效率影响比较小的情况下,应该尽可能地以水为溶剂提取,避免有毒有害和挥发性有机溶剂的使用,尤其是卤代烃类溶剂。除了更换溶剂之外,现代科学的发展还给我们提供了另一种思路。随着化学实验技术和仪器的发展,应积极将微波辅助萃取、超声波提取等方法广泛应用到实验教学中去。此类方法提取效率高,所需溶剂少,而且能够让学生学习到化学发展新趋势[8]。有机化学实验课程中催化剂被广泛使用,在不影响实验效果的情况下,应尽量选择无毒、无害、无腐蚀性的催化剂代替强腐蚀性的催化剂。例如在酯化反应中使用超强固体酸代替浓硫酸、在阳离子沉淀实验中使用硫代乙酰胺替代有毒的硫化氢。
3.4合理使用和节省能源
在必须开展的实验项目中,尽可能设计串联实验。传统化学实验是在理论课开设的同时配合展开的。每个实验基本都是孤立、单独展开的,实验完成后,产物不能进行合理利用的话就会成为废弃物,如果处理过程只是简单抛弃,则会极大地危害环境。而串联实验是指通过恰当地调整实验教学计划,打破学科和实验间的界限,将同一学科两个或两个以上不同的化学实验组合在一起,将前面实验的产物变成后面的实验原料,这种实验教学方法在检查学生操作技能的同时还提高了化合物的使用率,印证了绿色化学的观念。这增加了学科间的关联性,对培养学生的学科整体观和创新思维都是有所裨益的。例如,制备乙酸乙酯的实验完成后可以用其产物去制备乙酰乙酸乙酯[9]。而且每一个实验的产物以及纯度与下一个实验的进行都紧密相关,这使学生要认真对待实验,实验积极性得到了充分调动[10]。实验过程中很多学生因为没有形成节约的观念,在称量时操作不严谨,称量过后又忘记密封试剂,导致试剂浪费较多,这就需要在实验开始前说明,特别是在进行需要使用一些容易吸湿的药品的实验前老师要着重强调;量取有机试剂时,容易洒出较多试剂,这种情况下需要老师将大瓶试剂用小试剂瓶分装、小试剂瓶配置吸管以便于取用;在对照品和薄层展开剂的配制过程中,学生会配制过多造成浪费,针对这个问题,老师可以提前配好,或者学生合作配制展开剂;此外微型实验也是目前实验教学中节省能源的新思路,微型实验是指用微量的药品在微型的仪器中进行的实验方法与技术,通过少原料、少排放、少污染,体现绿色化学的理念。比如过去在试管中进行的化学现象验证实验改在点滴板上操作,使用试剂只需几滴,大大减少了试剂的用量,而达到了预期的教学效果[11]。
3.5尽量减少非必须的衍生步骤
绿色化学的要求之一是反应要具备“原子经济性”,也就是原料分子中到底有百分之几的原子转变成了产物。如果在反应中包含一些消除及降解等衍生步骤,则会由于生成与目标产物无关的分子,使得该反应的原子经济性变低。反应中的衍生步骤越少,原子的利用率越高,目标产物的产率越高,副产物或废物的排放量就越低[12],也利于做到环境友好。实验室合成对溴苯胺常用的方法是用锡-盐酸还原法,其合成过程以苯胺为初始原料,通过形成乙酰苯胺、对溴乙酰苯胺等中间体的过程,保护了芳胺上的氨基,减小了芳胺发生衍生反应的可能性,进而提高了对溴苯胺的产率,提高了反应的“原子经济性”。