在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教育

1、在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教育    摘  要   “綠色化學(xué)”是指在反應(yīng)過程和化工生產(chǎn)中,盡量減少或徹底消除使用和產(chǎn)生有害物質(zhì)。將綠色化學(xué)知識自然、生動地滲透到化學(xué)教學(xué)中,使學(xué)生牢固樹立起綠色化學(xué)和環(huán)境保護的意識,關(guān)注綠色化學(xué),推動綠色化學(xué)事業(yè)的發(fā)展。    關(guān)鍵詞   綠色化學(xué)    教育    教學(xué)    化學(xué)研究與應(yīng)用的一個重要目標就是開發(fā)和利用自然界的一切可能

2、的物質(zhì)資源和能量資源，為人類生存和社會發(fā)展提供必要的物質(zhì)和能源基礎(chǔ)；這一過程必須同自然環(huán)境相互協(xié)調(diào)，走可持續(xù)發(fā)展的道路。實施清潔生產(chǎn)既能滿足人們的物質(zhì)需求又可以合理使用自然資源，同時又可以保護環(huán)境。綠色化學(xué)的核心就是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。因此，綠色化學(xué)有利于保護人類賴以生存的環(huán)境，實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展。作為化學(xué)教育工作者，我們有必要在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中對學(xué)生進行綠色化學(xué)教育，使綠色化學(xué)的觀點與新課標的教學(xué)融合在一起，進一步培養(yǎng)學(xué)生的社會責任感、參與意識和決策能力。怎樣對學(xué)生進行綠色化學(xué)教育呢？    一、綠色化學(xué)教育體現(xiàn)新課

3、標素質(zhì)教育的要求    在我國環(huán)境保護的教育已納入化學(xué)新課標的基本理念及教材之中。解決化學(xué)污染，最根本的問題就是培養(yǎng)具有環(huán)境保護意識的人，需要將綠色化學(xué)思想貫穿于中學(xué)化學(xué)教育的全過程，尤其是在化學(xué)實驗中貫穿綠色化學(xué)思想。    綠色化學(xué)又稱為環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)。其理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物。從化學(xué)科學(xué)觀點來看，綠色化學(xué)是化學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容的更新；從環(huán)境觀點來看，它強調(diào)從源頭上消除污染；從經(jīng)濟觀點來看，它提倡合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本，這是符合可持續(xù)發(fā)展要求的。所以，對學(xué)生進

4、行綠色化學(xué)教育不僅是現(xiàn)實所迫，也是迎合新課標素質(zhì)教育的要求。那么，怎樣對學(xué)生進行綠色化學(xué)教育呢？筆者認為主要有以下幾個方面：一是以點帶面，逐步樹立學(xué)生的環(huán)境憂患意識。二是見縫插針，在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)知識。三是學(xué)以致用，用綠色化學(xué)觀點改進中學(xué)化學(xué)實驗。    二、化學(xué)教學(xué)中如何對學(xué)生進行綠色化學(xué)教育    （一）以點帶面逐步樹立學(xué)生的環(huán)境憂患意識    對學(xué)生進行環(huán)境教育，首先要使學(xué)生對環(huán)境保護的重要性、必要性和緊迫性有清醒的認識。環(huán)境危機意識是環(huán)境教育最適宜的切入點。利

5、用化學(xué)學(xué)科優(yōu)勢，教師可以以點帶面，介紹環(huán)境污染及其危害，逐步樹立學(xué)生的環(huán)境憂患意識，從而培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)思想及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。    例如：在講化學(xué)“硫和氮的氧化物”一節(jié)時，先讓學(xué)生閱讀“圖4-19  空氣質(zhì)量日報”，并由學(xué)生相互討論工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境造成的污染的嚴重性。進而有的放矢地講述了世界環(huán)境污染最著名的“八大公害”和“十大事件”，讓學(xué)生認識到保護環(huán)境、防止污染的重要性和緊迫性。    又如在講“化學(xué)與資源綜合利用、環(huán)境保護”一節(jié)時，采用分組進行探究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，課后提出3個探究問題通過網(wǎng)絡(luò)查找資

6、料或走訪專家、學(xué)者，了解綠色化學(xué)的含義并體會綠色化學(xué)對人類可持續(xù)發(fā)展的重要性。對中央電視臺7臺報道中的污水對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響、垃圾污染對居民日常生活的影響等問題，談?wù)劮乐刮廴镜闹匾圆⑻接憫?yīng)采取的措施，寫出一篇小論文。怎樣應(yīng)對塑料快餐盒的方便性、低成本和環(huán)境污染的矛盾？這樣既可以調(diào)動學(xué)生的積極性，又可以鼓勵學(xué)生的自主參與意識。讓學(xué)生明確化學(xué)資源利用和環(huán)境保護的重要性，明確發(fā)展經(jīng)濟不能走先污染再治理的老路，要提倡綠色化學(xué)，從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染，從而樹立學(xué)生的綠色化學(xué)思想。    （二）在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)內(nèi)容  &#

7、160; 化學(xué)不僅在資源開發(fā)上能發(fā)揮重要作用，在資源的綜合利用以及環(huán)境保護方面同樣大有用武之地?，F(xiàn)行的中學(xué)化學(xué)教材已經(jīng)融入了綠色化學(xué)知識，教學(xué)中要時刻體現(xiàn)出綠色化學(xué)的原則，滲透綠色化學(xué)教育。例如：在講“化學(xué)反應(yīng)及其能量變化”時說說能量的開發(fā)與利用、能源的合理開發(fā)與利用；“鹵素”中氯氣用于自來水消毒的利弊、氟利昂對臭氧層的破壞與保護等；“硫和氮的氧化物”中講講酸雨的危害與防治、大氣的污染與防治等；“硅和硅酸鹽工業(yè)”中說說傳統(tǒng)建筑材料、裝飾材料的危害及為何提倡使用綠色建筑材料等；講“氮的氧化物”時，穿插汽車尾氣的排放、氮氧化物造成的光化學(xué)煙霧、水中氮磷過多造成富氧化而形成赤潮等的危害；講

8、“金屬的化學(xué)性質(zhì)”時，插入鋁對人體的危害與應(yīng)用、金屬礦物的合理開發(fā)利用等；“烴與烴的衍生物”中講講生態(tài)環(huán)境的破壞與保護、室內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的污染與健康、農(nóng)藥與化學(xué)、毒品與化學(xué)、白色污染與綜合治理等知識。使學(xué)生意識到應(yīng)如何合理應(yīng)用化學(xué)，用綠色化學(xué)觀點防治污染、保護環(huán)境，為人類能生存在一個綠色的地球上做出自己的貢獻。    （三）在實驗教學(xué)中滲透綠色化學(xué)思想    在新課標化學(xué)教材中實驗所占的比重很大，實驗過程中往往會產(chǎn)生、排放大量的有毒有害物質(zhì)，這些物質(zhì)的產(chǎn)生排放給環(huán)境造成了危害。用綠色化學(xué)觀點改進中學(xué)化學(xué)實驗，是培養(yǎng)學(xué)生

9、綠色化學(xué)思想又一重要的教育方法。同時，實驗又是綠色化學(xué)教育中不可缺少的組成部分。對中學(xué)化學(xué)實驗進行微型實驗，使其向無污染方向發(fā)展，這是當今中學(xué)化學(xué)實驗的發(fā)展方向。實驗主要通過以下步驟實施：發(fā)展微型實驗；改進實驗及儀器裝置；處理化學(xué)實驗的廢棄物。    1劑量最小化，最大限度減少污辱源    要大力推行微型實驗，即對一些常見實驗儀器進行微縮，對常用試劑藥進行限量。傳統(tǒng)的中學(xué)化學(xué)實驗對環(huán)境的危害性極大。本人曾對學(xué)生進行過關(guān)于化學(xué)實驗的問卷調(diào)查，結(jié)果顯示約有52%的學(xué)生認為做化學(xué)實驗不安全；對于一些有污染的實驗，約有46

10、%的學(xué)生表示不想做?？梢姵Ｒ?guī)實驗的不足，因此，用綠色化學(xué)的新理念對化學(xué)實驗進行微型化，發(fā)展微型化學(xué)實驗，利用微型儀器、盡可能少的試劑進行實驗，能減少中間生成物的轉(zhuǎn)移過程和試劑在器皿中的附著量，從而減少實驗中的“三廢”。它具有現(xiàn)象明顯、效果良好、節(jié)約實驗材料和時間、減少污染、安全、便攜等優(yōu)點，受到廣大師生的歡迎。     實踐證明：就常規(guī)化學(xué)實驗而言，在無機和有機性質(zhì)實驗中，質(zhì)量取0.11 g、溶液取25 mL是屬于常量法；在微型化學(xué)實驗中，性質(zhì)實驗的藥品、試劑用量僅需要常規(guī)實驗用量的10%30%左右。以下的兩組就是常規(guī)實驗與微型實驗的相互比較實驗：

11、60;   實驗名稱藥品用量實驗條件與結(jié)果藥品常規(guī)實驗微型實驗常規(guī)實驗微型實驗苯的硝    化反應(yīng)濃硝酸1.5 mL0.3 mL水浴加熱8分鐘制得2.0 mL淡黃色油狀物水浴加熱6分鐘制得1.0 mL淡黃色油狀物濃硫酸2.0 mL0.4 mL苯1.0 mL0.2 mL酯化反應(yīng)乙醇3.0 mL0.7 mL加熱5分鐘得乙酸乙酯3.5 mL加熱2分鐘得乙酸乙酯1.0 mL冰醋酸2.0 mL0.5 mL濃硫酸2.0 mL0.5 mL濃硫酸6.0 mL1.5 mL由此看出：微型實驗與常規(guī)實驗一樣，可得出相同的實驗結(jié)果，但它們的藥品用量

12、是常規(guī)實驗的1/31/5左右。既節(jié)省了藥品的用量，也減少了對環(huán)境的污染。因此，微型化學(xué)實驗不是常規(guī)實驗的簡單微縮，它是在綠色化學(xué)思想下用預(yù)防化學(xué)污染的新實驗思想、新方法和新技術(shù)對常規(guī)實驗進行的改革和發(fā)展。盡可能小劑量試劑是微型化學(xué)實驗的核心，“盡可能小劑量實驗”是化學(xué)實驗教育的思維方向，為追求“盡可能小劑量實驗”，推動化學(xué)實驗的改進和完善，這是化學(xué)實驗改革和發(fā)展的動力之一，綠色化學(xué)思想在化學(xué)實驗中的具體體現(xiàn)。    2改進化學(xué)實驗，減少環(huán)境污染    化學(xué)實驗總伴隨著氣體、液體或固體物質(zhì)的生成,這些產(chǎn)物中許多是有毒

13、或有害物質(zhì),會造成環(huán)境污染。在不影響實驗結(jié)果、觀察效果的前提下，改進實驗內(nèi)容及儀器裝置,或變化實驗程序,從而盡量減少實驗試劑和實驗產(chǎn)物對環(huán)境的污染。    在現(xiàn)行化學(xué)教材中，有些實驗指明了藥品濃度，有些實驗沒有指明藥品濃度，對許多涉及藥品濃度的實驗探索和改進，既節(jié)約了藥品保證實驗效果，又減少了環(huán)境污染。如銅與稀、濃硝酸的反應(yīng)，教材中都有演示實驗和學(xué)生實驗，如果按教材中做，不僅浪費藥品，而且產(chǎn)生釋放出NO和NO2等有害氣體。實踐中可把演示實驗和學(xué)生實驗進行合并，利用廢醫(yī)用一次性注射器作實驗儀器，拔掉針頭，按上橡膠塞，藥品是濃硝酸、銅片和NaOH溶液。又如：

14、氯氣與金屬鈉反應(yīng)的實驗。    實驗操作：鈉與氯氣反應(yīng)的裝置可作如下改進（圖1）：將一根玻璃管與氯氣發(fā)生器相連，玻璃管內(nèi)放一塊黃豆粒大的金屬鈉（已吸凈煤油），玻璃管尾部塞一團浸有NaOH的棉花球。先給鈉預(yù)熱，到鈉熔融成圓球時，撤火，通入氯氣，即可見鈉著火燃燒，生成大量白煙。                圖1    原課本中氯氣與金屬的反應(yīng)是在敞開的裝置下進

15、行，把盛滿氯氣的集氣瓶扣在加熱過的金屬鈉上，由于反應(yīng)后有氯氣剩余，給師生和環(huán)境帶來了危害。改進后的實驗裝置則基本制止多余氯氣的外泄。在實驗工作中，用綠色化學(xué)的思想來指導(dǎo)，更能有效地防止污染。3實驗操作規(guī)范化，妥善處理實驗廢棄物，減少對環(huán)境的污染    全國的中學(xué)每天在做各種不同的化學(xué)實驗。大部分實驗的藥品用量在課本中都沒有明確給出限量，如果把藥品規(guī)定用量和濃度，既方便施教，又方便操作。特別是像制備氯氣、硫化氫、二氧化硫等氣體，做銅與硝酸、濃硫酸的反應(yīng)，乙烯乙炔的制備實驗等，往往會毒化教室，直接影響師生健康。因此，我們必須清醒的意識到減少化學(xué)實驗污染以及對

16、污染物進行處理的緊迫性。通過相應(yīng)的試劑將實驗產(chǎn)生的污染物作化學(xué)處理，以消除或減少污染物地排放。    例如對CCl4的回收利用，在中學(xué)化學(xué)實驗中四氯化碳是一種重要的有機溶劑，萃取實驗中經(jīng)常用到。以CCl4為代表的氯代烴作為一類耐生物降解的有機化合物，是飲用水源中倍受關(guān)注的污染物。它具有一定的水溶性和揮發(fā)性，同時又有較強的溶脂性，能在人體內(nèi)得到生物富集進而嚴重危害人體健康，此類物質(zhì)多數(shù)已被確定或被認為是高度可疑的致癌物質(zhì)。高中一年級化學(xué)就有一個用CCl4萃取碘水的實驗，使用過的CCl4要求回收，進行再生利用，具有一定的經(jīng)濟價值。  &#

17、160; 現(xiàn)介紹“鎂粉再生法”回收CCl4，具體方法如下：萃取后的CCl4因溶解了碘而呈紅色，加入鎂粉后，充分攪拌，直至CCl4紅色褪盡，過濾就得到無色透明的CCl4。發(fā)生如下的反應(yīng)： Mg + I2 = MgI2           也可以用鋅粉代替鎂粉與CCl4反應(yīng)：每100 mL CCl4需要用0.025 g鋅粉，但是為了加快反應(yīng)速度，提高幾倍鎂或者鋅粉用量。    上述重點從三個主要方面闡述了在化學(xué)教學(xué)中如何對學(xué)生進行綠色化學(xué)教

18、育，除此之外，還可以結(jié)合習(xí)題教學(xué)及實踐活動進行綠色化學(xué)教育。    三、在化學(xué)教學(xué)中進行綠色化學(xué)教育的意義    現(xiàn)代教育提倡的是素質(zhì)教育，綠色化學(xué)思想的教育有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和社會責任感，是實施素質(zhì)教育的重要途徑。綠色化學(xué)不是一門獨立的學(xué)科，它是一種戰(zhàn)略、一種方針、一種指導(dǎo)思想、一種研究策略。不久的將來，重大的綠色化學(xué)研究成果不但是科學(xué)文獻，也將進入教科書，走進我們的生活。這種預(yù)防化學(xué)污染的新理念和新實踐正日益被人們認識、接受和重視。綠色化學(xué)不能取代系統(tǒng)教學(xué)，但必須融合其中，如此便對教師提出了更高的要求：一是更新觀念；二是教師本身要進行終身教育，這樣才能不斷充實自己的知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)。    參考資料    朱清時 .綠色化學(xué). J  化學(xué)近展 . 2000.  12（4）：410414&