时间:2022-06-04 16:50:53
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇绿色化学生活论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)04-0044-02
绿色化学,也被称为环境友好化学,清洁化学或无污染化学,主要是指在化学品的设计、制造和使用过程中,利用一系列的原则来减少、甚至消除有毒有害物质的使用或在过程中的生成的化学。绿色化学的核心是“原子经济性”,基本原理是公认的十二原则。绿色化学是更高层次的环境友好化学,与环境保护不同,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,是从物质产生的源头控制废物的产生,减少对环境的污染。所以绿色化学对环境保护及社会的可持续发展具有重要的指导意义, 这与现代化工工业发展趋势相吻合。
一、绿色化学课程教学的意义
大学生是我国科学技术未来的生力军,在大学课程中开设绿色化学课程,通过相关的教学活动培养大学生的环境保护意识,有利于从根本上防止污染,有利于实现社会可持续发展。作为化学教育工作者,我们有责任和义务将绿色化学及相关知识引入高等教育知识体系中,并系统传授给学生。
随着对绿色化学科学研究的不断深入,绿色化学的思想和观念逐步为人们接受,并被引入高校教W活动中,很多高校都开设了绿色化学课程。绿色化学作为一门新的课程,具有涉及知识面广、综合性强的特点。与化学其他课程不同,绿色化学没有完善的知识体系和教学大纲,因此如何结合时代特点和专业知识,为大学生讲授绿色化学课程,是任课教师在教学过程中面临的主要问题。作者从2009年开始在江苏师范大学为环境工程专业学生讲授绿色化学课程,在教学过程中积累了一些经验,进行了一些有益的尝试。
二、绿色化学课程教学方法的探索
针对绿色化学的课程特点,我们对其教学方法进行了以下探索。
(一)精选教学内容 启发学生的兴趣
绿色化学是一门新兴的学科,发展很快,但没有较为成熟的教材,需要教师根据教学目标选取教学内容。这也为教师提供了一定的自由空间,教师可以结合自己的科研方向和学术思想、提供最新的学术动态。另一方面,绿色化学课程的教学内容与有机化学联系紧密,涉及很多有机合成反应的方法和条件,如果只进行抽象的讲解,学生容易感到枯燥乏味。因此在教学过程中,应适时地结合实际生活,用生动的实例充实课堂教学,展现绿色化学在现代生活中的重要作用,进而激发学生对这门课程的学习兴趣。例如,介绍“白色污染”及解决措施,这样学生就会对绿色化学有更加充分的了解,也能够加深学生对绿色化学在日常生活中的实用性和重要性的认识。
绿色化学是一门交叉学科,发展速度很快,而且涉及很多化学相关领域, 因此我们在满足教学基本要求的前提下, 采用灵活多样的教学形式,并经常对教学内容进行更新。比如在课堂教学中,根据学生的接受情况,将一些相关的具有应用价值的最新研究成果添加到教学内容中。另外,也可以利用学校的网络数据库资源来提供关于绿色化学的最新科研成果的链接,以便学生随时阅览、学习,让学生了解绿色化学的研究动态及最新进展,提高学生对该门课程的学习兴趣,增强他们对新问题的求知欲望,使学生获取更多的知识。
(二)多种教学方法结合使用,启发学生思考
传统的课堂教学主要是“讲解―接受型”教学模式,教师是教学信息的主动发出者,学生则是被动地接受知识,这种教学中师生的互动交流少,教学气氛沉闷,也阻碍了学生主动学习的积极性和创新能力的培养。相比之下,研究性教学是深受广大师生欢迎的教学方式,可以将课程的内容转变成生活、生产或科学中的实际问题,以学生为中心,在教师的引导下按照科学研究的模式来分析、解决这些问题,最终达到学生获取知识、提高能力的一种教学过程。
在研究性课堂教学中,教师作为指导者,在设定的问题情境中要引导学生主动思考问题, 帮助学生找到解决问题的办法,这种教学方式有助于培养学生的创新意识。如在讲授绿色溶剂技术这个章节时,我们让学生在课前查阅相关的文献资料,了解有关的科学前沿内容。在该章节的课堂教学过程中, 可以将这节课的10~15 分钟左右的时间留给学生介绍自己的学习体会,以及对绿色溶剂技术的理解,分组进行讨论,以提高他们的学习主动性,强化学生的科学思维方式。这种自主学习可以让学生体会到学习的乐趣,同时也锻炼了学生文献查阅和使用网络资源的能力。课堂教学和学生自主学习的有机结合可以有效地提高教学效果,有利于培养创新性人才。
作为一门专业课,绿色化学每节课要传递的信息量非常大,多媒体教学技术的运用大大提高了绿色化学课程的学习效率。但是,多媒体教学的缺点是容易导致学生一直处于抄笔记的状态,没有时间去消化和思考教师讲授内容,不能和教师互动,只能被动接受课堂内容。所以要改善教学效果,就应该结合本课程的特点以及学生的实际情况,合理地使用多媒体教学手段,注意不同教学手段间的配合使用。
课堂教学是学生学习绿色化学的主要场所,但丰富多彩和形式多样的课外活动是对课堂教学的良好补充,将二者有效结合起来,能够起到事半功倍的效果。为全面提高学生的绿色化学素质,我们一方面组织学生到学校的实习基地,有合作的化工厂或制药公司参观调查并进行交流。另一方面,通过课外实验教学来配合课堂教学进行绿色化学教育,让学生在具体的实验过程中进一步强化绿色化学观念,如在环境工程专业学生的研究设计性实验中分别采用有机溶剂和离子液体为反应介质合成一些有机化合物,让学生对两种合成方法进行比较。这样不仅能锻炼学生的动手能力,而且能使他们用理论联系实际,真正感受到环境污染带来的危害性,增加他们迫切保护环境的积极性。另外在毕业设计和课程设计中有意识按绿色化学要求进行,开展专题讲座,环保展览宣传等,让绿色化学融入人才培养全过程,增强学生的环保意识。
(三)建立合理的考核机制,注意与学生的互动和反馈
在教学过程中,我们发现一些学生上课听讲不认真,主动学习积极性低,部分学生为了获得更高的平时成绩,抄袭别人的作业。因此,提高学生的学习兴趣,优化考核体系显得尤为重要。
绿色化学课程的最终成绩包括课程论文成绩和平时成绩两部分。在每学期的授课中,我们通常在完成课堂教学任务前给出课程论文的具体要求,要求学生根据绿色化学课程的学习内容,结合课程论文的具体要求,查找和阅读有关的文献,综合运用所学知识,整理和撰写课程论文。考虑到学生的实际情况,在这个环节通常也会给出一些相关指导,如每个数据库的使用教程和视频等,课程论文的完成很好地培养了学生检索文献、阅读文献、分析问题和解决问题的能力,也为环境工程专业学生的毕业论文设计打下了良好的基础。
绿色化学的平时成绩一般由出勤率,作业和课堂表现构成。不同于其他化学类课程的考核方式,在绿色化学课程的考核中,我们将学生在课堂教学中的表现以及课后心得体会也计入平时成绩。如在某些章节的课堂教学前,对学生进行分组,给每组学生布置一些题目,课堂教学中,每组可派出代表对相关问题给出解答,组与组之间可以互相提问。学生通过这个环节的学习可以更好地了解相关教学内容的背景知识,更深刻地掌握教学知识点。教师根据每组学生的表现进行打分,并将这部分成绩计入平时成绩中。课程结束后,每个参与的学生都要总结该课程的学习心得体会,对课程进行简单的评价并给出自己的意见和建议,这部分内容也作为平时成绩的一部分。以上教学活动的开展,一方面可以提高学生的学习积极性,另一方面学生给出的意见和建议可以督促任课教师改进教学方法,提高教学水平。在这门课程中,部分评价意见如下:1.绿色化学这门课跟我们的生活关系密切,感觉很有用;2.课堂上老师举的例子很生动,学到了很多东西,扩展了知识面;3.通过准备课程论文,感觉自己查阅文献的能力提高了;4.喜欢老师的讲课,内容吸引人,但是有部分反应有机化学里没学过,能否多讲一些。
总的来看,学生对这门课程的关注程度高,总体满意程度也比较高。
三、结语
绿色化学是一门面向21 世o的高层次化学,它体现了化学、科学技术、社会之间的相互影响和联系。在绿色化学教学中,教师采用研究性教学的方式,能帮助学生获得相关的知识、技能和能力,有助于学生培养创造性思维,从而更好地理解人与自然、人与社会、人与人之间的相互依存关系, 激发其社会责任感。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 胡常伟,李贤均.绿色化学原理和应用[M].北京:中国石化出版社,2006.
[2] 张礼和.化学学科进展[M].北京:化学工业出版社,2005.
[3] 沈玉龙,王克诚.国外大学的绿色化学教育[J].化学教育, 2006(10):63-64.
一、引言
近年来,随着我国经济的不断发展,我国各项事业均取得了长足的进步,令世人瞩目。我国幅员辽阔,自然资源丰富。然而,我国处在经济高速发展的阶段,再加上人口众多,科技水平和管理水平还远未达到国际发达国家的水平,自然资源浪费的现象很严重,污染随处可见。
化学学科是一门自然学科,化学知识能够解释生活中的众多污染现象,在化学实验课中融入绿色化意识、绿色化思想,十分必要,也十分重要,本文将就此内容展开分析和讨论。
二、中学化学实验绿色化意识融入的必要性
很多人认为,在二十一世纪,没有接受过大学教育就基本是文盲,而高中教育是大学的学前班,初中教育是高中的学前班。社会普遍认为初中教学的宗旨就在于如何提高中考分数,保证更多的学生成为“尖子生”,从而考入重点高中。笔者以为这种想法是比较幼稚和肤浅的,在初中化学教学除了教授化学知识外,还应该灌输一定的环保理念、绿色化理念,其必要性主要体现如下。
1.环境不断恶化的客观要求。
在当前,随着我国经济的不断发展,很多产业(尤其是化工产业和生物产业)必须进行废物的排放,而排放物的处理又需要消耗大量的人力、物力、财力。很多企业业主片面追求企业经济效益,不经过任何处理,大肆排放废物、废气、废水等,导致全国范围内不同程度产生环境污染。
在初中化学试验中,适当进行废水、废气净化实验,不仅能够营造出活跃的课堂气氛,而且能够让学生对化学知识(特别是化学反应过程)有一个直观的、理性的认识,还能够培养他们的环保理念、绿色化理念。
2.学好化学知识的内在要求。
化学学科是一门自然学科,更是一门基础学科,学生顺利进入高中阶段,乃至于大学阶段学习的过程中还会参加化学学科,学好初中化学的重要性不言而喻。在当前,无论是我国初中化学教材的课程设置,还是化学学科教学大纲中都无一例外地融入了“绿色化”思想,在课本的很多知识点及考试过程中的考点中都会涉及绿色问题、环保问题、污水排放问题等。由此可见,初中化学试验中绿色化意识的融入是学好化学知识的内在要求。
3.教书育人的教育宗旨。
教育的宗旨,在于教人和育人,在教授科学知识的同时,更重要的是在于学生道德水平的提升,而初中阶段正是学生生理发育和心理发育的重要阶段,关系到学生未来人生观、价值观、世界观的最终确立。
在初中化学实验中融入绿色化意识,能够帮助学生认识到在日常的生产和生活过程中,哪些行为能够减少污染、保护环境,哪些行为却是在污染环境、破坏家园。
三、如何实现中学化学绿色化意识的融入
如何在初中化学实验中融入绿色化的思想呢?笔者认为可以从以下几方面入手。
1.细化实验过程,感受实验效果。
很多化学实验的过程中,反应形成化学生成物的过程中会有特殊的现象,教师可以细化这一过程,让学生近距离地观察,形成他们在视觉及味觉上的基本认识。如果在化学反应的过程中,原料或者生成物中有化学污染物,那么就可以对学生进行讲解,并将这些化学现象和现实生活的污染现象结合起来,这样学生就对化学污染有了一个理性的认识。
2.指导学生对生活现象进行观察,寻找污染现象。
教师在进行课堂知识讲述的过程中,可以发动学生在课外时间内对生活中的各类现象进行观察,寻找生活中的污染现象,并让他们采取小组讨论的形式,寻找解决的方法。化学老师要对这些化学现象进行适当的归纳和总结,并对各个小组讨论结果进行必要的检查。
3.扩大实验影响面,深化绿色化意识。
教师可以在课堂实验环节结束后利用其他渠道将绿色化思想进行深度和广度的拓展。化学教师可以在学习原电池一节时组织学生进行研究性学习,即由老师先在网上对于有关电池的发展、原理、污染、回收、发展等各个方面的资料加以收集,做成一个网站,然后通过校园网,组织学生在该网站上浏览自己感兴趣的部分,根据自己的收获总结成小论文。最后将经过筛选的优秀小论文放到网站中展示,并向全校学生发出倡议,让大家自觉地将废旧电池回收集中处理,以减少对环境的污染,扩大绿色化思想的传播范围。
四、结语
在二十一世纪,污染问题是一个重大问题,生活中污染现象绝大多数和化学反应有关。化学是一门自然学科,并不是所有的化学反应会产生污染,在初中化学实验过程中融入绿色化意识能够在讲述化学知识的同时,培养学生的环保意识、绿色化意识,也能够帮助学生对化学知识形成一个理性的认识。
参考文献:
1 绿色化学的含义
化学对人类作出了巨大的贡献。人类生活的各个方面,从衣、食、住、行的生活必需品到汽车、电视、洗衣机等家用品,无不与化学有关。可以说化学改变了人类的生活方式,提高了人类的健康与生活水平。但化学的这些巨大贡献却同时伴随着一定的代价,那就是制造、使用与处理这些合成物质对人类健康及生活环境造成的负面影响。绿色化学的口号最早是由美国提出的。绿色化学即是用现代化学和化工生产的技术去减少或消除对人类健康、社区安全、生态环境有毒的原料、催化剂、溶剂和试剂的使用,不产生有毒有害的产物、副产物和废物。绿色化学与传统化学最根本的区别就在于绿色化学是对环境不产生污染的化学,发展不产生污染的新化学反应和化学产品,从源头上消除污染,使化学产品既能为人类服务又不污染环境,有利于社会的可持续发展。它是化学发展的新阶段,是促使人类与环境协调发展的更高层次的化学。
2 教师要树立绿色化学实验意识,并在教学活动中实践
初中生的年龄尚小,自主学习和规范的能力有限,因此需要老师进行引导,尤其是在绿色理念背景下进行化学实验,这是一个比较新颖的话题,学生有一定的陌生感,也缺乏理论的指导,因此必须依靠老师的力量让他们明确绿色化学实验理念的精髓,并在实验中进行运用。作为学生们的领路人,化学教师首先要树立绿色实验意识,然后明白具体的实验操作方法,指导学生进行绿色化学实验。多数化学实验会消耗大量的药品,产生各种有毒有害的气体、液体或固体,对外界环境产生污染,处理不当会损害学生的健康。
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。尽量采用封闭措施,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 引入习题内容渗透绿色化学理念
在初中化学教学的过程中,有很多的化学练习题,教师可以通过利用引用化学习题的方式,渗透绿色化学理念,使学生在长时间的练习过程中,形成良好的绿色化学理念。例如教师可以通过为学生布置“在我们生活中,烧烤、油炸食品通常被称之为‘垃圾食品’,这种食品在生产的过程中会对我们的生活带来哪些的不利因素?在油炸的过程中会产生哪种化学物质?”等问题,指导学生对问题的分析和研究。
5 重视培养实验活动中的绿色化学意识
化学作为一门实验学科,化学实验在教学中占有重要的不可替代的作用。要实现绿色化学真正的深入人心就必须重视其在实验活动中的渗透。
在实验活动中加强绿色化学意识就要注重实验细节的改进。以往的教学中,因为课时条件的限制,或者是教师不在意,有些有害的实验气体会被学生们随意排放。那么在绿色化学的教学模式下,就要求教师注意这些细节。教师可以在实验过程中告诫学生,实验气体要尽量排放入玻璃瓶中,并把这个细节广泛运用到每一个实验中去。
针对这些情况,当前一些普通高校进行了相关研究与实践,以提高基础化学教学效果,但是,大多数高校主要是根据学时来选择安排教学内容,利用改进教学手段来增加教学内容,着眼于局部,头痛医头,脚痛医脚,教学效果虽有所提高,但是效果不甚明显,没有找到从根本上提高基础化学教学效果的方法。本化学教学团队提出了《基于“绿色化学”理念的理工科院校药学相关基础化学系列课程整合与优化的研究与实践》课题,依托重庆邮电大学中药学专业和制药工程专业的学生进行了实践。
一 培养具有“绿色化学”理念的大学生是人类社会对高校化学教育的基本要求
“绿色化学”是一门从源头上阻止污染的化学,它用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的化学物质的产生和使用,有利于引导学生热爱自然、尊重自然、与自然和谐发展,牢固树立绿色意识,自觉成为未来的绿色人才。“绿色化学”是人类与自然和谐的化学,是面向未来提出的化学新概念,同时也为化学教学提出了新课题。
因此,本化学教学团队在基础化学教别强调引入“绿色化学”理念,在绪论部分专门设有“建立绿色化学理念,推动经济和社会的可持续发展”这一部分,强调绿色化学的必要性,并且基于“绿色化学”理念选择教学内容。在教学过程中渗透“绿色化学”理念,将从源头上预防化学污染的新观点逐步深入学生心中。特别是实验教学中,化学教学团队根据专业特色与学生能力培养的需要,在实验项目的设置上渗透绿色化学理念,改革实验教学模式,实验项目中大大减少了独立的基本操作单元实验和验证性实验,将大部分基本操作实验和验证性实验安排在实验技术网络虚拟与仿真实验室中实施,同时大大增加实用性、综合性实验,将部分基本操作融入综合性和设计性实验中。实验原材料都是无毒或低毒的,删除了一些毒性高、污染大、效果差的合成实验。打造以“绿色化学”为特色的教学、科研实验平台,努力培养具有“绿色化学”理念的大学生。
二 基于“绿色化学”理念对四大基础化学课程教学内容的整合实践
1.教学内容的整合原则
第二军医大学药学院将无机化学和物理化学两门课程整合,很好地解决了这两门课程中的内容重叠问题,同时使无机化学的教学内容得到了引申,使知识的系统化更加显著。本化学教学团队基于“绿色化学”理念将四大基础化学进行整合,即将无机化学、分析化学、物理化学和有机化学四门课程进行整合,根据药学专业要求,立足理工科院校注重四大基础化学的关联,确保整个基础化学知识体系的完整,总课程名称设为基础化学,具体按照普通化学、有机化学和物理化学三门课程进行排课。本化学教学团队一起讨论、确定教学内容和相应的学时数,并且备有一些选学内容供学时稍充分的学校选用,或者供学生自学,但是紧密把握“面向药学专业的基础化学知识”、“知识点之间的连贯”及“难易程度循序渐进”这三个基本原则,使学生有兴趣学,更轻松地学。
2.整合后教学内容的具体安排
针对大学第一学期,新生入学较晚,学习时间较短,需要一段时间适应大学学习、生活等实际情况,第一学期的普通化学先介绍药学与化学的关系,强调化学在药学专业中的作用,让学生首先从思想上重视它,同时介绍“绿色化学”的基本概念和原则,突出绿色化学在医药工业和社会发展中的意义及必要性,站在整个基础化学角度强调绿色化学的重要性和必要性,先行建立“绿色化学”理念。具体内容是:先介绍简单且与中学化学衔接较多的气体和溶液,引入大学基础化学的教学;然后利用热化学反应方程式引入化学反应热、热力学第一定律和第二定律,引出判断化学反应自发性的吉布斯自由能判据;从吉布斯自由能变的符号判断反应方向和大小,表示反应限度,引入化学平衡,与中学化学紧密衔接,同时进一步衔接化学反应速率,使学生易于理解;有了平衡依据后,再分别介绍酸碱平衡与酸碱滴定,沉淀溶解平衡与沉淀滴定,氧化还原平衡与氧化还原滴定,配位平衡与配位滴定;作为含量测定的加深,再介绍比色法和分光光度法。最后,联系中学化学知识简单介绍原子结构和分子结构的基本概念和基本理论,并且在每部分都要说明它在药学中的作用。第一学期的理论学时经教学团队统一讨论并经学校批准后定为64学时。
基于现代药物大多是有机物的现实,有机化学在药学相关专业非常重要,经教学团队统一讨论并经学校批准后有机化学理论课程定为96学时,安排在第二学期和第三学期授课。并且根据结构与性质的关系按照官能团分类介绍有机化学的内容,注重与中学有机化学衔接,强调具有某一类官能团的化合物其理化性质,每部分都要介绍一些有显著药理活性的化合物和该类化合物的合成工艺,重点强调绿色合成工艺路线,以及该类化合物的构效关系。同时简单介绍一些波谱知识,如红外、质谱和核磁共振谱等,能够推导简单的有机化合物的化学结构,为今后的中药化学、天然药物化学和药物合成打下坚实的基础。同时,有机化学实验重在一些综合性、实用性的绿色化学合成,既增加了学生的学习兴趣,提高了教学效果,同时也践行了绿色化学理念。
经过一年半的大学学习后,在学生基本上都适应了大学学习、生活的情况下,而且具备了较好的数学和化学基础之后,第四学期将深入介绍基础化学难点部分的物理化学,在化学热力学、化学动力学基础上,加深对化学热力学和化学动力学的学习,最后引入新知识相平衡,包括表面化学与胶体化学和药学前沿知识,以及化学知识及其技术在药学专业中的应用,要求讲原理时必须讲它的应用,重点是在药学方向的应用上。最后提纲挈领,建立整个基础化学的基本框架和知识体系。这样就把基础化学知识点整合,避免了重复,同时按照知识的难易程度和前后关系安排教学内容,节约了学时、方便了学生理解、提高了教学效果,以适应少学时的理工科院校药学专业的基础化学教学。
三 基于“绿色化学”理念对四大基础化学课程教学内容整合的初步效果
1.学生成绩明显提高
环境是人类赖以生存和发展的摇篮,它向人类提供了生产和生活所需的各种自然资源,然而随着科学技术的迅猛发展,人类对环境的污染日趋严重。面对全球性的生态破坏和环境危机,环境保护已成为当今世界的一个热点话题,“人与自然和谐发展”成为时代主旋律。然而目前中学化学环保教育主要存在一些问题:如环保教育的形式过于单一没有和实践活动联系起来,环保教育的方式偏重于课堂讲授理论知识,没有和环保实践活动相联系;没有针对环保教育的专门教材和授课教师,现行的化学教材中相关的环保知识较为分散,教师在教学过程中要花费大量的时间和精力来收集和整理资料,开展化学实践的次数相对较少;环保教育的考核未引起足够的重视,学校迫于升学的压力,教学任务繁重,所以教师的大部分精力和时间都投入到考试科目的教学中,对环保教育的关注度明显不够等。所以在中学化学教学中实施环保教育就显得尤为重要,不仅能增强学生的环保意识,还可以提高学生分析和解决环境和实际问题的能力。
一、在化学新授课中渗透环保教育
课堂是教学的主阵地教育学论文,教材是知识的基本载体,教师应抓住这一阵地,紧密联系教材在日常教学中渗透环保教育,让学生了解环保的紧迫性和重要性,逐步培养环保意识。中学教材有许多和环境保护有关的内容,在教学过程中教师应结合教材适时的、适量的将潜在的环保内容渗透到各章节的教学中,在潜移默化中培养学生的环保意识。如在讲授水与氢时,强调中国的人均水资源只是世界平均水平的四分之一,而且水资源的分布不均匀,水资源的缺乏严重制约经济的发展。未经处理的工业废水和生活污水肆意排放又造成了严重的水体污染,对人类的生存构成了巨大的威胁,以此增强学生的节水意识;在讲授空气和氧气时,应引入大气污染的相关内容,讲解造成大气污染的两大因素:气体和可吸入颗粒物,其次结合国际重大的空气污染事件来说明空气污染形成的原因和对人类健康的伤害;在讲授碳族元素时,向学生渗透二氧化碳地大量排放是形成温室效应的主要原因,煤气中毒的实质是一氧化碳和血红蛋白结合,是血红蛋白丧失运输氧气的功能,使人窒息,让学生掌握一氧化碳中毒的预防措施;在讲授农药和化肥一章时,应补充说明土壤板结,土壤污染的相关知识,以及和使用化肥之间的关系,让学生明白绿色无污染食品的定义和普通食品的区别等。
二、在化学复习课中渗透环保教育
在新授课中教师传授给学生的只是一些环保教育的零散片段,学生掌握的环保知识是孤立的、不连贯的,在复习课时学生已经具有一定的知识储备,教师可以帮助学生将已有的环保知识进行归纳、总结使之形成完整的知识体系,进一步深化学生对环保的认识,增强学生的环保意识和责任感中国期刊全文数据库。如复习到大气污染时,教师应引导学生将一些会造成大气污染的各类物质进行归纳和总结,如碳氧化合物的污染。分别介绍一氧化碳和二氧化碳的物理及化学性质再补充一氧化碳会使人中毒,轻者昏迷重者死亡,二氧化含量增加会造成温室效应,使两极冰川融化,海平面上升,让学生思考该怎样减少二氧化碳的排放和预防一氧化碳中毒。复习到硫氧化物的污染时教育学论文,应着重讲解硫氧化物造成的污染主要是酸雨的危害,空气中的二氧化硫被氧化成三氧化硫,进一步形成酸雨会腐蚀建筑物,使鱼类等水生生物大量死亡,还造成农作物大幅度减产。通过在复习课上讲新课中讲解的环保知识进行联系,归纳总结,这样既深化了学生对已学知识的认识,又提高了学生对会环保知识的分析归纳总结的能力。
三、在化学实验教学中渗透环保教育
1.实验操作规范化.
规范的实验操作不仅是试验成功的重要保障,更是减少污染的关键所在。教师的示范操作比课堂操作更具有感染力,因此,无论是演示实验还是指导学生实验,教师都要做到实验操作准确、规范,力求让学生掌握准确的规范的实验操作技能通过言传身教来增强他们的环保意识。例如在固体药品的取用、液体药品的量取转移、物质的称量、物质的加热、过滤等基本操作中,准确、熟练的动作可避免药品因洒落、挥发等造成污染。一是在实验开始前教师应提醒学生检查装置的气密性(若是有毒气体的制取及性质实验要增加尾气处理装置),气密性不好不仅会使实验效果不明显,还会使有毒气体外泄造成环境污染,危害师生的健康。例如在二氧化硫和氯气的制备实验中将尾气通入到碱液中便能防止尾气外泄造成污染。合成硫酸时过量的二氧化硫应用氨水吸收。制备盐酸时用水吸收多余的氯化氢气体,制备硝基苯等挥发性较强的有毒物质时,应安装一个冷凝管回流有毒气体。二是在实验结束后,对固体废弃物、废液的处理也要力求规范,如废酸不能随意倒在地上,它会腐蚀水泥地面,也不能倒入下水道中,它不仅会腐蚀金属管道,更严重的是会造成水体污染。固体废弃物应放入指定的容器中,不能放回原瓶,以免污染剩余药品。实验操作的规范化不仅使学生养成良好的实验习惯,又牢固的树立了学生的环保意识。
2.化学实验微型化
崛起于20世纪80年代的微型化学实验是近年来发展迅速的试验新方法,它具有实验现象显著、药品用量少、污染程度小、反应时间短、便于操作等特点,备受化学工作者的青昧,成为当今国际化学实验改革的主要趋势。由于在微型化学实验中反应物和生成物的量都很少,因此,微型化学实验不仅大大节省实验经费的支出,更减轻了实验废弃物对环境的污染。如做硫在空气中燃烧的试验教育学论文,按常规的药品用量来做,硫粉需要0.3-0.5g生成的二氧化硫为0.6-1g,换成微型实验来操作硫只用0.02g,生成的二氧化硫仅为0.04g,实验效果完全相同,但药品用量却是大大减少。在做乙炔的制备及性质的实验时,如采用少量的电石和用注射器滴加饱和食盐水的方法,即可使反应速度得到很好的控制,同时要节省了原料,实验效果也较为理想。在检验溶液的酸碱性时将试管换成点滴板来操作,不仅能取得同样明显的实验效果,还减少了废液的排放中国期刊全文数据库。化学实验微型化,其经济效益、环保效益、教学效果都是很显著的,既强化了学生的动手能力,又培养了学生的创新思维能力对学生环保意识的树立有独特的功效等。
3.实验设计综合化
中学化学教材中的演示实验大多都是用单一的实验来说明物质的某一个性质,要想全面了解物质的所有性质便要重复做多次的单一实验,这样既不利于学生将所学的知识相互联系形成一个完整的知识体系,又会造成药品的浪费,还加重了实验场所的污染。所以在实验教学过程中要设计综合性实验,把几个分散的相关实验组合成一个整体、连续的做一系列实验,使一个实验的产物成为下一个实验的原料。这样既节省了药品又大大缩短了实验时间,让学生有时间分析和解决实验过程中出现的各种问题,能够很好的检查学生的操作技能和实验教学效果,增强学生的经济和环保意识。如:我们可以将氯气、次氯酸纳、氯酸钾的制取实验和氯气氧化性的验证实验设计成一个综合实验(尾气用氢氧化钠吸收),这样既能节省药品用量又缩短了反应时间,又能防止氯化氢、氯气等有毒气体外泄造成空气污染。又如在消去反应中将环丙醇变成环己烯,环己烯继而成为合成己二酸的原料,这三种物质进一步被用于第三个实验。
4.进行多媒体教学
在中学化学实验中针对一些试剂昂贵或有毒(苯、苯酚、砷化物等)、易发生爆炸、实验现象不易观察、污染较大的实验,目前还无法通过改进实验来实现其绿色化或减轻污染,对于此类实验我们可以采用多媒体辅助课件(CAI)模拟仿真实验,例如:氢氧化二铁的制备实验现象不明显,教师在演示该实验时学生不易观察到实验现象,达不到教学的目的,若用多媒体模拟这一实验教育学论文,便可以把实验现象形象生动的展现在学生面前,达到很好的教学效果。又如,氯气、氯化氢等有毒气体的制备实验,在实验室操作外泄的气体会对师生的健康造成巨大的伤害,改用多媒体模拟该实验,可以让学生在轻松愉快的环境中学习到反应原理、掌握操作方法、观察到实验现象,既加深了记忆,又消除了因实验而造成的污染和对师生健康的危害。
四、在化学课外活动中透环保教育
课堂固然是对学生进行环保教育的重要场所,但是环保教育的本身便具有很强的实践性,所以仅仅依靠课堂对学生进行环保教育是远远不够的,作为课堂的延伸和拓展教师可通过开展各种丰富多彩的化学课外活动来培养学生的环保意识和解决环境问题的能力。如教师可利用植树节、爱鸟周、世界水日、世界无烟日等环保纪念日开展各种主题活动,普及相关的环保知识,使学生对这部分知识有更深刻、清楚地了解;教师可以将环保感兴趣的同学组织起来成立环保兴趣小组,检测学校附近工厂的空气状况和污水的处理及排放情况,让学生将所学的环保知识应用到实践当中,不仅可以激发学生学习化学的兴趣,而且为培养学生的实践能力和创新精神,提升思维品质,提高学生的综合素质提供了良好的运作空间;充分利用学校广播、黑板报、宣传栏、手抄报等多种媒体采用文字、图片、数据宣传环保知识给予学生心灵上的震撼,让学生明确人与自然相互依存的关系,意识到环保重要性和紧迫性;组织环保知识竞赛,检查学生对环保知识的学习效果,充分调动学生学习的主动性,加深对环保知识的了解等。
参考文献
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[5]冯燕萍.浅谈化学实验中学生环保意识的培养[J].湖州师范学报,2003,25
1.培养学生的创新精神
在教学中,改变传统化学教学中学生那种“唯科学”的学习方法,鼓励学生主动参与;提倡研究性学习,使学生经过分析、批判、综合、创新等思维过程,深入了解化学科技的实用性和社会价值。例如,对公众关心的“白色污染”问题,让学生课后查找一些资料,做一些调研农产品的综合利用等等都可以作为研究性课题引入教学中,让学生研究和探讨,收集和处理信息,分析和寻找解决问题的方法,使他们在了解化学的实际应用过程和对社会生活的直接影响中,形成理性批判与创新意识,提高实践能力。
2.融入人文教育
绿色化学教育的首要任务是建立一种新的绿色观念体系,强调人类对环境与发展的责任感,培养学生以“科技与社会”之间和谐发展为基础的道德、伦理和科学价值观念。绿色化学教育不只关注化学科学的理论体系,而且重视其应用价值和在社会层面上的反思,使学生了解绿色化学的科学理念、思想方法、实用性和社会经济价值等,深入理解科学的“双刃剑”作用,形成科学的价值观。绿色化学将科学、技术、社会有机地联系起来,在“化学科学”与“人文科学”之间架起桥梁,让学生了解化学与社会、经济、环境之间的相互关系,改变旧有的思维方式,能够以科学的眼光来观察、分析社会中的矛盾和问题。
二、中学绿色化学教育的实施策略
对于中学化学教育工作者来说,强化绿色意识、更新传统观念是中学化学教育工作者的当务之急。在强化绿色意识、更新传统观念的基础上,要把绿色化学思想和知识融合于课堂内外各教学环节之中。
1.在课堂教学中渗透
第一,可以在化学史的介绍中渗透。在正反两方面的史实中渗透绿色化学思想的教育。例如,在讲放射性元素时,对居里夫妇的精神表示钦佩,对居里夫人坚决反战的人格表示尊敬,但同时又要对在海湾战争中使用贫铀弹而对环境和人类造成灾难的人提出批评。还可以介绍环境问题,介绍20世纪发生的公害事件,探索发生的原因,指出传统化学及工业是产生公害的原因,提出绿色化学是解决环境问题的根本途径,建立绿色化学的根本观念。这样的化学史话很多,既能培养学生学习化学的兴趣,又能从中教育学生学习化学是要为人类造福。相信他们在被故事感动的同时,心中也会慢慢积累起环保意识、绿色意识。
第二、在化学实验教学中渗透。化学是一门以实验为基础的科学,化学实验是学生学习化学知识、解决生产和生活中的实际问题的重要途径和方法,是化学教学中必不可少的环节。教学中的一些化学实验每次排放的污染物虽然不多,但积少成多,对环境也有不良的影响,并且对学生会产生一种反面教育。因此,在化学实验教学中,首先教师要以身作则,注意对化学实验进行绿色化改造,使教师在传授化学知识与化学实验实际操作中保持言行的一致性,给学生树立一个很好的行为模式和榜样,学生就会在现在和将来自觉地模仿教师的行为模式,自然地形成环保意识,实现绿色化学的目标。其次,教导学生在化学实验中遵循绿色化学的原则,做到实验药品的减量化、循环或回收再利用,选择污染少、装置简单、产物易分离、安全性高的实验方法,在无法避免使用或产生有毒有害物质时,必须采取有效的保护和消害处理。例如:不论用氯酸钾与二氧化锰混合加热制取,还是用加热高锰酸钾的方法制取氧气,都会留有固体混合物,回收处理较麻烦。而改用双氧水与二氧化锰混合制取,不仅操作更简单,且方便回收二氧化锰。甚至可以采用电解水的方法来制取,既得到氧气,同时也得到氢气,无废弃物产生。
2.在课外实践活动中学习
通过让学生自己去实践,从感性上去体验和感知传统化学给环境带来的严重污染以及用化学手段治理这些污染的局限性,使他们的思想从如何治理污染转移到如何从源头制止污染,以至于关注绿色化学,理解绿色化学的重要性,进而学习绿色化学,实现绿色化学教育的目的。配合化学课堂教学,采取形式多样的课外实践活动,例如,实地调查、文献调查、探究性学习、环保知识竞赛、写小论文比赛等。
3.班会、校会、板报、校园广播中宣传
宣传也是树立绿色意识的一种有效手段。搞好校园宣传工作,必将有利于绿色意识的强化。
4.化学教材的绿色化
教材是教学内容的主要载体。教材建设是搞好教学的基础,绿色化学是新的化学领域,必须在教材中有良好的体现,才能服务于教学。因此加强教材建设是搞好绿色化学教学改革的前提。教材编写的大纲和内容体系应以化学原理知识为基础,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,充分体现前沿性、前瞻性、创造性、发展性。
5.通过试题形式强化学生对绿色化学的认识
人的创新能力的形成和发展,在一定程度上取决于他的心理动因,即以需要为核心,以兴趣、情感等为内容的心理动因。兴趣是一个人力求认识、研究、获得某种事物或进行某种活动的倾向,它能推动人去寻求知识或从事某种活动,开阔眼界,使人的积极性和主动性得到充分的发挥。由于兴趣不是与生俱来而是后天学来的,因此,增强化学实验的趣味性就显得尤为重要。例如在“蜡烛燃烧的探究”过程中,引导同学们进行下列拓展性探究:
1.1 问题情境。点燃蜡烛,将短玻璃导管插入焰心,发现另一端也可以点燃,说明导管中一定有可燃性气体,气体的成分可能是什么呢?
1.2 作出大胆猜想与假设。学生们经过讨论,认为这种气体:①可能是蜡烛不完全燃烧时产生的一氧化碳;②可能是蜡烛受热后产生的蒸气;③可能上述两种情况都有。
1.3 设计实验方案。学生们设计出各种实验方案,经讨论后,认为下列这个方案既巧妙,又简单:换一根较长的玻璃管,用湿毛巾包住导管,然后一端插入焰心,在另一端点燃。若导管口有火焰,拿掉湿毛巾,导管内无冷凝固体,则证明它是一氧化碳;若导管口不能点燃,拿掉湿毛巾,有冷凝的固体,则证明它是石蜡蒸气;若气管口有火焰,火焰较小,拿掉毛巾,导管内有冷凝的固体,则证明气体中既有一氧化碳,又有石蜡蒸气。
1.4 观察与思考相结合,完成实验,给出合理的解释与结论。通过实验,学生得出第二种可能性成立,玻璃管中的可燃性气体是石蜡蒸气。而另两种可能性被排除了。
1.5 反思与评价,交流与分享。通过探究活动,部分学生发现自己设计的实验方案与上述实验方案相比,设计得不够合理、简单,存在着差距,认识到在今后的学习中,要不断培养自身的自主探究的能力。学生以各种方式将自己的收获、体会、感想表达出来,如写成小论文、写成实验报告、制作出PowerPoint、上传到网页上等等。
2 源于生活,注重拓展实验的生活性
化学与实际生活的联系非常密切,化学知识渗透在实际生活的各个方面。在中学阶段,接触社会的机会有限,通过实验来了解化学在实际生活中的应用,可以说是一条很好的途径。
2.1 实验内容的生活化。结合生活情境,鼓励学生发现化学问题,提出自己的观点和猜想,并设计探究实验来验证猜想,对实验进行反思和评价。例如,在生活中,对真假红葡萄酒的鉴别,有一个巧妙、简单的方法:在两杯酒中分别加入适量食用的纯碱,如果酒的颜色加深,变成深蓝色了,则是真的葡萄酒,如果酒的颜色没有明显变化,就说明是假酒。这个实验,直观明了地体现出了指示剂在生活中的灵活运用。
2.2 实验用品的生活化。实验的生活化还体现在,在实验用品上使用一些生活中的物品。如家里厨房中的食醋、食盐、纯碱、鸡蛋壳等等都是实用的化学试剂,塑料吸管可代替胶头滴管、导管,家中的玻璃杯,可作为反应容器等。例如用蛋壳和白醋反应制取二氧化碳,用干电池中的金属与稀硫酸反应制取氢气等。通过这些实验的开发、设计,能使学生利用现有的材料开展实验学习,也能启发学生随时利用生活中的物品进行一些简单的实验探索。学生体会到生活离不开化学,了解了化学对个人生活和对社会的重要作用,同时提高了他们学习化学的兴趣。
3 尊重自然,注重拓展实验的绿色性
近年来,不容乐观的应届本科生的就业情况,已成为一个全社会共同关注的热点问题。反观现在的大学生,在应试教育模式下,大多存在理论和实践脱节、动手能力弱等不足,因此,各大高校的教学改革,大多以培养大学生实践能力和创新能力为核心,以提高学生的综合素质为最终目标。随之,各种新型教学方法和教学手段不断浮出水面,参与式教学作为一种新型教学理念在我国逐渐兴起,并得到广泛的认可和深入的探讨。
参与式教学也被称为是合作式或协作式教学,它是以学生为主体,通过教师―学生互动、学生―学生互动的方式,使学生积极主动地参与到教学过程中,有利于调动学生学习的积极性,并能在潜移默化中培养学生的团队合作意识、实践能力和创新能力。与传统填鸭式教学模式相比,参与式教学模式强调的是学生积极、主动的参与,学生解决实际问题的能力的锻炼及创新意识的提高。
一、“绿色化学”课程培养学生实践和创新能力的优势
“绿色化学”课程在培养学生实践和创新能力中有以下方面的优势:(1)“绿色化学”是化工类专业的一门专业课程,学生群体大,涉及多个专业,如化学、应用化学、化学工程与工业、高分子材料工程等;(2)“绿色化学”课程内容知识覆盖面广,包括材料、纺织、农业、食品、化工产品和药物等,这些内容相互关联,相互补充,有利于扩大学生知识面;(3)“绿色化学”虽然是一门专业选修课,但其研究对象具有普遍性,研究内容具有延展性,并涉及当前最新的技术和理论的实际应用,极具启发性;(4)“绿色化学”课程与日常生活联系紧密,案例资料众多,学生不仅可以从课程中获取案例,而且可以自己收集实例对课程内容进行补充,有利于激发学生的学习兴趣。
二、基于“Class Presentation”的参与式教学法在“绿色化学”教学实践中的实施
中国科学院院士、清华大学教授过增元提出参与式教学方法主要包括开放的教学内容、提问式的讲课方式、没有标准答案的习题和论文形式考试[1]。有研究者指出,这四项内容连贯起来可以用“Presentation”一词概括。由老师给定或学生提出研究课题,学生单独进行资料的收集、分析和总结,最后在课堂表达自己的观点,即“Class Presentation”[2]。这种方法不仅能够给学生自由思考的时间和空间,更重要的是,通过对资料的收集,可以激发学生关注社会问题的热情,增强学生的问题意识;通过对资料的分析,可以培养学生利用已有知识解决实际问题的能力,提高实践能力;通过对资料的总结,可以锻炼学生的表达能力,挖掘学生潜能。“绿色化学”课程理论知识和实践应用结合紧密,在课程内容的基础上,合理地设计和实施教学方法是培养学生实践能力和创造能力的关键。基于“Class Presentation”的参与式教学法在“绿色化学”教学实践中的实施分以下两个层次(以应用化学专业为例,学生总数92人,学生自由组合,总共分成15组,每组6-7人)。
(一)课程内容的讲授
对于课本上相对简单、容易理解及新兴技术手段的应用等非重点内容,交由学生讲授,这一部分,共5个小组参与。例如“绿色化学”第二章,绿色产品评价体系LCA的具体应用实例及其局限性与困难,属于学科前沿,并非重点内容,交由一组学生负责。要做好“Presentation”,学生需要课后对LCA具体应用进行详细资料收集、制作课件、准备演讲。教师指导的内容有:讲解LCA的定义、目的、特点、实施步骤,小组成员对LCA的理解和疑问。当然,小组成员的疑问,也可以直接在Presentation过程中提出,由其他同学或教师解答。Presentation完成之后,其他小组的同学可以进行自由提问,并综合演讲内容、PPT和演讲者的现场发挥给以评论,教师要对此进行点评,并给出成绩。
(二)生活实例的探讨
“化学”是一门自然科学,它渗透到了材料、纺织、农业、食品、药物等多个方面,与我们的日常生活联系密切。身边的化学,是学生非常感兴趣的部分,有10个小组的学生,选择这部分内容进行Presentation。这一部分较前一部分更能激起学生的表现欲和创造欲。许多学生由目前的环境污染出发,探究其形成原因,结合绿色化工技术,发出呼吁,抑或是,展现处于研究阶段的新方法、新工艺。例如,针对雾霾,学生通过调查给出雾霾产生的原因,列举了清洁的可再生能源的开发利用现状,并针对现在以三大化石能源为主的能源结构,讲述了煤清洁化的方法。又例如白色污染、辐射污染、赤潮等等话题,都引起了学生的强烈反响。这一层次的Presentation,教师需要针对具体的事例,归纳总结其中关键的知识点,例如煤清洁化的方法设计的基本原理和技术手段等。这就要求教师不仅要有宽广的知识面和较好的语言表达能力,还要能够灵活处理课堂突况,掌控教学过程。
三、参与式教学在“绿色化学”教学实践中应用效果的反思
参与式教学打破了传统教师“一言堂”的上课模式,教师由讲授转变为引导,学生由被动接受转变为主动参与,师生互动效果得到显著增强,学生运用理论知识分析实际问题的实践能力和口语表达能力都得到了锻炼。此外,参与式教学使得教学过程得以外延,教学过程包括课前的准备、课上的Presentation及课后的讨论和评论,实现了学生的兴趣学习和协作学习,学生的团队合作意识和创新意识得以提高。但是,如何保证学生的“主动参与”是“有效参与”?如何协调课堂控制和学生自主之间的关系?这是两个值得深思的问题。换句话说,参与式教学的顺利实施对教师提出了更高的要求,第一,教师必须加强自我学习,提高自身水平,以便很好地掌控课堂,不偏离教学目标;第二,教师必须注重与学生的沟通和分享,帮助学生建立正确的思考途径,培养学生独立解决问题的实践能力;第三,教师必须注重班级整体的效果,能够运用机理机制,进行差异化引导,创造机会,确保学生能够整体参与。
【中图分类号】G712
一、绿色化学产生原因
1、20世纪发生的化学污染事件
1952年12月,英国伦敦浓雾遮空,迫使所有飞机停飞,车、人难以前行,祸端为煤燃烧排放的粉尘和二氧化硫,死亡12000人。1986年,瑞士莱茵河药品库失火,30吨农药随灭火用水排入水中,50多万尾鱼死亡,4000万人畜饮水受到影响。
2、与绿色化学有关的环境问题
如今,全球的十大环境问题中,有八个就是与绿色化学有关的。
(1)大气污染主要指有机污染物和CO、CO2等无机污染的排放,致使可视度降低,太阳光的直接辐射减少,酸雨引发,臭氧层破坏,全球暖化。(2)水体污染,水质恶化,降低水体使用价值。(3)酸雨蔓延,造成众多海洋生物灭绝,土地荒漠化。(4)臭氧层破坏,强烈的紫外线辐射将无阻拦的直达地面,致使细胞内的DNA改变,人体免疫系统的机能减退,皮肤癌滋生,农作物产量递减。(5)垃圾滞留据不完全统计,全球的垃圾堆量达100亿吨以上。(6)温室效应大气中的CO2、水蒸气等吸收能量后返回地面,使得近地面15米处形成一个"温室",温室效应会导致全球暖化,冰雪融化。(7)森林锐减世界森林每年递减2000万公顷。(8)物种濒危到2040年,预计有70万个物种永远灭绝。
二、绿色化学的本质和特点
绿色化学的实质,就是从更根本上消除污染,从治理污染转化为预防污染,绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理从治标转向治本。"化学反应的绿色化",要求原料100%转化为期望的产物,在整个过程的实施中具有以下特点:①原料无毒无害;②反应条件(所用催化剂)无毒无害;③反应具有高效性和高选择性,副产品少,实行"零排放",是"原子经济性"的;④减量、重复、循环使用;⑤产品对环境是友好的;⑥符合价廉物美的传统标准。
三、绿色化学的发展前景
1、部分已开发出来的绿色化学项目
美国的DOW化学公司,发明了用100%O2作为起泡剂,生产聚苯乙烯泡沫塑料盒快餐盒,整个生产流程安全无毒,实现了化学生产工艺的绿色化。把H2、CO、CH4等燃料直接输入,反复氧化,使化学能转化为电能就是一种新型的绿色电池-燃料电池。为了消除"白色污染"我国研制出一种塑料,把乳酸作为生产高分子的合成材料,合成具有生物兼容性的可降解塑料。我国很多城市在汽车上都装有尾气处理装置,即装置中加入铂、钯等催化剂,使有毒的CO、NO转化为无毒的N2、CO2,从源头上有效的控制了污染物的排放。
2、回归现实,让绿色化学发展和推广,任重道远
绿色化学作为一种新兴的科学,正在我们的生活领域中逐一渗透,我们应该用现有的技术手段,最大限度的减少对环境的危害,同时也要从原子经济性和价廉物美的角度考虑,把目光放远些,把研究深入些。目前虽然开发出来了不少绿色产品,但有的产品工艺过于复杂,有的产品生产成本过高,有的产品效果不明显,有的产品有潜在的安全隐患等等诸多因素,导致这些已经开发出来的绿色产品,只是处于实验室状态,走入不了市场,生命力不长久。我们一定要加大力度,从现在做起,从我做起,在教学中渗透绿色化学,在生活实际中宣传绿色化学,让社会各界都重视环保,保护地球,优化和完善绿色化学,让人类与自然和谐共处,倾心打造我们温馨的绿色家园。
四、教师在化学教学中应加强绿色化学的渗透
绿色化学体现了化学科学、技术与社会的相互联系和相互作用,是化学科学高度发展以及社会对化学科学发展的作用的产物,对化学本身而言是一个新阶段的到来。化学教师更应该把绿色化学贯穿于各个教学环节,让学生懂得保护环境,开发新能源的重要性和迫切性。
1、在理论教学中渗透绿色化学
教师可以收集一些大气污染,水体污染、酸雨侵袭,臭氧层破坏的音像视频材料,在多媒体教学中展示给学生看。让学生真正明白只有一个地球,人与自然应该和谐共处。适时引导学生结合当地实际,思考用哪些方法可以节约水资源,特别是节约淡水资源,树立起关心水、节约水、护水的好风尚。明白水是人类宝贵的自然资源,长期污染下去,也许有一天,最后一滴水,将是人类的眼泪这一深刻道理。
2、在实验设计中体现绿色化学
保护好环境,就是保护好我们的温馨家园,化学教学范围内涉及到的能引起环境污染的物质有CO、CO2、Br2、H2S、SO2、NO2等,化学教师更应该在实验设计中,有意识的渗进绿色化学理念,引导学生设计多种实验方案,探究减少或避免对环境造成污染的最佳途径。
3、在实践活动中突出绿色化学
实践活动是课堂教学的完善和延伸,也是学生参与社会的主渠道之一,化学教师可以组织课外兴趣小组,以绿色化学的视角走到社会中去,开展社会实践调查,亲身体验环境污染的危害性,并写好调查报告,结合所学知识设计出实验方案,写好小论文,用演讲、出版报等形式做好宣传,使学生对造成空气污染,水体污染等现状增加认识,达成共识,自觉宣传环保,重视环保。如采用以下方式引导学生参与社会实践。(1)到地区企业产矿去,了解这些产矿附近农作物的生长情况,抽取水样,测定水质情况,测定PH值;(2)调查某一地区形成酸雨的主要原因;(3)测定SO2对一些有色花的漂白效果;(4)测定某产矿附近的Hg2+、Cu2+等金属离子的含量,等等有利于学生运用知识,加强环保的问题让学生去进行课外实践。
4、在考试命题中贯穿绿色化学
近年来,随着人们生活质量的不断提高,关注生命,关注健康已成为时代的主旋律,绿色化学也由科学术语走进居家生活,我们在各种化学考试中都要涉及到绿色化学,且要由单一的直向性的考察转化为多元化的实验设计与知识的整合。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)50-0143-02
近几年,高校毕业生“就业难”与国内企业“用工荒”的矛盾日益突出,高校人才培养模式转向现代职业教育体系的改革正在全面实施,如何解决就业结构性矛盾,培养具有创新精神和实践能力的技术技能型人才,是高等学校每个教育工作者必须探索的重要课题之一。有机化学实践课程是继有机化学实验教学之后,面向我校化学工程、化学工程&软件工程、环境工程、应用化学等专业大二学生开设的专业必修课,是整个有机化学教学体系的重要环节。高校传统实践教学的弊端是,将实践教学看成是有机实验教学的简单延伸,其主要功能为强化学生综合实验技能训练,隶属为理论教学的附属环节。在教学中主要以教师讲授为中心,教学效率虽高,但学生只能收获“照方抓药”、模仿验证的学习效果,缺乏对实验技能、理论知识交互运用的创新思维训练,显然不能满足当今国家经济建设和社会发展需要[1,2]。多年来,我们在实践教学中以创新应用型人才培养为重点,构建“以生为本”的创新实践教学平台,向社会输出高素质技术技能型人才。对此,作者拟就近十多年来在有机化学实践教学中的改革谈一些体会。
一、合理选择实践教学内容,加强综合设计性实验环节
有机化学反应浩如烟海,有机合成方法纷杂,如何在有限的实践教学课堂上,合理选择教学内容,是笔者在教学中积极思考的一个重要问题。响应高校现代职业教育体系改革方向,推行国家“绿色化学”环保理念,我们以实践内容是否贴近社会生产,贴近科学研究,贴近社会生活为选材指导,同时推进已选取实验的绿色合成技术或方法改进[3]。所谓综合设计性实验是指学生根据实验目的和实验条件,自行查阅科研文献,通过对有机化学相关理论、基本实验技能,或与该实验相关的其他课程理论或实验知识的综合运用,自主完成实验方案设计,并加以实现。因此,综合设计性实验有助于学生将学习与研究设计结合,在提高学生基本实验技能、理论知识综合运用和创新能力培养等方面起到积极作用。因此,我们重点选取集典型性、发展性、前沿性、应用性为一体的综合设计性实验作为教学内容,将“照方抓药”式验证实验教学内容降至零。
在实践教学中,我们以此为教学内容选择依据,在有机合成反应上一直注重前沿性科研技术引进,一些新的实验手段、实验技术不断被引进[4]。比如在苯亚甲基苯乙酮合成教学中,我们引进超声波辐射合成技术;在甲苯高锰酸钾氧化合成苯甲酸实验中,我们引进可循环利用“相转移催化剂”和“微型合成”技术;在天然产物咖啡因提取实验中,我们引进浸取法和索氏提取法的合成技术对比。几年来,我们均从“低毒、高效、短时”合成特点对每个实践内容的合成技术进行探索,实现有机合成达到低污染、低毒性、安全节能以及反应收率高的目的,在增强学生“绿色合成”理念方面也收到显著成效。
二、重视学生科研与创新能力训练
实践教学中,每一个实践训练项目均由四个环节组成:第一环节是实践方案设计;第二环节是实现实验;第三环节是实践论文(报告)书写;第四环节是实践成绩考核。在实践教学中,我们通过这四个环节的有机结合,同时改变传统以师为本的教学模式,课堂上通过师生角色转换,实现以教师为中心向以学生为中心的教学模式转化,提高实践教学质量,完成对学生科研与创新能力的培养。在实践教学中,我们的具体做法如下:
1.实践方案设计环节。学生进入实验室前,实践方案设计的好坏,将直接影响实践效果和学生创新能力培养。在“以生为本”实践教学模式下,教师必须转换身份,由以前课堂上的“主角”,转换为幕后“导演”身份。教师作为导演身份,在实践教学中,必须向学生提供逻辑性强、问题定位化的“剧本”(项目指导书)。项目指导书中创新点在于其将传统实验教材中实验步骤环节提纲为实验流程图形式,其中每步流程均进行细节化设疑处理,需要学生通过课前查阅相关文献、课上观察实验现象以及课上师生或生生互动所查阅的理论解释补充到流程图中,实现每步实验知识掌握不留死角的教学目的。通过实践方案设计中流程图细节化设疑处理,调动学生探索未知、解决并消化未知的兴趣,这对学生理论知识综合运用能力和创新学习行为的培养推动性很强。
2.实验实现环节。在构筑“以生为本”实践教学平台中,实验实现是我们强化学生基本实验技能、实验现象观察与分析、实验问题捕获并解决等能力,是实现将学生模仿验证实验理念扭转为主观能动综合设计理念的重要环节,该环节教学中渗透对学生探索新问题、查阅文献分析、解决复杂问题的能力培养,引导学生做到思考型操作、思考型分析、不思考不动手的实践理念。比如在苯亚甲基苯乙酮合成实验中,在粗产品水洗环节中,多组同学出现如粗产品颜色、产量不同等实验现象,这需要考虑合成温度、结晶时间长短以及水洗是否充分对实验结果地影响。针对该问题地出现,我们在教学中鼓励学生大胆设计方案,并自主进行多组组合,平行操作,互相交流实验结果,共同对比分析、处理并讨论所用实验处理方法的科学性、可行性及经济性。引导学生有的放矢地步步琢磨着做实验,摈弃传统实验教学中学生指哪打哪的被动学习行为。
3.实践论文(报告)书写环节。每个实践项目结束后,鼓励部分学生在指导教师帮助下,将实验结果按照科研论文核心期刊模式进行书写。通过撰写科研小论文,启蒙了学生参与科学研究的积极性,尤其在结果与讨论部分,学生通过查阅相关科研文献对实践问题分析、理解及体会过程中,引导了学生思考力与创新意识地形成,这是实践教学中我们所期望获得的教学效果。
4.实践成绩考核环节。实践考核是检验实践教学效果的重要手段之一,考核方式的改革对于本次教改成效至关重要。我们以往有机实践课程考核主要采取每个实践项目从“课前预习状况、基本实验技能操作、实验基本理论、实践结果及实践报告完成情况”这五方面进行考核,给出每个项目的成绩,实践结课后,将所有实践项目成绩进行累加,折合成百分制,给出实践课程成绩。该考核方式容易造成学生实践中简单“照方抓药”,盲目追求高产量,甚者捏造实验数据,课后抄袭实践报告等单纯希冀高分数的不良学习行为出现。在此次教改中,我们采取多层次考核模式,解决上述弊端。第一层次面向理论基础和动手能力薄弱的后进学生群,该层次考核主要以传统提交实践报告考核形式;第二层次面向基础夯实,但创新意识较强的较优学生群,该层次考核实践报告主要以科研论文形式书写,实践成绩根据学生文献查阅状况,利用相关文献分析、解决实践问题能力进行综合评分;第三层次主要面向基础夯实,动手能力强,且创新意识主动的学生群,该层次考核实践报告除了以科研论文形式书写外,还需将实践成果以PPT形式进行课前答辩,充分实现以生为本的教学目的。参与哪个层次考核,由学生根据本次实践项目个人学习状况,在课堂上自主提出申请,每个层次的实践成绩均由指导教师当堂给出,从根源上规避部分学生课后抄袭报告的可能性。另外,我们建立层次化考核方式,可以根据学生学习能力,进行因材施教,并且有利于树立优秀创新学生榜样,对提高班级学习风气,调动学生学习热情和建立不服输的良性竞争环境,均起着潜移默化的推动作用。
三、智能多媒体仿真实践教学平台构建
在实践教学中,我们配置互联网和多媒体操作平台,引进高等教育出版社公开出版的《半微量有机化学实验网络多媒体课件》及《有机化学多媒体课堂教学软件》投入有机实践教学使用,使仿真实践教学模式变得可行[5,6]。学生通过互联网和计算机技术使用优质教育资源,实践课不再以教师讲授为中心,转变以学生为中心。课前学生通过多媒体仿真教学软件,对该类实践项目原理、实验技术,以及仪器规范操作均有了解,有效提高预习质量;课中可利用互联网和多媒体操作平台,鼓励学生实践中遇到疑难问题即时查阅解决,实现课上实验知识掌握不留死角,及时调整实验方案,保证实践教学质量。另外,实践教学中对一些前沿性、应用性但具有一定危险性或对环境不友好,比如电解合成碘仿、光照合成卤代烃等实验,我们采取仿真模拟教学。通过引进互联网和仿真实验教学平台,在实践教学中能够充分发挥教师的引导和学生的主体作用,有助于以生为本教学模式建立,有助于具有创新能力的技术技能型人才培养。
四、结论
以生为本有机化学创新实践教学平台构筑之后,从教学实施效果来看,改革是有成效的。在本次实践教学改革中,以综合设计性实验为教学内容,以问题为驱动,借助智能多媒体仿真教学课件和互联网平台,学生对实践基本理论、实验技术以及实践问题即见即解决的主动学习热情普遍提高;通过多层次考核模式建立,树立优秀学生榜样,对后进学生实现“传、帮、带”作用,切实提高班级学习风气,调动各层次学生学习热情,在学生间形成不服输的良性竞争氛围。经过有机实践教学训练后,学生的科研热情与实践创新思维明显提高,这对于通过课堂教学过程培养大学生自主创新意识和创新理念,未来向社会平行输出创新型和应用型人才,具有十分重要的现实意义。