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【摘 要】近几年,绿色化学的概念和思想在我国得到迅速而广泛的响应,高等职业教育培养的是为生产和管理第一线服务的高层次人才,对他们进行绿色化学教育显得尤为必要。在高职院校应适当地开设绿色化学选修课,及时渗透绿色化学方面的知识,使学生能够接受到绿色化学教育,成为有绿色化学理念的新一代高职大学生。
【关键词】绿色化学 环境污染 可持续发展
化学和化学工业的发展给人类社会带来了巨大财富,但也给人们的健康和人类赖以生存的自然环境造成了严重的破坏,化学污染的问题日益凸显。面对这些,人们不得不思考,科学本身有没有能力解决科学发展给人类带来福音的同时所带来的损害。20世纪90年代初,美国化学会(ACS)提出了绿色化学口号。近几年,绿色化学的概念和思想在我国也得到迅速而广泛的响应,高等职业教育培养的是为生产和管理第一线服务的高层次人才,对他们进行绿色化学教育显得尤为必要。因此,在高职院校应适当地开设绿色化学选修课,及时渗透绿色化学方面的知识,使学生能够接受到绿色化学教育,成为有绿色化学理念的新一代高职大学
生。
一、关于绿色化学
1.绿色化学概念
绿色化学又称环境友好化学,是指从预防污染的基本思想出发,从化学品生产的始端就采用预防的一门新的化学分支学科。
2.绿色化学的特点
绿色化学的最大特点在于它在始端就采用控制污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。由于它在通过化学转化获取新物质的过程中就已充分利用了每个原料的原子,具有“原子经济性”。因此,它既充分利用了资源,又实现了防止污染。显然,它不是过去的只对终端或过程污染进行控制或处理。
3.绿色化学的原则
R.T.Anastas和J.C.Waner曾提出绿色化学的12条原则:(1)防止废物的生成优于其生成后再处理;(2)设计合成方法应使生产过程中所采用的原料最大量地转变成产品;(3)设计合成方法时,原料、中间产物和最终产品均应对人体健康和环境无毒、无害;(4)要设计高效、无毒的化工产品;(5)要选用无毒无害的溶剂、助剂;(6)应设法降低能耗,最好采用在常温常压下的合成方法;(7)采用可再生资源代替消耗性资源;(8)尽量不用不必要的衍生物,如限制性基团、保护/去保护作用、临时调变物理/化学工艺;(9)合成方法中采用高选择性的催化剂;(10)化工产品要设计成在其使用功能终结后,能分解成可降解的无害产物;(11)对危险物质在生成前实行在线监测和控制;(12)化学生产过程中物质的选择要使化学意外事故的危险性降低到最小程度。绿色化学的核心是要利用化学原理和新化工技术,以原子经济性为基本原则,从源头上消除污染。
二、开设绿色化学选修课的目的
21世纪是“绿色世纪”,“可持续发展”成为21世纪人类社会发展的主题。时代呼唤高等职业院校用“绿色教育”的思想培养具有环境保护意识和可持续发展意识的“绿色人才”,培养高职大学生具有绿色化学思想,掌握一定的绿色化学理论,提高高职学生的综合素质,使学生能够得到全面的发展。
三、绿色化学选修课教学模式
1.教学内容设计
绿色化学选修课程是面向非化学专业学生开出,通过本课程,学生将系统学习绿色化学的基本概念、基本原理和发展规律。教学内容涉及天然资源、绿色石油化工、绿色材料、绿色涂料、绿色有机合成、绿色农药和环境治理等方面。通过课堂讲授、课堂讨论、演算习题、课程小论文等教学环节达到教学目的。
(1)引入科研成果,适时向学生介绍绿色化学发展的最新研究动态。为了培养学生的创新意识,在教学中,可适当引入科研成果,进行探索式教学,用绿色化学发展的最新研究动态拓展学生思维。比如,在绿色陶瓷材料部分,可以介绍2004年国家技术发明奖一等奖“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”;在环境治理部分,介绍太湖污染问题的根源,控制农业面源污染,发展生态农业;在绿色农药部分,介绍新型植物源杀虫剂苦皮素,等等。
(2)设计开放研究性课题,让学生在探究的过程中感受到绿色教育。让学生自主探求解决环境问题的新方式,注意选择布置学生力所能及而又与其自身生活密切相关的课题,如让学生做有关加碘盐的调查报告、本地区降雨酸度的调查、白酒中甲醇含量的调查、水发食品中甲醛含量的调查等,使学生感受到化学污染就在每个人身边。
(3)通过试题形式加深绿色意识。有意识的选择能体现绿色化学教育的试题,可以让学生在解题过程中自然地感受到绿色教育。比如,有机反应中的原子经济性;以硫酸为例,了解化工生产化学反应原理的确定;原料与能源的合理利用以及生产过程中的综合经济效益问题。又如联系当前社会热点,将绿色化学的理念与相关学科知识结合起来去观察和解释社会热点问题,探讨白色污染、果实催熟剂,加酶加磷洗衣粉等,在题目中有越来越多的绿色化学相关的知识考题出现,使学生牢固树立起绿色化学的意识。
(4)设计和进行绿色化学实验,强化绿色化学教育。在实验教学中,贯彻绿色化学的思想特别重要。绿色化学作为一门选修课,也应该开设一些实验课,以便从实际经验中强化学生的绿色化学意识。绿色化学实验是在绿色化学思想指导下,用从源头消除化学污染的新思想和新技术对常规实验进行改革而形成的化学实验。例如,MnO2催化分解KClO3制氧气会产生有毒副产物氯气,我们改用氧化铜催化H2O2分解制氧气,产物除氧气以外还有水,而水不构成环境污染。如果需要缓慢释放氧气,可用5%的NaOH溶液或Cu2+、Fe2+、Cr3+、Mn2+等溶液及木炭、银粉、碘粒等作催化剂,或市售30%的H2O2稀释到组成为3%~5%的溶液,再加MnO2催化分解,即可缓慢制取O2。
2.教学方法设计
(1)注重课堂教学中学生的自主性。在绿色化学选修课教学中,可以采取让学生自己准备课件参与讲课的方式。充分调动学生的自主性、能动性、创造性。比如,学生会选择自己感兴趣的内容进行准备,在准备的过程中,会通过上网或去图书馆查阅相关资料。可以上自主研讨课,对某一内容,学生分组自主研讨,得出结论,写出总结。还可以上专题汇报课,通过一段时间的学习,对于某一部分内容,学生一般有了一定的认识和理解,可以给他们充分的准备时间,提供必要的帮助,让学生自己汇报所学情况,谈谈对这一部分的理解,对某一问题的认识,极大地调动学生的积极性。
(2)开展绿色化学实践活动。在绿色化学选修课的教学中,可以尝试开展绿色化学的实践活动。将学生分成若干小组,每个小组自己组织活动,以多种形式自主开展绿色化学实践活动。活动结束后,各个小组以小论文或调查报告的形式进行交流汇报。通过这些绿色化学实践活动开阔了学生的视野,使学生能够在实践活动中学习运用绿色化学的知识。
总之,我们应该提倡在高等职业院校中开设绿色化学选修课,培养学生具有“可持续发展”和“环境保护”意识。
参考文献:
[1]AnastaRT,WarnerJC.Green Chemistry Theory and Practice.New York:Oxford University Press,1998.
[2]颜鲁婷,刘莲云,郑妍鹏,戴春爱.绿色化学选修课教学模式探讨[J].大学化学,2008,(1):21-24.
[3]白林,陈明凯.化学教育,2002,(7-8):51.
【关键词】绿色化学 环境污染 可持续发展
化学和化学工业的发展给人类社会带来了巨大财富,但也给人们的健康和人类赖以生存的自然环境造成了严重的破坏,化学污染的问题日益凸显。面对这些,人们不得不思考,科学本身有没有能力解决科学发展给人类带来福音的同时所带来的损害。20世纪90年代初,美国化学会(ACS)提出了绿色化学口号。近几年,绿色化学的概念和思想在我国也得到迅速而广泛的响应,高等职业教育培养的是为生产和管理第一线服务的高层次人才,对他们进行绿色化学教育显得尤为必要。因此,在高职院校应适当地开设绿色化学选修课,及时渗透绿色化学方面的知识,使学生能够接受到绿色化学教育,成为有绿色化学理念的新一代高职大学
生。
一、关于绿色化学
1.绿色化学概念
绿色化学又称环境友好化学,是指从预防污染的基本思想出发,从化学品生产的始端就采用预防的一门新的化学分支学科。
2.绿色化学的特点
绿色化学的最大特点在于它在始端就采用控制污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。由于它在通过化学转化获取新物质的过程中就已充分利用了每个原料的原子,具有“原子经济性”。因此,它既充分利用了资源,又实现了防止污染。显然,它不是过去的只对终端或过程污染进行控制或处理。
3.绿色化学的原则
R.T.Anastas和J.C.Waner曾提出绿色化学的12条原则:(1)防止废物的生成优于其生成后再处理;(2)设计合成方法应使生产过程中所采用的原料最大量地转变成产品;(3)设计合成方法时,原料、中间产物和最终产品均应对人体健康和环境无毒、无害;(4)要设计高效、无毒的化工产品;(5)要选用无毒无害的溶剂、助剂;(6)应设法降低能耗,最好采用在常温常压下的合成方法;(7)采用可再生资源代替消耗性资源;(8)尽量不用不必要的衍生物,如限制性基团、保护/去保护作用、临时调变物理/化学工艺;(9)合成方法中采用高选择性的催化剂;(10)化工产品要设计成在其使用功能终结后,能分解成可降解的无害产物;(11)对危险物质在生成前实行在线监测和控制;(12)化学生产过程中物质的选择要使化学意外事故的危险性降低到最小程度。绿色化学的核心是要利用化学原理和新化工技术,以原子经济性为基本原则,从源头上消除污染。
二、开设绿色化学选修课的目的
21世纪是“绿色世纪”,“可持续发展”成为21世纪人类社会发展的主题。时代呼唤高等职业院校用“绿色教育”的思想培养具有环境保护意识和可持续发展意识的“绿色人才”,培养高职大学生具有绿色化学思想,掌握一定的绿色化学理论,提高高职学生的综合素质,使学生能够得到全面的发展。
三、绿色化学选修课教学模式
1.教学内容设计
绿色化学选修课程是面向非化学专业学生开出,通过本课程,学生将系统学习绿色化学的基本概念、基本原理和发展规律。教学内容涉及天然资源、绿色石油化工、绿色材料、绿色涂料、绿色有机合成、绿色农药和环境治理等方面。通过课堂讲授、课堂讨论、演算习题、课程小论文等教学环节达到教学目的。
(1)引入科研成果,适时向学生介绍绿色化学发展的最新研究动态。为了培养学生的创新意识,在教学中,可适当引入科研成果,进行探索式教学,用绿色化学发展的最新研究动态拓展学生思维。比如,在绿色陶瓷材料部分,可以介绍2004年国家技术发明奖一等奖“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”;在环境治理部分,介绍太湖污染问题的根源,控制农业面源污染,发展生态农业;在绿色农药部分,介绍新型植物源杀虫剂苦皮素,等等。
(2)设计开放研究性课题,让学生在探究的过程中感受到绿色教育。让学生自主探求解决环境问题的新方式,注意选择布置学生力所能及而又与其自身生活密切相关的课题,如让学生做有关加碘盐的调查报告、本地区降雨酸度的调查、白酒中甲醇含量的调查、水发食品中甲醛含量的调查等,使学生感受到化学污染就在每个人身边。
(3)通过试题形式加深绿色意识。有意识的选择能体现绿色化学教育的试题,可以让学生在解题过程中自然地感受到绿色教育。比如,有机反应中的原子经济性;以硫酸为例,了解化工生产化学反应原理的确定;原料与能源的合理利用以及生产过程中的综合经济效益问题。又如联系当前社会热点,将绿色化学的理念与相关学科知识结合起来去观察和解释社会热点问题,探讨白色污染、果实催熟剂,加酶加磷洗衣粉等,在题目中有越来越多的绿色化学相关的知识考题出现,使学生牢固树立起绿色化学的意识。
(4)设计和进行绿色化学实验,强化绿色化学教育。在实验教学中,贯彻绿色化学的思想特别重要。绿色化学作为一门选修课,也应该开设一些实验课,以便从实际经验中强化学生的绿色化学意识。绿色化学实验是在绿色化学思想指导下,用从源头消除化学污染的新思想和新技术对常规实验进行改革而形成的化学实验。例如,MnO2催化分解KClO3制氧气会产生有毒副产物氯气,我们改用氧化铜催化H2O2分解制氧气,产物除氧气以外还有水,而水不构成环境污染。如果需要缓慢释放氧气,可用5%的NaOH溶液或Cu2+、Fe2+、Cr3+、Mn2+等溶液及木炭、银粉、碘粒等作催化剂,或市售30%的H2O2稀释到组成为3%~5%的溶液,再加MnO2催化分解,即可缓慢制取O2。
2.教学方法设计
(1)注重课堂教学中学生的自主性。在绿色化学选修课教学中,可以采取让学生自己准备课件参与讲课的方式。充分调动学生的自主性、能动性、创造性。比如,学生会选择自己感兴趣的内容进行准备,在准备的过程中,会通过上网或去图书馆查阅相关资料。可以上自主研讨课,对某一内容,学生分组自主研讨,得出结论,写出总结。还可以上专题汇报课,通过一段时间的学习,对于某一部分内容,学生一般有了一定的认识和理解,可以给他们充分的准备时间,提供必要的帮助,让学生自己汇报所学情况,谈谈对这一部分的理解,对某一问题的认识,极大地调动学生的积极性。
(2)开展绿色化学实践活动。在绿色化学选修课的教学中,可以尝试开展绿色化学的实践活动。将学生分成若干小组,每个小组自己组织活动,以多种形式自主开展绿色化学实践活动。活动结束后,各个小组以小论文或调查报告的形式进行交流汇报。通过这些绿色化学实践活动开阔了学生的视野,使学生能够在实践活动中学习运用绿色化学的知识。
总之,我们应该提倡在高等职业院校中开设绿色化学选修课,培养学生具有“可持续发展”和“环境保护”意识。
参考文献:
[1]AnastaRT,WarnerJC.Green Chemistry Theory and Practice.New York:Oxford University Press,1998.
[2]颜鲁婷,刘莲云,郑妍鹏,戴春爱.绿色化学选修课教学模式探讨[J].大学化学,2008,(1):21-24.
[3]白林,陈明凯.化学教育,2002,(7-8):51.