对化学教育中渗透绿色化学教育的文献综述

1、 对化学教育中渗透绿色化学教育的文献综述赖海根 （漳州师范学院 化学与环境科学系 09化本1班 ）摘要 绿色化学是利用化学原理从源头上减少或消除化学对环境的污染，教师应该在化学教学中加强对学生的环保教育，融入绿色化学理念，使学生充分认识到环境与人类的重要关系，体会环境污染给人类带来的灾害，本文介绍了绿色化学的概述，传统发展观念导致传统化学教育存在缺点，找出国内外对于绿色化学教育开展的情况，综合论述了化学教育中渗透绿色化学教育的应用现况与探索，以及绿色化学教育的进一步实现与趋势。关键词 绿色化学 化学教育 概述 现况 探索 趋势1 前言绿色化学教育是化学教育的前沿,又是化学教育发展的必须。如果要

2、成为全面发展并具备很高的综合素质的人,就必须接受绿色化学教育,绿色化学是近年来产生和发展的新兴交叉学科,它要求利用化学原理从源头上消除环境污染,在此基础上发展起来的技术则称绿色化工技术,它涵盖了原料绿色化、反应绿色化、催化剂绿色化、溶剂绿色化、产品绿色化等五个方面.它的含义不仅仅是一种颜色的表述,它具有更为广阔的社会、经济、生产和生活的内涵,是当代化学工作者的一种战略性的反思1。实施绿色化学教育的任务应该是每个化学教师必须履行的义务和责任.。作为化学教育工作者, 特别是中学化学教育工作者, 如何面对绿色化学新概念、新思想、新要求, 在实际教学中结合当前素质教育, 把绿色化学教育贯穿于中学化学教

3、学的全过程之中, 是一个新的研究课题2。2 绿色化学概述2.1 绿色化学的概念3绿色化学( Green Chemistry), 又称环境无害化学( Environmentally Benign Chemistry)、环境友好化学( Environmentally Friendly Chemistry)或清洁化学( Clean Chemistry),它是用化学的技术和方法来减少甚至消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害物质, 不再产生废物, 它是一门从源头上阻止污染的化学。2.2 绿色化学的兴起在追查

4、环境污染的根源时, 人们认为化学是污染环境的罪魁祸首, 许多人还认为现代科技与文明是污染的一切根源, 产生谈化色变的不正常心理,环境污染是在早期社会生产发展中, 为了片面追求物质财富的生产和利润, 过度掠夺自然资源, 任意排放三废, 肆意破坏生态所造成的恶果, 环境污染的根本原因在于人们的社会意识和工艺的落后。化学贯穿在人类活动与环境相互作用的各个环节中, 所以化学家应首先成为环境的朋友, 绿色化学就是化学家在研究环境问题和环保方法时产生的, 是化学家对环境保护的贡献4。2.3 绿色化学的原则5绿色化学的具体内涵体现在使用化学品应遵循4R原则: (1)拒用危害品原则(Rejection): 在

5、化学反应过程中拒绝使用一些无法替代,又无法回收和重复使用的有毒有害物质, 这是杜绝污染的最根本办法。(2)减量使用原则( Reduction):对教学需要又无法替代的使用有毒物质或产生有毒物质的实验, 可通过减量使用原则加以控制。(3)循环使用原则(Recycling):包括回收未反映的原料、副产物以及助溶剂、催化剂等非反应试剂。(4)重新利用原则( Reuse)。循环使用和重新利用可有效实现省资源、少污染、减成本的目标要求, 既是减少废物排放的需要, 也是降低实验成本的需要。3 传统发展观念导致传统化学教育存在缺点3.1传统发展观传统的发展观基本上是一种“工业实现观”，它以工业增长作为衡量发

6、展的唯一标志，把一个国家的工业化和由此产生的工业文明作为是现代化实现的标志。在现实生活中，传统的发展观认为，GNP高的国家就是经济强国，人均GNP多的国家就是经济成功或经济繁荣的国家，GNP增长迅速的国家就是经济上取得很大进步的国家。因此，追求GNP的增长就成了国家经济发展的目标和动力。但是，这种片面追求GNP增长的发展战略没有建立在生态基础之上，没有确保那些支持长期增长的资源和环境基础受刭保护和发展，有的甚至以牺牲环境为代价来求得发展，其结果是导致生态系统的失衡或崩溃.最终使经济发展因失去健全的生态基础而难以维持6。3.2传统化学教育存在的缺点7传统的化学教育及由此形成的化学和化学工业不可避

7、免地成为传统发展观的产物。传统的化学教育追求教育出更适合传统化学工业生产的人才，但这些人才在实际生产中往往只注重原料和产品的价格差，只注重产生了多少效益，不同程度地存在“原料低价、资源无价”的价格扭曲现象。造成了不同程度的环境污染、能源及资源浪费、破坏人类身体健康等严峻的问题。开辟新的化学教育手段，克服甚至消除传统化学教育所存在的问题，是化学工作者一项艰巨而不可避免的任务。4 国内外对于绿色化学教育开展4.1国外开展绿色化学教育从国外看，1996年美国总统克林顿设立了一个新奖项“总统绿色化学挑战奖”，对每年在绿色化学方面做出重要贡献化学家和企业颁奖。日本也制订了新阳光计划，确定了绿色化学的研究

8、与开发内容。许多西方国家更是鼓励本国大学开展独立的绿色化学课程。在风起云涌的绿色化学浪潮中,1999 年世界第一本Green Chemistry 杂志诞生,2002 年,美国化学会出版了第一本绿色化学教科书8。 美国的George Washington大学的绿色大学, 加州大学的校园环境规划,加拿大Waterloo大学的/校园绿色行动等大学为化学化学工程生物化学的高年级学生和研究生开设了绿色化学课程采用网络教学。学生通过联机自学然后每周参加一次一小时的讨论课共十四次,第十五次测验9。4.2 国内开展绿色化学教育国内开展绿色化学的高校日益增多。1998年, 我国的清华大学率先提出创建绿色大学示范

9、工程, 把绿色教育绿色。国内的中国科技大学、四川大学、华东师大等高校相继成立了绿色化学研究机构,2003 年中国石化出版社和国家自然科学基金委化学部组织了绿色化学化工丛书的编写.同年,全国高等学校教学研究中心化学与化工学科委员会把“可持续发展化学一绿色化学教学研究”作为10个研究课题之一10。香山科学会议以可持续发展问题对科学的挑战，绿色化学为主题召开学术研讨会, 绿色化学科研中心与科技专辑也相继出现。但是与先进国家相比, 我国的绿色化学无论在宣传教育还是在研究成果方面都还有不小差距。还需加大投入, 直起猛追。使我国在21世纪进入发达国家行列的同时, 我国人民能生活在一个更美好的环境国度中11

10、。5 对化学教育中渗透绿色化学教育的应用现况与探索5.1加强教师的绿色化学意识绿色化学教育的前提离开教师的绿色化学意识，绿色化学教育只能是一句空话。教师要认识到自己的责任重大，自觉的用绿色化学意识武装自己的头脑，改进传统的教学思路，在强调化合物的功能和反应效率的同时，认真强调存在的环境危害和如何防治，让学生明白更重要的是如何防止。使学生在头脑中建立绿色化学意识，明确安全的化学过程是制造出来的。同时教师要关注科技前沿的科技文献，及时将新的绿色化学内容引入教学中，并有意识的引导学生利用绿色化学意识解决问题。例如，在设计合成路线时，引导学生设计更安全、对环境更良性的合成路线12。5.2应用绿色化学改

11、革教材13应当在化学类教材中添加多个国家于绿色化学领域的探究成果和应用，以及绿色化学的相应理论知识 从学生方面来谈，应多和教师进行绿色化学方面知识的交流和讨论，加强这类知识有相当的必要性；从教师方面来谈，应当主动引导学生对绿色化学方面的知识进行关注5.3将绿色化学融入课堂在教学过程中，要引导学生树立绿色环保的意识，教师则要充分起到教学中的带头作用，以自身为模范，树立节能和绿色环保意识 应尽量多接触了解绿色环保的相关书籍和文章等，将之融入课堂，变更传统的教学思维与方式，多针对部分化学物质排放的有害性进行强调，而不应当仅仅对其具体效用与功能进行教导14.同时，教师还应当在平时对 绿色化学的发展和研

12、究方向多进行关注，尽力在课堂中将其发展动向与过程传授给学生5.4对教材知识进行灵活补充教材是在一定时间内固定不变的，而科学发展却是日新月异的，针对科学发展中 绿色化学方面知识的变动，相对于一成不变的书籍，教师应当灵活的进行一定的补充扩展教学，使得学生的 绿色化学知识能够形成一个完整的延续过程 而不仅仅是一些滞后和过时的信息尤其是在有机化学上的体现，许多有机物质都会对环境造成一定程度的破坏和污染，这些都需要教师于教授过程当中注意强调的，针对这些有机物质可以多利用生物科技，凭借微生物做催化剂将其合成所需的化学制剂，从而减少排放等5.5将绿色化学融入实验实验实训是化学教学的重要组织部分，也是对学生进

13、行绿色化学教育的有效途径。在实验过程中,学生会直接接触到有毒气体、液体、固体, 在化学实验教学中, 要让学生从反应原理的选择、装置的设计、尾气的吸收、废气废渣的处理等方面参与实验, 这样不仅能让学生认识到环境保护的重要性, 而且能让学生通过参与实验, 拥有环境保护知识和处理环境问题的技能, 培养学生的环境认识能力、判断能力,增强积极保护环境的意识和有效参与处理环境问题的能力, 最终使学生达到具备解决环境问题的能力, 使绿色化学教育思想真正体现在化学实验教学中。5.6 通过社会实践活动，深化绿色化学行动实践是检验真理的唯一标准。学生只有深入社会实践, 通过自己组织、设计、实验,最后获得成功,才能

14、体验到一种精神满足感。教师可以通过化学课外兴趣小组，开展绿色化学教育。例如,可以带领学生到一些工厂去参观，（如化肥厂、农药厂、造纸厂、制革厂等）。去看一看，了解工厂在处理工业“三废”方面做了哪些具体的工作，用什么样的设备来转化“三废”，还可以指出尚有哪些不足之处，让学生开动脑筋，设想对尾气的处理意见和废液的转化利用，如何变废为宝15。6 对绿色化学教育的进一步实现与趋势6. 1 推广微型化学实验微型化学实验是21世纪开始从美国发展起来的一种化学实验方法,是在微型化学仪器中进行实验, 以尽可能少的化学试剂而获得比较明显的反应结果和准确的化学信息的一种新型的化学实验方法。采用微型化学实验技术,不仅

15、可以大大减少试剂用量, 缩短实验时间,降低环境污染,而且有利于强化学生的动手操作能力, 培养创新思维,强化学生的环保意识。对于耗量大、污染重、成本高的化学试验,开设微型化学实验尤为重要16。6. 2 开展串联实验所谓串联实验是指通过调整实验教学计划,巧妙地安排实验项目和实验次序,使上一个实验的产物成为下一个试验的原料使用。传统的化学实验通常把各个实验孤立起来,这样就会因为重复实验设置而加重对环境的污染。为此, 我们对同一门课程的各个实验以及各门课程实验间存在的关系进行研究, 通过合理安排实验次序, 打破个实验间的壁垒,广泛开展串联实验。如在有机实验教学中可以把乙酸乙酯的制备与折光率的测定实验串

16、联,把苯甲酸的制备与熔点的测定串联。同时还可以把无机化学中溶液的配置与分析化学中酸碱中和滴定实验串联;把有机化学中的合成实验与仪器分析中产品的纯度测定实验串联。通过以上方法, 可使药品循环使用, 不但提高了药品的利用率; 还在一定程度上减轻了实验对环境的污染。6. 3 引进微波、超声波技术微波作为一种新型能量形式,应用于化学反应具有条件温和、能耗低、反应速度快、产品易钝化、便于自动控制、对环境友好等优点。超声波化学利用超声波的空化作用, 可提高许多反映的速度, 改善目标产物的选择性, 提高催化活性组分在载体上的分散性等。在化学实验中引入微波、超声波技术, 如微波消化、微波灼烧、超声催化, 不但

17、能减少环境污染,节约能源, 还有助于学生对相关先进科学技术的了解, 激发求知欲。这些技术的引入对增强化学实验内容的绿色化有十分重要的作用, 因而也是实现化学实验绿色化的一个重要途径18。6. 4 妥善处理实验废弃物化学实验要产生大量废弃物,这些废弃物如不及时加以处理就随意排放, 久而久之不仅对环境造成污染, 而且会淡化学生的环保意识。实验室废弃物的处理应根据变废为宝、化害为利、分别处理的原则,首先考虑回收利用, 然后再根据废弃物的性质, 采取不同的方法进行处理。常见的废气, 可经吸附、吸收、氧化或分解等方法处理后排放。常见的废液, 可采取中和、萃取、化学沉淀、氧化还原等方法进行处理; 有毒或含

18、有贵重金属有回收价值的废液, 应妥善保存,待实验结束后统一安排学生进行废液综合处理实验, 这样既处理了废液, 保护了环境,又使学生学到了废液的处理方法,提高了学生的环保意识。6. 5 采用多媒体技术模拟仿真在当前高等教育中,多媒体等现代技术已广泛应用于理论教学, 但在实验教学中则相对落后。常规的、传统的化学实验不可避免地消耗许多药品和水资源, 尤其是对于一些试剂药品昂贵、实验中容易引起爆炸或必须采用有毒、有害的试剂(如苯、苯酚、砷化物、重金属等),并在整个实验中排放较多的有毒气体、有害废水的实验, 给师生身体健康带来极大的危害, 且对环境造成较大的破坏, 采用多媒体等现代技术实现/零排放、零污

19、染就显得尤为重要。如果利用计算机模拟仿真手段,简单的验证性实验可以让学生在计算机上进行模拟、仿真完成(尤其是非标设备、价格昂贵的仪器、难以购买的试剂等)。利用计算机多媒体技术对实验原理、装置、流程、实验过程进行仿真, 用文字、声音、图像、动画的效果让学生在计算机屏幕上所做实验达到身临其境的感受。这样既让学生学会了实验方式, 又使那些毒性大、危险性较大、试剂昂贵的实验变成了绿色化的实验不会对人体和环境造成污染17。7 结论绿色化学体现了科学、技术与社会的相互作用,是化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. 实施绿色化学不但能产生重大的社会、环境和经济效

20、能, 而且活动本身也能说明化学的副作用是可以避免的,显示了人的能动性. 作为新世纪的一代, 不但要有能力去发展新的、对环境有益的化学, 以防止化学污染, 同时要让更多的人了解绿色化学, 接受绿色化学, 为绿色化学作出应有的贡献.绿色化学的实质是提倡人类社会的可持续性发展, 强调自然资源的合理开发、综合利用和保护增值; 强调清洁生产和无污染的绿色产品。化学实验绿色化是化学实验教学发展的必然趋势,是绿色化学研究的重要内容, 是减少实验室污染和保护环境的最佳选择。目前只有极少数的化学品和化学过程能满足绿色的要求。要使绿色化学进一步发展、壮大和普及, 必须绿色学校先行、绿色实验室先行;必须培养大量具有绿色意识和绿色化学技术的人才。我们作为高校的教师, 有责任和义务为国家和社会培养更多的具有绿色化学意识和绿色化学技术的高级人才, 保持社会持续稳定和发展。参考文献1 孙敏辰.化学教育中学生环境保护意识的培养J.职业技术教育研究.2006,(3):91.2 蔡卫权,张懿, 李会泉.绿色化学教育现状及其面临的挑战J. 化学通报,2003,( 9) :606-609. 3 杜华.黑龙江高教研