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綠色化學(xué)教育與化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文
綠色化學(xué)教育與化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文
摘要：綠色化學(xué)是當(dāng)今國(guó)際化學(xué)科學(xué)研究的前沿，是使人類和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展更高層次的化學(xué)，是學(xué)生進(jìn)行環(huán)境教育的重要內(nèi)容。
在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可從實(shí)驗(yàn)教材、實(shí)驗(yàn)手段、實(shí)驗(yàn)方法方面進(jìn)行綠色化學(xué)教育。
關(guān)鍵詞：綠色化學(xué) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
自1991年美國(guó)環(huán)保局提出綠色化學(xué)這一新術(shù)語(yǔ)以來(lái)，綠色化學(xué)已逐漸成為世界各國(guó)普遍接受和大力實(shí)施可持續(xù)發(fā)展方針的重要組成部分，引起了化學(xué)界和工業(yè)界的新變革。
隨著社會(huì)發(fā)展的不斷進(jìn)步，人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題日益關(guān)注，使得傳統(tǒng)化學(xué)舉步維艱，難以進(jìn)一步發(fā)展。
同時(shí)人類更加清楚地認(rèn)識(shí)到不能再急功近利，片面追求物質(zhì)享受，一定要在發(fā)展的同時(shí)顧及生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)性，否則人類將無(wú)法生存下去。
因此，綠色化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，成為整個(gè)化學(xué)界一顆耀眼的明珠，它是進(jìn)入成熟期的使人類和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展更高層次的化學(xué)，是粗放型化學(xué)向集約型化學(xué)的轉(zhuǎn)軌。
近年來(lái)，綠色化學(xué)受到了世界各國(guó)高度的重視，綠色化學(xué)與技術(shù)已成為各國(guó)政府關(guān)注的重要問(wèn)題和任務(wù)之一。
定期在美國(guó)、歐洲和亞洲舉行的有關(guān)綠色化學(xué)主題的會(huì)議不斷增多，反映了科學(xué)界以及公眾對(duì)綠色化學(xué)日益增進(jìn)的關(guān)注，綠色化學(xué)組織和綠色化學(xué)網(wǎng)絡(luò)在美國(guó)、意大利及英國(guó)等國(guó)的創(chuàng)立也表明綠色化學(xué)已是世界科技發(fā)展的熱點(diǎn)。
為了使化學(xué)呈現(xiàn)一片新的生機(jī)，為了人類的生存和未來(lái)，大力推廣綠色化學(xué)，很多國(guó)家設(shè)立了綠色化學(xué)獎(jiǎng)：1999年世界上第一本“綠色化學(xué)”(Green Chemistry)雜志問(wèn)世;2002年美國(guó)出版了第一本“綠色化學(xué)”教科書。
目前我國(guó)也已加入這綠色化學(xué)的研究行列，綠色化學(xué)及綠色化學(xué)教育在我國(guó)也得到相當(dāng)程度的重視。
我國(guó)在1995年中科院化學(xué)部確定了“綠色化學(xué)與技術(shù)”的院士咨詢課。
1996年召開(kāi)了“工業(yè)生產(chǎn)中綠色化學(xué)與技術(shù)”的研討會(huì);1997年由國(guó)家科委主辦的第72屆香山科學(xué)會(huì)議就是以“可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題對(duì)科學(xué)的挑戰(zhàn)――綠色化學(xué)”為主題，這個(gè)會(huì)議宣告了我國(guó)的綠色化學(xué)研究和開(kāi)發(fā)工作已正式開(kāi)始起步了，這對(duì)我們化學(xué)教育工作者的教育指導(dǎo)思想也提出了新的課題。
1、綠色化學(xué)的內(nèi)涵及綠色化學(xué)的必要性。
綠色化學(xué)亦稱環(huán)境無(wú)公害化學(xué)或環(huán)境友好化學(xué)，是用化學(xué)的技術(shù)和方法消除那些對(duì)人類健康或環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑的使用和副(廢)產(chǎn)物等的產(chǎn)生，力求使化學(xué)反應(yīng)“具有原子經(jīng)濟(jì)性”，實(shí)現(xiàn)廢物的零排放。
其目標(biāo)是把傳統(tǒng)化學(xué)和化工生產(chǎn)的技術(shù)路線從“先污染、后治理”變?yōu)?ldquo;從源頭上根除污染”。
是當(dāng)今國(guó)際化學(xué)科學(xué)研究的前沿之一，是具有社會(huì)需求和科學(xué)目標(biāo)的新型交叉學(xué)科。
它不但具有重大的社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益、也表明化學(xué)的副作用是可以避免的。
1998年中科院院士，在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長(zhǎng)朱時(shí)清的積極倡導(dǎo)下開(kāi)設(shè)了一門獨(dú)立的綠色化學(xué)新課程。
1999年9月26～28日在清華大學(xué)召開(kāi)了有國(guó)內(nèi)外多所大學(xué)參加的“大學(xué)綠色教育國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)”，共同對(duì)“綠色大學(xué)化學(xué)課程體系”、“大學(xué)綠色教育問(wèn)題”等進(jìn)行了交流與研討。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是在高等院校進(jìn)行綠色化學(xué)教育最合適的課程之一，這是化學(xué)實(shí)驗(yàn)課本身的特點(diǎn)決定的。
因?yàn)榛瘜W(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，因此在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行綠色化學(xué)教育是非常合適和必要的。
2、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與綠色化學(xué)教育。
2.1 結(jié)合綠色化學(xué)教育加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)。
在高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教育，首先應(yīng)加強(qiáng)教材建設(shè)。
由于綠色化學(xué)這一領(lǐng)域剛剛形成不久，“具有原子經(jīng)濟(jì)性”這一重要的基本概念在1991年才由美國(guó)著名有機(jī)化學(xué)家Trost在《Science》上提出，1996年以前出版的教材都未能反映綠色化學(xué)的內(nèi)容，所以化學(xué)實(shí)驗(yàn)用教材也需要做一定調(diào)整。
目前我國(guó)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)有些內(nèi)容已改為少量或半微量實(shí)驗(yàn)，文獻(xiàn)闡述了無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的綠色化學(xué)教育問(wèn)題，但仍需要進(jìn)一步調(diào)整。
應(yīng)先從綠色化學(xué)的基本原則出發(fā)選擇更新一些具有時(shí)代性與綠色化學(xué)有關(guān)的內(nèi)容，如汽油無(wú)鉛化、洗滌劑無(wú)磷化、原子經(jīng)濟(jì)性減少?gòu)U物的排放等。
分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)增加分析化學(xué)內(nèi)容：擴(kuò)展一些新開(kāi)發(fā)的環(huán)境友好工藝中采用的新試劑和新技術(shù)。
如：有機(jī)化學(xué)教材中介紹Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)。
一般是使用反應(yīng)是用液體酸催化劑，如：H2SO4，HF;或用Lewis酸，如：AlCl3、ZnCl2等催化。
由于使用H2SO4，HF類酸催化劑后，酸廢液的后處理工藝復(fù)雜，產(chǎn)生的廢液會(huì)污染環(huán)境，催化劑再生困難;AlCl3、ZnCl2類酸催化劑選擇性不高，分離產(chǎn)物時(shí)催化劑被水解放熱，并產(chǎn)生大量的HCl氣體。
近年來(lái)國(guó)內(nèi)外報(bào)道的負(fù)載型固體酸催化劑和其它固體催化劑。
如用蒙脫土為載體的固體酸催化劑(K10)，金屬鹵化物，硅膠型催化劑，在Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)中表現(xiàn)出了優(yōu)良的環(huán)境友好催化性能。
這樣于點(diǎn)點(diǎn)滴滴中滲透綠色化學(xué)教育的內(nèi)容，在介紹基本原理的同時(shí)讓學(xué)生了解到新的應(yīng)用和發(fā)展。
也可在教材中以專題形式增加綠色化學(xué)的內(nèi)容。
設(shè)置開(kāi)放實(shí)驗(yàn)。
從傳統(tǒng)化學(xué)取其精華，棄其糟粕，完善教材內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)化學(xué)到綠色化學(xué)的轉(zhuǎn)變。
2.2 結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際加強(qiáng)綠色化學(xué)教育。
文獻(xiàn)闡述了如何處理對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重危害的在實(shí)驗(yàn)中使用的各種各樣的試劑，闡述了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境所造成的危害及與綠色農(nóng)產(chǎn)品相適應(yīng)的未來(lái)的化學(xué)農(nóng)藥也應(yīng)該是直接應(yīng)用于綠色農(nóng)產(chǎn)品的綠色農(nóng)藥。
可開(kāi)展與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有關(guān)的一些課外活動(dòng)及社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，進(jìn)行廢物利用研究，如：從電鍍液中回收鉻化合物。
回收干電池、鎘鎳電池等實(shí)踐活動(dòng)是很有意義的。
不僅使學(xué)生所學(xué)知識(shí)得到了鞏固和提高，更重要的是進(jìn)行了綠色化學(xué)教育。
2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助的綠色化學(xué)設(shè)計(jì)。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，既要考慮實(shí)驗(yàn)成功、尤其合成實(shí)驗(yàn)還要考慮具有高的原子利用率，能用簡(jiǎn)單、安全、對(duì)環(huán)境友好的操作快速、定量地把價(jià)廉易得的起始原料轉(zhuǎn)化為天然或設(shè)計(jì)的目標(biāo)分子，還要考慮最少的廢物和副產(chǎn)品，而且要求對(duì)環(huán)境無(wú)害，可見(jiàn)其難度之大。
因而有必要使用現(xiàn)代化教學(xué)手段以適應(yīng)高層次的綠色化學(xué)教育。
采用多媒體、Internet等信息教育手段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
用多媒體演示對(duì)環(huán)境有毒有害的生產(chǎn)和已對(duì)環(huán)境造成的危害，同時(shí)介紹減少有毒有害工藝。
在綠色合成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)，可以在單位時(shí)間內(nèi)向?qū)W生傳遞更多的信息，同時(shí)利用三維動(dòng)畫效果形象地展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作，取得更好的教學(xué)效果。
綜上所述，將上述綠色化學(xué)教育貫穿于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是可行的。
綠色化學(xué)的研究因體現(xiàn)了人類可持續(xù)發(fā)展的要求，從而方興未哀，為化學(xué)及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域開(kāi)展環(huán)境教育提供了契機(jī)。
如果在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積極運(yùn)用綠色化學(xué)的研究成果，將綠色化學(xué)教育的思想貫穿其中，其產(chǎn)生的影響也將會(huì)是積極而深遠(yuǎn)的。
綠色化學(xué)是當(dāng)今國(guó)際化學(xué)科學(xué)研究的前沿，是使人類和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展更高層次的化學(xué)，是學(xué)生進(jìn)行環(huán)境教育的重要內(nèi)容。
在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可從實(shí)驗(yàn)教材、實(shí)驗(yàn)手段、實(shí)驗(yàn)方法方面進(jìn)行綠色化學(xué)教育。
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