美國化學(xué)教材對(duì)我國中學(xué)綠色化學(xué)教育的啟示

霍愛新，張 葉

（唐山師范學(xué)院 化學(xué)系，河北 唐山 063000）

基礎(chǔ)教育學(xué)研究

美國化學(xué)教材對(duì)我國中學(xué)綠色化學(xué)教育的啟示

霍愛新，張 葉

（唐山師范學(xué)院 化學(xué)系，河北 唐山 063000）

綠色化學(xué)已成為我國21世紀(jì)中學(xué)化學(xué)教育的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)教育的途徑和手段。通過分析美國新版教材《化學(xué)與社會(huì)（第五版）》，研究美國綠色化學(xué)教育的經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)勢(shì)，以探索出有效促進(jìn)我國中學(xué)綠色化學(xué)教育發(fā)展的措施。

綠色化學(xué)；美國化學(xué)教材；中學(xué)化學(xué)；科學(xué)素養(yǎng)

20世紀(jì)后期，美國基礎(chǔ)化學(xué)教育發(fā)生了一系列改革，1970年代STS教育成為美國化學(xué)教育的主題，期望使學(xué)生在了解化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，了解化學(xué)對(duì)社會(huì)生活的影響；1980年代美國又推出了2061計(jì)劃，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和科學(xué)素養(yǎng)，美國開始基礎(chǔ)教育科學(xué)課程的改革。1990年代綠色化學(xué)興起，為化學(xué)教育注入了新的活力。現(xiàn)代教育提倡素質(zhì)教育，而科學(xué)教育提倡科學(xué)素養(yǎng)教育，作為基礎(chǔ)教育的中學(xué)化學(xué)教育，應(yīng)該改變傳統(tǒng)的只涉及物質(zhì)組成、化學(xué)反應(yīng)原理等內(nèi)容的化學(xué)教育模式，而應(yīng)將綠色化學(xué)滲透到化學(xué)教育中。綠色化學(xué)教育理念恰恰是“STS教育”和“2061計(jì)劃”在化學(xué)教育中的完美結(jié)合，因此，綠色化學(xué)教育開始在美國基礎(chǔ)化學(xué)教育中滲透和實(shí)施。

1996年，美國國家研究委員會(huì)（NRC）頒布了《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（NSES）。這部基于當(dāng)今最佳實(shí)踐而制定出來的標(biāo)準(zhǔn)，不僅對(duì)所謂的具有科學(xué)素養(yǎng)的人作出了十分具體的構(gòu)想，也為美國的教育系統(tǒng)規(guī)劃出把這種構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí)所應(yīng)采取的具體行動(dòng)路線[1]。針對(duì)科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行綠色化學(xué)教育具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：要求將綠色化學(xué)的研究示例滲透到課堂教學(xué)；要求教師引導(dǎo)學(xué)生能動(dòng)地將綠色化學(xué)回歸實(shí)際，強(qiáng)調(diào)科學(xué)教師要為學(xué)生制訂一個(gè)以探究為基礎(chǔ)的科學(xué)大綱[1]；強(qiáng)調(diào)要確保學(xué)習(xí)環(huán)境的安全，強(qiáng)調(diào)安全是所有的實(shí)驗(yàn)科學(xué)活動(dòng)中的重要問題[1]。由此看出，美國《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中雖未明確提出綠色化學(xué)，但綠色化學(xué)原則和理念早已滲透其中，這不僅為教師的綠色化學(xué)教學(xué)提供了標(biāo)準(zhǔn)，明確了綠色化學(xué)教學(xué)目的，也使綠色化學(xué)教育在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中有章可循，更為美國化學(xué)教材的研制提供了依據(jù)。

鑒于美國對(duì)綠色化學(xué)教育的研究起步較早、較深入，因此研究美國綠色化學(xué)教育的內(nèi)容和形式，以尋求可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我國教育改革和教學(xué)有著現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義，從而更好的完善教育教學(xué)體系。這里，以美國高中化學(xué)教材《化學(xué)與生活（第五版）》（段連運(yùn)等譯，化學(xué)工業(yè)出版社出版，2008年）為例進(jìn)行分析，因?yàn)樵摻滩氖且悦绹鳶TS教育和2061計(jì)劃背景下的《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)設(shè)計(jì)的。

1 美國教材《化學(xué)與社會(huì)》中綠色化學(xué)內(nèi)容

雖然美國的中學(xué)化學(xué)教材不斷改版，但在以美國《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》、“2061”計(jì)劃等教育文件為基礎(chǔ)的課程改革中，每個(gè)版本的教材中都滲入了綠色化學(xué)理念，充實(shí)綠色化學(xué)內(nèi)容，隨著教材的不斷改版，綠色化學(xué)理念滲透得更加巧妙、深入，綠色化學(xué)內(nèi)容更加系統(tǒng)、完善。

《化學(xué)與社會(huì)》這本書的主要讀者對(duì)象是高中生和大學(xué)一二年級(jí)的學(xué)生，也可以作為對(duì)化學(xué)感興趣的人群的科學(xué)普及讀物。這本書的編輯目的是為了普及化學(xué)知識(shí)，從而幫助公眾全面而客觀的認(rèn)識(shí)化學(xué)以及化學(xué)對(duì)人類文明和社會(huì)進(jìn)步不可替代的作用，進(jìn)而讓公眾了解通過促進(jìn)化學(xué)的發(fā)展來解決社會(huì)問題的必要性。

選取美國教材《化學(xué)與社會(huì)》進(jìn)行分析，是因?yàn)樵摃慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和內(nèi)容設(shè)計(jì)均有亮點(diǎn)。書中引進(jìn)了許多重大社會(huì)問題，并以這些問題為結(jié)構(gòu)主線，從化學(xué)的層面上去分析這些問題，與此同時(shí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的基本事實(shí)、基本概念和基本原理，并增強(qiáng)學(xué)生對(duì)整個(gè)社會(huì)的責(zé)任心、學(xué)會(huì)以更深遠(yuǎn)更系統(tǒng)的眼光看問題并做出決策[2]。教材中綠色化學(xué)理念的巧妙滲透使學(xué)生在潛移默化中提高了綠色化學(xué)意識(shí)和應(yīng)用綠色化學(xué)能力。下面從教材編排體系和內(nèi)容體系兩個(gè)方面來分析。

1.1 編排體系

1.1.1 單元設(shè)計(jì)所體現(xiàn)的綠色化學(xué)

表1 《化學(xué)與社會(huì)》目錄

序號(hào) 欄目名稱1 網(wǎng)絡(luò)連接2 動(dòng)感圖像3 自測(cè)習(xí)題4 綠色化學(xué)5 本章概要6 章末習(xí)題7 本章小結(jié)8 頁邊注釋9 懷疑派化學(xué)家10 練一練11 想一想

由表1可知，《化學(xué)與社會(huì)》單元標(biāo)題多為社會(huì)環(huán)境問題，以現(xiàn)代社會(huì)人們所面臨的環(huán)境問題來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，讓學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)來解決身邊的問題。其中綠色化學(xué)所占比例較大，有助于學(xué)生了解、掌握以及運(yùn)用綠色化學(xué)知識(shí)。

1.1.2 欄目設(shè)計(jì)所體現(xiàn)的綠色化學(xué)

該教材欄目的模塊化、創(chuàng)新化和多樣化非常明顯。教材欄目設(shè)置如表2所示。

表2 《化學(xué)與社會(huì)》欄目設(shè)置

在綠色化學(xué)欄目的設(shè)置中，環(huán)保內(nèi)容被單獨(dú)成欄，用于普及環(huán)保立法、探討常見污染及解決措施[3]。例如該教材第250頁介紹了美國一家公司應(yīng)用以氧來取代玻璃熔爐中所需要空氣的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)以氧置換空氣來減少一氧化氮排放和能源消耗，充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)中盡量減少化學(xué)合成中的有毒原料和有毒產(chǎn)物原則、提高能源經(jīng)濟(jì)性原則以及降低環(huán)境污染原則。

1.2 內(nèi)容體系

教材中除了綠色化學(xué)這一欄目明確地指出了綠色化學(xué)以外，其他部分欄目中也體現(xiàn)著綠色化學(xué)理念。根據(jù)各個(gè)欄目所涉及的內(nèi)容不同，將該教材欄目初步分為理論部分和社會(huì)實(shí)踐部分。

1.2.1 理論部分中的綠色化學(xué)

教材理論部分巧妙地從環(huán)境保護(hù)的角度將綠色化學(xué)內(nèi)容滲入其中。例如，教材的第六章“消除酸雨威脅”，以一幅醒目的冒著濃煙的一排排煙筒來吸引讀者注意力，進(jìn)而介紹酸雨的存在、主要來源、危害的嚴(yán)重性以及人們應(yīng)對(duì)酸雨的措施。這一章巧妙地從環(huán)境污染關(guān)系到每個(gè)人切身健康的角度帶領(lǐng)學(xué)生展開學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的同時(shí)向?qū)W生傳授綠色化學(xué)理念，讓他們接受綠色化學(xué)，并且能夠運(yùn)用綠色化學(xué)知識(shí)來解決身邊的社會(huì)問題，從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，進(jìn)而達(dá)到提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。

教材理論部分還從經(jīng)濟(jì)效益的角度來體現(xiàn)綠色化學(xué)。例如，教材的第八章“電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的能量”也體現(xiàn)了綠色化學(xué)理念。這章介紹了人們開發(fā)氫能源、太陽能等可再生的資源來代替煤、石油等不可再生資源，在達(dá)到環(huán)境保護(hù)目的的同時(shí)節(jié)約能源、節(jié)約生產(chǎn)成本，從而提高經(jīng)濟(jì)效益，可謂一舉多得，很好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)中的提高能源經(jīng)濟(jì)性原則。這一章中的“想一想”、“練一練”欄目在幫助學(xué)生鞏固所學(xué)化學(xué)知識(shí)的同時(shí)可以讓學(xué)生從化學(xué)的角度來分析經(jīng)濟(jì)效益。

教材理論部分還從生產(chǎn)生活的角度來說明綠色化學(xué)的存在。例如教材第376頁的“綠色化學(xué)”欄目介紹了生物降解的方法和應(yīng)用，既拓展了學(xué)生的知識(shí)面，又能幫助學(xué)生了解綠色化學(xué)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

總之，教材理論部分明確闡述了綠色化學(xué)理念，從環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益、生產(chǎn)生活的角度介紹了綠色化學(xué)的存在，使學(xué)生了解到綠色化學(xué)為人們的生產(chǎn)生活提供一定的技術(shù)保證，要從根本上解決環(huán)境問題還要依靠綠色化學(xué)的發(fā)展。

1.2.2 社會(huì)實(shí)踐部分的綠色化學(xué)

教材中的“練一練”、“懷疑派化學(xué)家”、“動(dòng)感圖像”、“網(wǎng)絡(luò)連接”等欄目的部分內(nèi)容涉及綠色化學(xué)。要求學(xué)生根據(jù)自己已有的知識(shí)通過多種途徑進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，從而體現(xiàn)化學(xué)與社會(huì)生活、科技進(jìn)步的緊密聯(lián)系，讓學(xué)生通過探究性學(xué)習(xí)，切身投入到社會(huì)實(shí)踐中，使學(xué)生從多角度認(rèn)識(shí)綠色化學(xué)。美國科學(xué)教育中綠色化學(xué)教育方法的開放性和全面性寓于其中。

綠色化學(xué)教育的開放性主要體現(xiàn)在“動(dòng)感圖像”和“網(wǎng)絡(luò)連接”等欄目的設(shè)置。教材第149頁中的探究延伸的59題“網(wǎng)絡(luò)連接”指出由于燃料的不完全燃燒也會(huì)增加大氣中的溫室氣體，并列舉了研究人員為減少溫室氣體排放而正在研究的幾種爐灶，為學(xué)生提供一定的資料，要求學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)更加細(xì)致地了解排放出的氣體和空氣污染物，讓學(xué)生根據(jù)已學(xué)知識(shí)來判斷哪些爐子效果較好，并闡述自己關(guān)于這些研究對(duì)政策影響的看法。這一典型的探究題不僅要求學(xué)生能夠掌握什么是溫室氣體以及溫室氣體對(duì)環(huán)境的影響，還要求學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)查閱資料了解當(dāng)前的研究成果，并有自己的觀點(diǎn)。學(xué)生的學(xué)習(xí)不再只是單一局限的課本素材，而是鼓勵(lì)學(xué)生去探究新的知識(shí)領(lǐng)域，這充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)在美國科學(xué)教育中的開放性教學(xué)。

綠色化學(xué)教育的全面性在多個(gè)欄目中均有體現(xiàn)。例如該教材第377頁的“想一想”在講述“掩埋場(chǎng)的襯里”時(shí)，要求學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上搜索“l(fā)andfills（垃圾掩埋場(chǎng)）”瀏覽網(wǎng)站，了解垃圾掩埋場(chǎng)襯里塑料材料的爭(zhēng)議，并試圖尋找更理想的新聚合物。這一題目的設(shè)置，要求學(xué)生在解決問題時(shí)，既要考慮聚合物的分解和環(huán)境的保護(hù)，還要考慮到生物降解的一些影響因素。這就要求學(xué)生結(jié)合生物知識(shí)和化學(xué)知識(shí)來共同解決這些問題。綠色化學(xué)與物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)等其它學(xué)科均有著緊密聯(lián)系，要想更好地解決社會(huì)問題僅僅依靠某一學(xué)科是行不通的，這也是此書中綠色化學(xué)教育全面性的體現(xiàn)。

總之，美國科學(xué)教育中的綠色化學(xué)教育讓學(xué)生在課本材料的基礎(chǔ)上探究新的知識(shí)領(lǐng)域，在化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上結(jié)合其他學(xué)科知識(shí)解決問題，以開放性和全面性的教育手法引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，從而全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2 美國中學(xué)綠色化學(xué)教育給我們的啟示

1998年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)首次推出“綠色化學(xué)”課程，成功舉辦過多次綠色化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)，綠色化學(xué)教育開始引起教育工作者關(guān)注[4]。1999年，我國開始基礎(chǔ)教育改革，綠色化學(xué)進(jìn)入中學(xué)化學(xué)課程。例如，初中課程目標(biāo)中就提出“要培養(yǎng)學(xué)生逐步樹立珍惜資源、愛護(hù)環(huán)境、合理使用化學(xué)物質(zhì)的觀念。”[5]2001年初中化學(xué)教材，首次引入綠色化學(xué)概念?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》也明確指出必修課程設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)綠色化學(xué)思想，并在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中做了規(guī)定，選修模塊也要求介紹綠色化學(xué)知識(shí)，使學(xué)生形成綠色化學(xué)觀念[6]。2004年之后高中化學(xué)教材也開始介紹綠色化學(xué)的理念和內(nèi)容。如蘇教版選修教材的《化學(xué)與技術(shù)》專題六“從污染防治到綠色化學(xué)”，系統(tǒng)介紹了綠色化學(xué)概念及技術(shù)；人教版選修教材《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》，介紹了綠色化學(xué)的概念和綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的原則。但是，由于我國對(duì)綠色化學(xué)教育的研究起步較晚，研究還不夠深入和成熟，我們需要借鑒經(jīng)驗(yàn)，使我國中學(xué)綠色化學(xué)教育更科學(xué)、更完善、更系統(tǒng)。

[1]美國國家研究理事會(huì).戢守志,等譯.《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》[M].北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1999.125.

[2]鄧小麗.化學(xué)教學(xué),2000(3):12-16.

[3]朱玲,王后雄.中學(xué)化學(xué),2011(1):8-9.

[4]賴海濤.集美大學(xué)學(xué)報(bào),2004,5(1):82-85.

[5]全日制義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2001.

[6]普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))[M].北京:人民教育出版社,2003:1-2.

（責(zé)任編輯、校對(duì)：琚行松）

Enlightenment of American Chemical Textbook on Middle School’s Green Chemistry Education’s in China

HUO Ai-xin, ZHANG Ye
(Department of Chemistry, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China)

Green chemistry has become as one of the important contents in China’s 21st century middle school chemistry education, and it is the ways and means to realize scientific literacy education. Through analyzing the American science education standards and new textbook “chemistry and society”, studying American science education experience and the superiority, it is planed to explore effective promoting China middle school of green chemistry education’s reform measures.

green chemistry; American chemical textbook; middle school chemistry; scientific literacy

G423.3

A

1009-9115(2012)05-0142-03

河北省高等教育教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目（104037）

2012-04-18

霍愛新（1973-），女，河北唐山人，碩士，副教授，研究方向?yàn)榛瘜W(xué)教育。