中學(xué)化學(xué)教學(xué)中對(duì)綠色化學(xué)理念的滲透

張強(qiáng)

21世紀(jì)以來，隨著人類控制和支配自然界的能力不斷增強(qiáng)，化學(xué)科學(xué)及其生產(chǎn)技術(shù)的迅猛發(fā)展和其他學(xué)科一起為人類自己創(chuàng)造了巨大的、無與倫比的物質(zhì)財(cái)富，其研究成果和化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，已經(jīng)滲透到每個(gè)普通的家庭生活中，使我們的衣食住行等各個(gè)方面都受益匪淺。但是，任何事物的發(fā)展都是一分為二的，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展在實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代人類文明的同時(shí)，也給人類帶來了負(fù)面影響。隨著化學(xué)品的大量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用，使人類本來綠色平和的生態(tài)環(huán)境遭受十分嚴(yán)重的破壞，水質(zhì)、大氣、土壤被污染，與人類息息相關(guān)的動(dòng)植物種類和數(shù)量在不斷減少，給人類和人類賴以生存的自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展帶來了巨大的威脅。因此，化學(xué)教育工作者在教學(xué)過程中，將綠色化學(xué)的意識(shí)灌輸給學(xué)生，使化學(xué)可以更好地造福人類，消除人們對(duì)化學(xué)的誤解，是今后化學(xué)教育的新的發(fā)展方向。

一、綠色化學(xué)的定義

綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)、原子經(jīng)濟(jì)學(xué)。其核心內(nèi)涵是在反應(yīng)過程和化工生產(chǎn)中，盡量減少或徹底消除使用和生產(chǎn)有害物質(zhì)。綠色化學(xué)是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)，它的過程為零排放和零污染。

二、綠色化學(xué)理念滲透到化學(xué)教學(xué)中的必要性

有資料統(tǒng)計(jì)，1個(gè)中學(xué)生從初中到高中因化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢液總量約為120L，固體廢棄物約為3kg，各類廢氣約為1.5L；1個(gè)化學(xué)系的學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)的4年中，因?qū)嶒?yàn)而產(chǎn)生廢水、廢液總量約為250L，固體廢棄物約為12kg；1個(gè)生物系的學(xué)生在大學(xué)期間因?qū)嶒?yàn)產(chǎn)生的廢水、廢液總量約為180L，固體廢棄物則達(dá)18kg，且涉及危險(xiǎn)、有毒、有污染的藥品達(dá)數(shù)千種，處理不當(dāng)，這也是一個(gè)重要的污染源。

中學(xué)化學(xué)作為化學(xué)教學(xué)的源頭，學(xué)生是否了解綠色化學(xué)知識(shí)，掌握綠色化學(xué)的基本原則，對(duì)于能否用綠色化學(xué)的思維方式指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，解決生產(chǎn)實(shí)際中的污染和可能帶來的污染問題，具有非常重要的意義。因此，在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念的教育，使學(xué)生知道并參與怎樣減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染及污染治理的實(shí)踐，樹立綠色化學(xué)意識(shí)是非常必要的。

三、中學(xué)化學(xué)教學(xué)中綠色化學(xué)研究的現(xiàn)狀

目前，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，關(guān)于綠色化學(xué)教學(xué)內(nèi)容并不多，大多只是涉及環(huán)境的污染與防治，而不是從污染始端防御的角度出發(fā)，是傳統(tǒng)的環(huán)境化學(xué)保護(hù)或防御，這容易使學(xué)生認(rèn)為化學(xué)科學(xué)本身或化工生產(chǎn)污染環(huán)境是必然的，人類在防止化學(xué)污染方面是無能為力的等錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)及形成環(huán)境意識(shí)是思想障礙。由此可見，中學(xué)化學(xué)教學(xué)中有關(guān)環(huán)境污染及其治理的內(nèi)容欠缺，有關(guān)綠色化學(xué)基本知識(shí)的傳授還是空白的。

基于以上，首先應(yīng)加強(qiáng)中學(xué)環(huán)境教育，使學(xué)生形成牢固的環(huán)境意識(shí)（或稱綠色意識(shí)），正確認(rèn)識(shí)人與環(huán)境的關(guān)系，樹立正確的環(huán)境價(jià)值觀，逐步形成綠色化學(xué)思想，使環(huán)境教育與綠色化學(xué)學(xué)習(xí)相互影響、相互促進(jìn)。其次，要在中學(xué)化學(xué)教育中增加綠色化學(xué)內(nèi)容，并且要使在化學(xué)知識(shí)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)中關(guān)于防環(huán)境化學(xué)污染的內(nèi)容統(tǒng)一。

四、滲透綠色化學(xué)教育理念的途徑

1.必須更新教師觀念，增強(qiáng)教師的綠色意識(shí)。

化學(xué)教師在教學(xué)活動(dòng)中起主導(dǎo)作用，因此教師更新觀念，具備綠色意識(shí)才會(huì)達(dá)到積極的行為效果。我國化學(xué)教育中存在著思維固化的問題。首先要從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的角度重新審視傳統(tǒng)化學(xué)的研究內(nèi)容，突出綠色化學(xué)。其次，要認(rèn)識(shí)到從傳統(tǒng)化學(xué)到綠色化學(xué)的轉(zhuǎn)變，不僅是化學(xué)教育觀念的更新，更是化學(xué)科學(xué)本身的進(jìn)步與發(fā)展。綠色化學(xué)是在傳統(tǒng)化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的更高層次的化學(xué)，是為了改變當(dāng)前嚴(yán)峻的化學(xué)污染形勢(shì)，化學(xué)教育工作者有責(zé)任自覺地宣傳并努力最終實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)目標(biāo)，使化學(xué)教育服務(wù)社會(huì)，提高民族實(shí)力?；瘜W(xué)教師應(yīng)該努力收集環(huán)境信息，增強(qiáng)自身環(huán)境意識(shí)，注意收集有關(guān)保護(hù)和改善環(huán)境的信息，以及與日常生活密切相關(guān)的化學(xué)污染問題的信息。

2.結(jié)合有關(guān)教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)教育。

在化學(xué)教學(xué)中可把本地區(qū)環(huán)境污染的典型事例自然地、生動(dòng)地滲透到化學(xué)教學(xué)中，讓學(xué)生親身體驗(yàn)到污染給人們帶來的危害。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)環(huán)境保護(hù)的責(zé)任感，明確實(shí)施綠色化學(xué)教育的重要性。如結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧漁業(yè)受酸雨破壞的情況，強(qiáng)調(diào)酸雨的危害性，在學(xué)習(xí)有關(guān)硫及其化合物的性質(zhì)時(shí)，可有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生分析酸雨的形成原因、途徑、成分及其危害，啟發(fā)學(xué)生想象并設(shè)計(jì)出減少酸雨形成的方案及采取的具體措施。開展諸如廢舊電池回收、提倡保護(hù)森林，對(duì)家鄉(xiāng)的某些污染（大氣或水體等）進(jìn)行取樣、分析研究，找出污染的根源及治理的措施等活動(dòng)。另外，教科書中的很多化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容操作過程中會(huì)造成大氣或水體污染，如：硫及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)等。因此在教學(xué)中，教師除傳授知識(shí)和培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能外，還要著重引導(dǎo)學(xué)生對(duì)污染環(huán)境的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的裝置進(jìn)行改革、創(chuàng)新，使其成為綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)。還可結(jié)合課本知識(shí)，有意識(shí)地設(shè)計(jì)一些題目引導(dǎo)學(xué)生用綠色化學(xué)的觀念進(jìn)行解答。例如，在講到氮、磷化合物時(shí)，可設(shè)計(jì)問題：為什么要提倡使用無磷洗衣粉？講到鉛時(shí)，可提問：為什么要使用無鉛汽油？在講到硫及其化合物時(shí)，可提問：為什么要限制含硫量高的煤的使用？

3.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，走向綠色化。

化學(xué)試劑的綠色化，即在選擇化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡選擇采用那些無毒無害試劑的實(shí)驗(yàn)或選擇具有潛在環(huán)保屬性的試劑，除非不得已應(yīng)一律不使用有毒有害試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。例如：綠色自燃實(shí)驗(yàn)——在現(xiàn)行的教材中為介紹“自燃”的現(xiàn)象而采用的是白磷自燃實(shí)驗(yàn)。白磷具有較大的毒性，而燃燒產(chǎn)物五氧化二確對(duì)環(huán)境污染較為嚴(yán)重。我們以無毒的鎂粉和石英粉末為原料，首先制備Mg■Si，然后將其投入水中，Mg■Si水解產(chǎn)生的SiH■在水面上的空氣中立即自燃，其化學(xué)方程式表示為：（1）SiO■+4Mg=2MgO+Mg■Si，（2）Mg■Si+4H■O=2Mg（OH）↓+SiH■↑，（3）SiH■+O■=SiO■+2H■O。整個(gè)實(shí)驗(yàn)安全、無毒、無污染，符合綠色實(shí)驗(yàn)的要求。

化學(xué)反應(yīng)的綠色化，即在選擇化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡量使涉及的化學(xué)反應(yīng)具有較高的選擇性，這樣不僅可以強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的效果，而且可以避免副產(chǎn)物帶來的環(huán)境污染問題。

反應(yīng)產(chǎn)物的綠色化，即在選擇化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡量使反應(yīng)產(chǎn)生的生成物、副產(chǎn)物無毒無害，是環(huán)境友好產(chǎn)品，或者以一種環(huán)境友好的狀態(tài)存在，如固態(tài)產(chǎn)物。

4.提高教學(xué)手段的現(xiàn)代化水平。

傳統(tǒng)的教學(xué)方法是伴隨著應(yīng)試教育產(chǎn)生的，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。要積極實(shí)行啟發(fā)式和討論式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。電化教學(xué)手段（包括投影、錄像、光盤等）和信息網(wǎng)絡(luò)手段（如上網(wǎng)、使用多媒體等）能更直觀、形象地體現(xiàn)綠色化學(xué)內(nèi)容，更迅速地獲取有關(guān)綠色化學(xué)知識(shí)及技術(shù)的最新成果，便于教師教和學(xué)生學(xué)。還要開發(fā)能輔助設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)軟件，幫助設(shè)計(jì)和實(shí)施綠色化學(xué)，這對(duì)于綠色化學(xué)的發(fā)展也大有裨益。

現(xiàn)代教育技術(shù)包括：投影、幻燈、錄像、光盤、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體等，例如采用計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)進(jìn)行模擬化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)?？梢砸载S富多彩的表現(xiàn)手法，化小為大，化遠(yuǎn)為近，化虛為實(shí)，化靜為動(dòng)，化快為慢，將化學(xué)科學(xué)原理生動(dòng)形象地展示給學(xué)生，將化學(xué)與其他學(xué)科，化學(xué)與社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等問題聯(lián)系起來，給學(xué)生以科學(xué)的全貌。從而使學(xué)生學(xué)得輕松、愉快，并全面、深刻地掌握科學(xué)知識(shí)。

21世紀(jì)是國際競(jìng)爭(zhēng)激烈的世紀(jì)，是改革、創(chuàng)新的時(shí)代，教育應(yīng)走在時(shí)代的前沿，綠色化學(xué)的提出時(shí)間雖很短，但綠色化學(xué)研究已在世界范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展。化學(xué)教育工作者，特別是中學(xué)化學(xué)教師，應(yīng)把握時(shí)機(jī)，大膽創(chuàng)新，為綠色化學(xué)在中學(xué)化學(xué)教育中的普及和發(fā)展踏實(shí)工作，為最終杜絕環(huán)境化學(xué)污染，實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)目標(biāo)而努力。