中学绿色化学创新教育的思考
【摘 要】： 在中学阶段进行绿色化学理念的教育，是培养具有绿色意识和环保能力的高素质人才的根本途径，也是解决环境问题的根本途径。中学绿色化学教育已经成为化学教育的趋势，有着必要性和紧迫性，会有更多的化学教育工作者投入此项工作，共同努力，使绿色化学教育成为可能。绿色化学的提出不仅基于环境形势的严峻和环境化学污染的日益严重，并针对目前我国中学化学教学的现状，提出应加强对学生的绿色化学教育。即从教学内容和教学方法上进行改进，注重培养学生的环保意识和绿色化学意识，以适应21世纪化学工业的发展要求。本文从理论和实践上论述了中学加强环境教育及化学教育中融进绿色化学内容的必要性和可行性，并对中学化学教育最终实现绿色化学目标的具体措施进行了阐述。
【关键词】 绿色化学 化学教育 环境保护
20世纪化学教育和研究成果对人类社会发展的促进作用是前所未有的，化学研究创造了无数的新产品，从而改变了人们的日常生活，化学对人类社会的贡献是全面的、可持续的。但是近年来，人类在利用资源开发产品的时候，没有充分考虑产品及其生产过程应具有的环境安全性、资源利用的合理性及由此产生的三废对环境的副作用，导致人类自己的唯一家园——地球的环境日益恶化。温室效应、臭氧层破坏、沙漠化、酸雨等环境公害已经严重危及到人类自身的生存和发展。通过对20世纪化学工业发展的反思，人们提出了治理环境问题的创新思维，即由传统的“末端治理”模式向“源头治理”的模式转变，化学教育也必将适应这种趋势。以下是我在大学的生活学习中通过所学知识和对绿色化学的新知识的关注，进行创新教育提出几点建议，以期对提高中学化学教学的水平有参考价值。
一、绿色化学的概念简介
所谓“绿色化学，就是设计研究对环境没有负作用，使用性能安全的，并且其生产过程不使用有毒有害介质，对环境影响最小的，能将原料全部转化为目标产品，不产生污染废物的，在技术上、经济上可行的化学产品的过程”。包括化学的多种领域，如合成路线的选择、具有选择性的催化剂的制备过程、工艺路线的选择、分离技术和分析监测等。绿色化学的目标是在制备设计的目标产品的同时，不产生环境污染，即实现“零”排放。绿色化学的环保思想是“事先预防”，即在方案实施之前首先进行设计，通过已有的大量的基础知识和资料，判断所选择的路线的“绿色”程度，并在研究过程中不断修改和完善。而传统的环境治理是“事后处理”，即通过一定的化学或物理方法消除或减少污染造成的影响，一般为“资源化”和“无害化”两种方式。但无论如何，污染治理只能达到一定程度，而不可能完全消除。绿色化学与污染治理相比，其先进性是具有创新意义的。
二、绿色化学的提出及发展史
在20世纪，人类社会取得了空前的科技成就，社会生产力得到迅速发展，物质产品得到极大的丰富。然而，人们忽视了对自、身环境的保护，导致资源匾乏，污染加重，生态平衡遭受破坏等等。越来越严重的环境问题现状，使人们深刻地认识到，在追求生产力与科技发展的同时，必须重视环保，治理改善环境。而在此过程中，科学技术特别是化学这一重要学科的进步与发展是人们进行改善环境的主要武器。绿色化学就是人们在研究环境问题和环保方法的过程中产生的。
90年代初，提出了预防化学污染的一些科学技术。人们对这一新的科学技术有的命名为无污染化学，有的命名为环境良性化学、原子经济化学等，美国环保局最后采用了“绿色化学”这一词，并被人们普遍采用绿色化学的最大特点在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染，是一门从源头阻止污染的化学。绿色化学的提出，为化学注入了新的活力，同时也为化学教育中的环境保护教育指明了方向，为这一急需解决的问题找到了答案的突破口。１995年3月16日，美国宣布“绿色化学挑战计划”，设立了“总统绿色化学挑战奖”，以鼓励支持绿色化学方面的重大研究，从根本上杜绝环境化学污染，这一政府行为极大地促进了美国绿色化学的蓬勃发展。日本也制订了新阳光计划，旨在推动绿色化学研究的发展。一些化学教育者开始提出了“绿色化学教育”的思想，指出绿色化学是化学教育的新课题，呼吁中学应进行绿色化学教育，在中学化学教育中培养学生的环保意识。
在我国，1996年国家教委颁布了《全日制高级中学教学大纲》，提出“教育学生关心环境、卫生、能源、健康等与现代化社会有关的化学问题”。2001年7月我国教育部制定的《全日制义务教育化学课程标准》中，“保护好我们的环境”列为一级主题“化学与社会发展”之下的二级主题。随后，一些环境保护的知识开始编入了教材。例如在“空气、水、二氧化碳、硫及其氧化物、氮的氧化物”等章节中，分别编写了“大气污染、水污染、温室效应、酸雨、臭氧层空洞”等内容，并在对这部分内容的要求上，也加强了环保等方面知识的考核。
现今，绿色化学已成为世界各国普遍接受并大力倡导并实施的人类、自然环境等可持续发展战略方针的重要组成部分。如何在中学化学教学中自然和谐生动地渗透绿色化学的意识教育，了解绿色化学理念，增强绿色化学和环境保护意识，全面提高科学素质，则是一个全新的课题。
三、绿色化学创新教育的途径及研究范畴
１、通过化学课堂教学渗透环保知识
要充分挖掘和利用教材中的环保知识内容，采取多媒体手段，让学生增长环保知识。例如：对于硫酸工业制法的教学，在讲SO2尾气的污染时，让学生看了酸雨危害的录像，还让学生做了将SO2回收制取H2SO4及液态SO2的练习题使学生体会到回收SO2，不但可以减少污染，减少经济损失，而且还可变废为宝，制取新产品，提高经济效益为备好这堂课本人还从市环保办找来许多环保宣传画，将教室布置一新，起到了烘托熏陶的作用市环保办摄下了这堂公开课的录像在讲氮族元素这一章时，教师可以进行素质教育的整体设计，特别在讲氮在自然界的循环"穿插了汽车尾气的排放，氮氧化物造成光化学烟雾;水中氮磷过多，造成水富营养化，形成赤潮造成污染等等环保知识。这篇教学论文在化学家眼里，没有废物，只有物质的循环。在教学中要多传授这方面知识，例如垃圾的分类，金属的回收，纸的回收，塑料的回收等等让学生感觉到环保不但功在当今，利在千秋，而且也利在当代，利在个人与企业这样才能真正让学生理解诺贝尔奖获得者西博格说过的一句话：化学－人类进步的关键！
２、通过化学实验教学培养环保习惯
保护环境从教室实验室做起，从我们做起。在化学演示实验和学生分组实验中，都存在着废气废液废渣的问题，这些实际问题的处理过程，是培养学生良好的环保习惯的难得机会。废气如何处理？如氯气的全封闭制取装置(尾气用NaOH吸收)，废液如何处理？如分组实验制乙烯后硫酸的回收，废渣如何处理？如制H2后锌粒的回收等等尽管有些回收处理较繁琐，远没有乱倒乱丢方便，但若放松了这一关，就至少有两方面的危害：从近处看，污染物积少成多，造成实验室长期的危害和隐患。例如积累在下水管道里的Zn粒若遇到大量的酸，甚至会造成H2爆炸，这种灾害已有所闻;往远处看，贪方便，图省力的不严谨的习惯一旦形成，积重难返，就会产生下世纪市场经济工业角逐中的不守法规!污染环境的新一代，就会误人子弟，误民误国“勿以善(环保)小而不为，莫以恶(污染)小而为之”教导他们尽管许多学生不会终身致力于化学，但他们每个人都必须具备环保的行为习惯，这是贯彻基本国策的需要。故我们在实验教学中应以身作则，多花心血培养学生的各项环保能力，并设计环保试题强化它，用毕业会考的实验细则来考查它，为国家培养具有环保能力和习惯的绿色接班人。这就是绿色化学教育的独特魅力之所在。
在化学实验中反应物用量的多少与环境污染的程度往往有着直接的关系，因此在化学实验中要注意节约药品，要以最少量的反应物取得最好的实验效果，这就要求我们在进行课堂演示实验或学生实验时对化学装置的装配，药品用量与反应现象的关系进行研究，寻找出最佳的反应方案，既能满足教学要求，又能节约药品、减少污染。
３、绿色化学教学中的习题编排
为了使学生加深对绿色化学内容的理解和使用，在教学中还必须有目的、有针对性地提供一些相关题目给学生练习，以培养学生从绿色化学的要求出发科学地思考和探索，这是绿色化学教学必不可少的过程。针对节约资源，减少污染的主题，我们可以从反应物的减量，提高原料的转化率、研究和寻找能充分利用的无毒害原料、采用副产品较少的化学反应途径等多方面出发，达到以尽可能少的原料生产最多的产品的目的，同时还要结合科学技术发展的新信息从题目的多样性、综合性、灵活性考虑编排题目来开拓学生的眼界和思维。
例．人类的生物环境是一个巨大的生态系统，随着社会生产力的发展，环境污染已经达到空前严重的地步，而森林对保护和改善环境有着十分重要的作用。科学家证明，1 公倾柳杉林每月可以吸收SO2 16kg ，问：
(1) 上述柳杉林对SO2 的吸收，说明森林对环境有作用，所以要大力提倡。
(2) 某发电厂每月要燃烧含硫0.1 %的烟煤10000 吨，若要吸收该厂所排放的尾气中的SO2 ，需在该发电厂周围至少栽柳杉林多少公顷？ 若使用脱硫法先处理煤，每年可回收硫少千克？ 这些硫可制硫铵多少千克？
该题通过常见的煤的燃烧所产生的尾气回收、利用和柳杉林吸收SO2 的事实说明尾气中的部分组分是可以资源化的，森林具有净化空气的作用。将化学知识与生物知识结合起来，将题给信息与已学过的化学知识结合起来，置学生于一新的情景，考查学生的自学能力和知识迁移能力，既给学生治理污染、保护环境的方法予以启示，又起到了将化学知识灵活应用于实际的作用。
4、绿色化学教学中的废弃物利用教育
绿色化学的另一个主题是注意化学反应后残余废弃物的回收、利用。化学反应除了产生所需要的产品外，往往还同时有其它物质生成，有些副产品可以在本化学反应系统中循环使用，而另有一些副产品则可以作为其它化学反应的原料或其它用途的资源。我们在化学教学中要结合相应内容进行废弃物综合利用的教育，特别是在进行学生化学实验前要告诫学生，实验后的残余废弃物要放到指定的容器中回收，不能随便丢弃，避免污染环境和造成资源浪费。在化学教学中，工厂尾气的处理是一个要接触到的内容，我们应充分利用这方面的内容进行资源利用的教育，比如：在讲授接触法制H2SO4 时，强调其尾气中含有大量的SO2 ，若不经回收处理就排放到空气中将造成空气污染，影响人的身体健康，遇到下雨则形成酸雨，降落后则腐蚀桥梁、建筑物、破坏森林、草原，使水体酸化。这种环境质量的下降和生态平衡的破坏将威胁着人类自身的生存和发展。为了减少SO2 的排放，工业上常用氨水来吸收尾气，再用H2SO4处理，因为2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3 ，从而通过(NH4)2SO3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 + SO2↑+ H2O ，得到的SO2 可返回作生产H2SO4 的原料，同时得到的(NH4) 2SO4 是一种常用的化学肥料。这样可减少废弃物的排放、减轻环境的负面影响。可见废弃物的回收与综合利用对于节约资源，提高资源的利用率，预防和减轻环境污染都有着非常重要的意义，这是21 世纪化学发展的一个重要议题，也是新时期人才素质培养的一个重要方面。
５、化学课外活动提高环保素质
为了全面提高每个学生的环保素质，可以举办环保讲座，到了假期布置学生进行社会环保调查，写调查报告和环保小论文，且评出优秀论文给予奖励，有好的论文推荐校报上发表。我们还可以和校艺境环保社的同学一起，利用世界环保纪念日，如3月17日的世界保护臭氧层日，3月22日的世界水日等，进行宣传活动，开主题班会，办专题宣传栏，放映环保专题录像等。为了提高每个同学的环保责任感，可以把市环保投诉电话号码抄写给每个同学，指导他们从小就学会监督保护环境。让他们不光是看到教室的卫生，看到校足球场的草地，还看到珠江，看到大海。有了这些具有绿色环保素质的新一代，祖国的天空才会更蓝，我们的地球才会更绿！
目前，在中学化学实验中，有关环境污染及防治的内容并不多，只是在CO的还原性实验中采用燃烧的方法以除去过剩的CO，在制取C12的实验中采用NaOH溶液吸收剩余的C12。其它的实验只强调培养学生的实验技能，很少涉及实验中的“三废”对环境的污染及防治问题。即使涉及到有关环境污染的问题，也只谈其危害和治理。由此可见，目前中学化学教学中有关环境污染及其治理的内容欠缺，而关于绿色化学基本知识的传授还是空白。为此，我认为中学化学教学要从以下几方面进行改进。
四、中学化学教学中应注意的问题
1、积极培养学生的环境意识
要培养学生的环境意识，教师必须以身作则。在中学实验过程中，常常接触到许多对环境污染严重的物质。实验中将酸、碱等实验废液随手倒人下水管道、将实验废渣扔进垃圾筒、将有毒废气经排风筒排到室外，这会使学生认为：教师在课堂上宣传保护环境的重要性和迫切性，但在化学实验中却向环境排放污染物，因此，保护环境并不像老师讲的那样重要，潜移默化，会使学生产生无所适从的矛盾心理，从而不利于学生环境意识的培养。教师必须给学生讲清楚这些做法会给环境造成污染，只是在实验中不苛求对少量的废弃物进行回收，但也要尽可能地对实验废料进行收集，定期统一处理。只有这样，才能使学生逐渐形成环境保护意识。
2、改进化学教学内容和方法
绿色化学进入化学教育领域，这是教育改革的趋势。目前，我国中学化学教育中，几乎没有涉及到绿色化学的基本概念和思想，因此在化学教育的课程改革和教学改革中，应该把绿色化学作为一项重要的内容。中学化学教育虽然还不能够系统地讲解绿色化学理论，全面介绍绿色化学技术，但在化学教育中应该也完全可以加强绿色化学思想的宣传，形成初步的绿色意识，掌握基础知识和基本概念。化学教育要承担起宣传、普及的任务，要走在前面，促进绿色化学在我国的迅速发展。所以，进行绿色化学教育有着紧迫性和必要性，这种宣传和普及迫切需要一种有效的教育手段来完成，而不能盲目地进行，这就需要我们对化学教育进行改革，在传统化学教育的基础上研究和寻找中学绿色化学教育的改革方案，从教育的整体出发，从课程改革、教学改革、师资队伍建设三大方面着手进行研究，形成系统的绿色化学教育。为绿色化学的教学提供依据和方法，这是进行绿色化学教育的前提性工作，也是21世纪化学教育改革的重大课题之一。
3、参加环保方面的社会实践活动
组织学生参观临近的造纸厂、水泥厂、制糖厂等化工企业，观察生产厂家对排放废液的治理情况，或带领学生观看被污染的水源、土壤、农作物等，从中认识环境保护的重要性，激发他们的学习积极性。有条件的学校，可以带领学生参观污水处理厂或化工新型企业，了解现代科学技术和绿色化学技术在实际生产中的应用成果，使学生很好地掌握环境化学知识，增强他们学习绿色化学知识的兴趣。
总之，在21世纪，宜传、普及绿色化学教育是时代发展的迫切要求，中学化学教学工作者必须为实现绿色化学目标而努力。创造进行绿色化学教学的条件，树立绿色化学的指导思想，充实化学课本的内容。探索绿色化学的教学方法。在化学课进行对比教学，通过提出问题，引导学生设计不同的解决方案，进行论证比较后选择满足绿色化学要求的方案，作为课外兴趣科研活动的课题进行研究，使绿色化学的教学水平不断提高。利用化学方法及时处理排放尾气和实验废物，培养。特别是中学化学教师，应把握时机大胆创新，为绿色化学在中学化学教育中的普及和发展踏实工作，为最终杜绝环境化学污染，实现绿色化学目标而努力。
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王乾宏
2012-5-9
