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化学教育范文1
【摘要】当前,在高中化学教育中渗透绿色化学理念,并将绿色化学教育内容融入到化学教学中已经成为化学教学改革的必然趋势。这就要求化学教师必须转变教学观念,强化绿色化学教育意识,突出绿色化学在高中化学教学中的地位和作用。文章在分析中学绿色化学教育目标的基础上,对中学化学教育中有效开展绿色化学教育的途径进行探讨。
关键词 高中;化学教学;绿色化学;化学实验
中图分类号:G633.8文献标识码:A文章编号:1671-0568(2015)12-0039-02
一、中学绿色化学教育目标
绿色化学是用现代化学和化工生产技术,消除或减少对人类健康、生态环境有毒的原料、催化剂、试剂和溶剂的使用,不生产有毒有害产物、副产物和废物的一门新兴学科,其宗旨是实现有害物质零排放,从源头上防止污染、保护环境。对于中学化学教育而言,绿色化学教育已经成为了不可或缺的组成部分,其教育目标具体包括以下方面:
1.知识与技能。理解绿色化学概念、原则,了解绿色化学诞生与发展,认识生产生活中的绿色化学现象;学习绿色化学的研究方法,掌握化学实验基础知识与技能,能够完成简单的绿色化学实验;理解绿色化学与其他科学之间的联系,能够运用有关知识和方法解决绿色化学问题。
2.过程与方法。在探究绿色化学问题的过程中,理解绿色化学意义,学习科学研究方法,培养团队合作精神,增强科学探究能力;掌握获取、加工绿色化学信息的方法,能够提出具有探究价值的绿色化学问题,提高自主学习、自主思考、自主探究绿色化学知识的能力。
3.情感态度与价值观。培养学习绿色化学的兴趣,激发参与绿色化学宣传与科技活动的热情,感受绿色化学与自然、社会之间的和谐发展关系;增强将绿色化学知识应用于实践中的意识,能够合理判断与绿色化学有关的社会和生活问题;关注与绿色化学密切相关的热点问题,树立绿色意识和可持续发展观念,主动承担起学习绿色化学的责任,强化保护环境和造福后代的使命感。
二、中学化学教育中有效开展绿色化学教育的途径
1.在课堂教学中渗透绿色化学教育。高中化学课堂教学是渗透绿色化学教育的主渠道,教师要积极创造绿色化学教学条件,构建绿色化学知识体系,不断充实化学课本内容,培养学生的环境保护意识。在介绍化学史时,教师可从正反两方面渗透绿色化学思想教育。讲解放射性元素时,教师要对居里夫妇的精神及坚决反战的人格表示钦佩,但也要就海湾战争中使用贫铀弹对环境造成的危害提出批评。介绍环境问题时,教师可着重于介绍20世纪发生的公害事件,指明工业及传统化学是造成公害的主要原因,使学生明确绿色化学是解决环境问题的重要途径。通过在课堂教学中渗透绿色化学思想教育,激发起学生学习化学知识的兴趣,不断强化学生的环保意识、绿色意识。
2.在实验教学中渗透绿色化学教育。在高中化学实验教学中,应最大限度地实现实验的绿色化,引导学生树立绿色化学思想和环境保护意识,具体教学策略如下:
(1)改进化学实验。首先,采用无毒原料、溶剂、催化剂进行化学实验。例如,做完银镜反应后,可将清洗试管的硝酸替换为三氯化铁溶液,避免产生二氧化氮有害气体;在萃取碘单质实验中,可将四氯化碳替换为二氯甲烷作为萃取剂,消除刺激性气味,保证室内空气质量;在乙烯的制备实验中,可将硫酸替换为氧化铝作为催化剂,避免浓硫酸造成污染;其次,优化化学实验方法。又如,在海带碘元素的检验实验中,可将灼烧提取法改进为煮沸提取法,简化实验操作程序,缩短实验时间,减少因灼烧造成的室内空气污染;再次,改进化学实验装置。再如,利用密闭的装置减少实验敞开操作,可将注射器作为密闭的反应容器,进行铜和稀硝酸生成一氧化氮、二氧化硫制备与性质等实验,将污染物消除在密闭装置内。
(2)开展微型化学实验。在高中化学实验中,可在保证实验教学效果的前提下进行微型化学实验,以达到降低实验成本、提高环保效益的目的。微型化学实验多采用点滴板、小试管、井穴板、多用滴管等微型化仪器,使用最小化的试剂用量,一般液体用量不超过1mL,甚至一些现象明显的定性实验可在试纸或滤纸上完成,如碘显色反应、溴水褪色、苯酚的检验、验证盐类溶液酸碱性等实验。
(3)“三废”的绿色化处理。在高中化学实验中,要及时对必须使用的有毒、有害化学品和生成的污染物进行绿色化处理,从源头处控制“三废”对环境造成的污染。在废气处理过程中,可采用封闭的实验操作方法,减少有害废气的产生量,并对废气进行有效处理或用气囊收集。在废液处理中,可利用中和反应处理含酸碱的废液,使溶液pH值达到6.5~8.5之后再排放;也可用碳酸盐沉淀法、硫化物沉淀法等方法沉淀、分离含有重金属离子的废液。在废渣处理中,可回收一些化学实验中剩余或产生的金属进行再利用,如铜与硝酸反应剩余的铜片、银镜反应生成的银等。对于不能综合利用的固体生成物则要进行无毒化处理。
(4)利用多媒体教学技术。在高中化学实验中,教师可利用现代多媒体教学技术辅助实验教学,尤其对于危险系数大、污染严重的实验而言,可通过电脑模拟、实验录像等对实验过程进行演示,实现废弃物的“零排放”。同时,教师也可利用多媒体教学技术模拟错误的实验操作,将不良的实验后果形象地展示给学生,让学生认清实验操作不规范带来的严重后果,以及实验室“三废”对环境造成的恶劣影响,加深学生对绿色化学的认识。
3.在课外实践中渗透绿色化学教育。在高中化学教育中,教师要积极组织课外实践活动,让学生体验和感知传统化学对环境造成的严重危害,认清利用化学手段进行末端污染治理的局限性,引导学生关注绿色化学,理解绿色化学的重要意义。教师可根据化学教学内容,组织形式多样的课外实践活动,如实地调查、环保知识竞赛、探究性学习、文献研究等。在实地调查中,教师可带领学生参观污水处理厂、化工厂、无公害蔬菜生产基地、生态农业示范区等,对当地水资源、空气质量、环境污染情况进行调查;在探究性学习中,教师可开设相关课题,组织学生进行课题研究,如研究生物催化剂的优点、研究高效低毒农药等,培养学生实践能力和创新能力,达到课题研究的预设目标;在文献研究中,既可让学生利用图书馆馆藏资源和互联网资源,收集有关绿色化学和环境保护的文献资料,也可邀请有关专家学者来校进行讲座,使学生获取最新的科研信息。通过开展多样化的课外实践活动,促使学生更加关注绿色化学,能够运用已学的化学知识分析和解决生活中遇到的问题。
总而言之,随着绿色化学理念在高中化学课程标准中的渗透,绿色化学教育已经成为高中化学教育的重要组成部分,对化学教师提出了新的要求。为此,高中化学教师必须强化绿色化学意识,在课堂教学中融入绿色化学理论,最大限度地实现化学实验绿色化,并积极组织课外绿色化学实践活动,从而确保高中绿色化学教育目标的实现。
参考文献:
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在开展绿色化学教育时,必须要保证化学教学中能够将绿色化学的内容全面体现出来,防止环境污染,减少化学污染物,提高化学品安全性等内容进行讲解。教师在树立保护环境和可持续发展理念后,教师可以相应的利用化学课程中一些知识进行绿色化学的开展,从而提高学生的绿色化学思想意识,加强学生的社会责任感。
2.合理使用化学教材,有效开展绿色化学教育
普通化学教材在很大程度上不适应绿色化学教育的开展,因此,需要对化学教材进行适当的改革,可以在教材中相应的添加一些绿色化学的理论知识,国内外对绿色化学的研究内容和成果,同时可以相应的利用一些先进的案例。同时,教师也要对教材内容进行随时的完善和更新,从而保证化学教材内容具备先进性和准确性。
3.在化学理论课堂上有效的添加生活案例,以此促进绿色化学教育
在化学理论课堂上,要将教师的教学思维和方式进行有效的改善,要有效的拓宽自身的绿色化学知识视野,不断的阅读国内外相关的资料和书籍,树立绿色环保思想意识。同时在教学时,要有效的添加一些具体的生活案例,以此提高学生保护环境的思想意识。在绿色化学教育时,可以适当的添加一些生活案例,比如讲解添加洛杉矶光化学烟雾事件,将化学因素所带来的污染进行全面的分析,并对光化学烟雾产生的过程进行分析,同时在此基础上找出预防和消除光化学烟雾的相关措施方法。
4.在化学教学过程中,有效的开展绿色化学实验
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【关键词】化学教育;环保教育;环保意识
当今世界教育的主题已由“学会生存”发展为“学会关心”,而我们国家的教育改革也由“应试教育”向“素质教育”转轨。重视和加强“环境教育”则是这场改革的重大课题之一。它既需要高新科学技术与理论,又需提高全体公民的环境保护意识。中国是一个发展中的大国,环保尤为重要。中学化学教学中贯穿环境教育是提高公民环保意识的重要途径之一,故环境教育应成为中学化学教学的重要内容。
1. 实施环保教育是摆在学校教育面前的一项长期而艰巨的任务
环境问题已困扰着社会和经济的发展,危及人类的生存。教育的功能具有滞后性,要为二十一世纪培养人才,必须要有超前意识,要从小起就加大力度抓好环保教育。实施“环保教育”是由“应试教育”向“素质教育”转轨的重要措施之一。实施环保教育决不是应时之举,更不是权宜之举,而是摆在学校教育面前的一项长期任务。
2. 从“受教育者”的表现看,在中学化学教育中开展环保教育,是素质教育的重要内容
目前,环境教育还没有系统的纳入中学化学教育中,致使“受教育者”缺乏应有的基本环保意识。联系到我国公民随地吐痰,乱扔垃圾的恶习,以及在生产活动中,破坏资源,污染环境的行为,其中一个重要的原因,就是我们的劳动者从小没有受到良好的环保教育。环境保护,教育为本,在中学化学教育中开展环保教育,提高全民的环保意识,无疑是素质教育的重要内容。
3. 我国环保教育滞后,中学化学教育中贯穿环保教育,势在必行
环境教育的突出特点是跨学科,我国现行中学化学教程没有把环境教育作为重要章节列入教材,环境教育的内容散乱,未能形成上下贯通的完整体系,具体施教则带有很大的随意性。尽管广大化学教师作出种种努力,但因教材内容不系统,知识力度不够,学生仍不易掌握完整的环保知识,缺乏基本环保技能培训。
中学将近180个化学实验,基本属有毒易燃易爆物质的制取及性质实验,一般是开放体系实验方案,尽管要求有的在通风橱内操作,排毒气于室外,但那仍是对环境不负责任的做法。耳濡目染导致学生形成化学实验和化工生产造成污染是不可避免的错误观点,也给学生造成错觉,放点毒气,倒点废液无所谓,书上这样说的,老师这样做的,我照做无误。基于此,当前中学化学教育中贯穿环保教育,加强环境科学的教育和研究,把环保教育融入正规化学教学之中,势在必行。
4. 结合化学教学,积极开展环保教育教学活动
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化学是一门什么样的学科?我们学化学,学什么?这是我们首先要搞清楚。化学是一门研究物质组成、结构、性质以及变化规律的学科。
要学好化学毫无疑问应该要首先注意实验和生活中的化学。举个例子来说:大家都知道碘遇淀粉会变蓝!可是你是否知道什么是蓝色?它是什么样的蓝色?和我们用的纯蓝墨水有何不同?其实实验并不是那么简单。你以为书是什么!它说蓝色就是蓝色吗?有时我们会发现绿色或更深的颜色!为什么?大家都知道任何真理都是在一定条件下成立的。对实验来说也是一样的。碘和淀粉反应会变蓝,这个蓝很特殊。化学实验是化学学科赖以生存和发展的基础,是检验化学是不是一个真正的玩意儿的标准。对于学生来说实验是获取化学经验知识和检验化学知识的重要内容和途径。
在这个时代里,知识性工作与创新必然使其与学习合二为一,当人们在从事知识性工作时,就是在学习,人们将终身与学习为伴,只有终身不断学习,才能有效地从事知识劳动。从这个意义上说,学习不仅是一种修养,更是生存的手段。由此,笔者认为知识经济时代的学习观念应该是把学习从单纯的接受学校教育的学习中扩展开来,从阶段性的学习扩展到人的终身,从被动学习发展到主动学习,并使学习民众化,使学习真正成为所有人终身的行为习惯和自觉行为。知识经济时代的学习是以学校学习为学习基础和指导、本文由收集整理以终身学习为学习的最高目标和境界的学习。化学教育是学校学习必不可少的重要组成部分,具有一定的化学知识既可以掌握化学等自然学科方面的知识,又可获得人文知识教育,树立正确的资源、环境、和可持续发展观念,合理开发利用资源,控制污染。同时,从学习化学的过程中,还可以掌握科学的学习方法和科学的思维能力,这一些都有助于终身学习。现代化学教育要求通过学习化学养成正确的自然观和科学态度,树立终身学习观和具有自学能力等。在知识经济时代,化学教育必须培养学生具有终身学习的观念才能适应社会的需求。
现代化学的快速发展及其对社会的广泛的影响,对人才培养和社会公民的化学素养都提出了新的更高的要求。1985年,在第8届国际化学教育会议(icce)上,着名化学家皮门蒂尔做了题为“人人有关的化学”的总结报告,他说:“普及全民的化学知识是当今最迫切的需要之一,我们身为教育工作者必须为提高公民的化学知识水平作出贡献。” 1989年的国际化学教育会议上,盖里斯督教授的报告指出:“每一个化学家,必须关注目前化学教育的公众化问题,使全社会公民都具有化学素养。”后来,美国化学会给国会送一份白皮书,提出对全国实行化学教育的实施方案,要从幼儿园、小学、中学乃至成人形成一个化学教育网。许多美国化学家还身体力行,着书、演说,向公众宣讲化学科学。这一切充分说明了公众化学教育对于发达社会具有十分重要的意义。
化学实验也是一个发展的过程,原始的化学实验其实大多数都是炼丹,是人们为了追求长生不老的仙药而从事的一种活动。只是到了近代它才变为一门真正的学科。现在有同学们做实验的时候老是把它当成“耍杂技”或“玩魔术”。做实验时“玩魔术”也是同学的一大爱好,大家喜欢一到实验台就乱兑药品。其实我也很喜欢兑药品,不过我不喜欢这个乱字。没有一个对实验的认真的态度是无法做好实验的,而做不好实验则会影响你对化学的学习。要做好实验可分为三个阶段:实验的准备阶段;实验的实施阶段;实验结果的处理阶段。老师可以定量的评价学生的表现只是在第三阶段。目前学校里做实验只要求预习实验内容,即只要求学生确定化学实验问题,而不要求学生设计化学实验方案。在第二阶段也就是做实验的时候,控制实验条件是实验的灵魂;全面、准确的观察是实验的关键;测定是对实验对象量的特征进行研究的重要方法。第三阶段也就是写实验报告了,这有一个准则就是严格遵守原始数据,千万不能“瞎掰”。
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第一单元走进化学世界从三个方面向学生介绍了化学是一门以实验为基础的自然科学,通过一些日常生活中的化学现象将学生带入化学的殿堂,从而很自然地接受这门新的课程,并激发了学生的学习兴趣。
第二单元我们周围的空气首先从学生最熟悉的物质空气着手,研究了空气的组成,学习了空气中与人生命息息相关的一种气体——氧气,并探究了氧气的实验与工业制法。
第三单元自然界的水从水的组成,导入到微观世界,了解了分子和原子,为使书本知识与实践有机地结合起来,又对水的净化与水资源的保护进行了分析。
第四单元物质构成的奥秘这一单元抽象地向学生介绍了物质的微观构成,使学生学会去理解物质是怎样构成的,为今后的探究打下基础。
第五单元化学方程式这一单元让学生懂得物质不生不灭的道理,学会写化学方程式,并初步引入了化学计算。
第六单元碳和碳的氧化物从学生比较熟悉的碳元素组成的一些物质着手,对形成物质最多的一种元素进行学习,并探究了二氧化碳的制取。
第七单元燃料及其利用从燃烧的现象开始,去探究燃烧的条件,同时得出灭火的方法。让学生从身边去发现化学知识,了解燃料的种类以及燃烧对环境的影响。
学习方法
启发式教学,引导学生自主学习、合作学习、探究学习
注重实验教学,提高学生动手操作能力,要使得学生能在实验中用探究的方法去学习,领会知识的内涵,同时在一定程度上能够学会去发明创造。
教学目的
化学是一门以实验为基础的自然科学,化学领域内的探索成果关系到生产力的发展,通过初中化学的教育,激发学生探索自然变化规律,加强学习化学深层理论打下坚实的基础,锻炼学生的独立操作能力,培养学生的阅读、思考与理解能力,提高分析问题与解决问题的能力,使学生做到学一行,精一行,真正做到学以致用。
课时安排
走进化学世界5小时
我们周围的空气6小时
自然界的水7小时
物质构成的奥秘8小时
化学方程式6小时
碳和碳和氧化物6小时
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关键词:绿色化学 化学实验教学
自1991年美国环保局提出绿色化学这一新术语以来,绿色化学已逐渐成为世界各国普遍接受和大力实施可持续发展方针的重要组成部分,引起了化学界和工业界的新变革。随着社会发展的不断进步,人们对环境问题日益关注,使得传统化学举步维艰,难以进一步发展。同时人类更加清楚地认识到不能再急功近利,片面追求物质享受,一定要在发展的同时顾及生态环境的协调性,否则人类将无法生存下去。因此,绿色化学应运而生,成为整个化学界一颗耀眼的明珠,它是进入成熟期的使人类和环境协调发展更高层次的化学,是粗放型化学向集约型化学的转轨。近年来,绿色化学受到了世界各国高度的重视,绿色化学与技术已成为各国政府关注的重要问题和任务之一。定期在美国、欧洲和亚洲举行的有关绿色化学主题的会议不断增多,反映了科学界以及公众对绿色化学日益增进的关注,绿色化学组织和绿色化学网络在美国、意大利及英国等国的创立也表明绿色化学已是世界科技发展的热点。为了使化学呈现一片新的生机,为了人类的生存和未来,大力推广绿色化学,很多国家设立了绿色化学奖:1999年世界上第一本“绿色化学”(Green Chemistry)杂志问世;2002年美国出版了第一本“绿色化学”教科书。目前我国也已加入这绿色化学的研究行列,绿色化学及绿色化学教育在我国也得到相当程度的重视。我国在1995年中科院化学部确定了“绿色化学与技术”的院士咨询课。1996年召开了“工业生产中绿色化学与技术”的研讨会;1997年由国家科委主办的第72届香山科学会议就是以“可持续发展问题对科学的挑战――绿色化学”为主题,这个会议宣告了我国的绿色化学研究和开发工作已正式开始起步了,这对我们化学教育工作者的教育指导思想也提出了新的课题。
1、绿色化学的内涵及绿色化学的必要性。绿色化学亦称环境无公害化学或环境友好化学,是用化学的技术和方法消除那些对人类健康或环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂的使用和副(废)产物等的产生,力求使化学反应“具有原子经济性”,实现废物的零排放。其目标是把传统化学和化工生产的技术路线从“先污染、后治理”变为“从源头上根除污染”。是当今国际化学科学研究的前沿之一,是具有社会需求和科学目标的新型交叉学科。它不但具有重大的社会、环境、经济效益、也表明化学的副作用是可以避免的。
1998年中科院院士,在中国科学技术大学校长朱时清的积极倡导下开设了一门独立的绿色化学新课程。1999年9月26~28日在清华大学召开了有国内外多所大学参加的“大学绿色教育国际学术研讨会”,共同对“绿色大学化学课程体系”、“大学绿色教育问题”等进行了交流与研讨。化学实验课是在高等院校进行绿色化学教育最合适的课程之一,这是化学实验课本身的特点决定的。因为化学是以实验为基础的,因此在化学实验教学中进行绿色化学教育是非常合适和必要的。
2、化学实验教学与绿色化学教育。
2.1 结合绿色化学教育加强化学实验教材建设。在高校化学实验教学中渗透绿色化学教育,首先应加强教材建设。由于绿色化学这一领域刚刚形成不久,“具有原子经济性”这一重要的基本概念在1991年才由美国著名有机化学家Trost在《Science》上提出,1996年以前出版的教材都未能反映绿色化学的内容,所以化学实验用教材也需要做一定调整。目前我国有机化学实验有些内容已改为少量或半微量实验,文献阐述了无机化学实验中的绿色化学教育问题,但仍需要进一步调整。应先从绿色化学的基本原则出发选择更新一些具有时代性与绿色化学有关的内容,如汽油无铅化、洗涤剂无磷化、原子经济性减少废物的排放等。分析化学实验应增加分析化学内容:扩展一些新开发的环境友好工艺中采用的新试剂和新技术。如:有机化学教材中介绍Friedel-Crafts烷基化反应。一般是使用反应是用液体酸催化剂,如:H2SO4,HF;或用Lewis酸,如:AlCl3、ZnCl2等催化。由于使用H2SO4,HF类酸催化剂后,酸废液的后处理工艺复杂,产生的废液会污染环境,催化剂再生困难;AlCl3、ZnCl2类酸催化剂选择性不高,分离产物时催化剂被水解放热,并产生大量的HCl气体。近年来国内外报道的负载型固体酸催化剂和其它固体催化剂。如用蒙脱土为载体的固体酸催化剂(K10),金属卤化物,硅胶型催化剂,在Friedel-Crafts烷基化反应中表现出了优良的环境友好催化性能。这样于点点滴滴中渗透绿色化学教育的内容,在介绍基本原理的同时让学生了解到新的应用和发展。也可在教材中以专题形式增加绿色化学的内容。设置开放实验。从传统化学取其精华,弃其糟粕,完善教材内容,实现从传统化学到绿色化学的转变。
2.2 结合实验教学实际加强绿色化学教育。文献阐述了如何处理对实验室环境构成严重危害的在实验中使用的各种各样的试剂,阐述了农药对环境所造成的危害及与绿色农产品相适应的未来的化学农药也应该是直接应用于绿色农产品的绿色农药。可开展与实验教学有关的一些课外活动及社会实践活动,进行废物利用研究,如:从电镀液中回收铬化合物。回收干电池、镉镍电池等实践活动是很有意义的。不仅使学生所学知识得到了巩固和提高,更重要的是进行了绿色化学教育。
2.3 实验教学与计算机辅助的绿色化学设计。化学实验的实施,既要考虑实验成功、尤其合成实验还要考虑具有高的原子利用率,能用简单、安全、对环境友好的操作快速、定量地把价廉易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子,还要考虑最少的废物和副产品,而且要求对环境无害,可见其难度之大。因而有必要使用现代化教学手段以适应高层次的绿色化学教育。采用多媒体、Internet等信息教育手段进行实验教学。用多媒体演示对环境有毒有害的生产和已对环境造成的危害,同时介绍减少有毒有害工艺。在绿色合成设计实验中计算机辅助设计(CAD),可以在单位时间内向学生传递更多的信息,同时利用三维动画效果形象地展现实验操作,取得更好的教学效果。