隨著全球環(huán)境問題的日益嚴峻,綠色化學(xué)作為一種旨在從源頭上減少或消除化學(xué)對環(huán)境負面影響的理念,正在逐漸發(fā)展為一門學(xué)科,且日益受到關(guān)注。與此同時,新課標明確提出要培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),其中就包括科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任,而綠色化學(xué)理念的融入對于實現(xiàn)這一目標具有重要意義。在高中化學(xué)教學(xué)中融入綠色化學(xué)理念,不僅能讓學(xué)生更好地理解化學(xué)知識與環(huán)境的關(guān)系,增強學(xué)生的環(huán)保意識,還能引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價值觀。因此,深入研究高中化學(xué)教學(xué)中融入綠色化學(xué)理念的策略具有重要的現(xiàn)實意義。
一、綠色化學(xué)概述
綠色化學(xué)(GreenChemistry),又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué),是指在利用化學(xué)的同時,又根據(jù)化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染,其理想目標是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物,實現(xiàn)原子的“零排放”,其核心在于通過化學(xué)原理從源頭減少或消除污染。
綠色化學(xué)強調(diào)采用無毒、無害的原料,在無毒、無害的條件下進行化學(xué)反應(yīng),以減少廢物的產(chǎn)生和排放。它不僅關(guān)注化學(xué)過程的環(huán)境效益,還注重經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一。例如:在開發(fā)新的化學(xué)工藝時,要考慮到原料的可再生性、反應(yīng)的能耗以及產(chǎn)物的可降解性等因素。同時,綠色化學(xué)還鼓勵創(chuàng)新,通過開發(fā)新的化學(xué)技術(shù)和方法,實現(xiàn)化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
綠色化學(xué)的目標是實現(xiàn)化學(xué)與環(huán)境的和諧共生,使化學(xué)在為人類創(chuàng)造物質(zhì)財富的同時,不對環(huán)境造成破壞。綠色化學(xué)理念與新課標對培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任感等要求相契合,教師在進行教學(xué)時,不僅要向?qū)W生傳授基本的化學(xué)知識,還應(yīng)向?qū)W生滲透綠色化學(xué)理念,培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識,使他們在未來的學(xué)習(xí)和工作中能夠自覺地運用綠色化學(xué)的方法解決問題。
二、綠色化學(xué)在高中化學(xué)學(xué)科中的體現(xiàn)
在高中化學(xué)學(xué)科中,綠色化學(xué)理念有著多方面的體現(xiàn)。從課程內(nèi)容來看,有許多與綠色化學(xué)相關(guān)的知識點。例如:在蘇教版高中化學(xué)必修第一冊中,就介紹了“海洋化學(xué)資源的綜合應(yīng)用”“防治二氧化硫?qū)Νh(huán)境的污染”等內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生思考如何采用更綠色的化學(xué)技術(shù),減少對環(huán)境的負面影響。在蘇教版選修《有機化學(xué)基礎(chǔ)》中,有機合成模塊也是滲透綠色化學(xué)理念的重要載體,例如在講解合成路線設(shè)計時,可引入“原子經(jīng)濟性”概念,引導(dǎo)學(xué)生對比不同反應(yīng)路徑的原子利用率,選擇環(huán)境友好型合成方案。
此外,化學(xué)實驗是高中化學(xué)教學(xué)的重要組成部分,也是體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。在實驗中,教師可以選擇一些綠色的實驗方法和試劑。比如:在蘇教版高中化學(xué)必修第一冊“氯氣及氯的化合物”中,教師可以組織開展“氯氣的性質(zhì)”實驗,并向?qū)W生介紹:以往可能會使用較多的氯氣,存在一定的危險性和環(huán)境污染問題;現(xiàn)在則采用微型實驗裝置,減少氯氣的使用量,同時對尾氣進行有效的處理,防止氯氣泄漏到空氣中,或者直接進行計算機模擬實驗。這樣既保證了實驗效果,又體現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念。
三、高中化學(xué)教學(xué)中融入綠色化學(xué)理念的現(xiàn)狀
目前,高中化學(xué)教學(xué)中融入綠色化學(xué)理念已經(jīng)取得了一定的進展,但也存在一些問題。其一,部分教師對綠色化學(xué)理念的認識還不夠深入,雖然知道綠色化學(xué)的重要性,但在教學(xué)中缺乏具體的實施策略和方法??赡苤皇窃谡n堂上簡單地提及綠色化學(xué)的概念,而沒有將其真正融入教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程中。
其二,教學(xué)資源的不足也限制了綠色化學(xué)理念的融入。一些學(xué)校缺乏與綠色化學(xué)相關(guān)的實驗設(shè)備和資料,導(dǎo)致教師無法開展一些綠色化學(xué)實驗或進行相關(guān)的教學(xué)拓展。同時,教材篇幅有限,關(guān)于綠色化學(xué)的內(nèi)容很難做到完全滿足教學(xué)需求,而教師可能沒有花費必要的時間和精力去挖掘和整理相關(guān)素材。
其三,學(xué)生對綠色化學(xué)理念的接受程度存在差異。一些學(xué)生對綠色化學(xué)比較感興趣,能夠積極參與相關(guān)的學(xué)習(xí)活動;但也有部分學(xué)生認為綠色化學(xué)與考試關(guān)系不大,缺乏學(xué)習(xí)的動力和積極性。而且,在傳統(tǒng)的教學(xué)評價體系中,對學(xué)生綠色化學(xué)意識和能力的考查相對較少,這也在一定程度上影響了學(xué)生對綠色化學(xué)的學(xué)習(xí)重視程度。
四、高中化學(xué)教學(xué)中融入綠色化學(xué)理念的策略
(一)挖掘教材中的綠色化學(xué)素材
教材是綠色化學(xué)理念滲透的主陣地。教師應(yīng)依據(jù)新課標要求,系統(tǒng)梳理教材中與綠色化學(xué)相關(guān)的知識點,如蘇教版高中化學(xué)必修一“硫與環(huán)境保護”可結(jié)合酸雨防治;選擇性必修二“揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘”可融入原子經(jīng)濟性分析,引導(dǎo)學(xué)生分析反應(yīng)的原子利用率;在介紹化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)和用途時,強調(diào)其對環(huán)境的影響以及綠色替代品的開發(fā)[2]。同時,教師可以通過創(chuàng)設(shè)問題情境,引發(fā)學(xué)生對綠色化學(xué)問題的思考,培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和科學(xué)思維能力。
以蘇教版高中化學(xué)必修第一冊“硫與環(huán)境保護”為例,在講解硫的燃燒以及二氧化硫的性質(zhì)時,教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考二氧化硫作為大氣污染物對環(huán)境的危害,如酸雨的形成等。然后,介紹工業(yè)上如何采用綠色化學(xué)方法來處理二氧化硫,例如使用石灰石一石膏法脫硫,將二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈣,從而減少其排放。還可以引導(dǎo)學(xué)生討論如何開發(fā)更綠色的能源,以減少對含硫燃料的依賴。通過這樣的教學(xué),讓學(xué)生深刻認識到化學(xué)與環(huán)境的關(guān)系,增強學(xué)生的綠色化學(xué)意識。
(二)利用信息資源豐富教學(xué)內(nèi)容
在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天,豐富的信息資源為高中化學(xué)教學(xué)提供了廣闊的空間。教師可以利用互聯(lián)網(wǎng)、多媒體等資源,收集與綠色化學(xué)相關(guān)的圖片、視頻、文獻等資料,豐富教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生更直觀地了解綠色化學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展[3]。例如:通過播放一些綠色化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的視頻,讓學(xué)生了解實際生產(chǎn)中如何實現(xiàn)綠色化學(xué)的目標;展示一些綠色化學(xué)科研成果的圖片,激發(fā)學(xué)生對綠色化學(xué)的興趣。同時,教師還可以引導(dǎo)學(xué)生利用信息資源進行自主學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取和處理能力。
比如:在蘇教版高中化學(xué)選修《化學(xué)反應(yīng)原理》中講解“化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化”時,教師可以利用互聯(lián)網(wǎng)搜索一些新型綠色電池的資料,如鋰離子電池、燃料電池等。通過展示這些電池的圖片和工作原理的動畫視頻,讓學(xué)生了解它們與傳統(tǒng)電池相比,在能量密度、環(huán)保性能等方面的優(yōu)勢。同時,引導(dǎo)學(xué)生在課前、課后自主查閱相關(guān)文獻,了解目前綠色電池研發(fā)中面臨的問題和挑戰(zhàn),如電池材料的可持續(xù)性、電池回收等問題,分組討論如何解決,提出自己的想法和建議。這樣不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容,還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和社會責(zé)任感。
(三)在實驗中貫徹綠色化學(xué)理念
在高中化學(xué)實驗教學(xué)中,教師應(yīng)遵循綠色化學(xué)的原則,選擇無毒、無害、低污染的實驗試劑和方法,盡量減少試劑的用量,對實驗產(chǎn)生的廢棄物進行合理處理,為學(xué)生樹立良好的榜樣。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計綠色實驗方案,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和環(huán)保意識,例如采用微型實驗裝置,減少試劑的消耗和廢棄物的產(chǎn)生;對實驗尾氣進行吸收處理,防止污染環(huán)境;鼓勵學(xué)生回收和再利用實驗廢棄物,實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。在實驗教學(xué)結(jié)束后,則可以從綠色化學(xué)的角度,引導(dǎo)學(xué)生回顧實驗過程,進行反思總結(jié),進一步鞏固教學(xué)成果。
在蘇教版高中化學(xué)必修第二冊“探究鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化”中,教師組織了“鐵離子與亞鐵離子的轉(zhuǎn)化”實驗[4]。傳統(tǒng)實驗可能會使用較多的鐵鹽和亞鐵鹽溶液,且產(chǎn)生的廢液直接排放會造成污染。教師可以引導(dǎo)學(xué)生采用微型實驗裝置,將實驗試劑的用量減少到原來的幾分之一。在實驗結(jié)束后,指導(dǎo)學(xué)生對含有鐵離子和亞鐵離子的廢液進行處理,比如利用氫氧化鈉溶液將鐵離子和亞鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀,然后通過過濾等方法分離出沉淀,再對沉淀進行進一步處理或回收利用。讓學(xué)生在實驗過程中親身感受綠色化學(xué)的理念。
(四)走出課堂開展綠色化學(xué)活動
相比于綠色化學(xué)在現(xiàn)實生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用,教材和課堂所能承載的內(nèi)容是非常有限的。走出課堂開展綠色化學(xué)活動,能夠讓學(xué)生更直觀地感受綠色化學(xué),增強學(xué)生的實踐能力和社會責(zé)任感。教師可以組織學(xué)生參觀綠色化學(xué)工廠、污水處理廠等,讓學(xué)生了解實際生產(chǎn)中如何應(yīng)用綠色化學(xué)技術(shù);開展環(huán)保調(diào)查活動,探究身邊的環(huán)境問題,并提出相應(yīng)的解決方案;舉辦綠色化學(xué)講座,邀請專家學(xué)者為學(xué)生介紹綠色化學(xué)的前沿知識和發(fā)展趨勢。通過這些活動,拓寬學(xué)生視野,培養(yǎng)學(xué)生對于綠色化學(xué)的創(chuàng)新精神和實踐能力。
比如:教師可以組織學(xué)生參觀當(dāng)?shù)氐囊患椅鬯幚韽S。在參觀過程中,由工作人員向?qū)W生介紹污水處理的工藝流程,包括物理處理、化學(xué)處理和生物處理等環(huán)節(jié)。學(xué)生可以看到如何利用化學(xué)方法去除污水中的有害物質(zhì),如通過添加絮凝劑使懸浮物沉淀,利用氧化還原反應(yīng)去除水中的重金屬離子等。教師則可以組織學(xué)生利用已學(xué)的化學(xué)知識,討論污水處理廠還采用了哪些綠色化學(xué)技術(shù)。這樣的活動讓學(xué)生深入了解了綠色化學(xué)在污水處理中的應(yīng)用,學(xué)生能夠切實體會到綠色化學(xué)的重要性。
(五)鼓勵自主探究鞏固學(xué)習(xí)成果
面對學(xué)生日??赡苡龅降母鞣N綠色化學(xué)問題,教師難以遂個指導(dǎo)、解答。因此,教師應(yīng)鼓勵學(xué)生進行自主探究學(xué)習(xí),鞏固和升華學(xué)習(xí)成果[5]。當(dāng)然,教師仍然要起到指導(dǎo)和啟發(fā)的作用,可以為學(xué)生提供一些與綠色化學(xué)相關(guān)的探究課題,引導(dǎo)學(xué)生自主查閱資料、設(shè)計實驗方案、進行實驗探究,并對實驗結(jié)果進行分析和總結(jié)。在探究過程中,則鼓勵學(xué)生充分發(fā)揮自己的主觀能動性,培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和解決問題的能力。對于學(xué)生切實遇到的困難和問題,教師要及時介入,幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點。
比如:在蘇教版高中化學(xué)選修《有機化學(xué)基礎(chǔ)》的整個教學(xué)過程中,教師可以布置一個探究課題:設(shè)計一種綠色的有機合成路線以制備某一有機化合物。隨著學(xué)習(xí)的進行,學(xué)生還要利用業(yè)余時間查閱相關(guān)文獻,了解該有機化合物的性質(zhì)和傳統(tǒng)合成方法,分析傳統(tǒng)方法中存在的問題。然后,根據(jù)綠色化學(xué)的原則和剛學(xué)到的知識技能,設(shè)計有機合成路線,選擇原子利用率高、試劑無毒無害的反應(yīng)。在設(shè)計過程中,學(xué)生可能會遇到各種問題,教師要通過組織小組合作等多元師生互動方式幫助學(xué)生解決這些問題。最后進行整理和匯報。
(六)多元展示評價提升教學(xué)質(zhì)量
多元化的展示評價能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗,讓學(xué)生充滿成就感與收獲感,并為師生雙方下一階段的探究提供依據(jù),是教學(xué)質(zhì)量不斷提高的重要保障。所謂“多元化展示”,指的是教師可以讓學(xué)生展示實驗報告、小論文、手抄報、演講等,全面考查學(xué)生對綠色化學(xué)知識的掌握和應(yīng)用能力。在展示中和展示后的評價中,則要做到評價主體多元化,包括教師評價、學(xué)生自評和互評,讓學(xué)生更好地了解自己的學(xué)習(xí)情況,發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)點和不足,促進學(xué)生之間的交流和學(xué)習(xí)[6]
例如:在完成“綠色化學(xué)在生活中的應(yīng)用”這一主題的教學(xué)后,教師可以組織學(xué)生進行一次展示活動。學(xué)生選擇自己擅長的方式進行展示,如精美的手抄報,介紹綠色化學(xué)在食品包裝、洗滌劑等方面的應(yīng)用;小論文,深入探討某一綠色化學(xué)技術(shù)的原理和發(fā)展前景;演講,分享自己在日常生活中踐行綠色化學(xué)的經(jīng)驗和體會。展示結(jié)束后,對每個學(xué)生的作品進行教師評價、自評和互評,肯定學(xué)生們的努力和創(chuàng)新,同時指出存在的問題和不足之處。通過這樣的多元展示評價活動,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,促進學(xué)生對綠色化學(xué)理念的應(yīng)用[7]。
結(jié)束語
總之,在高中化學(xué)教學(xué)中融入綠色化學(xué)理念,是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)、實現(xiàn)化學(xué)教育可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。教師要積極探索并采取系統(tǒng)化的教學(xué)策略,有效地將綠色化學(xué)理念融入高中化學(xué)教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。在未來的教學(xué)實踐中,教師也要不斷創(chuàng)新,根據(jù)學(xué)生的實際情況和教學(xué)內(nèi)容,靈活運用策略,使學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的同時,能夠關(guān)注環(huán)境問題,為實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展貢獻自己的力量。相信隨著綠色化學(xué)理念在高中化學(xué)教學(xué)中的深入融合,我國的高中化學(xué)教育將迎來更加美好的未來。
參考文獻
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