目前,化學面臨人類可持續發展、環境保護等要求的巨大挑戰.傳統的化學為人類提供了數不清的物質產品,不斷滿足人類社會的經濟和文化需求,使人類今天的生活豐富多彩.可以說化學工業給人類醫療保健、娛樂及衣食住行等各方面帶來巨大進步,然而與此同時也使得全球的生態環境遭到了嚴重的破壞.據調查,全球的十大環境問題中的大部分,如大氣污染、臭氧層破壞、海洋污染、土地退化和沙漠化、淡水資源緊張和污染、生物多樣性減少以及環境公害等都直接或間接與化學和化工產品的化學物質污染有關,這些不良現象嚴重威脅到了人類的生存[1].因此,為了更好的保護生存環境,實現可持續發展的戰略目標,人們提出了綠色化學這一全新的概念.
綠色化學又稱為清潔化學、環境友好化學、環境無害化學[2],即用化學中的方法與技術去消滅或者減少那些對生態環境與人類健康有害的副產品、產物、試劑與溶劑、催化劑、有害的原料等.綠色化學是更高層次的化學,其主要特點是原子經濟性,即在獲取新物質的化學過程中充分利用每個原料原子,實現 “零排放”,既充分利用資源,又不產生污染,最終理想則在于不再使用有害、有毒物質,不再處理廢物和產生廢物.因此,綠色化學的根本目的是從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統化學,從而使我們對環境的治理從治標轉向治本.
作為培養高素質勞動者和專門人才的高等院校,更應當把綠色化學作為一門重要的課程傳授給學生,以培養學生的環保意識,保護環境,實現可持續發展的戰略目標[3].1998 年,在中國科學院院士、中國科技大學校長朱清時的積極倡導和支持下,中國科技大學率先把綠色化學作為一門獨立的課程進行開設,隨后,在許多高校也開設了綠色化學課程,但是,仍然有不少高校的教師未能意識到將此重要的新信息傳遞給學生的重要性.另外,雖然有部分高校已開始著手為研究生或高年級本科生開設 “綠色化學”課程,但在當前相當多的高校存在教學課時緊張的狀況下,又帶來了其專門的教學時間難以安排的新矛盾,因此,把綠色化學的相關內容滲透在化學專業的各門課程當中,是解決這一矛盾切實可行的辦法.
綠色化學在大學化學教學中的滲透可以從以下兩大方面進行:
1 理論課堂教學中滲透綠色化學知識.
在我國大多數高校所使用的化學教材中,涉及綠色化學內容的還很少,有些甚至是空白.一般來說,教材的內容在一定時期內是固定不變的,而科學的發展卻是日新月異的,所以真正準確、完整的教學內容是需要隨著學科的發展而補充和完善的.因此,學校要進行綠色化學教育,僅僅靠目前的教材內容是不夠的,而等待教材的修改和完善時間上也是不允許的.因此,在課堂教學中,拓寬教學內容,滲透綠色化學知識是很有必要的.比如,在無機化學課程中,當講授過渡金屬元素部分時,可結合前段時間的 “毒大米事件”,解釋大米為什么會有毒以及如何防治,說明為防止環境污染和按照綠色化學的要求加以回收有毒重金屬; 在碳族元素章節中除介紹溫室效應和全球氣溫變暖外,尤其應講到當 CO2被壓縮到超過其臨界點成為超臨界流體時有許多優良性能: 無毒、不可燃、價廉,因此它可以作為一種加快許多反應的優良的綠色化學溶劑[4].在有機化學中,講授到易揮發有毒溶劑時,除了介紹它們的基本性質以外,還要強調使用過程中要注意的事項,避免污染環境,并且要回收利用.這樣,一方面提高了學生的學習興趣,另一方面開闊學生的視野及增強綠色觀念和環保意識,更有利于學生了解本學科的發展方向及在社會生產中所起到的重要作用.
為了更好地使學生在潛移默化中受到綠色化學的教育,就要求高校教師不僅有強烈的綠色意識,還要有扎實的理論基礎,掌握綠色化學知識,了解綠色化學的最新科研結果和科研方向,同時還要學習與之相關學科的知識,只有教師的素質和知識水平提高了,才能對教材游刃有余的進行重組、拓展和更新,對未體現出綠色化學的教學內容進行及時的補充、適當的拓寬,并加以引導,從而使綠色化學的理念滲透到學生的思想中,增強學生的環保意識和可持續發展的先進理念,用時不多,又可收到事半功倍的效果,培養了高素質的人才.
綠色化學理念倡導教學方法多樣化,教學手段現代化.近些年從幻燈機到數字投影儀,從仿真模型到多媒體模擬,應用科技的發展將現代教育方法融入課堂教學中,充分利用多媒體課件形象直觀展示綠色化學內容,更快地獲取綠色化學的研究信息,充分利用多樣的教學方式和手段滲透綠色化學的理念.
2 實驗教學中滲透綠色化學理念.
化學離不開實驗,實驗教學是化學教育的基本方法,實驗教學不僅能夠促使學生理解和鞏固理論知識,而且能夠加強學生觀察問題、分析問題、解決問題的能力.但是實驗中不可避免的會涉及到有害、有毒的物質,實驗教學與綠色思想聯系最為緊密,最為直接,在實驗教學中貫徹綠色化學思想是非常必要的[5].
2. 1 在實驗教學中使學生樹立綠色化學意識.
在實驗中創新性地解決化學實驗的污染問題,減少對環境的污染,滲透環境保護思想,使學生樹立綠色化學意識.如:對于實驗過程中水銀溫度計的使用,實驗開始時向學生講解水銀溫度計的正確使用方法和水銀對人體及環境的危害,要求學生如果在實驗過程中不慎打破了溫度計,應撒上適量的硫粉處理,使之轉化成毒性小的硫化汞以減少對環境的危害.
2. 2 融合實驗內容,采用微型化實驗.
微型化實驗是近幾年剛剛發展起來的新的化學實驗方法,它是以盡可能少的化學試劑來獲取所需化學信息的實驗方法與技術,所用化學試劑用量一般只為常規實驗用量的幾十分之一乃至幾千分之一,因此實驗污染物的生成量被大大地減少了.
如硫酸亞鐵銨的制備實驗由常量改為微量后,試劑用量僅為原用量的 1/10; 性質實驗采用半微量分析,將 25 mL 大試管改為5 mL 小試管,試液用量從幾毫升變為幾滴,而實驗現象則更加明顯.這種實驗方式不單單是對常規化學實驗的簡單微縮,也不是和常規化學實驗的相互補充和對立,而是在綠色化學理念的引導下,以預防實驗污染為目的,利用新技術、新方法、新思想對常規化學實驗的進一步發展和改革.同時微型化學實驗還具有開展容易、教學效果好、環保、安全等特點,這既與綠色化學的理念相符,實現了保護環境、節約資源的目的,又有助于高校學生綠色化學理念的樹立.
2. 3 重視 “三廢” 處理,實現污染最低化
綠色化學的宗旨是倡導節約,阻止污染,因此對于實驗室的 “三廢”,應該用化學的處理方法,進行回收再利用,這樣既實現綠色化學的理念,又節約開支.如: 控制 Cr、Pb、Hg等重金屬和 NO、CO、H2S 等有害氣體的排放量,定期對實驗中集中回收的含 Cr、Pb、Hg 等重金屬和 NO、CO、H2S 的廢液進行處理.對于失效的鉻酸洗液,要嚴格控制直接排放.先用亞硫酸氫鈉或硫酸亞鐵還原為 Cr3 +,再用稀氫氧化鈉溶液沉淀Cr3 +之后過濾回收.重視 “三廢”處理,實現污染最低化,應該是高校教師進行綠色化學教學把握的一條原則.要把 “三廢”不經處理直接排放的危害,從學生第一次走進實驗室就滲透給學生,使學生樹立綠色化學的理念,養成良好的實驗習慣,改變隨意排放不及時回收的陋習,增設研究實驗后廢棄物無害化處理的教學環節,引導學生重視妥善處理和回收實驗廢棄物,實現循環再利用和污染最低化,逐漸增強學生的綠色化學意識.
2. 4 采用多媒體輔助教學,實現化學實驗綠色化.
對于有一些藥品消耗量大或易燃易爆、操作不易控制或者是環境污染嚴重的實驗,可以借助多媒體進行模擬演示實驗,把實驗過程清晰、生動、逼真地展現給學生,既讓學生觀察到操作過程和實驗現象,掌握了實驗內容,又避免了有毒有害物質的生成和廢物排放.這樣既完成了教學任務,還將綠色化學的教學理念滲透到了化學實驗教學的過程中.如芳烴和鹵代烴的性質實驗,改用計算機模擬教學,無污染,實驗現象明顯,教學效果顯著.
3 結 論.
在大學化學的理論、實驗教學等方面,教師要想方設法向學生滲透綠色化學的思想,通過綠色化學知識的滲透,不僅擴展了學生的知識面,激發了學習化學的興趣和創新能力,而且增強了學生的環保意識和可持續發展的先進理念,使學生能更好地認識社會,更好地勝任將來的崗位.因此,這種簡便、有效的做法值得我們去進一步完善和推廣應用.
參考文獻:
[1] 李金芳,于欣偉,鄭成. 綠色化學的研究現狀與發展趨勢[J]. 廣東化工,2004\\( 8\\) : 5 -7.
[2] 朱清時. 綠色化學進展[J]. 大學化學,1997\\( 6\\) : 7.
[3] 謝志剛,宋仲容,王家平. 無機化學教學中綠色化學理念的滲透[J]. 化學教育,2006\\( 8\\) : 25 -27.
[4] 王建鳴. 綠色化學在無機化學教學中的滲透[J]. 黃岡師范學院學報,2003,23\\( 3\\) : 91.
[5] 邵東旭,鄭冬梅,陳多謀. 綠色化學理念在高?；瘜W實驗教學中的滲透[J]. 產業與科技論壇,2012,11\\( 24\\) : 184.
