化学是基础教育的重要组成部分,在化学教学中培养学生的创新精神对深化基础教育改革,提高学生素质具有重要作用。下面是我为大家整理的关于化学论文,供大家参考。
在科技创新不断涌现的当代,人才培养显得尤为重要。随着社会的发展,我国的教育培养目标已经发生改变,从过去的培养“接班人”向培养“劳动者”转变,由“精英教育”向“大众化教育”转型。在培养目标上不仅要培养一批拨尖人才,更要体现培养大批高素质的普通公民。下面笔者就中学化学中进行低碳经济与绿色化学的教育谈一些认识。
一、低碳经济和绿色化学的概念与内涵
现代社会出现资源、环境问题的根源在于人类的生产、消费模式。以碳为主的能源物质在被人类利用之后,都变成了以CO2为主要物质的气体,造成了温室效应、蝴蝶效应。在多哈提出低碳经济理念之后,全国乃至全球都在倡导低碳模式经济。Lowcarbon是低碳的英文诠释,是指排放更少的以二氧化碳为主的温室气体。而低碳经济是一种高效的、环保的经济模式,其特点是耗能更低、污染更少、排放减少等,要求在利用能源时提高使用效率,且着重于清洁能源的开发与使用,其实质是提高能源利用效率和清洁能源结构问题。从碳到低碳是一个从化学到社会生活的过程,是一场涉及生产方式、生活方式和价值观念的全球性革命,它与我国的化学教育有着紧密的关联。绿色化学重视对环境的保护,通过清洁能源、原子经济等内容的学习,可实现绿色化学。绿色化学是对化学原理的转化,通过化学方法来减少有毒、有害物质的生产和应用,在研究过程中,弱化有害、有毒作用,强化其绿色作用,从技术和经济角度分析,绿色化学能够从源头、生产过程以及使用等各个环节减少并降低污染。因此,在平时的化学教学中,贯彻“低碳经济”的观念,培养学生“绿色化学”的可持续发展理念显得尤为重要。
二、在化学教育中重视低碳经济与绿色化学教育
我国的《九年义务教育化学课程标准(实验)》明确指出了化学课程的性质、目的以及方法。在义务教育阶段中的化学课程,教学目的是让学生了解化学为社会发展带来的影响,利用化学来认识科学技术和社会、生活中的相关问题。同时,学生能够从化学教育中了解化学物品给人们生活和健康带来的影响,且能够借助化学手段治理环境污染,开发并且利用化学资源。另外,化学教育中要强调学生对自然和社会的责任心,当学生在遇到与化学相关的问题时,能够利用化学知识科学地解决问题。由此可知,我国新课程对中学化学有了全新的诠释和要求,新课标更加注重培养学生的科学和人文素养,为新课程理念下的中学化学教学指明了方向。
三、对中学生进行低碳经济与绿色化学教育的基本策略
中学化学教学要选择真实的问题情境,突出科学观念、科学思维、科学方法、科学主题,重视学生创新意识和创新能力的培养,将科学教育与人性发展有机融合起来。在平时的化学教育中可以做到以下几个方面。
(一)贯彻绿色化学和低碳经济的观念
让学生接受绿色化学思想,把绿色化学内化为自己的自觉行为。初中和高中的化学课本直接或者间接地对绿色化学都有涉及,但仅是停留在书本的概念之上。在平时的教育中,教师应该引导学生通过实践来加深对绿色化学的理解。如利用周末时间带学生到化学工业园进行参观、实践,亲身接触化学物质的转变和生产过程,形象地说明绿色化学理念的重要性,低碳经济的影响力。介绍空气污染及防治,抓住时机向学生介绍绿色化学及其主要特点,在教学中尽可能渗透、强化绿色化学的思想理念。例如教授温室效应及其危害与防治,使用燃料对环境的影响,金属资源的利用与保护等。同时通过绿色化学的教育,让学生形成良好的生活习惯,真正实现节能减排,低碳经济。
(二)建立绿色化学和低碳经济的意识
人教版新课程下的化学教材,着重于从多个角度阐述了绿色化学和低碳经济的内涵、概念。例如从环境保护的角度讲述了酸雨、大气污染与温室效应的关联;介绍了循环操作、交换剂再生、催化剂中毒等概念;介绍了有毒物质的性质、使用、保存;介绍了与绿色化学相关的再生、使用替代产品、回收以及重复使用的工业化学内容。其中包含了许多低碳经济的理念,例如:以海水为原料提取镁、接触法制硫酸……这些绿色化学技术充分说明了低碳经济并不一定需要极高的成本,也不需要很高的技术,只要我们共同努力,做好自己,就能很好地应对全球变暖等环境问题,为地球尽一份力量。
(三)从实验中体验绿色化学和低碳经济
绿色化学实验具有基本的5R原则,即reduce(减量)、recycling(回收)、reuse(循环使用)、rejection(拒绝使用)、regeneration(再生)。从化学试剂的选择、化学反应条件的控制、化学反应结束后三废的处理等,充分体现了能源、化学试基础教育剂、化学反应、反应产物、剂量等的低碳化等特点。这些具体包含在以下三个方面。
1.将化学实验微型化,实现绿色化学。课堂演示实验以及学生自主实验,要避免出现有毒、有害物质的污染。实验应在小烧杯或小试管中进行,在点滴板上观察。由于实验药品剂量的普遍减少,既节约了药品资源,又减少了化学污染,同时还能够直观地观察实验结果,效果非常明显。
2.优化实验内容、装置和方法。化学实验离不开气体、液体和固体的产物,部分实验产物具备毒性或者对环境、人体有害的特点,因此,实验中既要保证实验的效果,还要对实验的内容和仪器、方法进行改善,尽可能在密闭条件下或在通风橱中进行,以减少实验产物对环境的污染。
3.妥善处理化学实验的废弃物。化学实验为了能够得到科学、真实的实验数据,往往要产生许多废弃物,而这些产物却没有较好地得到处理。在实验教学中,教师应该引导学生利用化学反应洗涤、吸收或转化,将有害产物回收利用。这样不但能够提升学生绿色环保和绿色化学的意识,而且还能给学生及早灌输低碳经济的观念,将普通的化学实验最终提升为绿色化学实验。
(四)实践低碳生活
学生学习知识的最终目的是使用,如何将书本上的化学知识内化为学生自己的知识,并使其更好地应用于生活、服务于社会,笔者认为让学生参与社会实践是一个行之有效的办法。如学习“自然界中的水”时,可让学生调查本地水资源的利用和河水污染情况,参观本市的自来水厂和污水处理厂,让学生对水的污染及净化有一个详实的了解,懂得保护水资源和节约用水的重要意义;又如学习“化石燃料的利用”时,可组织学生调查当地居民的燃料使用种类和大约日消耗量;走访加油站和煤炭加工厂,调查了解化石能源的消耗量和消耗途径,让学生充分认识到我国能源结构的严峻形势和由此引发的环境问题。在化学教育中,课外活动可以组织绿色化学、低碳化学的主题内容,为学生讲解绿色化学的历史、主要内容和方法以及目标等,而教师则将这些内容与教材结合,设置与环保、绿色化学以及低碳相关的课题,有意识地引导学生关注社会、关注环境的绿色化学意识,通过组织学生深入社会生活实践去获得第一手的信息,积极主动地发现问题,写出调查报告,向相关部门提出解决问题的合理化的建议。通过绿色化学教育,增强同学的社会责任感,增加动手能力,增强同学学习化学的兴趣,更重要的是意识到绿色化学教育的重要性,使同学对绿色化学的认知由感性认识上升到理性认识,使自己更好地履行在低碳经济时代下的社会责任。
1化学工程与工艺专业的煤化工特色专业建设原则
1.1以市场为导向
随着能源需求量不断增大,我国对开发能源的技术人才也有了更高的要求。我国教育部在1996年将“煤化工”等专业列为化学工程与工艺专业,促进我国煤化这一特色专业发展。加强煤化工特色建设,可以扩大煤化工产业,推广清洁能源,这也是市场经济的必然需求。煤化工特色建设,要以市场为导向,将学生的就业与市场相结合,从而保证学生在面对社会选择的时候,有足够的自信,具备扎实的专业基础和技术水平,提高就业机会。
1.2发扬创新精神
只有发扬创新精神,才能够彰显特色。特色专业是经过改革后被确定的内容,它本身就具有探索和创新,但煤化工专业发展中,以往的教学经验仍然会对创新有所阻碍,因此在建设有特色的煤化工专业时,要用发展的眼光看问题,创新教育观念和人才培养机制,促进煤化工特色建设。
1.3稳定发展原则
化学工程与工艺专业的煤化工特色建设,始终坚持煤化工人才培养方向,也有着自身的特色,毕业后学生主要面对钢铁冶金系统,能源方向,因此在建设特色专业是,也要立足根本,找准发现,坚持稳定发展的原则。煤化工建设要以市场为导向,在发展中会面临内部和外部的变化,因此稳定发展,才能适应不确定的变化,适应社会和市场的要求。
2建设煤化工特色的对策
2.1创新教育观念
专业建设是高校办学理念的表现形式,其特色建设的发展方向、过程等都离不开一定的理念指导[1]。煤化工特色专业的发展与市场分不开,煤化工专业与能源安全与供应、钢铁冶金行业发展与节能减排实现有着很大的关系。随着能源问题出现,可持续发展的理念不断摄入,煤化工专业发展也要将观念进行创新,以便适应社会的要求。可以通过实现教育活动,将教育观点和教学理念进行谈论和创新,在实际工作中,如果出现了教学理念偏差,要及时用正确的思想观念给予指导。创新教育观念是培养煤化工人才的必然要求,通过定期考核,加强教育工作者的思想意识,将这种观念融入教育,这也是促进我国煤化工产业的重要措施。
2.2创新课程体系
煤化工特色专业要突出特色,因此要有明确的教学目标,以便在基础教学中突出特色,从而培养有特色的专业性人才。化学工程与工艺专业的课程体系要突出煤化工特色,根据高校制定人才培养目标,科学设定课程体系,使本专业的教学能够有序进行。课程体系是特色专业实施的基础和关键,因此要保证其合理性、科学性和可持续发展。煤化工专业是一门传统的学科,但特色建设赋予了它新的生命力,因此这门学科的课程体系要与国内外最新的教育理念相吻合,从而能够在以往的经验中,发挥教学成果的理念,整合课程资源,促进特色专业发展。煤化工特色建设课程体系要反应时代的特征,但也要与学校的特色向结合,建设出使用社会发展的化学工程与工艺专业的课程体系。煤化工课程体系要突出特色,例如开展“焦化特色课程”、“清洁能源课程”等,充分发挥本专业的特色。将基础必修课和辅修课程想结合,促进煤化工特色专业发展。
2.3理论与实践相结合
化学工程与艺术是实践性较强的专业,在建设特色煤化工专业时,要将理论与实践向结合,培养学生的综合能力[2]。教师在教学时,可以结合计算机开展辅助教学,将最前沿的煤化工专业知识传授给学生,让学生形成较强的专业意识。高校还应加强与企业的合作,为学生提供更多的实践机会,让学生参与到企业生产实践中,培养学生的动手能力,在实践中,学生能够更好地解决问题。将理论与实践向结合,才能够促进煤化工特色专业建设,学生在实践中,专业能力得到锻炼,整体的素质也会不断提高。
2.4建立健全质量保障体系
完善的质量体系建设是有特色的化学工程与工艺专业的保障,在科学的监督机制中,促进煤化工专业发展。高校要保证特色专业有效进行,就要对其投入更多的科研、资金及教学条件,这些物质保障是实施特色专业的前提。化学工程与工艺专业的煤化工特色建设中,会面临很多问题,如课程实施不佳,教师专业能力不强等,这些因素都会阻碍课程目标的实现。做好特色专业,离不开完善的质量保障体系。为了保证教学质量,因此要制定质量责任制,包括学生评价、教学反馈、教务系统质量检测等,确保教学目标的实现。
3结语
浅谈绿色化学
摘 要 建立绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点出发,重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标转向治本。为此,工业、农业、日常生活等采用无毒、无害并可循环使用的物料,化学反应的绿色化,是从“本”治理环境污染的重要途径。当今,化学的发展非常迅速。在20世纪发现和人工合成的化合物的种类是2285万多种,是此之前发现的所有化合物总数的41倍强。但“化学家太谦虚”,20世纪化学取得的辉煌成就,并未获得社会应有的认可。
关键词 绿色化学 环境保护 生物技术
前言
人类正面临有史以来最严重的环境危机,由于人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少,人口与资源的矛盾越来越尖锐;环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业,在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时,在生产活动中不断排放出大量有毒物质,化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理,已开始从治标,即从末端治理污染转向治本,即开发清洁工业技术,消减污染源头,生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。
化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质,但是在许多场合中却既未有效地利用资源,又产生大量排放物,造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学,它的主要特点是“原子经济性”,即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子,实现“零排放”,因此既可以充分利用资源,又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝,可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起,它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。
1 采用无毒、无害并可循环使用的新物料
1.1 原料选择
工业化的发展为人类提供了许多新物料,它们在不断改善人类物质生活的同时,也带来大量生活废物,使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人类的生活水平,又不破坏环境,我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。
以塑料为例,据统计,到1989年美国在包装上使用的塑料就超过55.43亿kg(20世纪90年代数量进一步上升),打开包装后即被抛弃,这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大问题:掩埋它们将永久留在土地里中;焚烧它们会放出剧毒。
我国也大量使用塑料包装,而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜,造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,目前国际上已有一些成功的方法,例如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目,已取得一些进展。
1.2 溶剂的选择
大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质,分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中,有机溶剂是最常用的反应介质,这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此,在无溶剂存在下进行的有机反应,用水作反应介质,以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。
1.2.1 固相反应
固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应,有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。
1.2.2 以水为溶剂的反应
由于大多数有机化合物在水中的溶解性差,而且许多试剂在水中会分解,因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性,因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”,价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的,有时可提高反应速率和选择性,更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。
水相有机合成在有机金属类反应,水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中,开发利用以水作溶剂是大有可为的。
1.2.3 超临界流体作为有机溶剂
超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体,是一种介于气态与液态之间的流体。在无毒无害溶剂的研究中,最活跃的研究项目是开发超临界流体(SCF),特别是超临界CO2作溶剂。超临界CO2是指温度和压力在其临界点(31.10℃,7 477.79KPa)以上的CO2流体。它通常具有流体的密度,因而有常规常态溶剂的溶解度;在相同条件下,它又具有气体的粘度,因而又具有很高的传质速度。而且,由于具有很大的可压缩性,流体的密度,溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。
1.3 催化剂的选择
许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催化剂,这些液体酸催化剂的共同缺点是:对设备腐蚀严重,对人身危害和产生废渣污染环境。为了保护环境,多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手,大力开发固体酸做为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟,这种催化剂选择性高,乙苯收率超过99.6%,而且催化剂寿命长。
2 化学反应的绿色化
为了节约资源和减少污染,合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面,一是选择性(化学、区域、非对映体和对映体选择性),另一个就是原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物,理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物,不产生副产物或废弃物,实现废物的“零排放”。为此,化学化工工作者在设计合成路线时,要减少“中转”、增加“直快”、“特快”,更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子,减少中间产物的形成,少用或不用保护基或离去基,避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多,在些不作赘述。
3 生物技术的应用
生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分,生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一,它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发,它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过程,其产品常常又具有特殊性能。因此,生物技术的研究和应用倍受青睐。
绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响,而且将为我国的企业与国际接轨创造条件。
参考文献
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中学化学教育是培养学生科学素质的重要载体.主要阐述科学素质教育的内涵、中学化学教育中科学素质的基本内容以及中学化学教育中科学素质教育的培养策略。下面是我为大家整理的中学化学教育论文,供大家参考。
摘要:从行为与价值的关系看,价值指向影响乃至决定着人的行为,而行为又或直接或曲折的体现着价值。观察与思考、表达与修辞、判断与选择与个人也与社会群体的价值观紧密关联。中学化学教育形成的化学素养也将影响着决定着人们对生活对社会的观察方法,这就是化学教育的观察价值。
关键词:中学;化学;教育
一、价值的意义
价值的意义,在于满足人的需要,也就是说,凡能满足人的需要的事物,就是有价值的。而中学化学教育的价值是多维度的、综合的,不是线性的、单纯的。一般认为,有知识价值、技能价值、影视价值,另说有思维价值、科学素养价值、道德价值,还说有观察性价值、表达性价值、选择性价值等。知识价值。就是通过化学课程的教育,学生积累、掌握了一定层次的化学知识,对化学课的内容知道不少,也还记得一些,可以轻松自如的回答问题,应对考试。中学化学教育、课堂训练使得学生熟悉了化学语言,尤其是元素符号及其衍生的化学式、化学方程式等;若将实验教学环节予以落实,学生能按照实验目标,设计实验方案,选择实验用品,控制实验条件,依规范按步骤顺利完成实验,有系统的详细的观察与记录,撰写实验报告,提出问题并思考与解决问题,这就达到了实验的教学价值———技能娴熟,验证化学知识及微小实践探究。其实,平常所说的达到教学目标,也就是教育教学的价值实现。应试价值。在学生的学习经历中,从小学到中学再到大学,由于优质教育资源的稀缺,以及教育传统的惰性与政策设计的失衡,在当下的中国社会相当长的历史时期,升学竞争是中国孩子面临的残酷现实,应试教育无奈而又必然地蔚为大观着。这样,中学化学教育对广大的学生而言,其价值必然体现为中考与高考中不可或缺的应试利器,正所谓“六减一等于零”。但这只能是转型中国特殊时期的畸变现象,中学化学课程也包括其他各门中学课程的应试价值,不可以被估得过重过高!当前基础教育的状况是如火如荼的应试场景,前述中学化学教育的知识价值、技能价值与应试价值,“轻做重来重亦轻,末当本时本似末”。化学教育的知识与技能靠的是融合一体的教学过程来落实体现,尤其实验技能是化学教育的核心价值。而应试虽必不可少,但只是检测与选拔环节而已。却因为社会的体制,让学生的考试分数表变成了教师、官员、学校乃至政府的绩效榜,这就忽悠了千千万万的学子,本来考试分数在教育的价值体系中不足百分之一的衡重,却疯癫成了百分之九十九的“干货”。又由于考试方式的限制(仅笔试形式),中学化学的实验技能这一核心价值被选择性丢弃!没有目标就没有过程,没有过程也没有目标。同时,即使是化学知识的学习活动,也成了无源之水无本之木的过程而空洞死板,学生将学习化学视为畏途,无情趣,无勇气,学过即考,考过却忘!
二、化学教育思维价值
在较抽象的层面思考,中学化学教育的思维价值也就是具有化学学科特色的思维形式,如理性思维、实证思维、形象思维、抽象思维等,思维是能力的核心。思维范畴的更进一步展开讨论须依据心理科学与脑科学等,囿于水平,本文不做太多的延伸。今就化学教育的思维价值之形象思维提一点见解。第一,化学课程的大量学科用语———化学符号,如元素符号、电子式、分子式、结构式、原子结构示意图、化学方程式等,它们反映着化学物质的微粒与整体的客观存在、运动及变化。一方面,我们要熟悉这些专业用语的含义与表达规范;另一方面其实更为重要的,如同“睹物思人”般的,对这些用语的看、念、写,大脑中就有化学物质及其运动的微宏观的、动静态的、离合貌的实体想象映射。第二,化学文本如课文、资料书、练习卷上的装置图,不仅能看懂能画出,更要与化学实验室(实验桌)的实际装置实际过程在思维(头脑)中发生映射,就如买票进影院做到“对号入座”。科学素养价值是一个综合的概念。中学开设的物理、化学、生物、地理等学科都承载着这一现时代极其重要的价值追求。中学化学教育的良好效果就是使广大学生的科学素养价值均衡地增长,协同“理、生、地”等学科,合掌则鸣,双翼则飞。就化学的作用看,我们可以循例说法,随兴悟道。其一,化学实验培养我们科学的洗涤需要讲究针对性与洁净度。应用到日常生活,譬如茶杯,外口上部接触人的口唇,这是擦洗的重点,可许多人都只是用清水或开水晃晃杯的内部,这叫人如何放心?另,水冲不去杯壁的油污,务必用少许肥皂或液态洗洁净擦洗,干净的标志是杯壁不挂水珠只有均匀的水膜,可许多情况是洗后的杯子仍“梨花带雨”,这也是未洗干净的结果。还有,擦洗了唇污与油污的杯子要用流水冲洗,若静水至少换水三遍,每遍沥去脏水,这样,污物的残留就几乎没有了。这里不适用“眼见为净”(眼睛看不到污物就认为净?)的规则。其二,福建漳州前不久(4月6日)发生的古雷半岛PX(对二甲苯)工厂爆炸事件,相信有敏感神经的人,尤其有化学常识的人都会印象深刻。火光冲天,浓烟滚滚,居民外撤18公里,人心惶惶。据资料介绍,该工厂的建设项目曾“计划”落户厦门,拟投资108亿人民币,年产80万吨对二甲苯(注意,全球年产PX3000多万吨),年工业产值800亿元人民币,时为2007年。“旧”事重提,当年有105位政协委员联名反对,厦门市民以“散步”的方式在厦门市政府门前集体表达意见,最终由中央相关部委与福建省协调迁建彰州的古雷(此处实在不太明白)。这105位政协委员的领头羊是大名鼎鼎的中科院院士、厦大教授(也曾任清华教授)、国际学术界享有盛誉的生命有机磷化学领域的拓荒者赵玉芬女士。之所以这么不嫌麻烦地述说PX工厂、爆炸事件、80万吨、108亿与800亿、105位政协委员的联名、厦门市民的“散步”、赵玉芬院士(也称教授)、有机磷化学等名词与数据,就是试图唤起我们对化学教育的科学素养价值的关注,这种价值支持着我们作为公民的责任能力,科学素养是知识素养,也是理性素养,让我们面对问题能思考与判断。至于道德价值,本文所涉及的是中学化学教育促成的道德价值。泛义的道德体系,是指从道德情感开始,经由道德价值判断,落实为道德行动,最终体现为道德能力与道德责任,达到道德境界。接受良好的化学教育的人,具有丰富完整的化学素养,理解与评价生活的能力更专业更精准。譬如我们居住的村庄或城市在河流的上游,垃圾产生的污染尤其是重金属污染与农药及抗生素类的污染的危害会更严重更持久,如何消除或是减少扩散,既关涉经济利益考量也关乎道德价值情怀。废旧电池若没有专门的回收处理,与生活垃圾一起倾倒堆放,典型的就是重金属如镉、汞等的污染,镉污染导致骨痛病,汞污染损害人的神经。首先伤害到的植物、动物形成生态链的污染传递,最终“报应”到人类自身。上游的生活垃圾若是倾倒在下位河岸边,仅就重金属的污染也将危害下游的生态环境与人类生活,无论是农业灌溉用水还是生活用水,这种危害是累积着“潜移默化”的。如果是一般公众要呼吁呐喊,要从自身做起从小事做起;如果是决策的参与者更应慎审。农药与医药(抗生素的滥用)同样不可忽视,它们的性能越稳定越产生持久性的危害,尤其污染到地下水就是对千百年后的子孙后代的犯罪,因为这是“断子绝孙”的深重罪孽。无论是上游人的垃圾不规范倾倒,还是当代人的农药与抗生素滥用残留,危害着河流下游生活的人群,危害着我们自身与我们的一代代后人。如果我们坚守作为具备化学素养的人的理性的道德价值底线,我们就可以勇敢的去阻止或柔性的去减轻这些危害的发生,就可以去设计去引领新的人类生活方式,使之更健康更环保,人类文明的和声就有我们智慧与道德的音韵。
三、化学教育的观察价值
从行为与价值的关系看,价值指向影响乃至决定着人的行为,而行为又或直接或曲折的体现着价值。观察与思考、表达与修辞、判断与选择与个人也与社会群体的价值观紧密关联。中学化学教育形成的化学素养也将影响着决定着人们对生活对社会的观察方法,这就是化学教育的观察价值。对生活与社会问题做理性的、精准的、系统的观察,如孙悟空的“火眼金睛”,我们就不会盲从,不会被忽悠被蒙蔽,我们是清醒的,当然有时是焦虑的、痛苦的,但我们是人不是驼鸟!中学化学教育培养的观察价值也即观察能力,是指具备科学的专业的观察视角。譬如中国人的清明上坟山祭祀先祖,当然“没有仪式就没有内容”(易中天语)。可是放鞭炮很热闹却污染空气,烧纸钱更是易引发山林火灾,现在已被政策严格禁止,轻则罚款,重则逮捕拘留。于是人们改用塑料花插在坟头碑前寄托哀思之情。依我们的观察,这也是违背生态文明理念的行为。因为塑料花极难腐烂,不能与草本泥土同化,逐年积累,既碍观瞻,又是白色污染(此处的白色污染泛指合成的有机高分子材料如塑料、合成纤维的丢弃物形成的污染,而不是白颜色的污染!)。所以,新的祭祖形式亟待设计引导,如购买或采摘真的鲜花、水果上祭,习俗接受,科学认同,政策许可,人心安定,环境友好。另外,人类在观察生活,也在彼此交流感受与思想,也在不断的判断中形成共识,并且影响着政策的立意与指向。观察、表达与选择,只是基于人心的文化价值与人类行为的交互作用,这三个概念(即中学化学教育的观察价值、表达价值、选择价值)的内涵重叠度高,只是应用的形式有所差别。故此不多赘述。
参考文献
1中学化学中的科学方法教育与课程教材改革吴俊明化学教育2002-06-28
2中学绿色化学教育实施策略探讨董昌耀,杨世忠化学教育2002-11-28
摘要:
学生是未来的建设者,肩负着重要的历史使命。展望新时代下的中学化学教育,每一位教师都要有一种责任感,结合目前教育现状,采取切实有效的教育方针,提高中学化学教育的质量,为社会培养更多有用的人才,让学生拥有一个美好的明天。
关键词:化学;教育质量
一、注重教学艺术,提高课堂教学的效率
课堂是学生学习知识最重要的地方,教育质量的提高要从课堂教学入手,教师能否在课堂上讲出知识的精髓和重点,调动学生学习的积极性,激发学生的求知欲,是上好课的关键。教学过程中要注意教学手段的多样化与方法的灵活性,教师要做到自然地衔接各种不同的知识,树立和谐的教学气氛。教师上课时的教学内容要做到详略有序,要注意观察学生的表情,判断学生的接受能力,及时调整教学的内容和方法。要注意调动课堂学习的气氛,可以在已学知识的基础上提出新的问题,通过设疑的方式调动学生动脑思考,利用逻辑思维的力量使学生主动地去发现问题、解决问题。在教育工作中,富有哲理和情趣的轻松愉快的教育方式往往可以达到很好的授课效果。老师不经意间的幽默感可以深深地吸引学生、感染学生。幽默的教学是一门艺术,是一种高雅的审美情趣,是教学中的“催化剂”,可以在不经意间使学生牢牢地将知识记住。幽默的教学在活跃课堂气氛的同时,培养了学生的学习兴趣,在启迪学生科学思维的同时给人愉悦的享受。学生的积极性提上来了,教育的质量自然就上去了。
二、激发学生的兴趣
中学生爱动手,想象力丰富,学习的积极性多依赖于学习的兴趣,形象识记能力要优于抽象识记能力。教师有效的诱导对学生学习兴趣的培养能够起到很重要的作用。兴趣是学生学习最好的动力源泉,教师在教学过程中有效地引导,在学生学习过程中帮学生解决学习过程中的障碍,对唤起学生学习化学的兴趣至关重要。教育工作者可以根据学生的特点,从激发兴趣入手,让学生动手、动脑,训练学生的思维和动手能力。中学生对化学多多少少都会有一些好奇心,加之化学是一门实验科学,千变万化,引入炫目的化学实验会引起学生很强的求知欲。教师可以在刚开始教学的时候利用化学这一学科的特点引起学生们的好奇心。在教学过程中培养和保持学生对化学的学习兴趣,使一时的好奇心变成孜孜不倦的求知欲是非常重要的。比如对于比较抽象的化学用语、元素符号等一些基本概念的学习,学生往往会感到枯燥乏味,丢掉原有的兴趣。这时我们可以对学生进行化学发展史知识的补充,结合书中的化学知识介绍科学家探索这部分化学奥妙的轶事,比如元素周期表的发现、苯的结构的确定等是科学家日思夜想后在梦中顿悟的等等,使学生意识到学好化学知识的重要性,意识到化学与我们的生活息息相关。这有利于学生解除对化学学习的畏惧心理,保持对化学学习的兴趣,坚定学生对化学学习的信心。
三、重视实验教学,全面提高学生素质
化学与其他课程相比有一个很大的不同点,作为一门自然科学,实验课程是其重要的组成部分。教师要在课堂上严谨规范地做好演示实验,这对培养学生对科学实验的兴趣能起到至关重要的作用,教育工作者要注重引导学生树立良好的科学素养。化学这一学科是以实验为基础的,真正的课堂不应远离实验,实验才是学生学习最有效、收获最丰富的方式。实验可以激发学生浓厚的学习兴趣,可以培养学生对问题的观察、分析、解决的能力,尤其是可以培养学生的动手能力。学生不仅可以在实验中学到化学知识,还可以学到科学严谨的研究方法和实验技能,培养求实认真的科学态度。
四、小结
学生是未来的建设者,肩负着重要的历史使命。展望新时代下的中学化学教育,每一位教师都要有一种责任感,结合目前教育现状,采取切实有效的教育方针,提高中学化学教育的质量,为社会培养更多有用的人才,让学生拥有一个美好的明天。
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绿色催化剂的应用及进展
摘要]对新型绿色催化剂杂多化合物的研究进展进行了综述,主要介绍了杂多化合物在催化氧化、烷基化、异构化等石油
化工领域的研究现状,并对其应用和发展前景做了总结和评述。
[关键词]杂多化合物;绿色化工催化剂;展望
随着人们对环保的日益重视以及环氧化产品应
用的不断增加,寻找符合时代要求的工艺简单、污染
少、绿色环保的环氧化合成新工艺显得更为迫切。20
世纪90年代后期绿色化学[1,2]的兴起,为人类解决化
学工业对环境污染,实现可持续发展提供了有效的手
段。因此,新型催化剂与催化过程的研究与开发是实
现传统化学工艺无害化的主要途径。
杂多化合物催化剂泛指杂多酸及其盐类,是一类
由中心原子(如P、Si、Fe、B等杂原子及其相应的无机
矿物酸或氢氧化物)和配位原子(如Mo、W、V、Ta等多
原子)按一定的结构通过氧原子桥联方式进行组合的
多氧簇金属配合物,用HPA表示[3-6]。HPA的阴离子结
构有Keggin、Dawson、Anderson、Wangh、Silverton、
Standberg和Lindgvist 7种结构。由于杂多酸直接
作为固体酸比表面积较小(<10 m2/g),需要对其固
载化。固载化后的杂多酸具有“准液相行为”和酸碱
性、氧化还原性的同时还具有高活性,用量少,不腐蚀
设备,催化剂易回收,反应快,反应条件温和等优点而
逐渐取代H2SO4、HF、H3PO4应用于催化氧化、烷基化、异
构化等石油化工研究领域的各类催化反应。
1杂多酸在石油化工领域的研究进展
随着我国石油化工工业的快速发展,以液态烃为
原料制取乙烯的生产能力在不断增长,而产生的副产
物中有大量的C3~C9烃类,其化工综合利用率却仍然
较低,随着环保法规对汽油标准中烯烃含量的严格限
制,如何在不降低汽油辛烷值的情况下,生产出高标
号的环境友好汽油已是我国炼油业面临的又一个技
术难题。目前,催化裂化副产物C3~C9烃类的催化氧
化、烷基化、芳构化以及C3~C9烃类的回炼技术已成
为研究的热点。因此,催化裂化C3~C9烃类的开发与
应用将有着强大的生产需求和广阔的市场前景。
1.1催化氧化反应
杂多酸(盐)作为一类氧化性相当强的多电子氧
化催化剂,其阴离子在获得6个或更多个电子后结构
依然保持稳定。通过适当的方法易氧化各种底物,并
使自身呈还原态,这种还原态是可逆的,通过与各种
氧化剂如O2、H2O2、过氧化尿素等相互作用,可使自身
氧化为初始状态,如此循环使反应得以继续。用杂多
酸作催化剂使有机化合物催化氧化作用有两种路线
是可行的[7]:①分子氧的氧化:即氧原子转移到底物
中;②脱氢反应的氧化。
将直链烷烃进行环氧化是生产高辛烷值汽油的
重要途径之一。Bregeault等[8]研究了在CHCl3-H2O
两相中,在作为具有催化活性的过氧化多酸化合物的
前体的杂多负离子[XM12O40]n-和[X2M18O62]m-以及同多
负离子[MxOy]z-(M=Mo6+或W6+;X=P5+,Si4+或B3+)的存在
下,用过氧化氢进行1-辛烯的环氧化反应时,负离子
[BW12O40]5-、[SiW12O40]4-和[P2W18O62]6-都是非活性的,并
且许多光谱分析法表明它们的结构在反应过程中没
有发生变化。[PMo12O40]3-表现出很低的活性,而
[PW12O40]3-、H2WO4和[H2W12O42]10-都表现出高活性。反应
中Keggin型杂多负离子[PW12O40]3-被过量的过氧化
氢分解而形成过氧化多酸{PO4[WO(O2)2]4}3-和
[W2O3(O2)4(H2O)2]2-,而这两种活性物种在环氧化反应
中起到了重要的作用。1.2烷基化反应
石油炼制工业上,烷烃烷基化、烯烃烷基化及芳烃烷基化反应是生产高辛烷值清洁汽油组分的环境
友好工艺。但以浓硫酸和氢氟酸作为催化剂的传统烷
基化工艺因氢氟酸的毒性和浓硫酸的严重腐蚀性受
到了很大的限制。
C4抽余液是蒸气裂解装置产生的C4馏份经抽提
分离丁二烯后的C4剩余部分,其中富含大量的1-丁
烯和异丁烯。如何利用C4抽余液中的异丁烯和1-丁
烯是C4抽余液化工利用的关键。异丁烯是一种重要
的基本有机化工原料,主要用于制备丁基橡胶和聚异
丁烯,也用来合成甲基丙烯酸酯、异戊二烯、叔丁酚、
叔丁胺等多种有机化工原料和精细化工产品。1-丁
烯是一种化学性质比较活泼的a-烯烃,其主要用途
是作为线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚单体,也用
于生产聚丁烯、聚丁烯酯、庚烯和辛烯等直链或支链
烯烃、仲丁醇、甲乙酮、顺酐、环氧丁烷、醋酸、营养药、
农药等。特别是自20世纪70年代LLDPE工业化技术
开发成功以来,随着LLDPE工业生产的蓬勃发展,国
内外对1-丁烯的需求与日俱增,已成为发展最快的
化工产品之一。
刘志刚[9]等用浸渍法制备了Cs+、K+、NH4+的SiPW12
杂多酸盐类和SiO2负载的SiPW12杂多酸,在超临界
条件下评价了它们对异丁烷和丁烯烷基化的催化作
用。结果表明,它们的活性和选择性大小顺序是当阳
离子数相同时,Cs+盐>K+盐>NH4+盐。
(NH4)2.5H1.5SiW12O40尽管催化活性不高,但对C8产物的
选择性达到83.48%;Cs2.5H1.5SiW12O40具有很高的催化
活性,但其对C8产物的选择性却只有62.47%。
1.3异构化反应
汽油的抗爆性用异辛烷值表示,直链烃异构化是
生产高辛烷值汽油的重要手段。C5~C6烷烃骨架异构
化旨在提高汽油总组成的辛烷值,反应受平衡限制,
低温有利于支链异构化热动力学平衡。为达到最大的
异构化油产率,C5~C6烷烃异构化应在尽可能低的温
度和高效催化剂存在下进行。烷烃骨架异构化是典型
的酸催化反应,最近发现有较多的固体酸材料(其酸
强度高于H-丝光沸石)可用于轻质烷烃骨架异构化,
其中,最有效的有基于杂多酸(HPA)的催化材料和硫
酸化氧化锆、钨酸化氧化锆(WOx-ZrO2)。
2绿色催化剂
绿色化学对催化剂也提出了相应的要求[1,2]:(1)
在无毒无害及温和的条件下进行;(2)反应应具有高
的选择性,人们将符合这两点的催化剂称之为绿色催化剂。
由于一些杂多酸化合物表现出准液相行为,极性
分子容易通过取代杂多酸中的水分子或扩大聚合阴
离子之间的距离而进入其体相中,在某种意义上吸收
大量极性分子的杂多酸类似于一种浓溶液,其状态介
于固体和液体之间,使得某些反应可以在这样的体相
内进行。作为酸催化剂,其活性中心既存在于“表相”,
也存在于“体相”,体相内所有质子均可参与反应,而
且体相内的杂多阴离子可与类似正碳离子的活性中
间体形成配合物使之稳定。杂多酸有类似于浓液的
“拟液相”,这种特性使其具有很高的催化活性,既可
以表面发生催化反应,也可以在液相中发生催化反
应。准液相形成的倾向取决于杂多酸化合物和吸收分
子的种类以及反应条件。正是这种类似于“假液体”的
性质致使杂多酸即可作均相及非均相反应,也可作相
转移催化剂。陈诵英[10]等用二元杂多酸为催化剂,双
氧水为氧化剂,醋酸为溶剂,催化氧化三甲基苯酚
(TMP)合成三甲基苯醌(TMBQ),这与传统方法先用发
烟硫酸磺化TMP,然后在酸性条件下用固体氧化剂氧
化得到TMBQ相比,能减少排放大量废水以及10 t以
上的固体废物,且其摩尔收率可达86%,大大提高了
原子利用率。刘亚杰[11]等采用一种性能优良的环境友
好的负载型杂多酸催化剂(HRP-24)合成二十四烷基
苯。HR-24属于一种大孔、细颗粒、强酸性的固体酸
催化剂,大孔和细颗粒有利于大分子烯烃的扩散,且
不容易被长链烯烃聚合形成的胶质堵塞孔道,而强酸
性可使催化剂在较低温度下就具有较高的催化活性。
实验表明,在反应温度和压力较低的情况下(120℃
和0.1~0.2 MPa),烯烃的转化率和二十四烷基苯的
选择性都接近100%。Furuta等[12]采用Pd-H3SiW12O40
催化乙烯在氧气和水存在下氧化一步合成了乙酸乙
酯,简化合成工艺,与绿色化学相适应。刘秉智[13]以活
性炭负载磷钼钨杂多酸为催化剂,用30%双氧水催化
氧化苯甲醇合成苯甲醛,苯甲醛收率可达74.8%。与
国内同类产品的生产工艺相比,其具有催化活性好,
反应条件温和,生产成本低廉,催化剂可重复使用,对
设备无腐蚀性,不污染环境,是一种优良的新型合成
工艺路线,具有一定的工业开发前景。
3展望
虽然绿色化工催化剂理论发展逐渐得到完善,但
大多数催化剂仍停留在实验阶段,催化剂性能不稳
定,制备过程复杂,性价比低是制约其工业化应用的
主要原因,但从长远角度考虑,采用绿色化工催化剂
是实现生产零污染的一个必然趋势。环境友好的负载
型杂多酸催化剂既能保持低温高活性、高选择性的优
点,又克服了酸催化反应的腐蚀和污染问题,而且能
重复使用,体现了环保时代的催化剂发展方向。今后
的研究重点应是进一步探明负载型杂多酸的负载机
制和催化活性的关系,进一步解决活性成分的溶脱问
题,并进行相关的催化机理和动力学研究,为工业化
技术提供数据模型,使负载型杂多酸早日实现工业化
生产,为石油化工和精细化工等行业创造更大的经
济、社会效益。
[参考文献]
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