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眾所周知,混凝土是當今應用量最大的一種建筑材料,廣泛用于工業與民用建筑、水利、交通、城市建設等工程。但是混凝土最大的缺點就是容易出現裂縫,混凝土結構的破壞和建筑物的倒塌,也都是從結構裂縫的擴展開始而引起的。特別是現在預拌混凝土和高性能混凝土的大量應用,使混凝土的各類裂縫顯得更為突出。多年來,國內外科技工作者已經研制了大量的混凝土裂縫修補材料,提出了聚合物類修補材料等多種混凝土修補材料,對混凝土工程進行維護和修補,對提高混凝土工程的安全性和延長使用壽命具有十分重要的意義。
一、混凝土裂縫修補材料的要求
混凝土建筑不同于其他混凝土結構物,它是在大自然中的帶狀結構,表面要經受大氣溫度周期性變化的影響。因此,嵌入建筑裂縫的材料應具備良好的物理性質化學性質、力學性質及耐久性。
(一)收縮性能
裂縫修補材料的收縮性能直接影響到修補界面的黏結性能。在進行裂縫修補時,表面混凝土已完成了收縮,而新注入的裂縫修補材料的收縮剛剛開始,必將在界面上造成剪切和拉應力,在荷載及環境因素作用下,可能使界面出現二次開裂。因此,應盡量降低修補材料的收縮,使其具有較原建筑混凝土更低的收縮,甚至產生微膨脹性能,在界面上產生壓應力,以獲得理想的界面黏結,從而使界面的過渡層的密實性能得到改善,以提高裂縫修補質量。
(二)變形能力
作為建筑裂縫修補材料,同樣要經受大氣溫度周期性變化的作用。因此,要求修補材料應具有一定的變形能力,以松弛瞬時荷載,防止修補材料中或界面上重新產生并發生新的裂紋。描述材料變形能力的參數通常可用材料的彈性模量,因此要求裂縫修補材料的彈性模量應小于基準材料的彈性模量。
(三)界面黏結性
建筑混凝土裂縫修補后,能否與舊混凝土協調一致地工作,其中一個重要的因素是混凝土裂縫修補界面的黏結性能,它關系到修補的成敗以及能否避免二次破壞。一般情況下,界面黏結性能可從抗折黏結強度、拉伸黏結強度和剪切拉伸黏結強度三個方面進行評價。
(四)耐久性
同混凝土路面一樣,裂縫修補材料灌入建筑縫隙后,仍在大氣中,經受雨水的滲入、陽光的照射、污水的腐蝕。因此,要求建筑修補材料應具有抵抗這些介質侵入和損害的性能。修補材料本身也應該具有良好的耐腐蝕性和耐磨損性能,至少應該與原混凝土建筑材料的耐久性相近。
(五)經濟性
在滿足力學性能、性能優越、價格便宜、提倡使用“綠色材料”,將“以人為本”的理念貫穿在施工性能、耐久性的前提下,盡量降低材料單價,研制出便于推廣的混凝土建筑修補材料。
二、甲基丙烯酸甲醋灌漿材料的特點與灌漿機理
灌漿是把適當的可以凝結的漿液灌入裂隙含水巖層、混凝土或松散土層中,從而降低被灌體的滲透性并提高其強度,延長其使用壽命的方法,又稱注漿。甲基丙烯酸甲醋材料在土木建筑工程、水利工程等多個領域中被廣泛應用于防滲堵漏、補強加固等實際工程中。
(一)化學灌漿機理
化學灌漿就是將化學材料配制成的漿液用壓送設備將其灌入地層或縫隙內,使其擴散、膠凝或固化,可以產生加固或防滲堵漏的良好效果,保證工程順利進行或提高工程質量的目的。化學灌漿材料為一種真溶液,無懸浮粒子,所以比水泥灌漿材料具有更好的可灌性,它能對某些細微裂縫、孔隙進行灌注,能按工程的需要調節漿液的膠凝時間,并具有較高的黏結強度。從灌漿流變學理論角度看,任何灌漿載體或漿液基質均可用流變模型來描述。水泥漿液或化學漿液,一般用黏性及塑性―粘性來界定。于是,灌漿載體在彈性與塑性之間變化;漿液基質在黏性與黏―塑性之間變化。灌漿的實施就是這兩者變化的組合與調節。一般來說水泥漿液是符合賓漢姆型流體的漿液,化學漿液符合牛頓型流體的漿液。我們知道,漿液具有黏滯性毋庸置疑。當它沿著灌漿載體裂縫縫壁流動,或漿液在地下水流體中運動時,由于“附著力”的作用,與縫壁或與水緊接的一層漿液會附著其上,鄰層漿液則相對于該層滑動。“附著力”指兩種不同介質接觸部分的相互吸引力,它只有在其分子小于10-6cm時才呈現出來,漿液與被灌漿固體的接觸部位同樣呈現附著力,而固體縫隙,哪怕是密閉緊合的縫隙也不可能呈現附著力。這就是為什么采用液態的漿材來防滲、加固與補強灌漿載體的緣由。
(二)甲基丙烯酸甲醋類化學灌漿材料的特點
甲基丙烯酸甲醋類漿材具有黏度低,可灌性好,聚合體黏結強度大的特點,特別是其聚合固化后有很好的物理性能。適用于混凝土裂縫補強,特別是細裂縫的補強灌漿,能灌入0.05mm的細微裂縫。但甲基丙烯酸甲醋漿液在聚合過程中,由于單體分子逐步組成聚合鏈,縮短了分子間的距離。因此,20%的體積收縮,這將造成聚合體與縫面的局部脫空,使平均強度降低。同時它的官能度高,固化產物具有三向交聯結構,所以耐熱性、耐水性、耐介質以及耐大氣老化性能都比較好。甲基丙烯酸酷樹脂膠黏劑還具有強度高的優點。因此,他比較適合于水泥混凝土建筑的裂縫修補。由于甲基丙烯酸酷樹脂膠黏劑的黏度較其他有機高分子材料低,所以特別適合細微裂縫的修補,也可將其混入建筑混凝土中進行寬裂縫修補和板面邊角修補效果都較好。
(三)優化甲基丙烯酸甲醋灌漿工藝的措施
甲基丙烯酸甲醋灌漿材料的可行與否主要取決于以下幾個方面:(1)較低的初始黏度:黏度決定了漿液的可灌性,漿液的初始黏度越低,其可灌性也就越好,對于0.1~0.2mm的細微裂縫,漿液的初始黏度最好不要超過15MPa?s;(2)適當的膠凝時間:一般情況下漿液的膠凝時間不宜過短,如果膠凝時間過短漿液可能在未被灌注完之前就凝固。膠凝時間也不能過長,否則可能會影響修補工程的后續工作,根據工程的需要,漿液適合的膠凝時間一般在1小時之內;(3)良好的力學性能指標:主要考慮漿液固結體與混凝土的黏結強度以及漿液固結體本體的抗壓強度。黏結強度過低,修補的裂縫有可能再次被拉開,達不到預期的目的。漿液固結體本體的抗壓強度最好比混凝土的設計強度高出一個等級。那么以上幾個指標考慮,優化甲基丙烯酸甲醋灌漿工藝措施首先要選定適合的主劑、增塑劑、引發劑和促進劑的品種后,通過變引發劑和促進劑的摻量比例,并根據上述的幾個指標確定甲基丙烯酸甲醋灌漿材料的優化配方組成,使之達到灌漿與修補的目的。
參考文獻
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篇2
從知識面和知識層次而言,大學化學課程內容覆蓋面廣、知識層次較深,科技的發展和各學科間的日益交叉和滲透融合,已使化學的研究范圍己擴大到眾多的交叉及邊緣學科,例如能源化學、材料化學、環境化學、生物化學等,在這種背景下,對應大學化學教材的編寫只有做到面面俱到,乃至包容萬象,才能被稱之為合格的教材。雖然對于這些非化學專業的學生來說。學好大學化學。具有與專業相關的化學素質十分必要,但過分求多求全的教材內容,不僅不能拓寬這些學生的化學視野,反而會挫傷學生的學習積極性和成就感。同時,在這種求大求全的背景下,大學化學教材的編寫往往不具備專業針對性。對于這些非化學專業的學生,其專業方向也各不相同,包括材料、化工、采礦、地質、生物、環境等各個方面。各個專業都有其特點,因此不同專業的大學化學教材的編著也應有所側重。但現實是,大學化學教利的編寫往往忽略掉不同專業的獨特需求。與求多求全的教材編著相悖的是,完成課程講授的理論學時不僅得不到擴展,反而被逐年的壓縮。于是大學化學的教學就出現了一種“教材越編越厚,課時越講越少”的奇怪現象。
2授課內容脫離實際,授課方式簡單枯燥
筆者在我校對100名學學化學的不同專業的學生進行過問卷調查,結果80%的學生認為授課內容和授課方式在大學化學的教學中最為重要?;瘜W知識的發展非??焖俚?,也就是短短幾十年的時間,化學知識滲透到我們生活的各個領域,而且新成果的轉化也非常及時,學生很希望了解目前國內外化學最前沿的知識,包括理論和實踐。而目前,我們的大學化學教學的內容過于陳舊,不能有效結合實際,無法在化學世界日益更新的先進成果和和其所依據的基礎化學理論之間搭起橋梁,往往使同學們知其然,不知其所以然,加之授課缺乏交流與互動,激發不了學生學習的積極性和主動性。同時,授課方式的呆板單一,也嚴重影響了大學化學的授課效果。目前,大學化學授課多采用板書與多媒體相結合。不可否認,采用多媒體教學改變了板書講授的單一性,而且圖文并茂,色彩鮮艷,清晰生動,有助于激發學生的興趣,提高學習效果。然而,正是多媒體具有傳統教學方法(黑板、掛圖、模型等)無法比擬的優點,使之愈來愈受到大學教師尤其是年輕教師們的青睞。加之教學內容與授課學時的雙重壓力,使得教師對多媒體的依賴和對傳統教學方式的擯棄現象越來越嚴重。但由此帶來的負面影響卻不可回避。多媒體教學雖然擴大了教學信息傳輸量,緩解了課時少和內容多的矛盾,但是無形中增大了學生學習的強度,使學生陷入強制接受的模式而無暇思考,抑制了學生的發現問題提出問題的能力,無法在腦海中留下深刻的印象。以至于學生戲稱多媒體教學“上課花花綠綠,下課一片空白”。
3實驗課程設計僵化,實驗教學方式單一
化學是一門實踐性很強的科學,化學離不開實驗。它是化學理論產生的基礎,可以說所有的化學規律和成果都建筑在實驗成果之上。因此,實驗課程設計和實驗教學在大學化學教學中起著至關重要的作用。并且,大學化學實驗可能是非化學專業學生在大學期間接觸最早的一門實驗課了。它不僅可以激發學生學習化學的興趣、提高操作動手能力,還可以培養學生實事求是、嚴肅認真的科學態度。同時,在促進學生創造性思維發展、樹立科學思維方式等方面具有獨特作用。然而在現實教學中,化學實驗的開設都是沿用實驗教材上所設置的內容,且基本都屬于不具備創新性的驗證性實驗,有限的實驗學時長期以來被這固定的幾個實驗所填充;實驗內容毫無新意,以至于學生在實驗開始之前就已經預知到會發生的現象和出現的結果:實驗教學中大多采取“教師講授一學生實驗一報告書寫”三段式模式,這種模式不利于提高學生實驗設計和操作能力。尤其是對學生實驗和報告書寫這兩個環節無法開展合理有效的監管,易滋生學生的惰性心理,不利于培養學生分析問題的能力??傊?,僵化的課程設計和單一的教學方式嚴重限制了大學化學實驗的教學質量和教學效果。
針對非化學專業大學化學教學中存在的種種問題,如何在教學過程中提高教學質量,如何使講授的內容為學生所接受,使學生對化學產生濃厚的興趣,在對多年大學化學授課心得的總結之后,筆者有以下幾個方面的思考。
3.1結合專業特點。優化知識結構
學學化學的學生,其專業分布包括材料、化工、采礦、地質、生物、環境等各個方面。由于各個專業的知識內容和研究重點各不相同,不可能要求他們象化學系學生那樣,面面俱到,學習較深的化學理論知識。這樣就會永遠陷入“教材越編越厚,課時越講越少”的泥潭中不可自拔,教師精疲力竭,學生也不買賬。而應主要結合聽課學生的專業特點,合理取舍教材的內容,詳其該詳,略其該略,優化知識結構。這也符合工科大學化學體系新穎,內容精煉,聯系工程實際的特點。例如:對于化工和材料專業的學生,可以就陶瓷材料、液晶材料、納米材料和功能金屬材料作重點講解:而對于生物專業的學生,可以就基因計劃和基因工程等方向作重點闡述。有時甚至同一內容在對不同專業學生講授時,側重點也有所不同。
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1.內容龐雜,學習難度大。無機化學的知識覆蓋無機化學、物理化學、分析化學、結構化學和有機化學等方面,既有基本的化學反應原理,又有抽象的物質結構知識,還有知識點分散、內容繁雜的元素化學。對于不熟悉大學高信息量教學方式的大一新生,如何保證在較短的教學時間內,讓學生能理清無機化學的知識脈絡,掌握重點知識內容,這無疑是無機化學教學的一個難題。
2.知識更新較慢。無機化學課程的教材種類較多,內容編排也具多樣性。雖然幾乎每年都有新出或修訂版的教材出版,但總體來說知識點更新不多,內容較為陳舊,其中還包括高中化學的知識。所以學習初期有的學生容易產生輕視的情緒,聽課和練習的投入較少。而中后期課程知識量顯著增大,學生心理準備不足,對于新的學習模式適應不佳,導致不能達到很好的學習效果。
3.與后續相關課程知識存在交叉。物理化學的動力學與熱力學知識是無機化學相關內容的進一步深入和擴展,無機化學的平衡原理和氧化還原反應是分析化學的理論基礎,而物質結構的基礎知識對后續學習有機化學及結構化學也進行了扎實的準備。此外,很多化工類專業的專業課程也涉及無機化學知識。所以,無機化學知識學習效果的好壞直接影響后續課程以及相關專業課的學習,同時,也對學生的學習心態和興趣有著重要的影響。
二、無機化學教學方法的改革
1.優化課程內容,突出重點。無機化學課程的授課學時較為緊張,在課堂上通常無法詳細講解教材的全部內容,這就需要授課教師有計劃的刪減知識點,優化課程內容。比如,氧族元素和鹵素的相關知識在高中接觸較多,知識理解起來也比較容易,其中和高中知識銜接比較緊密的部分就可以通過自學的形式讓學生學習。另外,無機化學教材中一般也穿插該章節相關背景知識及實際應用的內容。如大連理工大學版無機化學分別在化學反應動力學和氧化還原章節補充介紹了化學動力學在考古中的應用、化學電源實例等知識,通常此類知識也應歸為自學內容。這樣既能使學生將理論知識應用在實際、提高學生學習興趣,又能節約出更多時間用于重點難點知識的講解和實踐教學。
2.采取互動式教學,引發興趣。課堂教學中學生是主體,無機化學課程也不例外。因此,教師在教學中要充分發揮學生的主觀能動性,產生良性互動。其中,在課堂上向學生設置問題就是很好的一種方式。比如,講到電化學電池這一節時,先向學生提出一個問題:電池為什么能發電?電池發出的電能是由什么能量轉化而來的?這時,學生便會思考電池發電的原理是什么?就是由化學能轉化為電能。從而,便可自然的引出原電池的概念。再如,涉及到高中知識,教師可以先請學生回答高中時所學內容是什么?再詳細講解大學將要學習的新知識以及它們之間的異同點。總之,教師在課堂教學中應采用多種教學方法,充分發揮互動式教學的優勢,提高學生的學習興趣。
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一.綠色化學
(一)含義
綠色化學又稱環境無害化學(Environmentally Benign Chemistry)、環境友好化學(Environmentally Friendly Chemistry)、清潔化學(Clean Chemistry)。綠色化學即是用化學的技術和方法去消滅或減少那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑在生產過程中的使用,同時也要在生產過程中不產生有毒有害的副產物、廢物和產品。綠色化學的理想在于不再使用有毒、有害的物質,不再產生廢物,不再處理廢物。從科學觀點看,綠色化學是化學科學基礎內容的更新;從環境觀點看,它是從源頭上消除污染;從經濟觀點看,它合理利用資源和能源,降低生產成本,符合經濟可持續發展的要求。
按照美國《綠色化學》雜志的定義,綠色化學是指:在制造和應用化學產品時應有效利用(最好可再生)原料,消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑和溶劑。而今天的綠色化學是指能夠保護環境的化學技術.它可通過使用自然能源,避免給環境造成負擔、避免排放有害物質.利用太陽能為目的的光觸媒和氫能源的制造和儲藏技術的開發,并考慮節能、節省資源、減少廢棄物排放量。世界上很多國家已把“化學的綠色化”作為新世紀化學進展的主要方向之一。
(二)主要特點
綠色化學又稱環境友好化學,它的主要特點是:
1.充分利用資源和能源,采用無毒、無害的原料;
2.在無毒、無害的條件下進行反應,以減少廢物向環境排放;
3.提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納,實現“零排放”;
4.生產出有利于環境保護、社區安全和人體健康的環境友好的產品。
二、綠色化學的現代內涵
綠色化學(Green Chemistry)概念從一提出來,就明確了它的目標,是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料,最大程度地節約能源,在各環節都實現凈化和無污染的反應途徑。它的過程為零排放和零污染,具體內涵體現在五個方面上。
(1)重復使用
重復使用不僅是降低成本的需要,也是減廢的需要。諸如化學工業過程中的催化劑、載體等,從一開始就應考慮有重復使用的設計。
(2)回收利用
回收利用可以有效實現“省資源、少污染、減成本”的要求,回收包括:回收未反應的原料,回收副產物(含“三廢”),回收助溶劑、催化劑、穩定劑等非反應試劑。化學工業產生中的循環操作程序就是一種常見的回收方式。
(3)再生
再生是變廢為寶、節省資源能源、減少污染的有效途徑。它要求化工產品生產在它設計的開始,就應考慮到有關原材料的再生利用,特別高分子材料的再生顯得尤為重要。
(4)拒絕使用
拒絕使用是杜絕污染的最根本辦法,它是指對一些無法替代,又無法回收、再生和重復使用的藥品原料,拒絕在化學反應過程中使用。特別是中學化學教育教學,面對的是接受啟蒙化學教育的中學生,貫徹綠色化學內涵,推廣綠色化學成果顯得尤為重要。
三.綠色化學觀點在教育中的應用
學生是否了解綠色化學知識,掌握綠色化學的基本原則,是否可以運用綠色化學的思維方式指導生產實踐,解決生產中產生的環境污染或者將要產生的環境污染?;瘜W教育工作者在教育過程中將綠色化學觀念灌輸給學生,成為化學教學新的方向起著至關重要的作用。
在素質教育中體現綠色化學思想素質教育是全面的教育,中學化學教育也應是圍繞全民族素質的提高進行的教育。在素質教育中體現綠色化學思想,既是傳播綠色化學觀點的需要,也是培養學生對社會、對將來的責任感的需要,更是培養創新精神的需要。
在實施環境教育過程中,一方面要向學生闡明綠色化學的觀點、要求,使他們樹立起防治污染、保證人類生存質量的責任感;另一方面,結合綠色化學要求,教給學生防治污染的重要方法――減量、減廢、回收、再生和拒用等。
綠色化學與創造性教育培養學生創新精神是素質教育的靈魂,綠色化學對化工生產,化學實驗提出的新要求,無疑對學生進行創造性教育將起到積極的作用,培養學生創造性思維。
參考文獻:
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二、教學過程
1.新課導入
都市的夜幕下,霓虹閃爍;化了的節日里,煙火繽紛;寬闊的街道上,車輛奔馳;綠色的田野中,化肥潤苗……這一切都和我們即將要學到的一門學課――化學密切相關。化學究竟是一門什么樣的學科呢?今天,然我們一起來走近它,認識它(板書課題)。首先請同學們觀察幾個有趣的下試驗(板書:化學―有趣)。
2.活動1:感受化學的有趣
(1)演示1:“清水”變“牛奶”――將二氧化碳氣體中通入澄清石灰水(邊演示邊講述:事關里盛裝的液體,看上去像清水,將一種氣體通入其中后,我們發現,原來澄清的液體變渾濁了,從外觀上看,這渾濁的液體很像――牛奶)。
(2)演示2:“葡萄汁”變“紅酒”――向紫色石蕊中滴入稀鹽酸(邊演示邊講述:這紫色的液體很像用葡萄里榨出來的汁,向其中滴加一種無色液體,我們發現,“葡萄汁”變成――“紅酒”了)。
(3)演示3:“魔棒”點燈――將占有濃硫酸和高錳酸鉀粉末的玻璃棒靠近酒精的火焰(邊演示邊講述:點燃酒精燈通常是火柴今天老是想把玻璃棒當火柴使,能成功嗎?請同學們觀察)。
過度:剛才這三個趣味小實驗都是和化學變化相關的。感受了化學的有趣,再來領略一番化學的神奇(板書―神奇)。
3.活動2:領略化學的神奇
(1)播放錄像:神奇的液態氮。
(2)老師講述:液態氮是神奇的,不過液態氮距離我們并不遠,空氣里還有大量的氮氣,通過液化就可以轉變成液態氮。化學的神奇,不僅僅體現在他能研究已經存在的物質,還體現在他能通過變化的手段,制造出自然界里不存在的物質,請看錄像。
(3)播放錄像:神奇的合金
(4)教師講述:形狀記憶合金很了不得,在航天航空事業上有著廣泛的應用。如,在一定的溫度下用形狀記憶合金支撐衛星天線,然后在低溫下將天線揉成一團保存在衛星艙里,衛星進入軌道后,將天線送出艙外,由于陽光照射溫度什高,天線又能恢復到原來形狀。領略了金屬材料的神奇,我們再來一睹金屬材料的風采。
(5)投影圖片:神奇的非金屬材料。
①神奇的斧柄(教師講述、設問:每位登山運動員手里都拿著破冰斧,這破冰斧的斧柄就是用玻璃纖維制成的。斧柄不用金屬而用玻璃纖維,由此可見,這種玻璃纖維有什么特點――輕,強度大)。
②神奇的繩索(教師講述、設問:畫面上的尼龍繩直徑只有6mm卻能吊起2t重的汽車,可見這種尼龍繩的獨特性能――很結實、強度大、不易斷)。
③神奇的隔板(教師講述、設問:這是由人工的方法合成的隔板,版下烈焰噴射,板上小貓悠然,顯然這種隔板的獨特性能是――隔熱)。
④神奇的鳥籠(教師講述、設問:在鳥籠外面蒙上一層透明的薄膜,然后將鳥籠置于水中,鳥兒不僅安然無恙,還在向鳥籠外的小魚發問,新鄰居,你從哪里來?同學們想想看,蒙在鳥籠外面的膜具有什么特性?――隔水透氣)。
過度:需要注意的是,化學之所以成為一門重要的科學,不僅僅適應為他的有趣和神奇,更重要的是,化學院人們的日常生活合共農業生產都有著密切的關系。請同學們帶著一下兩個問題去閱讀教材的第三段(投影活動3標題,板書:作用)。
4.活動3:了解化學的作用
(1)投影思考題:
化學的重要作用體現在哪些方面?化學學科研究的具體內容是什么?
(2)學生閱讀、思考、交流。
(3)師生互動:同學們說的很好,不過老是覺得,在化學與日常生活聯系方面大家談的還不是很多。其實,只要同學們把眼光放近一點,我們還會有好多發現。大家看看自己身上的衣服是什么面料做成的?(棉、化纖、混紡)化纖是什么?化纖就是用化學方法合成的纖維。你能說出廚房里常用的調味品嗎?(醋、鹽、味精。)醋中的醋酸、鹽中的氯化鈉、味精中的谷氨酸鈉都屬于化學物質。家中裝修用到的油漆,PVC管等裝飾材料也都是化學物質。此外,常見的交通工具自行車、汽車的輪胎,是用什么材料制成的?(橡膠)對,這些橡膠大多使用化學方法合成的?通過剛才的討論,我們可以得出這樣一個結論:化學與人類的衣、食、住、行以及工農業生產都有聯系。
(4)教師講述:化學研究的對象是物質,具體說是物質的組成、結構、性質、以及變化規律(板書:組成、結構、性質、變化規律)。
過度:化學是如此的重要、如此的奇妙,但是化學成為一門獨立的科學,卻經歷了漫長的歷程,讓我們一起做一個簡單的回顧(投影活動4標題,板書:歷史)。
5.活動4:回顧化學歷史
(1)投影:
(2)教師講述:古時候,人類發現并利用了火,在此之后,又陸續發現并利用物質變化制造出了對人類生存具有實用價值的許多產品(投影陜西半坡遺址出土的古代彩陶盆圖片),這是陜西半坡遺址出土的古代彩陶盆;(投影東漢釀酒圖片)這是東漢時代釀酒的情景;(投影越王勾踐青銅劍圖片)這是臥薪嘗膽故事主人公越王勾踐的青銅劍;(投影唐代蠟染屏風圖片)這是唐代蠟染屏風。雖然古時候人類已經開始接觸化學、運用化學了,但對化學的認識還是膚淺的、粗糙的。
(3)投影:
(4)教師講述:到了近代,人們對化學的認識有了長足的進步(投影道爾頓、阿伏伽德羅的畫像),英國科學家道爾頓、意大利科學家阿伏伽德羅先后提出了原子、分子的學說,并用原子、分子學說的學說揭示了一系列化學變化現象,至此化學才真正成了一門獨立學科。盡管道爾頓提出的原子是不可分割的實心球體的觀點是錯誤的,但是人們依然把原子之父的美譽送給了他,因為他為化學學科的建立做出了杰出貢獻。之后,人們又提出了物質是由元素這一基本成分組成的觀點,俄國化學家門捷列夫還把組成物質的元素按照一定的順序排成了一張表(投影門捷列夫畫像),經后人的加工完善,形成了今天的元素周期表,(讓學生看課本后的元素周期表)。
(5)投影:
現代:利用先進儀器和分析技術進行微觀的探究。
(6)教師講述:隨著時間的推移,隨著科學技術的發展,人們對化學學科的認識已經越來越深入,現代科學家已經具備了借助先進儀器設備探究物質內部奧秘的本領。掃描隧道顯微鏡是一種能將觀察物放大幾十萬倍的先進儀器(投影苯分子、硅原子圖片照片),這是用掃描隧道顯微鏡拍攝到的構成笨的粒子――苯分子照片,這是用掃描隧道顯微鏡拍攝到的構成硅的粒子――硅原子的照片。目前,化學家們正在那米的研制上進行著大單的探索(投影納米銅的照片)。
(7)學生思考(投影)
通過上述化學史的簡要回顧,你有了哪些想法?
(8)學生表達:①人們認識事物,有一個由表及里、由淺入深的過程;②化學是一門古老而年輕的學科;③真理是在錯誤的基礎上創立起來的;④隨著研究的不斷深入,化學必將在改造自然,造福人類方面發揮更大的作用……
過度:不過,也有人認為,化學式破壞環境的禍首,對此你怎么看?(投影活動5標題,板書:前景)
6.活動5:展望化學的前景
(1)說說化學的功與過(投影)
①引導學生討論或辯論,然后總結的出環境惡化――不是化學惹的禍;人為因素是關鍵。
②教師講述:其實,人類的環境意識已在逐漸增強,例如,含磷洗衣粉對水質的影響很大,現在已經開始推廣無磷洗衣粉了;以前冰箱里用的制冷劑是氟利昂,佛里昂會破壞大氣中的臭氧層,因此,想在已經開始推廣無佛冰箱了。
(2)展望化學的未來(投影)。
教師講述:為了讓化學更好地造福人類,科學家已經著手在化學工藝的改造上下功夫,他們正在想方設法使化學生產變得無污染,這種對環境沒有破壞作用的化學被稱為綠色化學,可以肯定未來化學的前景是――綠色化學在開路,造福人類美名揚。
過度:有人說方法比知識更重要,同學們贊同這個觀點嗎?(贊同)為什么贊同呢?(好的方法能使我們更好的去學習知識。)化學學習的方法比較多,今天著重向同學們介紹三種方法。(投影活動6標題,板書:學法)
(1)仔細觀察、認真分析(投影)
師生活動:化學式建立在實驗基礎上的一門科學,因此,對待化學實驗,我們要予以高度重視。觀察實驗現象不是看熱鬧,而是要看門道。例如,一開始我給同學們做的“清水”變“牛奶”的試驗,仔細觀察之后,我們就有必要思考,清水真的是水嗎?向其中通入的氣體是什么氣體?為什么會出現變渾濁的現象?對于實驗現象的觀察如此,對于某些圖片的觀察也是如此,我想利用剛才看到的一幅圖片來檢測一下同學們的觀察習慣和分析能力。笨是一種物質,該物質有苯分子構成,這是經掃描隧道顯微鏡放大幾十萬倍以后拍攝出的苯分子的照片,觀察這幅照片,你能的出什么結論?(苯分子有點像棉花、云朵;本分字很?。槐椒肿又g有間隔等。)
(2)注意理解、善于記憶(投影)
教師講述:化學學科有理科的推理性,也有文科的描述性,因此,學習的過程中要注意理解和記憶的有機結合。對于某一化學知識能理解則理解,暫不能理解的我們可以用記憶的方法把知識儲存起來。例如,氧氣、水、二氧化碳的化學符號分別是O2、H2O、CO2(投影),現階段我們還無法理解這些符號的含義,但是我們可以先把它們記住,等學到第四單元的課題4時,我們就能理解其具體含義了。
(3)及時鞏固、加深認識(投影)。
教師講述:化學有易懂、易忘、易錯三個特點,也就是說聽時容易懂,過后容易忘,考時容易錯。應對易懂、易忘、易錯的法寶是什么呢?就是及時鞏固、加深認識。每一節化學課后,同學們都要用幾分鐘時間把當天所學的內容梳理一下,該理解的理解,該記憶的記憶,該追問的追問,良好的習慣一旦形成,你將會取得事半功倍的學習效果。最后,請同學們自我盤點一下這節課的收獲。
8.課堂小結
學生自由表達所學所感所悟。
9.結束語
同學們,今天這節課是化學入門課。俗話說,師傅領進門,修行靠個人?,F在你們已經被師傅領進門了,接下來要做的事就是潛心修煉。祝同學們在化學這位新朋友的陪伴下,健康、快樂成長!
10.作業布置
(1)回顧整理本節課所學內容。
(2)預習第一單元課題1。
篇6
綠色化學是一種環保式的化學,是指在化學實驗研究過程中,盡可能的減少環境污染,保護環境的做法。化學實驗課程中的綠色化學理念主要是指秉承“綠色化學觀”,盡量選擇環保的化學物品,以保證低有害物質的排放,低資源的消耗。在綠色化學理念下的化學實驗,不僅能夠成功的完成化學實驗任務,同時也能保護環境。在高中化學實驗課程中,教師應該充分利用其主導作用,引導學生樹立綠色化學的價值觀和科學發展觀,將學生引入綠色化學實驗中來,學習化學知識,保護生活環境。
2.綠色化學理念在高中化學實驗中的應用
2.1綠色化學理念融入高中化學學習和教學中
在高中化學教學中融入綠色化學理念,在進行化學實驗時綠色環保的處理廢氣和廢物,做到不隨意丟棄,不浪費資源,不破壞環境。例如,教師通過講解溫室效應和酸雨等環境問題形成的原因,分析其帶來的危害,共同討論解決這些污染的措施。在這個過程中,學生能夠以綠色化學的理念主動地投入到綠色化學研究中去,學生主動地關注環境問題和綠色化學。進行化學實驗時,在保證實驗能夠成功的情況下,主動想辦法將廢氣、廢物的排放量降到最低。
2.2元素化合物知識體現綠色化學理念
在高中化學教材中,充分考慮到了綠色化學因素,將有關的化學元素和化合物等內容編排在一起,系統的介紹了有毒物質的性質、保存和使用。例如,教材從綠色化學的角度歸納了氯氣、一氧化碳、一氧化氮及笨等有毒物質的特性、使用方法、尾氣處理辦法和保存辦法。在課文中出現的有害氣體也會著重強調,甚至是用黑色加粗來突出。在選讀的部分安排有環保的知識補充,例如介紹酸雨形成的原因和如何預防酸雨發生的措施等。
2.3介紹物質工業生產制造時滲透了綠色化學理念
在高中化學課程中,教師通常會介紹一些化學在工業制造中的運用,在這個過程中滲入綠色化學的理念,體現化學工業制造的可循環性。在化學工業制造過程中,采用可循環的操作程序,可循環利用的生產原料。在充分利用資源,提高原料利用率的同時較低了廢氣、廢物的排放量,真正做到綠色化學、綠色工業。
3.高中化學實驗中應用綠色化學理念的相關策略
3.1增加教師綠色化學的教育理念
在高中化學中應用綠色化學理念,這首先要求教師樹立綠色化學的理念。教師應該充分理解綠色化學的含義,在充分認同的基礎上才能引導學生進行綠色化學實驗。在課堂中,教師應該鼓勵學生多考慮污染處理的問題。在進行化學實驗前,引導學生對實驗排放物的思考,鼓勵學生對污染物的處理進行討論,對實驗過程進行調整,使學生在無形中接受綠色化學的理念。另外,教師可以將綠色化學理念運用到日常生活中,鼓勵學生觀察、發現日常生活中存在的不環?,F象,在課堂中設計相關化學實驗時,鼓勵學生想出措施處理不環保物質,將不環?;蜉^環保轉化為環保。
3.2進行微型化實驗,善用多媒體資源
微型化實驗是指遵循不改變原先實驗步驟和實驗目的原則,使用小容量的儀器,通過減少藥劑的用量來完成的化學實驗。通過減少藥劑進行實驗的方法,可以減短實驗的反應時間,節約實驗材料,同時又可以提高實驗效率。對于一些有污染氣體排放的實驗,可以減少污染氣體的排放;對于一些具有危險性的實驗,可以降低實驗的危險性。對于一些難以操作的實驗或者是會產生有毒物質的實驗,教師可以通過多媒體的方式個學生播放相關實驗視頻,在視頻中實驗材料、實驗過程、實驗現象都能清楚的觀看到,不僅能夠使學生清晰的把握整個實驗過程,掌握知識重點,而且整個過程沒有任何危險性,同時也節省了實驗材料并節省了課堂時間。
3.3革新實驗裝置,規范實驗操作
一些傳統的化學實驗裝置過于簡單,缺乏相應的廢氣處理裝置,在實驗過程中很容易導致廢氣隨意排放的現象。因此,要想做到綠色化學實驗,就必須革新化學實驗裝置,在傳統的裝置上進行調整和增補,做到實驗過程中零排放。對于實驗過程中產生的有毒氣體,可以利用化學反應的方法,根據有毒氣體的特性,將有毒氣體與相應的化學物質再進行反應的轉變為無害物質。在改進化學實驗裝置的過程中,充分的調動起學生的思維能力,將以前學的知識進行調取和利用,不斷探索,創造更加合理的實驗。另外,在教材中,很多實驗描述的很籠統,對于一些實驗材料的用量用“少量、適量”等詞進行限定,由于學生不知道適量是多少,極易造成材料的浪費。因此,在進行實驗時,教師和學生都做到規范性的實驗,合理的進行材料投放,避免材料的浪費,避免環境的污染。
4.結語
綜上所述,綠色化學作為現在高中化學教學中的一項重要內容,也是當代社會所追求的重要內容,對學生學習化學知識,深化知識運用的方面起到了非常重要的作用。教師作為高中化學課程的指導者,應該加強對綠色化學的理解,做到言傳身教,在教學過程中潛移默化的傳授綠色化學的理念;另外,也要善于根據化學實驗的特點,合理的選擇實驗的展示方式;同時,要鼓勵學生對化學裝置進行探究和創新,充分調動學生已學的知識內容,創造出更加環保的實驗裝置。知識水平所限,文中如有不當之處還望相關專業人士批評指正。
【參考文獻】
[1]劉懷康.高中化學實驗中綠色化學理念的應用淺探[J].實驗教學與研究,2016
篇7
一、綠色化學
1.綠色化學的定義
綠色化學又稱“環境無害化學”“環境友好化學”“清潔化學”等。綠色化學是人類和自然界動植物和諧相處的化學。它的目標是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料,最大限度地節約能源,在化學工業中的各環節都實現凈化和無污染的反應途徑。綠色化學是指使化學反應效率更高,反應物最大限度地變成有用的產物,而且產生的無用副產物和其他廢物越少的化學,它涉及的學科有有機合成、催化、生物化學、分析化學等,內容廣泛。綠色化學的最大特點就是在始端就采用預防污染的科學手段,因而過程和終端均為零排放或零污染。
綠色化學與通常意義上的環境保護是屬于兩個不同的層次。綠色化學強調的是對環境的友善相處,是人類追求自然完美的一種高級階段,它更注重人和自然的尊重及人與自然的和諧關系。而環境保護實際是帶有一種被動色彩,是在已經對環境造成破壞的前提下,迫使人們去反思,是一種不得已而為之的被動行為。因此,綠色化學更注重于控制化學污染源、減少或消除有害物質,提高原料的使用率和副產品的再利用,實現污染的預防。它所提出的觀點實際體現了古樸的哲學思想——即防患于未然,從生產一開始就不產生有毒物質和有毒產品。
2.綠色化學所遵循的原則
使用化學品的的原則體現在五個“R”上:
(1)拒用(Reject),嚴禁生產和使用對環境有嚴重危害或長期危害的產品。
(2)減量(Reduce),在實驗、生產與生活中,凡用到化學品時,都應在不影響效果的情況下,盡量減少其用量。
(3)再生(Regenerate),要求在設計化工產品時,就應考慮到原材料、產品的再生利用,特別是高分子材料。
(4)循環利用(Recycle),化學反應或化工生產中產生的副產物、排放物甚至是冷卻水等,都應該回收循環使用,決不能不經處理就排放到環境中去。
(5)再生利用(Reuse),對化學家而言,世界上沒有廢物,只有未被利用的物質,本著這個原則,要盡可能地利用各種化學過程的“廢物”。
二、化學教學中滲透綠色化學理念的必要性
1.21世紀的科學—綠色化學
綠色化學是一種面向21世紀的高層次化學。它與傳統化學的最大區別就在于綠色化學考慮了環境負作用。而傳統化學追求化合物的功能、有效性和化學反應的速率,較少去研究不利的、有害的因素,因為化學家欠缺這方面的知識和訓練。綠色化學就是針對傳統化學的這方面的不足提出來的。新任美國化學會會長P.Anderson在就職文章中指出,化學家在21世紀要學習研究的首要領域是更安全的化學,從而也說明了綠色化學的發展前景。
2.綠色化學—可持續發展的必由之路
迄今為止,化學工業的絕大多數工藝都是20多年前開發的,當時的加工費用主要包括原材料、能耗和勞動力的費用。近年來,由于化學工業向大氣、水和土壤等排放了大量有毒、有害的物,因此加工費用又增加了廢物控制、處理和埋放,環保監測、達標,事故責任賠償等費用。關閉造成嚴重污染的一些工廠,可暫時緩解環境問題,但工人下崗會造成社會不穩定,況且國外資本家可能乘機低價傾銷,使我國的民族工業面臨危機。因此解決我國環境問題的根本出路是依靠科學技術的進步。我們必須找到一條不破壞環境和可持續發展的路。
3.綠色化學理念的教育是素質教育的一部分
綠色化學教育與當今世界廣泛推崇的STS(科學Scienee、技術Technology、社會Society)教育思想是不謀而合的,應該成為中學素質教育的一部分。它有利于培養學生利用所學的化學知識,關心和參與社會熱點問題,認清社會上目前存在的一些對化學的誤解,更加堅信化學的未來,增強學習化學的興趣。它有利于引導學生熱愛自然、尊重自然、與自然和諧發展,牢固樹立綠色意識,自覺地成為未來的綠色人才。
三、綠色化學理念在化學實驗教學中的主要應用
在碘的升華化學實驗教學中,所用到的化學藥品主要是固體碘,使用要的儀器主要包括酒精燈、試管夾以及玻璃管。實驗步驟也比較簡單,只需要在玻璃管中放入碘,并按照以下實驗說明加熱即可。
實驗說明: 取一支玻璃管,在玻璃管中放置碘晶體并密封好,將玻璃管中裝碘晶體的一端放在酒精燈上進行微熱,在這一過程中學生們就會看見玻璃管中生成的紫色碘蒸氣。蒸汽最終沿著試管上升到頂部,試管上端的低溫度會使其變成單質碘,這就是碘的升華實驗。雖然在實驗中碘是有毒的,但按照這樣的實驗方法是沒有任何弊端的,學生們都可以放心對其操作。這些,都是對綠色化學的體現和應用。
四、結語
篇8
綠色化學又稱環境無害化學或環境友好化學,是指用化學的技術、原理和方法來降低或消除對人體健康、安全和生態環境有毒有害的化學品的使用和生產[1]。綠色化學是以開發原子經濟反應為核心理念,在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子,在反應過程中和化工生產中,盡量減少或徹底消除有害物質的生成,實現了從根源上就采用實現污染預防的科學手段,實現每個環節均為零排放和零污染。綠色化學文件倡導主動地根本上切斷化學污染,而不是被動地治理環境污染,它合理利用資源和能源、降低生產成本,符合經濟可持續發展的要求,符合世界的環保要求。隨著綠色化學的發展,人們逐漸認識到綠色化學的科研成果對解決環境問題所具有的重大意義,同時也認識到對社會大眾,尤其是在校學生進行綠色化學教育,教學中溶入綠色化學理念,對綠色化學的發展至關重要。
二、印刷工程專業進行綠色化學教育的必要性和緊迫性
當今社會,工業生產高度發展的同時也帶來了一系列的環境問題,它制約了經濟的可持續發展,危害了人類的長遠利益。印刷行業也毫無例外地面臨著環境、資源等問題。印刷與人類的生活密不可分,同時印刷行業也是我國的支柱產業,印刷業日新月異地不斷發展,絢麗多彩的印刷品在給人類帶來文明的同時,也造成了環境污染,印刷行業的污染來源眾多,從印前、印刷到印后加工,每個環節都存在污染源,如圖1所示。長期以來,印刷業為了在微利中求取高利潤,忽視了環保綠色的因素,傳統印刷過程對自然資源和能耗的過度消耗,印刷過程中產生的廢氣、廢水、噪音、粉塵、固體廢棄物等,對環境產生了嚴重污染,對人類健康產生了極大的危害,致使長期以來印刷行業都頂著“高污染”的帽子,已嚴重阻礙行業的持續發展。隨著全球對綠色環保的重視,人類的環保意識也在不斷提高,各行各業都在積極采取綠色環保行動。印刷行業為了適應可持續性發展的需要,就必須積極利用綠色化學的知識和技術把印刷工業的“先污染,后治理”改變為“從源頭上節約能源、根除污染”,如更新原材料,進行綠色印前設計,改進工藝標準和新的管理理念,引進高新設備,淘汰落后工藝、技術和產能,減少生產環節對環境的污染等,使印刷變為綠色環保印刷,已成為印刷業面臨的歷史責任,也是全世界印刷業發展的趨勢,是消費者未來的必然需求,這也將成為今后一代甚至幾代印刷人的歷史使命?;瘜W家提出的綠色化學正是從化學角度對環境治理提出的新概念,其根本就是從節約資源和防治污染的角度重新審視和改革傳統化學,從而使人類對環境的治理由治標轉向治本[2]。印刷專業的學生是未來印刷科技革命的主力軍,印刷科學技術的掌握者、創造者、應用者及傳播者,對印刷專業學生的教學中滲透“綠色化學”理念,進行綠色化學教育,使其樹立綠色化學觀,增強環境責任感,具有極其重要的意義。
三、印刷工程專業實施綠色化學教育的措施
1.在印刷化學課程教學中引入綠色化學。綠色化學教育早在1997年已經開始引起高校的注意,目前,已有越來越多的高校開展了形式多樣的綠色化學教育,但是也有一些高校并沒有意識到將此重要的新信息、新知識傳授給學生的重要性,這一遲緩行動必將阻滯教育的快速發展。在高等院校與化學相關的專業和課程中,進行綠色化學教育,存在著緊迫性和必要性。印刷工程專業雖然與化學關系密切,但由于教學總課時緊張,不可能對綠色化學課程獨立設課,可以采取在學生的基礎化學課——《印刷化學》的教學中進行綠色化學教育的滲透。教師在教學中,不僅要傳授學生學習印刷所必要掌握的基本化學知識和技能,且要在平時的教學中深入研究教材,及時挖掘、適時滲透綠色化學思想。比如,在無機化學的鹵化銀內容的教學中,除了介紹鹵化銀制備生成、特點及常規應用,還可以特別講解鹵化銀在印刷膠片(菲林)中的應用,鹵化銀顆粒作為菲林的感光材料,膠片經曝光會產生潛影——一種看不見的影像。當菲林顯影的同時,鹵化銀晶體(結構已發生變化)便轉化為黑色金屬銀顆粒的聚結,不可避免地大量的銀離子和一些化學物質被留在了廢顯影液和定影液中。這些物質若不經處理直接排入環境中,重金屬銀離子能污染水資源和土壤而造成對環境的危害。讓學生明白在印刷工藝流程中,出菲林環節的去除,不僅節省人力、財力和時間,更是從源頭上減輕了環境污染治理的負擔。在有機化學中,可以專門介紹作為溶劑型油墨分散介質的溶劑,說明為避免環境污染和按照綠色化學的要求應加以回收利用。油墨中的有機揮發物,可以形成比二氧化碳更嚴重的溫室效應,而且在陽光的照射下會形成氧化物和光化學煙霧,嚴重污染大氣環境[3]。對于酒精潤濕,潤版溶液中所含有的異丙醇,遇高溫揮發后的蒸汽具有難聞的氣味,且有毒,遇明火會引起火災,被光線照射易生成臭氧,刺激眼睛及上呼吸道,危害人體健康,不利于環境保護,影響植物生長。因此,減少或替換異丙醇在膠印潤版液中的用量是一種必然的趨勢。再如講解油墨中的溶劑、有機顏料、染料在包裝上的遷移對食品、藥品的污染,印刷紙張中過度添加的熒光增白劑對人體的傷害。配合觸目驚心的圖片、驚心動魄的數據、紀實的新聞報道等對學生進行綠色教育。在教授高分子酶時,可以介紹高分子酶在生物油墨制備及廢紙脫墨中的應用,如酶法脫墨不僅脫墨效果顯著,且能降低化學藥品用量,減輕廢水處理負荷。
通過這些教學,不僅可以使教學過程更加生動有趣,更能使學生視野開闊,在潛移默化中受到綠色化學教育,增強綠色化學觀念和意識,加深對印刷專業的了解,提起學習興趣和積極性,啟發他們自己去思考人類生活中的綠色化學的重要性。
2.印刷專業理論課教學中綠色化學的滲透。在印刷專業理論課教學中綠色化學的滲透,具體地說,就是針對印刷工業的發展前沿和學生未來的職業需要,整合印刷工程專業知識結構,每節課花費幾分鐘的教學時間,將涉及有關綠色化學方面的知識及時地、適當地穿插在教學中,這樣在課堂教學中占時不多,而學生又能收獲頗多。印刷工程專業課程涉及了印前設計、印刷工藝、印后加工等印刷各個環節及印刷材料、印刷設備的內容,在這些課程教學中,可以充分利用教材中的綠色化學相關知識,結合具體的教學大綱及任務,將綠色化學知識“適時、適度、適量”地滲透于課堂教學中。
在印前設計環節,教授學生合理拼版技巧,滿足印刷機的最大印刷面積和合理紙開的同時,還能提高工效,減少時間、機械損耗以及紙張開切損耗的浪費。合理選擇印刷用紙、油墨等印刷耗材,如選用環保、印刷質量好、可反復清洗、經久耐用的可清洗紙質,常用的有合成紙和石頭紙。也可使用本色紙,本色紙以秸稈為原料抄造而成,不消耗林木資源,更可避免由于秸稈焚燒、堆放造成的環境污染,不經漂白,安全健康,且所印刷刊物長時間閱讀不易造成視覺疲勞[4]。
在印刷環節,教學中滲透能源節約、環境保護的思想,如講授計算機直接制版系統(CTP)、數字化工作流程軟件、中央集中供墨系統、油墨預置技術等對節能的貢獻以及采取單張紙印刷機的噴粉收集裝置、印刷設備廢氣收集裝置對環保的影響[5]。普及正確的印刷設備操作及維修方法,把環保理念細化到每一個印刷操作細節上。
印后加工環節,教學生分析不同的材料特性,正確選擇后加工材料,如膠裝、覆合使用的膠水需不含有苯、酮、醛等對人體有害物質,在使用過程中不產生氧化、分解沉淀物及揮發性煙霧,且能在短時間內快速熔解具備膠粘特性,節省電能。新型材料水性上光油和UV上光油不含溶劑,不會危害人體,目前已在標簽、食品、藥品包裝袋等產品的包裝上得到廣泛應用。另外,合理選擇低碳、節能、減排的印后加工方式,如印后上光和覆膜一樣,也可以保護印刷品表面,提高印品表面光澤度,但是選擇上光,從工藝上來講比覆膜要簡單,從成本上來講也更合算。
3.用綠色化學思想設計、改進印刷實踐教學。印刷工程專業作為我校的國家級特色專業,加強課堂基礎理論教學的同時,非常重視實踐教學環節,注重培養學生的實踐訓練,開設的課程中《印刷化學》、《印刷材料與適性》、《印刷信息記錄材料》及《印刷原理與工藝》等都有涉及到了實驗課的教學。實驗教學和綠色化學的聯系最緊密、最直接,可以直觀地體現節約資源和防止污染這一綠色化學的根本目的,是培養學生綠色化學觀的一條非常重要的途徑。為了更好地對學生進行綠色化學教育,有必要對相關實踐課程教學進行創新性的改革。
首先,在保證教學效果的前提下,教師要強化綠色化學教育意識,大力推廣微型實驗。微型化學實驗是以盡可能少的試劑來獲取所需化學信息的實驗原理和技術,使用無毒或毒性小的試劑替代毒性大的試劑,節約水、能源、紙張、油墨及其他實驗耗材。微型實驗既可節約原料的消耗又可減少實驗時間,減少污染,是推廣綠色化學的重要實踐,且體現了綠色化學的理念[7]。如在油墨的適性和油墨配色等實驗中,采用幅面小的微型印刷適性儀,實驗紙張、油墨、洗版溶劑的取用量都可以減小,同時又可減少實驗廢水的產生,減少對實驗環境的污染。
其次,要結合印刷專業特點,增設與專業內容及環境保護密切相關的實驗內容,在實驗原理、實驗過程設計中滲入綠色化學的基本觀念,達到激發學生創新思維、引導學生樹立綠色化學思想觀念、增強學生對環保的感性認識,如在印刷材料與適性實驗中產生的油墨廢液和廢紙等可以積攢下來,用于帶領學生做一些課題實驗研究,如“印刷油墨廢水的處理”、“印刷廢紙脫墨”以及“再生紙的制備”等。在本科畢業設計中,帶領學生做一些課題,如“環保大豆油墨的制備及適性研究”、“天然色素可食性油墨的制備”等。
再次,可通過采用多媒體技術仿真實驗,對印刷實驗原理、印刷設備結構、故障產生及解決進行仿真。印刷工程專業大多是上機操作實驗,隨著印刷機的飛速運轉,不可避免地存在著大量紙張、油墨、潤版液、印版等實驗材料的消耗,廢液、廢氣的排放,噪聲的污染及人身安全問題,不僅給師生身體健康帶來極大的危害,且對環境造成較大的破壞。同時難聞的氣味、轟鳴的噪音可能會導致學生反感,失去實驗興趣,不能達到有效的實驗教學目的。利用印刷模擬系統進行印刷實驗課教學將是一個不錯的多媒體仿真實驗的選擇,它是一種印刷故障學習系統,它不僅呈現在學習者面前一臺虛擬的印刷機,印刷機的細部及操作面板與印刷機幾乎一致,學習者可以了解印刷機的各部位結構。同時印刷故障的影響因素繁多,也造就了印刷故障具有多樣性和復雜性的特點,學生難以在短時間內掌握對眾多印刷故障的識別、診斷和解決能力,而印刷模擬系統能夠模擬不同機型和印刷材料(包括薄膜、箔、紙張、印版以及水性或溶劑油墨)存在的數百種多樣而復雜的印刷問題,印刷模擬系統的應用使得學生在脫離真實印刷機的情況下,可以根據虛擬印刷品學習快速判斷印刷故障的類型、產生的原因和有效的解決方法。在模擬系統操作過程中,學生可以身臨其境,猶如操作真正的印刷機,且不存在印刷材料的損耗、廢氣廢液的產生及噪聲的污染[8]。模擬實驗雖然在操作上不能代替實際的上機操作而存在缺點,但其成功率高,無污染、安全可靠,趣味性強,不失為常規上機實驗的有益的補充,不僅能夠彌補理論教學中的疏漏,還可以增強學生對非常見問題的認識,從而提高教學質量,增進學習興趣,同時又使那些耗材昂貴、污染環境、危害人身安全的實驗變成了綠色化實驗,從而實現了“零污染”和“零排放”。
4.開展形式多樣的綠色化學課外活動。全面實施綠色化學教育,樹立學生的環保觀念,可以在學生中開展形式多樣的綠色化學課外教育活動。如組織學生學習環境保護法規、參加綠色化學及環境保護治理方面的講座。組織學生制作環保網站、環保微電影、環保海報等,通過社會調查寫調查報告或環保論文,并進行比賽評優。還可利用節假日組織學生參觀一些造紙、油墨、印刷廠等印刷相關企業,讓學生發現問題、分析問題,在潛移默化中增強環保的意識和責任感,形成低碳生活的理念,提高自身的基本素質。
四、結語
篇9
要想在高中化學中貫徹好綠色化學的思想,就要在教學的各個方面都要著重體現出綠色環保的意義。如教師的備課內容要與綠色化學相結合;實驗教學課程的過程中要全程注意做到無害和環保;學生對化學原理的理解也都要引導其從綠色化學的角度去思考;將綠色化學與生活實踐充分結合起來等。
高中綠色化學的教學模式擺脫了傳統的應試教育思想禁錮。使學生不僅從中學到了化學的理論知識更提高了注重環保的思想素質。真正實現了利用化學知識為生活服務的最終目的。生活中要如何利用化工原料進行生產操作以及要如何處理產出的廢物等工作都離不開綠色化學的指導。
高中綠色化學的教學目的除了使學生能夠樹立環保意識和在生活中學以致用外,另一個重要的方面就是使環保思想滲透于人們的日常生活中。綠色化學與傳統教學的區別就在于傳統教學只需要學生掌握課堂上所學的理論知識,而綠色化學則是需要學生既要掌握理論知識又要注重環境保護。
1.2綠色化學的重要影響
從高中開始就在化學教學中給學生貫徹綠色化學的思想理念,其目的旨在使人們在學生時代就知道當今的社會環境急需要快速有效的降低化學生產所帶來的污染,消除化學生產中排出的有害污染物質。而這一目的可以通過對可再生資源的循環利用來逐步實現。在高中化學教學中,綠色化學思想的貫徹具有十分重要的指導作用。
通過綠色化學主要理論觀點與內容和傳統化學理論與方法的融合,在高中教學過程中不僅可以保證化學教學的有效進行,而且還可以使學生們充分了解綠色化學的思想理念從而做到有效的環境保護。
2、高中綠色化學的教學內容
2.1高中化學理論教學
要想在理論教學中貫徹綠色化學的思想,需要從教材中的事例入手。比如教師在講到氮與硫的氧化物這一段時,可以舉例從酸雨是如何形成的、酸雨的危害性以及如何防治酸雨這三個方面進行詳細的講解。在講到金屬知識這一段時,可以舉例從金屬會對人體造成哪些傷害以及如何有效開采利用礦產資源兩方面進行詳細講解。使學生在事例中能夠更加輕松的掌握充分的理論知識,在以后的學習和生活中也能夠繼續貫徹綠色化學的思想理念,從保護身邊的環境、防止身邊的污染做起。
2.2高中化學實驗教學
要想在高中化學中貫徹綠色化學的思想理念,就要保證在實驗教學的過程中原料的(可再生)選擇、全過程的(綠色化)監控、實驗產物的(環?;┨幚磉@三個環節的綠色無污染。使環保理念與實驗環節在課堂上緊密相連。只有實現化學實驗教學的無害化,才能真正使學生們將所學到的化學理論與環保理念完美的相融合。
3.高中綠色化學教學實踐
3.1充分利用多媒體進行授課
現階段,多媒體教學隨著計算機的飛速發展,已經普及到了各個學科的教學中去。通過多媒體進行教學不僅可以實現傳統書本授課所達不到的教學效果,激發學生們對化學學習的濃厚興趣,而且還可以在節約實驗成本(在高中化學教學中有很多的教學實驗條件比較復雜而且污染比較嚴重,有時無法一次性成功完成,不僅浪費原料還造成重復污染)的同時保證教學授課效果達到預期的目標。
3.2重點推行微型實驗
在進行微型實驗的過程中,不僅可以節約實驗試劑,而且還能減少實驗有害物的產生。從綠色化學的角度出發,微型實驗不僅僅只是傳統大型實驗的濃縮版本,而且還是有效節約實驗成本、保護實驗環節和學生身體健康的得力教學方法。值得各個中學在高中化學實驗教學中進行推廣。
3.3整個實驗過程的綠色化
篇10
文章編號:1005-913X(2013)01-0127-01
普通化學主要內容是以包括化學熱力學和化學動力學的化學反應基本規律和物質的微觀結構理論為主線,其理論性強、概念抽象,也使得學生缺乏學習興趣以及學習的自覺性和主動性,這也增大了普通化學教學的難度。
一、增加體現化學與不同專業間的交叉性內容
在了解學生專業背景的基礎上,針對具體專業特點,授課過程中在教學內容基本相同的前提下,應該對不同的專業區分對待。教學過程中既要注重對化學基礎知識的講解,又要不斷引進一些與學生所學專業相關且與化學相關的科學技術發展成果,關注交叉學科的前沿、熱點知識,讓學生們感覺到化學實際上在他們未來從事的行業中有著重要地位和強大生命力。這樣不但開闊了學生的眼界,同時提高了學生學習化學的積極性,也提高了學生的創新能力。比如給材料專業學生授課時,在沉淀—溶解平衡一章中,可以介紹用沉淀法制備納米粉體的知識,使學生感覺到納米材料的制備并不是遙不可及的。
二、增加與日常生活相聯系的具體實例
將化學與日常生活聯系起來,引入一些典型生動的具體實例;增加一些圖片性、視頻性的現實、熱點、典型的內容。通過形象、生動、直觀的日常生活中的實例和圖片、短片等形式,調動學生的積極性和學習興趣,活躍課堂氣氛, 使學生在思想上產生共鳴,有利于拓寬學生的知識面,便于學生對知識的理解和掌握。比如講解沉淀-溶解平衡時講一下三聚氰胺毒奶粉事件:三聚氰胺促進沉淀形成,即增加腎結石的危險,尤其對于嬰幼兒,每天飲食基本就以奶粉為主,含有三聚氰胺的奶粉加劇了腎結石的形成。
三、增加與中學化學銜接內容
目前中學課程進行了改革,為了拓展學生的知識面,中學化學增加了許多內容,有部分內容與大學的普通化學有重復的部分,但是又不完全相同,但是在授課的過程中,有些學生聽到這部分內容時,覺得自己中學階段已經學習過了,不重視,也不能認真聽講,這樣即使是不同部分也沒有引起學生的重視。因此增加中學化學與大學化學銜接的內容,便于學生能夠很快的進入大學普通化學的學習系統中來,同時也能區別好大學化學與中學化學的不同點,不會產生大學化學是對中學化學簡單重復性學習的觀點。要特別注意化學基本概念的層層遞進和鋪墊過程。而對于教材中為體現知識體系的完整性而與中學教材重復的內容,教師只需交待概念, 讓學生通過一定的練習或自學來進一步了解,這就首先要求普通化學授課教師了解中學化學的教學現狀。比如在講反應速率時,高中階段用單位時間內物質的量變化表示反應速率,又進一步引申為單位時間內物質的量濃度變化,但都是用平均速率來定義的;而大學的普通化學中則主要是以瞬時速率來表示,考慮了反應進度的概念。
四、引入化學史料、化學前沿知識
借助化學史、化學重要發現、化學家故事內容,化學前沿的生動實例來說明化學在現實世界中的廣泛應用,避免枯燥地講授化學的理論知識,以減輕知識記憶方面的教與學的負擔。一是讓學生學起來有趣,二是讓學生覺得學過之后有用,這樣才能更好地調動學生的學習積極性和主動性,也有利于科學態度、辯證唯物主義世界觀和良好習慣的培養。同時也可以講一些關于我國的化學成就,使學生在求知中升華愛國主義情操。在普通化學的內容中,適當地延伸出一些現代化學的前沿領域、重大發現或目前的科研難題,讓學生開闊眼界、啟迪思維、激發興趣。比如在化學動力學的教學中,可以介紹華裔科學家李遠哲的分子束(離子束)碰撞器和埃及科學家澤維爾創立的飛秒化學,飛秒化學對過渡態理論有推進的作用。
五、引入綠色化學內容
綠色化學是更高層次的化學,體現了化學科學、技術與社會的相互聯系和相互作用,是化學科學高度發展及社會對化學科學發展的作用產物。它的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。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,從而使對環境的治理從治標轉向治本。綠色化學教育是化學教育的前沿,又是化學教育發展的必然,如果要成為全面發展并具備高綜合素質的大學生,就必須接受綠色化學的教育,培養綠色化學意識。在進行基礎課教學時,對教學內容涉及有關綠色化學知識的方面,進行及時的、適當的知識加深與更新及思維的拓展。比如說在原電池的教學過程中,可以向學生介紹一節紐扣電池棄入大自然可以污染六十萬升水,相當于一個人一生的用水,而中國每年要消耗這樣的電池四十二億只;一節5 號電池可以使一萬立方米的土壤遭到污染。讓學生知道綠色化學的重要性。
以上這幾點內容可以融入到每一章節的理論知識的學習過程中,將理論知識與實際有機結合起來,也可以單獨進行1~2節專題講座課,使學生較為詳細的了解一些先進的科學知識,還可以增加課堂討論環節,先讓學生自己去查閱相關資料然后自己來做一個簡短的報告,大家再共同討論。通過這些內容改革可以大大提高學生學習普通化學的興趣和積極性。
參考文獻:
[1] 翟林峰,杭國培,王華林. “無機化學”課程教學內容與方法改革研究[J].合肥工業大學學報( 社會科學版),2008 22(1): 94-96.
篇11
確定高中化學課程的任務,應該綜合考慮社會對高中畢業生的需求,學科的發展和學生自身的發展。從社會對高中畢業生的需求來看,要求高中學生能有較廣泛的適應面,既能為各行各業輸送合格的就業人員,又能為高一級學校輸送優秀的人才。也就是說,社會對高中畢業生的需求具有多重性。
但近幾十年來,化學的發展非常快,以致有不少化學家認為,化學將是21世紀的中心學科?;瘜W與人類、社會、科學、技術等的聯系越來越緊密,與相關學科如環境科學、材料科學、能源科學、生命科學等的相互滲透也越來越強烈,化學應用于現代科學技術的研究正越來越深入,信息和資料也越來越多,每天都有大量的物質被發現或從實驗室里研制出來。化學在社會生活中的重要性正日益顯示出來,很難想象,一個對化學缺乏起碼認識的人,能適應現代社會的生活。再從學生自身的發展來看,高中生的年齡一般為16-18歲,他們已初步形成了自己的興趣、愛好和特長,已具有一定的概括能力,能開始辯證地思考一些化學問題,并能在一定程度上以理論作指導來分類學習一些化學知識。但對于這一年齡段剛升入高中學習的學生來講,大部分人抽象思維困難,學得較死,常常局限于就事論事,不大會靈活應用所學的知識。在學習方法上,則往往更多地習慣于死記硬背,缺少對知識的理解記憶和獨立思考。在動手能力方面則更差些。
上述諸種因素決定了高中化學課程的任務已不再是單純地傳授知識或培養少數未來的化學家,而主要是提高學生的化學素養和發展學生的個性特長,為學生將來參加社會主義建設和進一步學習打好基矗具體地講,有以下幾個方面:
(一)傳授知識。在義務教育初中化學的基礎上,使學生進一步學習一些化學基本概念和原理以及元素化合物的基礎知識,學習一些化學實驗和化學計算的基本技能,初步認識化學與人類、社會、科學、技術等的密切聯系以及化學的重要應用。
(二)發展能力。培養和發展學生的能力,尤其是獨立獲取知識的能力、分析和解決問題的能力以及創新精神,使學生能較自覺地關心與現代社會生活有關的化學問題,如環境、能源、材料、衛生、健康等,并能運用化學知識解釋或解決一些簡單的化學問題。
(三)激發學生學習化學的興趣,培養他們的科學態度和科學方法。
篇12
沒有一成不變的課程任務,高中化學課程的任務也不例外。隨著社會的進步、科學技術的發展,一些教育觀念和價值觀念會相應地發生改變,這就需要我們不失時機地調整高中化學課程的任務,以體現時代的特點和適應時代的需要。
確定高中化學課程的任務,應該綜合考慮社會對高中畢業生的需求、學科的發展和學生自身的發展。從社會對高中畢業生的需求來看,要求高中學生能有較廣泛的適應面,既能為各行各業輸送合格的就業人員,又能為高一級學校輸送優秀的人才。也就是說,社會對高中畢業生的需求具有多重性。
但近幾十年來,化學的發展非???,以致有不少化學家認為,化學將是21世紀的中心學科?;瘜W與人類、社會、科學、技術等的聯系越來越緊密,與相關學科如環境科學、材料科學、能源科學、生命科學等的相互滲透也越來越強烈,化學應用于現代科學技術的研究正越來越深入,信息和資料也越來越多,每天都有大量的物質被發現或從實驗室里研制出來?;瘜W在社會生活中的重要性正日益顯示出來,很難想象,一個對化學缺乏起碼認識的人能適應現代社會的生活。再從學生自身的發展來看,高中生的年齡一般為16-18歲,他們已初步形成了自己的興趣、愛好和特長,已具有一定的概括能力,能開始辯證地思考一些化學問題,并能在一定程度上以理論為指導來分類學習一些化學知識。但對于這一年齡段剛升入高中學習的學生來講,大部分人抽象思維困難,學得較死,常常局限于就事論事,不大會靈活應用所學的知識。
在學習方法上,則往往更多地習慣于死記硬背,缺少對知識的理解記憶和獨立思考。在動手能力方面則更差些。
上述諸種因素決定了高中化學課程的任務已不再是單純地傳授知識或培養少數未來的化學家,而主要是提高學生的化學素養和發展學生的個性特長,為學生將來參加社會主義建設和進一步學習打好基礎。具體地講,有以下幾個方面:
1、傳授知識。在義務教育初中化學的基礎上,要使學生進一步學習一些化學基本概念和原理以及元素化合物的基礎知識,學習一些化學實驗和化學計算的基本技能,初步認識化學與人類、社會、科學、技術等的密切聯系以及化學的重要應用。
2、發展能力。要培養和發展學生的能力,尤其是獨立獲取知識的能力、分析和解決問題的能力以及創新精神,使學生能較自覺地關心與現代社會生活有關的化學問題,如環境、能源、材料、衛生、健康等,并能運用化學知識解釋或解決一些簡單的化學問題。
3、激發學生學習化學的興趣,培養他們的科學態度和科學方法。
4、結合化學學科的特點,對學生進行辯證唯物主義和愛國主義教育,培養學生的社會責任感以及刻苦、頑強、團結合作等優良品德。
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沒有一成不變的課程任務,高中化學課程的任務也不例外。隨著社會的進步,科學技術的發展,一些教育觀念和價值觀念會相應地發生改變,這就需要我們不失時機地調整高中化學課程的任務,以體現時代的特點和適應時代的需要。
確定高中化學課程的任務,應該綜合考慮社會對高中畢業生的需求,學科的發展和學生自身的發展。從社會對高中畢業生的需求來看,要求高中學生能有較廣泛的適應面,既能為各行各業輸送合格的就業人員,又能為高一級學校輸送優秀的人才。也就是說,社會對高中畢業生的需求具有多重性。
但近幾十年來,化學的發展非???,以致有不少化學家認為,化學將是21世紀的中心學科?;瘜W與人類、社會、科學、技術等的聯系越來越緊密,與相關學科如環境科學、材料科學、能源科學、生命科學等的相互滲透也越來越強烈,化學應用于現代科學技術的研究正越來越深入,信息和資料也越來越多,每天都有大量的物質被發現或從實驗室里研制出來。化學在社會生活中的重要性正日益顯示出來,很難想象,一個對化學缺乏起碼認識的人,能適應現代社會的生活。再從學生自身的發展來看,高中生的年齡一般為16-18歲,他們已初步形成了自己的興趣、愛好和特長,已具有一定的概括能力,能開始辯證地思考一些化學問題,并能在一定程度上以理論作指導來分類學習一些化學知識。但對于這一年齡段剛升入高中學習的學生來講,大部分人抽象思維困難,學得較死,常常局限于就事論事,不大會靈活應用所學的知識。在學習方法上,則往往更多地習慣于死記硬背,缺少對知識的理解記憶和獨立思考。在動手能力方面則更差些。
上述諸種因素決定了高中化學課程的任務已不再是單純地傳授知識或培養少數未來的化學家,而主要是提高學生的化學素養和發展學生的個性特長,為學生將來參加社會主義建設和進一步學習打好基矗具體地講,有以下幾個方面:
(一)傳授知識。在義務教育初中化學的基礎上,使學生進一步學習一些化學基本概念和原理以及元素化合物的基礎知識,學習一些化學實驗和化學計算的基本技能,初步認識化學與人類、社會、科學、技術等的密切聯系以及化學的重要應用。
(二)發展能力。培養和發展學生的能力,尤其是獨立獲取知識的能力、分析和解決問題的能力以及創新精神,使學生能較自覺地關心與現代社會生活有關的化學問題,如環境、能源、材料、衛生、健康等,并能運用化學知識解釋或解決一些簡單的化學問題。
(三)激發學生學習化學的興趣,培養他們的科學態度和科學方法。
(四)結合化學學科的特點,對學生進行辯證唯物主義和愛國主義教育,培養學生的社會責任感以及刻苦、頑強、團結合作等優良品德。