高师化学专业绿色化学课程教学内容的探讨*

沈玉龙 关俊霞 刘立华 曹文华

(唐山师范学院化学系 河北唐山 063000)

绿色化学是化学学科的一个新兴研究领域，有着广阔的应用前景。随着对绿色化学研究的不断深入，绿色化学的思想和内容已被引入到化学教学之中，国内外很多高校都为学生开设了绿色化学课程[1-4],但是目前对绿色化学课程教学基本内容的选择以及教学模式的研究还相对较少。为激发学生对绿色化学知识的兴趣，更好地发挥绿色化学在培养和提高学生综合素质和科学素养等方面的作用，本文结合教学实践，对高师化学专业绿色化学课程教学的目标以及知识点和教学内容的选择进行探讨。

1 绿色化学课程概况

绿色化学课程作为一门新兴课程，不像其他课程具有成熟的教学大纲及知识点体系;由于绿色化学研究是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化来进行的，具有涉及知识面广、综合性强等特点[5]，因此不同高校开设的课程名称多种多样，课程的教学内容差别也很大。在现已出版的各类绿色化学教材中，不同的编著者根据自己的专业和对知识点的不同理解，在教材内容的选择、知识点的侧重以及教材内容的前后章节安排上都存在较大差异。为明确绿色化学学科的基本知识，确定恰当的绿色化学课程教学内容，我们对近年来国内外出版的一些绿色化学教材的内容进行了分析比较。表1列出了5种国内外有代表性的教材[6-10]的内容。

表1 几种教材内容比较*

*“√”表示教材中涉及该知识点，并展开讨论；空白表示教材中不涉及或仅仅提到该知识点。

由表1可以看出，5种绿色化学教材共同涉及到的知识点为绿色化学的定义、绿色化学的12条原则、绿色溶剂、绿色催化和生物质原料；有4种教材涉及到的知识点为绿色合成技术、绿色化学产品、绿色化学工艺和化工过程强化；有3种教材涉及到的知识点为设计绿色合成路线、绿色化学评估和绿色能源。由于每个知识点关联的知识面非常广泛，所以尽管不同的教材涉及的知识点相同，但是支撑该知识点的具体内容仍有很大的不同。因此，针对不同层次不同专业的学生，确定恰当的绿色化学课程教学目标以及知识点和教学内容，是一个需要研究和解决的重要课题。

2 高师化学专业绿色化学课程的教学目标

高师化学专业的人才培养目标是培养合格的中学化学师资。在《普通高中化学课程标准(实验)》中明确指出，高中化学课程要“注重学生科学探究能力的培养，重视化学基本概念和化学实验，体现绿色化学思想，突出化学对生活、社会发展和科技进步的重要作用”，“能说明合成新物质对人类生活的影响，讨论在化工生产中遵循‘绿色化学’思想的重要性”，“树立绿色化学思想，形成环境保护的意识”。作为未来的中学化学师资，高师化学专业的学生必须要接受绿色化学教育，开设绿色化学课程也就成为人才培养和教学内容改革的必然选择。

根据高师化学专业人才培养目标的要求，开设绿色化学课程的总体教学目标是：要求学生树立绿色化学思想，掌握绿色化学的基本概念和基本原理，为将来从事中学化学教学做好知识和能力的准备。具体包括：(1) 使学生了解为什么需要绿色化学，明确绿色化学对人类健康和环境保护所带来的正面影响；(2) 了解绿色化学发展的主要线索，理解绿色化学的基本概念和原理，形成绿色化学的基本观念，理解在化工生产中遵循绿色化学思想的重要性；(3) 掌握绿色化学的基本方法，能综合运用绿色化学的知识与方法，分析和解决一些化学问题；(4) 培养学生接受并遵循绿色化学的理念，能在未来的教学和研究工作中自觉地运用；(5) 培养学生关注与化学有关的社会热点问题，树立既保护环境又推动工业生产发展的新观念，逐步形成可持续发展的思想。

3 高师化学专业绿色化学课程教学内容的选择

随着绿色化学的发展，绿色化学的科学概念和学科范畴日渐明晰，绿色化学的12条原则已为国际化学界所公认，其内涵也在不断丰富和完善。绿色化学的基本科学问题大致可以归结为4个方面：绿色合成、绿色介质、绿色反应物和绿色催化[11]。绿色化学课程的教学应以绿色化学的12条原则为主线，围绕绿色化学的基本科学问题展开讨论，介绍绿色化学的产生和发展，绿色化学的概念、原理、应用及主要研究动向等内容，使绿色化学课程的教学内容体现基础性、系统性和时代性。

根据高师化学专业绿色化学课程的教学目标，我们确定的绿色化学课程的知识点为绿色化学的定义、绿色化学的12条原则、绿色溶剂、绿色催化、生物质原料、绿色合成技术、绿色化学产品、绿色化学工艺、绿色化学评估及绿色能源。相应设计的教学内容包括：(1) 介绍绿色化学的定义、绿色化学产生和发展的历史背景等；(2) 详细介绍绿色化学的12条原则；(3) 结合已成功的或正在开发的绿色化学工艺实例，就原料、溶剂、催化剂、化学品、合成技术的绿色化等进行讨论。具体分为以下8个章节来授课：

第1章 绿色化学引论：介绍绿色化学产生和发展的历史背景、绿色化学的定义和研究内容、绿色化学的代表性成果——美国总统绿色化学挑战奖获奖项目以及国内外绿色化学教育概况。

第2章 绿色化学原理：讨论绿色化学的12条原则，详细介绍原子经济性的概念及其应用。

第3章 绿色催化剂：以分子筛催化剂、杂多酸催化剂、全氟磺酸树脂、生物催化剂等新型催化剂为例，讨论绿色催化剂的开发与应用。

第4章 绿色溶剂：讨论目前广泛应用的有机溶剂的危害性，介绍绿色反应介质如超临界CO2、超临界水、室温离子液体、全氟溶剂等新型反应介质的应用。

第5章 生物质资源的利用：介绍生物质资源的利用对环境带来的好处，讨论生物质资源的利用途径——生物炼制及其应用实例；介绍目前生物质能源中的热点产品燃料乙醇和生物柴油的开发利用情况。

第6章 绿色化学品：介绍化学品的绿色评估方法；以ODS替代品、可降解塑料、生物农药等为例，讨论安全及可降解化学品的设计与开发。

第7章 绿色合成技术：以微波化学、超声化学、电化学合成、光化学合成等为例，讨论绿色合成技术在化学合成中的应用。

第8章 绿色化学工艺：介绍清洁生产的含义和理论基础，讨论“零排放”的内涵和实施“零排放”的途径，介绍几个典型的清洁生产工艺实例。

4 绿色化学课程的教学实践

我校为高师化学专业学生开设绿色化学选修课已有多年，学生对该课程教学的关注度和满意度都很高，取得了较好的教学效果。下面以第一章“绿色化学引论”为例来介绍我们的具体实践。

为使学生认识学习绿色化学的重要性并激发学生学习绿色化学知识的热情，我们在第1章“绿色化学引论”中主要围绕“为什么我们需要绿色化学”、“为什么要促进绿色化学发展”等问题展开讨论。一方面,通过讨论化学对人类物质生活的贡献以及化学品的生产与使用给人类健康和生态环境带来的众多负面影响(如20世纪世界著名的8大公害事件)，引出对化学学科发展方向的思考；资源与环境是人类生存发展的基础，通过讨论化工行业可持续发展的问题，得出绿色化学是人们必然选择的结论，并分析绿色化学与传统化学理念的不同，如传统化学对化学危险物的控制和管理是以建立“安全”浓度和暴露限制来进行的，而绿色化学的理念是在设计阶段就消除危险物。另一方面,通过介绍绿色化学的国内外发展现状，尤其是对美国总统绿色化学挑战奖获奖项目的简介，说明绿色化学研究已取得的成就；利用美国环保署统计的美国总统绿色化学挑战奖获奖项目在1996～2008年期间所节约的资源以及减排的危险物等数据，说明绿色化学技术带来的诸多益处，由此引出绿色化学是从源头上解决污染的一门科学，对环境、经济和社会的可持续发展具有重要的意义。另外,对于绿色化学的定义，主要介绍绿色化学倡导人P.T.Anastas教授和世界经济合作与发展组织(OECD)分别提出的两个定义；对于绿色化学研究内容,主要介绍英国Crystal Faraday协会在2004年提出的绿色化学的 8个关键技术领域。为使学生在未来的教学工作中自觉地运用绿色化学的知识与方法，我们还在本章的最后介绍了一些国外大学绿色化学教育的代表性工作，如澳大利亚Monash大学为本科生开设的绿色化学必修课程的教学情况(包括教学内容和教学方法)，美国Scranton大学把绿色化学融入传统化学课程的教学情况，美国Oregon大学开展绿色有机化学实验的教学情况，英国York大学绿色化学硕士教育的教学情况等。总之，通过“绿色化学引论”这一章的教学，使学生理解21世纪的绿色经济变革需要绿色化学，绿色化学能为资源节约型和环境友好型社会的构建作出贡献。

参 考 文 献

[1] 刘立华,沈玉龙.唐山师范学院学报,2007,29(5):78

[2] 沈玉龙,王克诚.化学教育,2006(10):63

[3] 颜鲁婷,刘莲云,郑妍鹏,等.大学化学,2008,23(1):21

[4] 相波,李义久.化工高等教育,2008(10):12

[5] 纪红兵,佘元斌.化工进展,2007,26(5):605

[6] 闫立峰.绿色化学.合肥:中国科学技术大学出版社,2007

[7] 胡常伟,李贤均.绿色化学原理和应用.北京:中国石化出版社,2002

[8] 贡长生,张龙.绿色化学.武汉:华中科技大学出版社,2008

[9] 多布尔.绿色化学与工程.北京:科学出版社,2009

[10] Lancaster M.Green Chemistry:An Introductory Text.Cambridge,UK：The Royal Society of Chemistry,2002

[11] 寇元,何玲.化学进展,2008,20(1):5