美国化学教材对我国中学绿色化学教育的启示

霍爱新，张 叶

（唐山师范学院 化学系，河北 唐山 063000）

基础教育学研究

美国化学教材对我国中学绿色化学教育的启示

霍爱新，张 叶

（唐山师范学院 化学系，河北 唐山 063000）

绿色化学已成为我国21世纪中学化学教育的一项重要内容，是实现科学素养教育的途径和手段。通过分析美国新版教材《化学与社会（第五版）》，研究美国绿色化学教育的经验和优势，以探索出有效促进我国中学绿色化学教育发展的措施。

绿色化学；美国化学教材；中学化学；科学素养

20世纪后期，美国基础化学教育发生了一系列改革，1970年代STS教育成为美国化学教育的主题，期望使学生在了解化学知识的同时，了解化学对社会生活的影响；1980年代美国又推出了2061计划，旨在培养学生的科学精神和科学素养，美国开始基础教育科学课程的改革。1990年代绿色化学兴起，为化学教育注入了新的活力。现代教育提倡素质教育，而科学教育提倡科学素养教育，作为基础教育的中学化学教育，应该改变传统的只涉及物质组成、化学反应原理等内容的化学教育模式，而应将绿色化学渗透到化学教育中。绿色化学教育理念恰恰是“STS教育”和“2061计划”在化学教育中的完美结合，因此，绿色化学教育开始在美国基础化学教育中渗透和实施。

1996年，美国国家研究委员会（NRC）颁布了《国家科学教育标准》（NSES）。这部基于当今最佳实践而制定出来的标准，不仅对所谓的具有科学素养的人作出了十分具体的构想，也为美国的教育系统规划出把这种构想变成现实所应采取的具体行动路线[1]。针对科学素养进行绿色化学教育具体表现在以下三个方面：要求将绿色化学的研究示例渗透到课堂教学；要求教师引导学生能动地将绿色化学回归实际，强调科学教师要为学生制订一个以探究为基础的科学大纲[1]；强调要确保学习环境的安全，强调安全是所有的实验科学活动中的重要问题[1]。由此看出，美国《国家科学教育标准》中虽未明确提出绿色化学，但绿色化学原则和理念早已渗透其中，这不仅为教师的绿色化学教学提供了标准，明确了绿色化学教学目的，也使绿色化学教育在中学化学教学中有章可循，更为美国化学教材的研制提供了依据。

鉴于美国对绿色化学教育的研究起步较早、较深入，因此研究美国绿色化学教育的内容和形式，以寻求可借鉴的经验，对我国教育改革和教学有着现实指导意义，从而更好的完善教育教学体系。这里，以美国高中化学教材《化学与生活（第五版）》（段连运等译，化学工业出版社出版，2008年）为例进行分析，因为该教材是以美国STS教育和2061计划背景下的《国家科学教育标准》为依据设计的。

1 美国教材《化学与社会》中绿色化学内容

虽然美国的中学化学教材不断改版，但在以美国《国家科学教育标准》、“2061”计划等教育文件为基础的课程改革中，每个版本的教材中都渗入了绿色化学理念，充实绿色化学内容，随着教材的不断改版，绿色化学理念渗透得更加巧妙、深入，绿色化学内容更加系统、完善。

《化学与社会》这本书的主要读者对象是高中生和大学一二年级的学生，也可以作为对化学感兴趣的人群的科学普及读物。这本书的编辑目的是为了普及化学知识，从而帮助公众全面而客观的认识化学以及化学对人类文明和社会进步不可替代的作用，进而让公众了解通过促进化学的发展来解决社会问题的必要性。

选取美国教材《化学与社会》进行分析，是因为该书的结构设计和内容设计均有亮点。书中引进了许多重大社会问题，并以这些问题为结构主线，从化学的层面上去分析这些问题，与此同时，让学生学习化学的基本事实、基本概念和基本原理，并增强学生对整个社会的责任心、学会以更深远更系统的眼光看问题并做出决策[2]。教材中绿色化学理念的巧妙渗透使学生在潜移默化中提高了绿色化学意识和应用绿色化学能力。下面从教材编排体系和内容体系两个方面来分析。

1.1 编排体系

1.1.1 单元设计所体现的绿色化学

表1 《化学与社会》目录

序号 栏目名称1 网络连接2 动感图像3 自测习题4 绿色化学5 本章概要6 章末习题7 本章小结8 页边注释9 怀疑派化学家10 练一练11 想一想

由表1可知，《化学与社会》单元标题多为社会环境问题，以现代社会人们所面临的环境问题来激发学生学习化学的兴趣，让学生运用化学知识来解决身边的问题。其中绿色化学所占比例较大，有助于学生了解、掌握以及运用绿色化学知识。

1.1.2 栏目设计所体现的绿色化学

该教材栏目的模块化、创新化和多样化非常明显。教材栏目设置如表2所示。

表2 《化学与社会》栏目设置

在绿色化学栏目的设置中，环保内容被单独成栏，用于普及环保立法、探讨常见污染及解决措施[3]。例如该教材第250页介绍了美国一家公司应用以氧来取代玻璃熔炉中所需要空气的技术，这项技术以氧置换空气来减少一氧化氮排放和能源消耗，充分体现了绿色化学中尽量减少化学合成中的有毒原料和有毒产物原则、提高能源经济性原则以及降低环境污染原则。

1.2 内容体系

教材中除了绿色化学这一栏目明确地指出了绿色化学以外，其他部分栏目中也体现着绿色化学理念。根据各个栏目所涉及的内容不同，将该教材栏目初步分为理论部分和社会实践部分。

1.2.1 理论部分中的绿色化学

教材理论部分巧妙地从环境保护的角度将绿色化学内容渗入其中。例如，教材的第六章“消除酸雨威胁”，以一幅醒目的冒着浓烟的一排排烟筒来吸引读者注意力，进而介绍酸雨的存在、主要来源、危害的严重性以及人们应对酸雨的措施。这一章巧妙地从环境污染关系到每个人切身健康的角度带领学生展开学习，在学习化学知识的同时向学生传授绿色化学理念，让他们接受绿色化学，并且能够运用绿色化学知识来解决身边的社会问题，从而激发他们学习化学的兴趣，进而达到提高学生综合素质的目的。

教材理论部分还从经济效益的角度来体现绿色化学。例如，教材的第八章“电子转移产生的能量”也体现了绿色化学理念。这章介绍了人们开发氢能源、太阳能等可再生的资源来代替煤、石油等不可再生资源，在达到环境保护目的的同时节约能源、节约生产成本，从而提高经济效益，可谓一举多得，很好地体现了绿色化学中的提高能源经济性原则。这一章中的“想一想”、“练一练”栏目在帮助学生巩固所学化学知识的同时可以让学生从化学的角度来分析经济效益。

教材理论部分还从生产生活的角度来说明绿色化学的存在。例如教材第376页的“绿色化学”栏目介绍了生物降解的方法和应用，既拓展了学生的知识面，又能帮助学生了解绿色化学在生产生活中的应用。

总之，教材理论部分明确阐述了绿色化学理念，从环境保护、经济效益、生产生活的角度介绍了绿色化学的存在，使学生了解到绿色化学为人们的生产生活提供一定的技术保证，要从根本上解决环境问题还要依靠绿色化学的发展。

1.2.2 社会实践部分的绿色化学

教材中的“练一练”、“怀疑派化学家”、“动感图像”、“网络连接”等栏目的部分内容涉及绿色化学。要求学生根据自己已有的知识通过多种途径进行实践学习，从而体现化学与社会生活、科技进步的紧密联系，让学生通过探究性学习，切身投入到社会实践中，使学生从多角度认识绿色化学。美国科学教育中绿色化学教育方法的开放性和全面性寓于其中。

绿色化学教育的开放性主要体现在“动感图像”和“网络连接”等栏目的设置。教材第149页中的探究延伸的59题“网络连接”指出由于燃料的不完全燃烧也会增加大气中的温室气体，并列举了研究人员为减少温室气体排放而正在研究的几种炉灶，为学生提供一定的资料，要求学生通过网络更加细致地了解排放出的气体和空气污染物，让学生根据已学知识来判断哪些炉子效果较好，并阐述自己关于这些研究对政策影响的看法。这一典型的探究题不仅要求学生能够掌握什么是温室气体以及温室气体对环境的影响，还要求学生通过网络查阅资料了解当前的研究成果，并有自己的观点。学生的学习不再只是单一局限的课本素材，而是鼓励学生去探究新的知识领域，这充分体现了绿色化学在美国科学教育中的开放性教学。

绿色化学教育的全面性在多个栏目中均有体现。例如该教材第377页的“想一想”在讲述“掩埋场的衬里”时，要求学生在网络上搜索“landfills（垃圾掩埋场）”浏览网站，了解垃圾掩埋场衬里塑料材料的争议，并试图寻找更理想的新聚合物。这一题目的设置，要求学生在解决问题时，既要考虑聚合物的分解和环境的保护，还要考虑到生物降解的一些影响因素。这就要求学生结合生物知识和化学知识来共同解决这些问题。绿色化学与物质科学、生命科学、地球与空间科学等其它学科均有着紧密联系，要想更好地解决社会问题仅仅依靠某一学科是行不通的，这也是此书中绿色化学教育全面性的体现。

总之，美国科学教育中的绿色化学教育让学生在课本材料的基础上探究新的知识领域，在化学基础知识的基础上结合其他学科知识解决问题，以开放性和全面性的教育手法引导学生学习，从而全面提高学生的综合素质。

2 美国中学绿色化学教育给我们的启示

1998年，中国科学技术大学首次推出“绿色化学”课程，成功举办过多次绿色化学学术研讨会，绿色化学教育开始引起教育工作者关注[4]。1999年，我国开始基础教育改革，绿色化学进入中学化学课程。例如，初中课程目标中就提出“要培养学生逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念。”[5]2001年初中化学教材，首次引入绿色化学概念。《普通高中化学课程标准（实验）》也明确指出必修课程设计应体现绿色化学思想，并在内容标准中做了规定，选修模块也要求介绍绿色化学知识，使学生形成绿色化学观念[6]。2004年之后高中化学教材也开始介绍绿色化学的理念和内容。如苏教版选修教材的《化学与技术》专题六“从污染防治到绿色化学”，系统介绍了绿色化学概念及技术；人教版选修教材《实验化学》，介绍了绿色化学的概念和绿色化学实验的原则。但是，由于我国对绿色化学教育的研究起步较晚，研究还不够深入和成熟，我们需要借鉴经验，使我国中学绿色化学教育更科学、更完善、更系统。

[1]美国国家研究理事会.戢守志,等译.《国家科学教育标准》[M].北京:科学技术文献出版社,1999.125.

[2]邓小丽.化学教学,2000(3):12-16.

[3]朱玲,王后雄.中学化学,2011(1):8-9.

[4]赖海涛.集美大学学报,2004,5(1):82-85.

[5]全日制义务教育化学课程标准(实验稿)[M].北京:北京师范大学出版社,2001.

[6]普通高中化学课程标准(实验)[M].北京:人民教育出版社,2003:1-2.

（责任编辑、校对：琚行松）

Enlightenment of American Chemical Textbook on Middle School’s Green Chemistry Education’s in China

HUO Ai-xin, ZHANG Ye
(Department of Chemistry, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China)

Green chemistry has become as one of the important contents in China’s 21st century middle school chemistry education, and it is the ways and means to realize scientific literacy education. Through analyzing the American science education standards and new textbook “chemistry and society”, studying American science education experience and the superiority, it is planed to explore effective promoting China middle school of green chemistry education’s reform measures.

green chemistry; American chemical textbook; middle school chemistry; scientific literacy

G423.3

A

1009-9115(2012)05-0142-03

河北省高等教育教学改革立项项目（104037）

2012-04-18

霍爱新（1973-），女，河北唐山人，硕士，副教授，研究方向为化学教育。