發(fā)布時(shí)間:2022-05-29 04:09:49
開(kāi)篇:寫(xiě)作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇化學(xué)與環(huán)境論文,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

[摘要]環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是反映環(huán)境化學(xué)理論課程的重要實(shí)踐方式之一,有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐操作應(yīng)用能力。針對(duì)環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的普遍問(wèn)題,本文探討了基于地方高等院校改革大背景下環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的重新構(gòu)建與改革,教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化選擇,教學(xué)方式方法的建立等方面進(jìn)行了改革與探索。
[關(guān)鍵詞]環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn);課程改革;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法
1引言
環(huán)境化學(xué)是環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科體系的優(yōu)秀組成部分,是環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,它是在化學(xué)學(xué)科的傳統(tǒng)理論和方法的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究在環(huán)境介質(zhì)及各環(huán)境圈層中有害化學(xué)物質(zhì)如有機(jī)污染物、重(準(zhǔn))金屬的存在形態(tài)、種類(lèi)、濃度水平和遷移、轉(zhuǎn)化、降解等環(huán)境行為及其影響因素,環(huán)境效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的一門(mén)科學(xué)。環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)是環(huán)境化學(xué)理論課程的重要實(shí)踐環(huán)節(jié),其目的在與通過(guò)測(cè)定環(huán)境中污染物的濃度,了解污染物的環(huán)境化學(xué)規(guī)律。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使得我國(guó)的整體國(guó)力提高,但改革開(kāi)發(fā)之后很長(zhǎng)一段時(shí)間都是粗放型增長(zhǎng)模式,使得我國(guó)大氣、水體、土壤等環(huán)境質(zhì)量等日趨嚴(yán)重,在此背景下我國(guó)相繼出臺(tái)了大氣、水體和土壤污染防治的專項(xiàng)規(guī)劃,對(duì)環(huán)境質(zhì)量的持續(xù)改善和污染物總量的控制提出了明確的要求,這必然會(huì)使得社會(huì)對(duì)環(huán)境專業(yè)類(lèi)人才的需求增多,需要環(huán)境科學(xué)與工程類(lèi)學(xué)科具備更高級(jí)的專業(yè)實(shí)踐能力和水平滿足環(huán)境質(zhì)量分析和污染總量控制的研究,這對(duì)于環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的改革具有重要的借鑒作用。同時(shí)由于環(huán)境化學(xué)學(xué)科的交叉性,其科學(xué)研究發(fā)展迅猛,這需要我們緊跟學(xué)科前沿,在教學(xué)上如教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和組織形成等方面狠下功夫,不斷的進(jìn)行變革和創(chuàng)新,創(chuàng)建與學(xué)科發(fā)展相結(jié)合、培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革新模式。安慶師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)始于2002年,2006年獲批部級(jí)特色專業(yè),人才培養(yǎng)方案歷經(jīng)改革與創(chuàng)新,但作為環(huán)境科學(xué)專業(yè)的必修基礎(chǔ)性課程,《環(huán)境化學(xué)》與《環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是在學(xué)生掌握良好的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)之后,在大二下學(xué)期同時(shí)開(kāi)設(shè)的課程。我們一直在探索環(huán)境化學(xué)理論合成及其實(shí)驗(yàn)課程的體系,歷經(jīng)了實(shí)驗(yàn)課程體系從無(wú)到有,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容由淺到深,實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員從雜亂到統(tǒng)一,教學(xué)質(zhì)量逐步上升,逐漸探索出適合地方本科師范型院校的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展道路,這些對(duì)高校環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與創(chuàng)新,素質(zhì)教育的深化改革,學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要的作用。
2傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端與不足
在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著一些問(wèn)題與弊端。第一,實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容體系過(guò)于陳舊,更新較慢,基本上沒(méi)有與前沿領(lǐng)域結(jié)合緊密的大型開(kāi)放性實(shí)驗(yàn),大部分實(shí)驗(yàn)都是傳統(tǒng)經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),如水中CODCr的測(cè)定,碘量法測(cè)定水中溶解氧等,這些實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生掌握基本的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作原理與方法,但在這些實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)中,大部分是以教師為主體,從實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹獙?shí)驗(yàn)原理—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等逐一的講解清楚,學(xué)生只是被動(dòng)的完成實(shí)驗(yàn)步驟并撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告就算是完成整個(gè)實(shí)驗(yàn),這對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力有一定的提高,但是不能提升學(xué)生的思考-分析-解決實(shí)驗(yàn)的能力。其次,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上與普通分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)較為類(lèi)似,這對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解環(huán)境化學(xué)的概念,元素、化合物等物質(zhì)在環(huán)境各圈層的遷移轉(zhuǎn)化與循環(huán)等等不能形成一個(gè)直觀、全面的印象,可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的的偏差[1]。再次,由于高校教學(xué)科研評(píng)價(jià)體制因素的影響,一些科研型教師參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的積極性不高,實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容中的研究型、開(kāi)放型和創(chuàng)新型課程幾乎為零,教學(xué)過(guò)程中存在的理論重、實(shí)踐輕,實(shí)驗(yàn)教學(xué)低人一等的意識(shí)依然存在,科研型教師沒(méi)有動(dòng)力和興趣參與、改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方式方法,導(dǎo)致高校的科研成果在本科實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中難以轉(zhuǎn)化成普遍性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,這對(duì)學(xué)生獲取和學(xué)習(xí)教師的科研思維方法是十分不利的影響。針對(duì)在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足與缺陷,筆者結(jié)合自己在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的方式方法探討在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中如何進(jìn)行改革和創(chuàng)新的幾點(diǎn)策略和體會(huì)。
3環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革和創(chuàng)新
3.1實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容體系的優(yōu)化調(diào)整
首先,把實(shí)驗(yàn)課程科學(xué)系統(tǒng)的分門(mén)類(lèi)別的引導(dǎo),由淺至深、由單一到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到綜合、由獨(dú)立到團(tuán)隊(duì)綜合開(kāi)展。要能夠做到從基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)—驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)—獨(dú)立掌握實(shí)驗(yàn)操作—自身思考、設(shè)計(jì)并展開(kāi)實(shí)驗(yàn)的逐步深入過(guò)程,在這其中充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力,使得學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性充分提升,讓學(xué)生對(duì)綜合型、開(kāi)放設(shè)計(jì)型、研究型實(shí)驗(yàn)的態(tài)度向積極性轉(zhuǎn)變。其次,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上,盡可能的與當(dāng)前時(shí)下的熱點(diǎn)進(jìn)行對(duì)接,緊跟學(xué)科發(fā)展前沿與方向,將環(huán)境污染物的分析監(jiān)測(cè)、化學(xué)過(guò)程、環(huán)境化學(xué)行為以及環(huán)境修復(fù)緊密的聯(lián)系起來(lái),與環(huán)境化學(xué)理論課程有機(jī)地結(jié)合,形成融合專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為一體的教學(xué)體系[2]。例如,依據(jù)大氣、水、土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃,有意識(shí)的編排一些與大氣、水體、土壤相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程,如以重金屬在水-氣-土中的生物地球化學(xué)循環(huán)為例,可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)研究重金屬種類(lèi)、形態(tài)等等在環(huán)境各圈層的遷移轉(zhuǎn)化與歸趨效應(yīng)。再次,邀請(qǐng)一些具有較強(qiáng)科研能力的老師作為環(huán)境化學(xué)大型開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)教師,依據(jù)教師的科研項(xiàng)目如國(guó)家自然科學(xué)基金、省部級(jí)科研項(xiàng)目等提出較小的實(shí)驗(yàn)課題,讓學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)查閱—給出初步實(shí)驗(yàn)方案—指導(dǎo)教師的修改和完善等步驟進(jìn)一步掌握該課題的實(shí)驗(yàn)原理,進(jìn)而確定優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案,給出實(shí)驗(yàn)操作步驟與所需設(shè)備儀器試劑清單,并準(zhǔn)備所需儀器、設(shè)備、玻璃器皿、試劑。
3.2靈活安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與教學(xué)模式
實(shí)驗(yàn)課知識(shí)內(nèi)容如實(shí)驗(yàn)原理、儀器的使用和實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程等的復(fù)雜性和繁瑣性使得傳統(tǒng)的板書(shū)式教學(xué)和填鴨式教學(xué)方式十分無(wú)趣,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和操作實(shí)驗(yàn)的積極性不能充分調(diào)動(dòng),因此教師可花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間將實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)步驟做成圖片、動(dòng)畫(huà)等多媒體課件和教學(xué)錄像或趣味視頻,尤其是關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)步驟,如此可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課的趣味性[3]。例如在講授碘量法測(cè)定溶解氧含量的實(shí)驗(yàn)時(shí),利用多媒體課件將實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行形象講解,并用flash動(dòng)畫(huà)緩慢逼真的展示滴定終點(diǎn)時(shí)由淡黃色-藍(lán)色-無(wú)色的顏色變化過(guò)程,不僅能使學(xué)生快速的掌握實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng),同時(shí)也會(huì)使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及過(guò)程的理解加深,使學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)的積極性提高。另外,應(yīng)采用多樣化的考核方式全面地對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)進(jìn)行考核,不能僅僅通過(guò)審閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后給出實(shí)驗(yàn)成績(jī),還應(yīng)結(jié)合考勤情況,實(shí)驗(yàn)態(tài)度和回答問(wèn)題等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核要體現(xiàn)公正公平性,要能夠全面綜合的反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和思考-分析-解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力,同時(shí)應(yīng)該對(duì)具有突出的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和出眾的創(chuàng)新實(shí)踐能力的學(xué)生給予一定分?jǐn)?shù)的獎(jiǎng)勵(lì),并計(jì)入期末考試總成績(jī)中。
3.3開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室資源,拓寬學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間與空間
在時(shí)間和空間上靈活安排環(huán)境化學(xué)開(kāi)放型實(shí)驗(yàn),不拘泥于課堂教學(xué)與集中式實(shí)驗(yàn)教學(xué),給予學(xué)生充分的時(shí)間和空間,讓他們以自己的課程安排和課外時(shí)間為基礎(chǔ),與實(shí)驗(yàn)室預(yù)約確定具體的實(shí)驗(yàn)開(kāi)放時(shí)間,這樣使學(xué)生有更多的時(shí)間和空間去獨(dú)立思考,獨(dú)立閱讀文獻(xiàn),獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案,不斷的摸索實(shí)驗(yàn)并優(yōu)化發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種問(wèn)題。為了更好使學(xué)生參與并完成實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程,對(duì)學(xué)生自愿組成的實(shí)驗(yàn)小組團(tuán)隊(duì),確定每組學(xué)生一般在4~6人,如此的小組團(tuán)隊(duì)合作和協(xié)同分配能力最高,允許各小組之間進(jìn)行交流和資源共享,但必須保證每一小組的實(shí)驗(yàn)任務(wù)都是本小組成員完成的,這樣有利于提高團(tuán)隊(duì)操作實(shí)驗(yàn)的能力,也保證了每一小組實(shí)驗(yàn)成員能充分理解和掌握該實(shí)驗(yàn)的原理、方法和操作規(guī)程步驟[3,4]。對(duì)一個(gè)相對(duì)完整的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,有時(shí)需要在不同的實(shí)驗(yàn)室協(xié)調(diào)完成,這需要各位實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師之間相互協(xié)調(diào)和配合,最大限度調(diào)動(dòng)各研究室人員積極性,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室儀器尤其是一些大型儀器的使用效率。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中指導(dǎo)教師的研究生也可參與指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,一方面能提高研究生的協(xié)調(diào)和動(dòng)手能力,另一方面學(xué)生與學(xué)生之間的交流空間可能比教師與學(xué)生之間的交流更加快捷、更加靈活,可以更加迅速的解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的一些問(wèn)題。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生以理論課程和學(xué)科前沿研究為基礎(chǔ),以教師的科研項(xiàng)目為依托,充分查閱相關(guān)環(huán)境化學(xué)類(lèi)的專業(yè)期刊和文獻(xiàn),積極主動(dòng)參加校級(jí)、省級(jí)和部級(jí)的大學(xué)生科技能力競(jìng)賽如“大學(xué)生挑戰(zhàn)杯”,大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽,大學(xué)生節(jié)能減排大賽等,充分開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的各種資源,讓學(xué)生在課后之余自行設(shè)計(jì)一些感興趣的研究項(xiàng)目[5]。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室將定期向?qū)W生開(kāi)放大型儀器的使用,讓學(xué)生充分了解并掌握大型儀器的原理、使用操作規(guī)程,這樣使學(xué)生在科研實(shí)踐中鍛煉了自己的創(chuàng)新能力,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和發(fā)散創(chuàng)新思維具有重要的作用。
4結(jié)語(yǔ)
環(huán)境化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜的過(guò)程,經(jīng)過(guò)近幾年的探索與實(shí)踐,我校環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)體系的已經(jīng)初步建成,已初步形成在理論中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),以實(shí)驗(yàn)課程完善消化理論課程。一方面注重驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程的建立,提高學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ硪环矫嫱ㄟ^(guò)師生的科研項(xiàng)目,設(shè)置一定比例的綜合性、開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn),鼓勵(lì)探究性學(xué)習(xí),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手操作能力和獨(dú)立分析科學(xué)問(wèn)題的能力,有助于學(xué)生及時(shí)了解環(huán)境化學(xué)研究領(lǐng)域動(dòng)態(tài)及前沿知識(shí),對(duì)研究環(huán)境化學(xué)問(wèn)題,這些為學(xué)生走上工作崗位或繼續(xù)深造提供了良好的機(jī)會(huì)。
作者:趙寬 劉海軍 周葆華 單位:安慶師范大學(xué)
作者:代杰瑞 龐緒貴 劉華峰 喻超 曾憲東 單位:山東省地質(zhì)調(diào)查院
21世紀(jì)勘查地球化學(xué)在解決人類(lèi)資源與環(huán)境的重大問(wèn)題上發(fā)揮著巨大作用,區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè)地質(zhì)研究方面的文獻(xiàn)近10年來(lái)呈明顯上升之勢(shì)[1-9]。自中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局組織實(shí)施新一輪國(guó)土資源大調(diào)查以來(lái),以基礎(chǔ)性、公益性為特色,以服務(wù)于國(guó)土利用規(guī)劃與管理、農(nóng)業(yè)、礦產(chǎn)資源、基礎(chǔ)地學(xué)等多領(lǐng)域?yàn)樽谥嫉亩嗄繕?biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查已先后在我國(guó)各省、市、自治區(qū)大范圍實(shí)施。山東省東部地區(qū)是山東省經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū),改革開(kāi)放以來(lái),隨著工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展,地質(zhì)與地球化學(xué)環(huán)境變化對(duì)當(dāng)?shù)赜绊戄^大,導(dǎo)致與人類(lèi)生活密切相關(guān)且關(guān)系到人類(lèi)生存的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題不斷出現(xiàn)。在山東省人民政府的支持下,2006年以來(lái)開(kāi)展了山東省東部地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查。本文以調(diào)查取得的土壤、淺層地下水等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),較系統(tǒng)地闡述了研究區(qū)土壤、淺層地下水地球化學(xué)特征及評(píng)價(jià)成果,并總結(jié)了本區(qū)存在的生態(tài)地球化學(xué)問(wèn)題,這無(wú)疑是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作,對(duì)本區(qū)資源、環(huán)境評(píng)價(jià)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃具有重要意義。
1調(diào)查區(qū)概況
調(diào)查區(qū)位于山東省東部地區(qū),涉及陸地面積近5.4×104km2(見(jiàn)圖1),包括青島、煙臺(tái)、威海、濰坊、日照、臨沂等6個(gè)地級(jí)市的46個(gè)縣。本區(qū)地勢(shì)為東部、南部地勢(shì)高,中部地勢(shì)低,地貌以低山丘陵和山前傾斜平原為主,另有少部分中山和微傾斜低平原。低山丘陵標(biāo)高200~400m,山前傾斜平原標(biāo)高50~200m,全區(qū)最高峰嶗山標(biāo)高1133m。研究區(qū)水系發(fā)育,河網(wǎng)縱橫,水庫(kù)星羅棋布,交通便利。本區(qū)地處華北板塊和秦嶺—大別山板塊結(jié)合帶,山地丘陵區(qū)占全區(qū)總面積的55%,廣泛發(fā)育有中元古代、新元古代和中新生代侵入巖,巖性主要為二長(zhǎng)花崗巖、石英二長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖,巖石風(fēng)化殘積物多形成棕壤性土、酸性石質(zhì)土和酸性粗骨土,局部地段發(fā)育有元古代、中生代地層,巖性主要為砂巖和碎屑巖。第四系覆蓋區(qū)約占全區(qū)總面積的45%,其最大覆蓋厚度達(dá)150m。第四系成因類(lèi)型多種多樣,更新統(tǒng)以風(fēng)成為主、殘坡-坡洪積次之,全新統(tǒng)則以沖積為主,風(fēng)成、海相沉積次之,土壤主要為潮土、褐土和濱海鹽土[10]。
2生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查工作方法
2.1土壤和地下水樣品采集
表層土壤樣品采用網(wǎng)格布樣法采集,采樣密度為1件/km2,在采樣點(diǎn)周?chē)?0m范圍內(nèi)等量采集3~5點(diǎn)土壤組成一件樣品。采樣時(shí)除去表面雜物,垂直采集地表至20cm深的土壤,保證上下均勻采集,并棄去動(dòng)植物殘留體、礫石、肥料團(tuán)塊等,裝入干凈布袋,樣品原始質(zhì)量大于1000g;同時(shí)采集深層土壤樣品,采樣密度為1點(diǎn)/4km2,采樣深度1.5~2.0m。土壤樣品風(fēng)干、敲碎、過(guò)833μm(20目)尼龍篩,并將4個(gè)相鄰網(wǎng)格(表層樣4km2,深層樣16km2)的樣品組合為1個(gè)樣進(jìn)行測(cè)試。表層土壤有效態(tài)樣品采用網(wǎng)格布樣法,采樣密度為1件/16km2,采樣方法同表層土壤樣品。淺層地下水樣按16km2的密度布設(shè)采樣點(diǎn),選擇井徑大、水位高的民井采集水樣。取樣時(shí)間為旱季(2008年10~12月),采樣前先抽水一段時(shí)間去除井中滯留水,采樣時(shí)盡量不擾動(dòng)水體,采用瞬時(shí)采樣法,把裝樣瓶沉入水下30cm處取樣。在野外由采樣人員按規(guī)程加保護(hù)劑后及時(shí)送實(shí)驗(yàn)室分析。
2.2土壤和地下水樣品測(cè)試元素與指標(biāo)
表層土壤、深層土壤樣品測(cè)試Al2O3、CaO、K2O、MgO、Fe2O3、Na2O、Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、SiO2、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr、C、有機(jī)碳(OrgC)和pH值,共54項(xiàng)指標(biāo)。樣品由湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所采用X射線熒光光譜、等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)氫化物發(fā)生-原子熒光光譜(HG-AFS)、等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)等一整套大型精密儀器進(jìn)行測(cè)試。表層土壤元素有效態(tài)樣品由山東省地質(zhì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究院采用ICP-AES、AFS和堿解擴(kuò)散等方法測(cè)定N、P、K、Mo、B、Mn、Cu、Zn、Fe、S、Se等元素有效量以及pH值。淺層地下水樣品由山東省地質(zhì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究院采用ICP-MS、ICP-AES和原子熒光分光光度計(jì)測(cè)試Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Cd、Hg、As、Pb、Se、Ni、Be、Ba、Co、Sr、Th、U、N、P、K、Cr(Ⅵ)及總硬度、溶解性總固體、氯化物、NO-2、高錳酸鉀指數(shù)(COD)、氰化物、氟化物、碘化物、pH值,共30項(xiàng)指標(biāo)。采用了標(biāo)準(zhǔn)樣、密碼樣、監(jiān)控樣等多種監(jiān)控手段,保證了分析質(zhì)量的可靠性,測(cè)試質(zhì)量通過(guò)了中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局專家組的驗(yàn)收。
2.3數(shù)據(jù)處理及圖件編制
采用中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心開(kāi)發(fā)的GeoMdis地球化學(xué)信息系統(tǒng)和R-2.6.1程序進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值的求取首先對(duì)數(shù)據(jù)頻率分布形態(tài)進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)。服從正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布的,分別用算術(shù)平均值和幾何平均值代表基準(zhǔn)值;不服從正態(tài)分布的,則按(算術(shù)平均值±3倍標(biāo)準(zhǔn)離差)反復(fù)剔除,平均值或幾何平均值代表基準(zhǔn)值;剔除后仍不滿足正態(tài)分布的,則以眾值代表基準(zhǔn)值。背景值的求取方法與基準(zhǔn)值相同。淺層地下水背景值是原始數(shù)據(jù)反復(fù)剔除2倍標(biāo)準(zhǔn)離差后確定的。利用中國(guó)地質(zhì)大學(xué)研制的MapGis軟件制作地球化學(xué)圖以及綜合評(píng)價(jià)圖和解釋圖件。
3結(jié)果與討論
3.1土壤地球化學(xué)特征及環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)
山東省東部地區(qū)土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值與背景值參數(shù)見(jiàn)表1。與全國(guó)土壤A層(51種元素或指標(biāo))豐度相比,山東省東部地區(qū)土壤背景值偏高的元素有:氧化物SiO2、Al2O3、K2O、Na2O,鹵族元素Br、Cl,重金屬元素Cd、Pb、Ba,其他元素N、S、Be、Zr、P、Sr。其中有害元素Cd為全國(guó)土壤豐度的1.2倍,Pb為1.1倍,與全國(guó)豐度差異不明顯;Ba為1.65倍,明顯偏高。土壤背景值偏低的元素有:堿金屬、堿土金屬CaO、MgO、Li、Rb等,放射性元素U、Th,鐵族元素Cr、Fe、Mn、Ni、Co、V、Ti,B、As、Cu、Sb、Ni、Hg、Se等元素。其中Ca為全國(guó)豐度的45.3%,Mg為全國(guó)豐度的62.2%,Mo為全國(guó)豐度的71.3%,B為全國(guó)豐度的73.5%。所缺乏的元素中,除Ag、Nb、Sc、Hg、Sb、As外,大部分為動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)元素或有益元素,這種現(xiàn)象應(yīng)引起重視。與全國(guó)土壤C層(僅13種元素)豐度相比,山東省東部地區(qū)土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值僅Mn元素略偏高外,重金屬元素Hg、As、Cd、Ni、Pb、Cr和有益元素Zn、Cu、Se、Co等均低于全國(guó)土壤平均值,一方面表明調(diào)查區(qū)絕大部分區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量較好,但另一方面也會(huì)造成微量營(yíng)養(yǎng)元素不足,特別是Se僅為全國(guó)的41%,Zn含量?jī)H為全國(guó)的74%,這些營(yíng)養(yǎng)元素在土壤中原始儲(chǔ)備量不足,是調(diào)查區(qū)表層土壤(種植土壤環(huán)境)出現(xiàn)缺素的根本原因。前人研究認(rèn)為,土壤化學(xué)成分直接與基巖、母質(zhì)類(lèi)型相關(guān),母巖風(fēng)化形成的土壤的地球化學(xué)元素特征總體與巖石地球化學(xué)特征一致[11]。調(diào)查區(qū)發(fā)育中酸性、酸性侵入巖,酸性花崗巖大量出露,這類(lèi)巖石本身缺乏MgO、CaO、Fe2O3、Co、Cr、V、Ti、Ni、Mn等,而富含K2O、Al2O3、SiO2、Na2O和Ba、Sr、S、P、Cd、Zr、Pb等元素,加上礦化作用的影響,致使這些元素的背景值較高。此外,土壤以粗骨土、石質(zhì)土為主,顯酸性,淋溶作用強(qiáng)烈,致使堿金屬、堿土金屬元素大量流失。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
3.2土壤地球化學(xué)背景值與基準(zhǔn)值對(duì)比特征
表層、深層土壤是在同一成土母質(zhì)基礎(chǔ)上發(fā)育而成,土壤地球化學(xué)含量特征理應(yīng)一致,但表層土壤在成土過(guò)程中,受自然風(fēng)化淋漓作用和人為擾動(dòng)如后期工業(yè)“三廢”、增施肥料、污灌和農(nóng)藥等因素影響,使其含量特征產(chǎn)生明顯差異。因此,表層土壤中的元素含量,除受母巖風(fēng)化成土作用的控制外,還受到人為活動(dòng)的影響。對(duì)比表層土壤與深層土壤平均值(表1)可以看出,表層土壤中SiO2、Mo、Na2O、Sr、B、Zn、Sn、Br、Bi、Pb、Cu、Zr、Ag、Cl、Se、Cd、S、P、C、Hg、N、OrgC等元素或指標(biāo)平均含量高于深層土壤,其中表層土壤中Se、Cd、S、P、C、Hg、N、OrgC平均含量比其深層土壤高出0.3~1.7倍,OrgC富集最為顯著,反映了成土過(guò)程和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然成分的改造是極其顯著的;表層土壤中Zn、Pb、Cu、Se、Cd、S、P、Hg、N、OrgC等元素或指標(biāo)平均含量明顯增高與人類(lèi)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有密不可分的聯(lián)系。此外發(fā)現(xiàn)表層土壤中Co、pH、Sb、Ni、Li、Mn等元素或指標(biāo)的平均值略低于深層土壤,其中pH值偏低反映了在成土作用和人為活動(dòng)影響下土壤酸性增強(qiáng)的趨勢(shì),其余各元素在表層土壤與深層土壤的平均含量基本一致。根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618—1995),采用尼梅羅指數(shù)法對(duì)表層土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)(表2),結(jié)果表明質(zhì)量好和較好的Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)土壤占全區(qū)總面積的99.87%,其中Ⅱ類(lèi)土壤占19.23%,主要分布在煙臺(tái)—招遠(yuǎn)、牟平—乳山礦集區(qū)和沂沭斷裂帶北段以及城鎮(zhèn)周邊,主要與金礦作用和人類(lèi)活動(dòng)污染有關(guān);質(zhì)量差的Ⅲ類(lèi)和劣Ⅲ類(lèi)土壤占全區(qū)總面積的0.13%,主要呈“點(diǎn)源狀”或小面積片狀分布在棲霞市東部、煙臺(tái)市高疃鎮(zhèn)、乳山市下初鎮(zhèn)、萊西市馬連莊鎮(zhèn)和臨朐縣龍崗鎮(zhèn),主要污染元素為Cd、Cr、Ni、Hg。
3.3淺層地下水地球化學(xué)特征及環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)
從調(diào)查區(qū)淺層地下水元素含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表3)可以看出,原始數(shù)據(jù)最大值與最小值一般相差數(shù)百倍至數(shù)千倍,有些指標(biāo)如可溶性固體總量、總硬度、Cl-、U、Zn、Mn、Fe、Pb、Mo甚至相差上萬(wàn)倍;大多數(shù)指標(biāo)在剔除離群值前后均值差異較大,如NO-2、Cl-、Mo、Fe、Mn剔除前平均值是剔除后平均值的5倍以上,這說(shuō)明剔除樣本大多數(shù)為高值數(shù)據(jù),這部分可認(rèn)為是在局部地質(zhì)高背景或在人類(lèi)活動(dòng)影響下產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù),同時(shí)說(shuō)明部分元素或指標(biāo)含量變化較大,局部地下水水質(zhì)較差。本區(qū)淺層地下水中大部分元素處于自然低背景含量狀態(tài),根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848—93)中Ⅲ類(lèi)水(可直接飲用水)標(biāo)準(zhǔn),淺層地下水元素或指標(biāo)超標(biāo)情況見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn),NO2-、總硬度超標(biāo)最嚴(yán)重,其次為溶解性總固體、高錳酸鉀指數(shù)、Cl-、F-、Mn、Fe,少量點(diǎn)位的Cd、Cu、Co、Cr(Ⅵ)、Mo、Ba、Zn、Ni、Pb、pH、Be超標(biāo)。根據(jù)淺層地下水超標(biāo)的空間分布情況,F(xiàn)e、Mn、Cl-、總硬度的大規(guī)模異常以自然成因?yàn)橹鳎瑸I海地區(qū)含量增高,以致超過(guò)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。而其他指標(biāo)超標(biāo)則可能是人為污染造成的,呈點(diǎn)源狀分布在人口密集的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及工礦企業(yè)周邊地區(qū)。地下水指標(biāo)超標(biāo)可能對(duì)當(dāng)居民的健康造成危害,應(yīng)引起重視。
4調(diào)查區(qū)主要生態(tài)地球化學(xué)問(wèn)題
4.1山地丘陵區(qū)土壤pH值低
土壤pH值反映其酸堿度,本區(qū)表層土壤的pH值在3.81~9.56,中值6.44,51.52%的樣品呈酸性(pH值<6.5,見(jiàn)表5),酸性土壤主要位于山地丘陵區(qū),而pH值大于7.5的堿性土壤區(qū)主要位于海積平原和現(xiàn)代灘涂。深層土壤的pH值在4.61~9.66,中值7.44。表層與深層土壤是在相同條件下(成土母質(zhì)、氣候、地貌等)發(fā)育而成的,與深層土壤pH值相比,表層土壤酸性、弱酸性所占比例增大(表5),而堿性土壤特別是強(qiáng)堿性土壤所占比例大幅度減小,統(tǒng)計(jì)表明從自然環(huán)境下的深層土壤到人為環(huán)境下的表層土壤酸性面積增加了42.12%,說(shuō)明在成土作用和人為耕種影響下,如在不合理施肥、灌溉以及城鎮(zhèn)化、工業(yè)區(qū)污染等人為擾動(dòng)因素的影響下,表層酸性土壤比例增加,并在堿性廢水排污等影響下向強(qiáng)酸化、強(qiáng)堿化兩極化發(fā)展。這種變化對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境具有不利影響,尤其是人類(lèi)活動(dòng)引起的表層土壤酸化現(xiàn)象應(yīng)該引起足夠的重視。土壤pH值降低可能引起土壤有效養(yǎng)分的淋失和有害重金屬元素的活性增強(qiáng)[7,13]。從表6可見(jiàn),速效K、有效S、有效B、有效Zn等元素有效態(tài)與pH值呈顯著正相關(guān)(置信度α=0.05,相關(guān)系數(shù)的臨界值為0.183),有效Se、有效Mn與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)。
4.2沿海土地貧瘠
沿海地帶發(fā)育由海相沉積物形成的濱海鹽土和濱海潮灘鹽土,含沙量高于區(qū)內(nèi)的潮土、棕壤、褐土,在風(fēng)力作用下,形成濱海風(fēng)沙帶。濱海花崗巖臺(tái)地灌溉水資源缺乏,多為旱地,農(nóng)業(yè)耕作活動(dòng)易使粗骨土、石質(zhì)土中黏粒流失(或風(fēng)蝕),造成表土沙化。由自然作用及人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的土壤沙化是導(dǎo)致沿海土地貧瘠的主要原因。有機(jī)質(zhì)、N、P、K是土壤的主要養(yǎng)分指標(biāo),其含量的高低直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平。調(diào)查結(jié)果(表7)表明,沿海地帶有機(jī)質(zhì)、N、P、K含量均低于全區(qū)平均值,其中有機(jī)質(zhì)、N明顯偏低;有機(jī)質(zhì)、N、K低于全省平均值。按農(nóng)業(yè)部土壤元素全量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),沿海地區(qū)全鉀達(dá)到適度級(jí)水平,僅局部略缺乏,有機(jī)質(zhì)、全磷為缺乏級(jí),而全氮為嚴(yán)重缺乏級(jí),養(yǎng)分總體供應(yīng)水平低,土壤肥力水平較差。沿海地區(qū)土壤肥力水平偏低的現(xiàn)象應(yīng)該引起有關(guān)部門(mén)的重視。
4.3局部土壤重金屬污染嚴(yán)重
土壤重金屬元素可以經(jīng)過(guò)水體、土壤、食物鏈影響動(dòng)植物和人體健康,是一種潛在的“化學(xué)定時(shí)炸彈”[14]。本文采用土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值評(píng)價(jià)重金屬污染程度[15-16]。計(jì)算得到表層與深層土壤元素間相關(guān)系數(shù)一般大于0.5,表明表層與深層土壤的原始物質(zhì)組成基本一致,深層土壤元素含量在一定程度上可以代表表層土壤的原始物質(zhì)(未受污染)元素含量[17-19]。因此,以16km2內(nèi)的4個(gè)表層土壤樣品元素含量平均值代表該單元的表層土壤元素含量并對(duì)應(yīng)深層土壤。為消除成壤作用本身對(duì)表層土壤重金屬富集作用的影響,求取表層土壤與該單元深層土壤元素含量比值Pi:Pi=C表/C表ScC深/C深Sc將比值Pi作為單項(xiàng)污染指數(shù),用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法確定其綜合污染指數(shù)P:P=(Pi2ave+Pi2max)/2槡]將指數(shù)P劃分為:P≤2.0為清潔,2.0<P≤3.0時(shí)為輕度污染,3.0<P≤4.0為中度污染,P>4為嚴(yán)重污染。采用上述污染評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖2,可發(fā)現(xiàn)調(diào)查區(qū)表層土壤中存在兩個(gè)明顯的局部重金屬污染帶。第一個(gè)污染帶主要分布在萊州—招遠(yuǎn)—煙臺(tái)和牟平—乳山,范圍大,由Hg、Cd、Pb等組成,達(dá)到重污染程度,該污染帶內(nèi)金礦點(diǎn)密集,表層、深層土壤元素分布分配特征差異明顯,其污染因素可能主要與成礦作用產(chǎn)生的伴生重金屬元素或金礦山開(kāi)采引起的表層土壤重金屬富集有關(guān)。第二個(gè)元素污染帶主要分布在人口密集的城鎮(zhèn)地帶,以Hg、Cd、Zn、Se、S等元素為主,多為中度污染,局部已達(dá)重度污染,其元素的富集面積和強(qiáng)度明顯弱于第一個(gè)污染帶,該元素污染帶在幾處城鎮(zhèn)區(qū)如諸城市、濰坊市、平度市、萊西市、乳山市、蓬萊市、青島市北部等形成了清晰的Hg、Cd、Se、S等元素的濃集中心,人類(lèi)活動(dòng)(采金污染、工業(yè)生產(chǎn)、城市人口密集生活)等是造成表層土壤環(huán)境中此類(lèi)元素含量較高的主要原因。以上分析了由人為成因?qū)е峦寥牢廴镜姆植夹问脚c特點(diǎn)。自然地質(zhì)作用也是導(dǎo)致本區(qū)土壤富集重金屬元素污染的又一重要原因,自然作用與人為污染在表現(xiàn)形式上有一定區(qū)別。自然成因的土壤重金屬污染具有非點(diǎn)源狀、多元素組合、低強(qiáng)度、深層與表層同時(shí)富集等共性[20-22],如臨朐東部Cu、Cr、Ni、Co等重金屬相對(duì)富集范圍(或異常區(qū))與當(dāng)?shù)匾惶坠旁糯L(zhǎng)花崗巖的分布范圍高度一致,是由地質(zhì)背景所形成,非人為污染。對(duì)上述土壤重金屬元素局部嚴(yán)重污染土壤中所種植的農(nóng)作物進(jìn)行抽樣調(diào)查,發(fā)現(xiàn)因土壤重金屬污染而出現(xiàn)了部分小麥、玉米等農(nóng)作物樣品的Cr、Cd、Pb、Zn等重金屬元素含量超標(biāo),其中個(gè)別農(nóng)作物樣品的Cd、Zn超標(biāo)相當(dāng)明顯(表8),另外還發(fā)現(xiàn)上述農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤中As、Cu都沒(méi)有超標(biāo),相應(yīng)所采集的6件樣品也均無(wú)As、Cu超標(biāo)現(xiàn)象。這說(shuō)明土壤中重金屬元素污染可能是導(dǎo)致其所生長(zhǎng)植物出現(xiàn)重金屬含量超標(biāo)的一個(gè)非常重要的原因。本區(qū)表層土壤重金屬元素污染已對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的安全產(chǎn)生影響。5結(jié)語(yǔ)#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
(1)山東省東部地區(qū)5.4萬(wàn)km2的表層土壤和深層土壤地球化學(xué)調(diào)查表明,受母巖或母質(zhì)的影響,土壤中Si、Al、K、Na、Br、Cl、Cd、Pb、Ba、S、Be、Zr、P等元素含量較高,而Ca、Mg、Fe、Mn、Ni、Co、B、Cu、Ni、Se等動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)元素或有益元素含量較低。對(duì)比本區(qū)土壤地球化學(xué)背景值和基準(zhǔn)值發(fā)現(xiàn),Zn、Pb、Cu、Se、Cd、S、P、Hg、N、OrgC等元素的背景值比基準(zhǔn)值高出0.3~1.7倍,反映了本區(qū)成土作用和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)上述元素在表層與深層土壤中含量與分布的影響是極其顯著的。
(2)山東省東部地區(qū)酸性、弱酸性表層土壤分布面積達(dá)50%以上,并在人類(lèi)活動(dòng)影響下具有向強(qiáng)酸、強(qiáng)堿兩極化發(fā)展的趨勢(shì),易引起土壤有效養(yǎng)分的淋失和有害重金屬元素的活化;局部地區(qū)淺層地下水超過(guò)國(guó)家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),NO-2、總硬度超標(biāo)最嚴(yán)重,其次為溶解性總固體、高錳酸鉀指數(shù)、Cl-、F-等,已經(jīng)對(duì)居民用水產(chǎn)生影響;沿海地區(qū)N、P、有機(jī)質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)水平較低;萊州—煙臺(tái)和牟平—乳山礦集區(qū)以及人口密集的城鎮(zhèn)地帶表層土壤Hg、Cd、Pb、Zn、Se、S等元素污染嚴(yán)重。
(3)本文的研究結(jié)果表明,人類(lèi)活動(dòng)(采金污染、工業(yè)生產(chǎn)、城市人口密集生活等)和地質(zhì)背景的共同作用,是造成局部地段土壤中重金屬元素污染的主要原因。部分被嚴(yán)重污染的土壤中所富集的重金屬元素已影響到植物,導(dǎo)致部分農(nóng)產(chǎn)品中Cr、Cd、Pb、Zn等重金屬元素含量超標(biāo),有必要對(duì)污染區(qū)農(nóng)作物進(jìn)行重復(fù)采樣調(diào)查,進(jìn)一步健全農(nóng)產(chǎn)品污染物檢測(cè)體系。
【摘要】環(huán)境污染、人口問(wèn)題和糧食問(wèn)題已經(jīng)成為困擾人們的三大問(wèn)題。隨著中國(guó)人口數(shù)量的增長(zhǎng),糧食問(wèn)題日益嚴(yán)重,如何在不破壞生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)糧食的增收,保證人們不會(huì)再一次面對(duì)溫飽問(wèn)題,是現(xiàn)今國(guó)家以及政府相關(guān)部門(mén)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。要想實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型的農(nóng)業(yè)發(fā)展,需要人們立足于現(xiàn)今農(nóng)業(yè)中化學(xué)農(nóng)藥的使用現(xiàn)狀,分析化學(xué)農(nóng)藥對(duì)環(huán)境造成的危害,并在此基礎(chǔ)上對(duì)如何減少有毒化學(xué)農(nóng)藥的使用,發(fā)展環(huán)境友好型農(nóng)業(yè),促進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展提出可行性建議,旨在推動(dòng)中國(guó)農(nóng)業(yè)在不破壞環(huán)境的基礎(chǔ)之上又好又快的發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】化學(xué)農(nóng)藥;環(huán)境保護(hù);可持續(xù)發(fā)展
1化學(xué)農(nóng)藥的應(yīng)用現(xiàn)狀
中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó),也是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)。在中國(guó),農(nóng)業(yè)的發(fā)展影響整個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的提高。化學(xué)農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的附屬品,屬于經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品,化學(xué)農(nóng)藥的使用推動(dòng)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展,但也在一定程度上對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提出了更大的挑戰(zhàn)。1.1化學(xué)農(nóng)藥的使用提升了農(nóng)作物的產(chǎn)量在經(jīng)濟(jì)飛速進(jìn)步,人口急劇增長(zhǎng)的時(shí)代,要想人們不再面臨“”問(wèn)題,解決每一個(gè)人的溫飽問(wèn)題是非常重要的。據(jù)悉,在2050年時(shí),世界的人口總量可能將達(dá)到90億,這就意味著農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展刻不容緩,農(nóng)作物的總產(chǎn)量要在現(xiàn)今基礎(chǔ)之上大幅提高。要想達(dá)到農(nóng)作物增收的目標(biāo),化學(xué)農(nóng)藥的使用必不可少。首先,化學(xué)農(nóng)藥的使用能夠在防蟲(chóng)治蟲(chóng)上發(fā)揮極大的作用,使農(nóng)作物在生長(zhǎng)過(guò)程中不被害蟲(chóng)損害;再者,化學(xué)農(nóng)藥的使用可以促進(jìn)農(nóng)作物向更好的、有利于人們生活的方向生長(zhǎng)。如果沒(méi)有農(nóng)藥的使用,隨著人口的增長(zhǎng),人們必然會(huì)再次面對(duì)溫飽問(wèn)題。1.2化學(xué)農(nóng)藥的使用量日益增大隨著退耕還林政策的進(jìn)一步深化,要想在僅有的農(nóng)業(yè)用地上實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的最大增收,化學(xué)農(nóng)藥的使用必不可少。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人們的收入增加了,但是物價(jià)的上漲依舊給人們的生活帶來(lái)了負(fù)擔(dān)。農(nóng)民要想得到一個(gè)高創(chuàng)收,就必須使用化學(xué)農(nóng)藥保證農(nóng)作物的順利生長(zhǎng)。因此,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,化學(xué)農(nóng)藥的使用量日益增大。1.3高毒含磷農(nóng)藥的使用仍然較為頻繁含磷化學(xué)農(nóng)藥較其他有機(jī)化學(xué)農(nóng)藥來(lái)講,具有更高的毒性,含磷化學(xué)農(nóng)藥的殘留會(huì)給人和動(dòng)物帶來(lái)極大的危害。2010年,國(guó)家農(nóng)業(yè)部下達(dá)禁用高毒有機(jī)含磷農(nóng)藥的公告,全面禁止含磷農(nóng)藥的使用。自公告以來(lái),含磷農(nóng)藥的使用受到了一定抑制,但仍有不法商人利用法律制度的空子,進(jìn)行含磷農(nóng)藥的違規(guī)生產(chǎn)。不少農(nóng)民也因?yàn)楹邹r(nóng)藥在使用過(guò)程中具有高效的殺蟲(chóng)性、除草性,從而選擇繼續(xù)使用高毒含磷農(nóng)藥。因此,在化學(xué)農(nóng)藥的使用過(guò)程中,高毒含磷農(nóng)藥的使用依舊不容小覷。
2化學(xué)農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的影響
化學(xué)農(nóng)藥的使用是不可避免的,化學(xué)農(nóng)藥的使用能夠幫助農(nóng)作物順利生長(zhǎng),也能夠幫助農(nóng)民實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的增收。但是,化學(xué)農(nóng)藥的使用也給人們的健康和生活環(huán)境造成了一定的影響。第一,化學(xué)農(nóng)藥的使用導(dǎo)致生物物種多樣性減少。在農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中,化學(xué)農(nóng)藥使用的主要作用使防蟲(chóng)治蟲(chóng)、防草治草。在化學(xué)農(nóng)藥發(fā)揮作用的同時(shí),會(huì)導(dǎo)致生物物種多樣性的減少。第二,化學(xué)農(nóng)藥的使用造成環(huán)境污染。環(huán)境污染包括土壤污染、大氣污染和水體污染。在農(nóng)藥的使用過(guò)程中,農(nóng)藥多以噴灑和填埋的方式使用于農(nóng)作物上,這樣就會(huì)導(dǎo)致土壤污染、大氣污染和水體污染。2013年,山西長(zhǎng)治發(fā)生有機(jī)物苯胺泄露事件,使周邊人畜的用水安全受到了嚴(yán)重威脅;2015年9月,檢察機(jī)關(guān)發(fā)現(xiàn),貴州玉屏湘盛化工有限公司的生產(chǎn)廢水和廢渣淋溶水導(dǎo)致廠區(qū)周?chē)寥朗艿絿?yán)重污染,土壤中鉛、鋅、砷、鎘、汞等重金屬顯示出不同程度的超標(biāo)。第三,化學(xué)農(nóng)藥的使用危害人體健康。化學(xué)農(nóng)藥的使用對(duì)人體健康的危害主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一方面,化學(xué)農(nóng)藥使用所造成的環(huán)境污染問(wèn)題是具有歷史性、社會(huì)性和長(zhǎng)久性的;另一方面,化學(xué)農(nóng)藥的使用會(huì)導(dǎo)致某些農(nóng)作物產(chǎn)品帶有化學(xué)農(nóng)藥殘留,這些農(nóng)藥殘留一旦被誤食進(jìn)入體內(nèi),會(huì)對(duì)人的身體產(chǎn)生很大的威脅。
3化學(xué)農(nóng)藥使用與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合,助力可持續(xù)發(fā)展
要想實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的增收,使農(nóng)業(yè)的發(fā)展能夠跟上人口的增長(zhǎng),必須注重化學(xué)農(nóng)藥的使用,但是化學(xué)農(nóng)藥的使用給大氣、土壤、水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境以及人類(lèi)自身都帶來(lái)了一定的副作用。因此,如何權(quán)衡化學(xué)農(nóng)藥的使用與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系,是現(xiàn)今政府工作的重中之重。為了更好的將化學(xué)農(nóng)藥的使用與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合,助力于中國(guó)的可持續(xù)發(fā)展,需要注重以下幾點(diǎn):3.1宣傳化學(xué)農(nóng)藥科學(xué)使用理念,促進(jìn)農(nóng)業(yè)與生態(tài)共同進(jìn)步農(nóng)民是農(nóng)業(yè)發(fā)展的主力軍,農(nóng)民的意識(shí)形態(tài)決定著農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。面對(duì)農(nóng)民濫用亂用農(nóng)藥的問(wèn)題,國(guó)家及其相關(guān)部門(mén)應(yīng)該采取相應(yīng)政策,宣傳化學(xué)農(nóng)藥科學(xué)使用的理念,促進(jìn)農(nóng)業(yè)與生態(tài)的共同進(jìn)步。首先,要宣傳正確用藥、科學(xué)用藥的理念,引導(dǎo)農(nóng)民在農(nóng)業(yè)過(guò)程中針對(duì)不同的農(nóng)作物問(wèn)題,采取不同的措施,進(jìn)而在少量使用化學(xué)農(nóng)藥的情況下保證農(nóng)作物的順利生長(zhǎng);其次,政府要對(duì)農(nóng)民進(jìn)行集中培訓(xùn),使其具備生態(tài)環(huán)境保護(hù)的意識(shí),不過(guò)度使用化學(xué)農(nóng)藥,杜絕國(guó)家規(guī)定的高磷有機(jī)農(nóng)藥的使用;再者,當(dāng)農(nóng)民有了一定的辨別真假農(nóng)藥的意識(shí),具備了一定的環(huán)境保護(hù)意識(shí)之后,盡管仍舊有不法分子會(huì)鉆法制的漏洞,生產(chǎn)不法農(nóng)藥,農(nóng)民也不會(huì)再購(gòu)買(mǎi)不法農(nóng)藥,不會(huì)縱容不法分子的不法行為。3.2健全法制,抵制劣質(zhì)化學(xué)農(nóng)藥的使用劣質(zhì)化學(xué)農(nóng)藥的使用不僅不能實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的增收,還會(huì)導(dǎo)致更加嚴(yán)重的環(huán)境污染。劣質(zhì)農(nóng)藥在生產(chǎn)合成過(guò)程中所造成的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境壓力與優(yōu)質(zhì)農(nóng)藥相比是一樣的,但是劣質(zhì)農(nóng)藥的性價(jià)比很低,劣質(zhì)農(nóng)藥的使用有百害而無(wú)一利。為改善這一現(xiàn)象,國(guó)家政府及其相關(guān)部門(mén)應(yīng)該健全法制,引導(dǎo)農(nóng)民一起抵制劣質(zhì)化學(xué)農(nóng)藥的使用。首先,國(guó)家應(yīng)該加強(qiáng)化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)品出廠的檢查制度,對(duì)于不達(dá)標(biāo)的農(nóng)藥產(chǎn)品不允許出廠;其次,國(guó)家相關(guān)部門(mén)應(yīng)該加強(qiáng)化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)品的市場(chǎng)監(jiān)測(cè)和監(jiān)督,防止不法分子成為法制的“漏網(wǎng)之魚(yú)”;再者,國(guó)家及其相關(guān)部門(mén)要對(duì)生產(chǎn)劣質(zhì)化學(xué)農(nóng)藥的廠家進(jìn)行有效的治理,給與其罰款或停業(yè)的處罰,進(jìn)而防止不法商家的再生,保證化學(xué)農(nóng)藥市場(chǎng)的安全、綠色、高效。3.3加強(qiáng)環(huán)境和水質(zhì)監(jiān)測(cè),推廣綜合防治技術(shù)現(xiàn)今農(nóng)業(yè)中常用的防止技術(shù)是化學(xué)防治技術(shù),化學(xué)防治技術(shù)的廣泛應(yīng)用造成了環(huán)境和水質(zhì)污染。因此,加強(qiáng)環(huán)境和水質(zhì)的監(jiān)測(cè)力度,給人們提供一個(gè)良好的生活環(huán)境和干凈安全的飲用水資源是勢(shì)在必行的。同時(shí),推廣綜合防治技術(shù),不再單一的采用化學(xué)防治技術(shù)對(duì)待農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的蟲(chóng)草問(wèn)題,也是現(xiàn)今農(nóng)業(yè)發(fā)展的重中之重。生物防治技術(shù)在防蟲(chóng)防草方面也顯示出了一定的優(yōu)勢(shì),因此,采用生物防治技術(shù)和化學(xué)防治技術(shù)相結(jié)合的手段,能夠在一定程度上減緩環(huán)境問(wèn)題的出現(xiàn),促進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。3.4加強(qiáng)低毒高效農(nóng)藥品種的開(kāi)發(fā)加強(qiáng)低毒高效農(nóng)藥品種的開(kāi)發(fā)是現(xiàn)今有機(jī)化學(xué)農(nóng)藥研究者的研究重點(diǎn)。眾所周知,含磷農(nóng)藥在農(nóng)作物的防治方面具有較高的成效性,但其造成的副作用是很大的,具有持久性、不可避免性,會(huì)影響子孫后代的發(fā)展,也會(huì)在一定程度上影響中國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展。因此,研究低毒高效的農(nóng)藥新品種具有很深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。首先,科技部門(mén)要加大在低毒高效農(nóng)藥新品種開(kāi)發(fā)方面的投資,鼓勵(lì)更多的科學(xué)研究者投身于新型農(nóng)藥的開(kāi)發(fā)過(guò)程中;其次,作為化學(xué)科研工作者,要及時(shí)意識(shí)到新型農(nóng)藥的應(yīng)用前景,致力于新型農(nóng)藥的開(kāi)發(fā)。3.5尋找新型污染處理技術(shù),助力生態(tài)環(huán)境保護(hù)化學(xué)農(nóng)藥的應(yīng)用對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了一定的影響,尤其是水質(zhì)污染。水質(zhì)污染是全球性的,解決水質(zhì)污染是現(xiàn)今環(huán)境污染亟待解決的難題。傳統(tǒng)污水處理辦法包括生化氧化法、活性污泥法等,但這些方法不能夠有效去除水中殘留的有機(jī)農(nóng)藥殘留,甚至還會(huì)產(chǎn)生活性污泥等二次污染,其經(jīng)濟(jì)效益較低,因此,研究新型的污水處理技術(shù),解決污水中的化學(xué)農(nóng)藥殘留迫在眉睫。尋找新型的污水處理技術(shù)需要國(guó)家相關(guān)部門(mén)、科研工作者以及工程開(kāi)發(fā)者的共同努力。國(guó)家行管部門(mén)要給予科研工作者一定的科研資金支持,使其能夠安心進(jìn)行科研基礎(chǔ)工作研究。科研工作者要立足于國(guó)內(nèi)外污水處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀,開(kāi)發(fā)新型的可應(yīng)用于實(shí)際的污水處理技術(shù)。
4結(jié)語(yǔ)
生態(tài)環(huán)境問(wèn)題逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)話題,好的環(huán)境會(huì)使人有好心情,會(huì)提升人的幸福感。如今,化學(xué)農(nóng)藥的使用對(duì)環(huán)境造成了一定的污染,權(quán)衡化學(xué)農(nóng)藥使用的利弊,雖然不能杜絕使用化學(xué)農(nóng)藥,但可以杜絕使用高毒含磷有機(jī)化學(xué)農(nóng)藥,杜絕使用劣質(zhì)化學(xué)農(nóng)藥,開(kāi)發(fā)新型的、高效的化學(xué)農(nóng)藥新型品種,在不破壞環(huán)境的基礎(chǔ)之上合理使用化學(xué)農(nóng)藥,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境的共同進(jìn)步、共同發(fā)展,致力于中國(guó)的可持續(xù)發(fā)展。
作者:李磊 單位:西京學(xué)院
化學(xué)在社會(huì)生活中的重要性正日益顯現(xiàn),很難想象,一個(gè)對(duì)化學(xué)缺乏起碼認(rèn)識(shí)的人,能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的生活。從學(xué)生自身的發(fā)展看,高中生的年齡一般為16-18歲,已初步形成了自己的興趣、愛(ài)好和特長(zhǎng),已具有一定的概括能力,能開(kāi)始辯證地思考一些化學(xué)問(wèn)題,并能在一定程度上以理論做指導(dǎo)分類(lèi)學(xué)習(xí)一些化學(xué)知識(shí)。但對(duì)于這一年齡段剛升入高中學(xué)習(xí)的學(xué)生來(lái)講,大部分人抽象思維困難,學(xué)得較死,常常局限于就事論事,不太會(huì)靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。在學(xué)習(xí)方法上,往往習(xí)慣于死記硬背,缺少對(duì)知識(shí)的理解記憶和獨(dú)立思考。因此,把化學(xué)教學(xué)與環(huán)境教育結(jié)合起來(lái)顯得尤為重要。
一、由化學(xué)引起的環(huán)境污染
不少化學(xué)家認(rèn)為,化學(xué)將是21世紀(jì)的中心學(xué)科。化學(xué)與人類(lèi)、社會(huì)、科學(xué)、技術(shù)等的聯(lián)系越來(lái)越緊密,與相關(guān)學(xué)科如環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)、生命科學(xué)等的相互滲透越來(lái)越強(qiáng)烈,化學(xué)應(yīng)用于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的研究正越來(lái)越深入,信息和資料越來(lái)越多,每天都有大量物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)或從實(shí)驗(yàn)室里研制出來(lái)。社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)化學(xué),然而,化學(xué)在給人類(lèi)帶來(lái)巨額社會(huì)財(cái)富的同時(shí),由化學(xué)引起的環(huán)境污染,已經(jīng)成為全社會(huì)關(guān)注的重大問(wèn)題。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署負(fù)責(zé)人克勞斯?托普弗撰文指出威脅人類(lèi)十大環(huán)境禍患有:1.土壤遭到破壞;2.氣候變化和能源浪費(fèi)、溫室效應(yīng)嚴(yán)重威脅整個(gè)人類(lèi);3.生物的多樣性在減少;4.森林面積減少;5.淡水資源受到威脅;6.化學(xué)工業(yè)污染存在于空氣、土壤、水、植物、動(dòng)物和人體中;7.人口爆炸、土地退化、貧窮等因素促使第三世界數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的農(nóng)民離開(kāi)農(nóng)村聚集于大城市的貧民窟里;8.海洋的過(guò)度開(kāi)發(fā)和沿海地帶被污染;9.空氣污染嚴(yán)重;10.極地臭氧層空洞。以上這些大多與化學(xué)工業(yè)的發(fā)展有關(guān)。此外,有化石燃料帶來(lái)的溫室效應(yīng)使全球變暖、天氣異常;酸雨的危害;汽車(chē)產(chǎn)生的廢氣造成大城市光化學(xué)煙霧事件;二惡英、赤潮、白色污染,等等。人類(lèi)對(duì)環(huán)境的破壞是威脅人類(lèi)的環(huán)境禍患。
二、課堂教學(xué)中滲透環(huán)境教育
實(shí)施環(huán)境教育應(yīng)堅(jiān)持以課堂為主與普遍滲透相結(jié)合的原則,堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際。在化學(xué)教材中有許多章節(jié)可以滲透環(huán)境教育內(nèi)容,教師應(yīng)緊扣教學(xué)大綱,認(rèn)真鉆研教材,深入研究教材中的環(huán)境教育因素。通過(guò)化學(xué)教學(xué),可以使學(xué)生關(guān)注化學(xué)與環(huán)境的關(guān)系,認(rèn)識(shí)到生存環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì),了解這些物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響,有利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境意識(shí),樹(shù)立正確的環(huán)境價(jià)值觀,提高參與環(huán)境保護(hù)行動(dòng)的能力。豐富的環(huán)境素材為化學(xué)教學(xué)進(jìn)行環(huán)境教育提供有力的保證。教師應(yīng)根據(jù)化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn),學(xué)生的心理、生理特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律,以教材為載體,合理地將化學(xué)教學(xué)與環(huán)境教育有機(jī)聯(lián)系起來(lái),融環(huán)境教育于化學(xué)教學(xué)過(guò)程中,增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。環(huán)境立法和執(zhí)法取得進(jìn)展,全民環(huán)境意識(shí)得以增強(qiáng)。生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)得到加強(qiáng),啟動(dòng)了國(guó)家天然林資源保護(hù)工程,開(kāi)始實(shí)行退耕還林,部級(jí)生態(tài)示范區(qū)建設(shè)試點(diǎn)開(kāi)始實(shí)施。經(jīng)過(guò)五年的努力,全國(guó)環(huán)境污染惡化的趨勢(shì)得到基本控制,部分城市和地區(qū)環(huán)境質(zhì)量有所提高。
三、用化學(xué)思維認(rèn)知生活
如果把化學(xué)只定位在學(xué)習(xí)上則是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,化學(xué)本身就是一種生活,是一種方法論。化學(xué)也在改變?nèi)藗兊纳睢N覀兇┑囊路玫奈锲范际墙?jīng)過(guò)一個(gè)化學(xué)過(guò)程,都是離不開(kāi)化學(xué)的。倒開(kāi)水是一個(gè)常見(jiàn)的事情,有化學(xué)的潛意識(shí),在倒開(kāi)水時(shí)會(huì)把瓶塞倒放。當(dāng)你真正喜歡化學(xué)的時(shí)候,你會(huì)發(fā)現(xiàn)它是多么有趣。如果你真正陷進(jìn)化學(xué)中了,你就會(huì)情不自禁地運(yùn)用化學(xué)思維。比如在某地發(fā)現(xiàn)了一種礦泉水,商人首先想到的是如何賺錢(qián);學(xué)地理的首先想到的是礦泉水來(lái)自哪個(gè)巖層;生物學(xué)家想到的是礦泉水里面有哪種細(xì)菌;化學(xué)家想的是里面有哪些元素。類(lèi)似的例子還有很多。化學(xué)思維是一個(gè)發(fā)展的和聯(lián)系的過(guò)程。化學(xué)更關(guān)心的是物質(zhì)的內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu),以及組成和性質(zhì)的關(guān)系。用化學(xué)的角度看待物質(zhì)世界,主要是從分子的角度看待這個(gè)世界。在化學(xué)的引導(dǎo)下你會(huì)深入到眼睛看不到、手模不到的微觀世界,深入到分子、原子的層次認(rèn)識(shí)自然的奧秘。
四、舉辦知識(shí)講座,豐富環(huán)境保護(hù)知識(shí)
舉辦知識(shí)講座可以讓學(xué)生更深刻地理解化學(xué)與環(huán)境的關(guān)系,使學(xué)生體會(huì)大自然污染的嚴(yán)重性,產(chǎn)生保護(hù)環(huán)境、治理環(huán)境的緊迫感。比如根據(jù)空氣的成分和選學(xué)內(nèi)容,介紹臭氧的有關(guān)知識(shí),臭氧主要分布在10-15KM的高空,形成一層臭氧層,它吸收了太陽(yáng)光中大部分的紫外線,使地球上生物免受紫外線的傷害。由于人類(lèi)向空氣中排放的一些有害物質(zhì),如氟利昂等,使臭氧層受到不同程度的破壞,有的地方甚至出現(xiàn)“空洞”,其后果是很?chē)?yán)重的。結(jié)合二氧化碳的性質(zhì)介紹“溫室效應(yīng)”。因?yàn)槎趸甲璧K地球反射熱擴(kuò)散的作用,所以導(dǎo)致地球升溫。這是人類(lèi)賴以生存的必要條件。但由于人口激增,森林面積銳減,因此排入空氣中的二氧化碳越來(lái)越多,就像給地球扣上一個(gè)玻璃罩,這就是“溫室效應(yīng)”。其結(jié)果是全球氣溫上升,干旱地區(qū)擴(kuò)大,南極冰層融化,導(dǎo)致海平面上升,沿海城市和一片陸地將被淹沒(méi)。通過(guò)知識(shí)講座,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到“溫室效應(yīng)”必須控制,人類(lèi)環(huán)境必須保護(hù)好。另外,可以班級(jí)組織開(kāi)設(shè)環(huán)境保護(hù)主題班會(huì),同時(shí),組織學(xué)生走出校門(mén)參與社會(huì)實(shí)踐,開(kāi)展社區(qū)環(huán)保活動(dòng),清理白色污染物,宣傳環(huán)境法規(guī)知識(shí),組織學(xué)生參觀附件水廠、造紙廠等。由于沒(méi)有污水處理,排出的水是黑色的,太陽(yáng)一曬發(fā)出難聞的氣味,通過(guò)實(shí)地考察,使學(xué)生感受到環(huán)境保護(hù)的緊迫性,掌握一些美化環(huán)境、治理污染的知識(shí),強(qiáng)化環(huán)保意識(shí)。在化學(xué)教學(xué)中,重視環(huán)保教育就是重視素質(zhì)教育,要搞好環(huán)境教育工作,必須提高學(xué)校進(jìn)行環(huán)境教育的自覺(jué)性,使環(huán)境教育由宣傳型向?qū)嶒?yàn)型、參與型轉(zhuǎn)變,由被動(dòng)型向主導(dǎo)型轉(zhuǎn)變,使化學(xué)教學(xué)中滲透環(huán)境教育由階段性向經(jīng)常性、連續(xù)性轉(zhuǎn)變。只有這樣才能有效增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí),達(dá)到既教書(shū)又育人的目的,使后代人人成為環(huán)境保護(hù)的主人。
作者:王志鴻 單位:漳州立人學(xué)校
[摘要]環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是反映環(huán)境化學(xué)理論課程的重要實(shí)踐方式之一,有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐操作應(yīng)用能力。針對(duì)環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的普遍問(wèn)題,本文探討了基于地方高等院校改革大背景下環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的重新構(gòu)建與改革,教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化選擇,教學(xué)方式方法的建立等方面進(jìn)行了改革與探索。
[關(guān)鍵詞]環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn);課程改革;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法
1引言
環(huán)境化學(xué)是環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科體系的優(yōu)秀組成部分,是環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,它是在化學(xué)學(xué)科的傳統(tǒng)理論和方法的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究在環(huán)境介質(zhì)及各環(huán)境圈層中有害化學(xué)物質(zhì)如有機(jī)污染物、重(準(zhǔn))金屬的存在形態(tài)、種類(lèi)、濃度水平和遷移、轉(zhuǎn)化、降解等環(huán)境行為及其影響因素,環(huán)境效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的一門(mén)科學(xué)。環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)是環(huán)境化學(xué)理論課程的重要實(shí)踐環(huán)節(jié),其目的在與通過(guò)測(cè)定環(huán)境中污染物的濃度,了解污染物的環(huán)境化學(xué)規(guī)律。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使得我國(guó)的整體國(guó)力提高,但改革開(kāi)發(fā)之后很長(zhǎng)一段時(shí)間都是粗放型增長(zhǎng)模式,使得我國(guó)大氣、水體、土壤等環(huán)境質(zhì)量等日趨嚴(yán)重,在此背景下我國(guó)相繼出臺(tái)了大氣、水體和土壤污染防治的專項(xiàng)規(guī)劃,對(duì)環(huán)境質(zhì)量的持續(xù)改善和污染物總量的控制提出了明確的要求,這必然會(huì)使得社會(huì)對(duì)環(huán)境專業(yè)類(lèi)人才的需求增多,需要環(huán)境科學(xué)與工程類(lèi)學(xué)科具備更高級(jí)的專業(yè)實(shí)踐能力和水平滿足環(huán)境質(zhì)量分析和污染總量控制的研究,這對(duì)于環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的改革具有重要的借鑒作用。同時(shí)由于環(huán)境化學(xué)學(xué)科的交叉性,其科學(xué)研究發(fā)展迅猛,這需要我們緊跟學(xué)科前沿,在教學(xué)上如教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和組織形成等方面狠下功夫,不斷的進(jìn)行變革和創(chuàng)新,創(chuàng)建與學(xué)科發(fā)展相結(jié)合、培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革新模式。安慶師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)始于2002年,2006年獲批部級(jí)特色專業(yè),人才培養(yǎng)方案歷經(jīng)改革與創(chuàng)新,但作為環(huán)境科學(xué)專業(yè)的必修基礎(chǔ)性課程,《環(huán)境化學(xué)》與《環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是在學(xué)生掌握良好的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)之后,在大二下學(xué)期同時(shí)開(kāi)設(shè)的課程。我們一直在探索環(huán)境化學(xué)理論合成及其實(shí)驗(yàn)課程的體系,歷經(jīng)了實(shí)驗(yàn)課程體系從無(wú)到有,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容由淺到深,實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員從雜亂到統(tǒng)一,教學(xué)質(zhì)量逐步上升,逐漸探索出適合地方本科師范型院校的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展道路,這些對(duì)高校環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與創(chuàng)新,素質(zhì)教育的深化改革,學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要的作用。
2傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端與不足
在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著一些問(wèn)題與弊端。第一,實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容體系過(guò)于陳舊,更新較慢,基本上沒(méi)有與前沿領(lǐng)域結(jié)合緊密的大型開(kāi)放性實(shí)驗(yàn),大部分實(shí)驗(yàn)都是傳統(tǒng)經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),如水中CODCr的測(cè)定,碘量法測(cè)定水中溶解氧等,這些實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生掌握基本的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作原理與方法,但在這些實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)中,大部分是以教師為主體,從實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹獙?shí)驗(yàn)原理—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等逐一的講解清楚,學(xué)生只是被動(dòng)的完成實(shí)驗(yàn)步驟并撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告就算是完成整個(gè)實(shí)驗(yàn),這對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力有一定的提高,但是不能提升學(xué)生的思考-分析-解決實(shí)驗(yàn)的能力。其次,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上與普通分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)較為類(lèi)似,這對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解環(huán)境化學(xué)的概念,元素、化合物等物質(zhì)在環(huán)境各圈層的遷移轉(zhuǎn)化與循環(huán)等等不能形成一個(gè)直觀、全面的印象,可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的的偏差[1]。再次,由于高校教學(xué)科研評(píng)價(jià)體制因素的影響,一些科研型教師參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的積極性不高,實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容中的研究型、開(kāi)放型和創(chuàng)新型課程幾乎為零,教學(xué)過(guò)程中存在的理論重、實(shí)踐輕,實(shí)驗(yàn)教學(xué)低人一等的意識(shí)依然存在,科研型教師沒(méi)有動(dòng)力和興趣參與、改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方式方法,導(dǎo)致高校的科研成果在本科實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中難以轉(zhuǎn)化成普遍性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,這對(duì)學(xué)生獲取和學(xué)習(xí)教師的科研思維方法是十分不利的影響。針對(duì)在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足與缺陷,筆者結(jié)合自己在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的方式方法探討在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中如何進(jìn)行改革和創(chuàng)新的幾點(diǎn)策略和體會(huì)。
3環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革和創(chuàng)新
3.1實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容體系的優(yōu)化調(diào)整首先,把實(shí)驗(yàn)課程科學(xué)系統(tǒng)的分門(mén)類(lèi)別的引導(dǎo),由淺至深、由單一到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到綜合、由獨(dú)立到團(tuán)隊(duì)綜合開(kāi)展。要能夠做到從基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)—驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)—獨(dú)立掌握實(shí)驗(yàn)操作—自身思考、設(shè)計(jì)并展開(kāi)實(shí)驗(yàn)的逐步深入過(guò)程,在這其中充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力,使得學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性充分提升,讓學(xué)生對(duì)綜合型、開(kāi)放設(shè)計(jì)型、研究型實(shí)驗(yàn)的態(tài)度向積極性轉(zhuǎn)變。其次,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上,盡可能的與當(dāng)前時(shí)下的熱點(diǎn)進(jìn)行對(duì)接,緊跟學(xué)科發(fā)展前沿與方向,將環(huán)境污染物的分析監(jiān)測(cè)、化學(xué)過(guò)程、環(huán)境化學(xué)行為以及環(huán)境修復(fù)緊密的聯(lián)系起來(lái),與環(huán)境化學(xué)理論課程有機(jī)地結(jié)合,形成融合專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為一體的教學(xué)體系[2]。例如,依據(jù)大氣、水、土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃,有意識(shí)的編排一些與大氣、水體、土壤相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程,如以重金屬在水-氣-土中的生物地球化學(xué)循環(huán)為例,可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)研究重金屬種類(lèi)、形態(tài)等等在環(huán)境各圈層的遷移轉(zhuǎn)化與歸趨效應(yīng)。再次,邀請(qǐng)一些具有較強(qiáng)科研能力的老師作為環(huán)境化學(xué)大型開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)教師,依據(jù)教師的科研項(xiàng)目如國(guó)家自然科學(xué)基金、省部級(jí)科研項(xiàng)目等提出較小的實(shí)驗(yàn)課題,讓學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)查閱—給出初步實(shí)驗(yàn)方案—指導(dǎo)教師的修改和完善等步驟進(jìn)一步掌握該課題的實(shí)驗(yàn)原理,進(jìn)而確定優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案,給出實(shí)驗(yàn)操作步驟與所需設(shè)備儀器試劑清單,并準(zhǔn)備所需儀器、設(shè)備、玻璃器皿、試劑。3.2靈活安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與教學(xué)模式實(shí)驗(yàn)課知識(shí)內(nèi)容如實(shí)驗(yàn)原理、儀器的使用和實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程等的復(fù)雜性和繁瑣性使得傳統(tǒng)的板書(shū)式教學(xué)和填鴨式教學(xué)方式十分無(wú)趣,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和操作實(shí)驗(yàn)的積極性不能充分調(diào)動(dòng),因此教師可花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間將實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)步驟做成圖片、動(dòng)畫(huà)等多媒體課件和教學(xué)錄像或趣味視頻,尤其是關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)步驟,如此可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課的趣味性[3]。例如在講授碘量法測(cè)定溶解氧含量的實(shí)驗(yàn)時(shí),利用多媒體課件將實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行形象講解,并用flash動(dòng)畫(huà)緩慢逼真的展示滴定終點(diǎn)時(shí)由淡黃色-藍(lán)色-無(wú)色的顏色變化過(guò)程,不僅能使學(xué)生快速的掌握實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng),同時(shí)也會(huì)使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及過(guò)程的理解加深,使學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)的積極性提高。另外,應(yīng)采用多樣化的考核方式全面地對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)進(jìn)行考核,不能僅僅通過(guò)審閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后給出實(shí)驗(yàn)成績(jī),還應(yīng)結(jié)合考勤情況,實(shí)驗(yàn)態(tài)度和回答問(wèn)題等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核要體現(xiàn)公正公平性,要能夠全面綜合的反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和思考-分析-解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力,同時(shí)應(yīng)該對(duì)具有突出的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和出眾的創(chuàng)新實(shí)踐能力的學(xué)生給予一定分?jǐn)?shù)的獎(jiǎng)勵(lì),并計(jì)入期末考試總成績(jī)中。3.3開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室資源,拓寬學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間與空間在時(shí)間和空間上靈活安排環(huán)境化學(xué)開(kāi)放型實(shí)驗(yàn),不拘泥于課堂教學(xué)與集中式實(shí)驗(yàn)教學(xué),給予學(xué)生充分的時(shí)間和空間,讓他們以自己的課程安排和課外時(shí)間為基礎(chǔ),與實(shí)驗(yàn)室預(yù)約確定具體的實(shí)驗(yàn)開(kāi)放時(shí)間,這樣使學(xué)生有更多的時(shí)間和空間去獨(dú)立思考,獨(dú)立閱讀文獻(xiàn),獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案,不斷的摸索實(shí)驗(yàn)并優(yōu)化發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種問(wèn)題。為了更好使學(xué)生參與并完成實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程,對(duì)學(xué)生自愿組成的實(shí)驗(yàn)小組團(tuán)隊(duì),確定每組學(xué)生一般在4~6人,如此的小組團(tuán)隊(duì)合作和協(xié)同分配能力最高,允許各小組之間進(jìn)行交流和資源共享,但必須保證每一小組的實(shí)驗(yàn)任務(wù)都是本小組成員完成的,這樣有利于提高團(tuán)隊(duì)操作實(shí)驗(yàn)的能力,也保證了每一小組實(shí)驗(yàn)成員能充分理解和掌握該實(shí)驗(yàn)的原理、方法和操作規(guī)程步驟[3,4]。對(duì)一個(gè)相對(duì)完整的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,有時(shí)需要在不同的實(shí)驗(yàn)室協(xié)調(diào)完成,這需要各位實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師之間相互協(xié)調(diào)和配合,最大限度調(diào)動(dòng)各研究室人員積極性,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室儀器尤其是一些大型儀器的使用效率。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中指導(dǎo)教師的研究生也可參與指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,一方面能提高研究生的協(xié)調(diào)和動(dòng)手能力,另一方面學(xué)生與學(xué)生之間的交流空間可能比教師與學(xué)生之間的交流更加快捷、更加靈活,可以更加迅速的解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的一些問(wèn)題。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生以理論課程和學(xué)科前沿研究為基礎(chǔ),以教師的科研項(xiàng)目為依托,充分查閱相關(guān)環(huán)境化學(xué)類(lèi)的專業(yè)期刊和文獻(xiàn),積極主動(dòng)參加校級(jí)、省級(jí)和部級(jí)的大學(xué)生科技能力競(jìng)賽如“大學(xué)生挑戰(zhàn)杯”,大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽,大學(xué)生節(jié)能減排大賽等,充分開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的各種資源,讓學(xué)生在課后之余自行設(shè)計(jì)一些感興趣的研究項(xiàng)目[5]。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室將定期向?qū)W生開(kāi)放大型儀器的使用,讓學(xué)生充分了解并掌握大型儀器的原理、使用操作規(guī)程,這樣使學(xué)生在科研實(shí)踐中鍛煉了自己的創(chuàng)新能力,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和發(fā)散創(chuàng)新思維具有重要的作用。
4結(jié)語(yǔ)
環(huán)境化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜的過(guò)程,經(jīng)過(guò)近幾年的探索與實(shí)踐,我校環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)體系的已經(jīng)初步建成,已初步形成在理論中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),以實(shí)驗(yàn)課程完善消化理論課程。一方面注重驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程的建立,提高學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ硪环矫嫱ㄟ^(guò)師生的科研項(xiàng)目,設(shè)置一定比例的綜合性、開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn),鼓勵(lì)探究性學(xué)習(xí),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手操作能力和獨(dú)立分析科學(xué)問(wèn)題的能力,有助于學(xué)生及時(shí)了解環(huán)境化學(xué)研究領(lǐng)域動(dòng)態(tài)及前沿知識(shí),對(duì)研究環(huán)境化學(xué)問(wèn)題,這些為學(xué)生走上工作崗位或繼續(xù)深造提供了良好的機(jī)會(huì)。
作者:趙寬 劉海軍 周葆華 單位:安慶師范大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院
[摘要]環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是反映環(huán)境化學(xué)理論課程的重要實(shí)踐方式之一,有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐操作應(yīng)用能力。針對(duì)環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的普遍問(wèn)題,本文探討了基于地方高等院校改革大背景下環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的重新構(gòu)建與改革,教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化選擇,教學(xué)方式方法的建立等方面進(jìn)行了改革與探索。
[關(guān)鍵詞]環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn);課程改革;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法
1引言
環(huán)境化學(xué)是環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科體系的優(yōu)秀組成部分,是環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,它是在化學(xué)學(xué)科的傳統(tǒng)理論和方法的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究在環(huán)境介質(zhì)及各環(huán)境圈層中有害化學(xué)物質(zhì)如有機(jī)污染物、重(準(zhǔn))金屬的存在形態(tài)、種類(lèi)、濃度水平和遷移、轉(zhuǎn)化、降解等環(huán)境行為及其影響因素,環(huán)境效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的一門(mén)科學(xué)。環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)是環(huán)境化學(xué)理論課程的重要實(shí)踐環(huán)節(jié),其目的在與通過(guò)測(cè)定環(huán)境中污染物的濃度,了解污染物的環(huán)境化學(xué)規(guī)律。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使得我國(guó)的整體國(guó)力提高,但改革開(kāi)發(fā)之后很長(zhǎng)一段時(shí)間都是粗放型增長(zhǎng)模式,使得我國(guó)大氣、水體、土壤等環(huán)境質(zhì)量等日趨嚴(yán)重,在此背景下我國(guó)相繼出臺(tái)了大氣、水體和土壤污染防治的專項(xiàng)規(guī)劃,對(duì)環(huán)境質(zhì)量的持續(xù)改善和污染物總量的控制提出了明確的要求,這必然會(huì)使得社會(huì)對(duì)環(huán)境專業(yè)類(lèi)人才的需求增多,需要環(huán)境科學(xué)與工程類(lèi)學(xué)科具備更高級(jí)的專業(yè)實(shí)踐能力和水平滿足環(huán)境質(zhì)量分析和污染總量控制的研究,這對(duì)于環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的改革具有重要的借鑒作用。同時(shí)由于環(huán)境化學(xué)學(xué)科的交叉性,其科學(xué)研究發(fā)展迅猛,這需要我們緊跟學(xué)科前沿,在教學(xué)上如教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和組織形成等方面狠下功夫,不斷的進(jìn)行變革和創(chuàng)新,創(chuàng)建與學(xué)科發(fā)展相結(jié)合、培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革新模式。安慶師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)始于2002年,2006年獲批部級(jí)特色專業(yè),人才培養(yǎng)方案歷經(jīng)改革與創(chuàng)新,但作為環(huán)境科學(xué)專業(yè)的必修基礎(chǔ)性課程,《環(huán)境化學(xué)》與《環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是在學(xué)生掌握良好的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)之后,在大二下學(xué)期同時(shí)開(kāi)設(shè)的課程。我們一直在探索環(huán)境化學(xué)理論合成及其實(shí)驗(yàn)課程的體系,歷經(jīng)了實(shí)驗(yàn)課程體系從無(wú)到有,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容由淺到深,實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員從雜亂到統(tǒng)一,教學(xué)質(zhì)量逐步上升,逐漸探索出適合地方本科師范型院校的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展道路,這些對(duì)高校環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與創(chuàng)新,素質(zhì)教育的深化改革,學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要的作用。
2傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端與不足
在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著一些問(wèn)題與弊端。第一,實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容體系過(guò)于陳舊,更新較慢,基本上沒(méi)有與前沿領(lǐng)域結(jié)合緊密的大型開(kāi)放性實(shí)驗(yàn),大部分實(shí)驗(yàn)都是傳統(tǒng)經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),如水中CODCr的測(cè)定,碘量法測(cè)定水中溶解氧等,這些實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生掌握基本的環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作原理與方法,但在這些實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)中,大部分是以教師為主體,從實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹獙?shí)驗(yàn)原理—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等逐一的講解清楚,學(xué)生只是被動(dòng)的完成實(shí)驗(yàn)步驟并撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告就算是完成整個(gè)實(shí)驗(yàn),這對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力有一定的提高,但是不能提升學(xué)生的思考-分析-解決實(shí)驗(yàn)的能力。其次,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上與普通分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)較為類(lèi)似,這對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解環(huán)境化學(xué)的概念,元素、化合物等物質(zhì)在環(huán)境各圈層的遷移轉(zhuǎn)化與循環(huán)等等不能形成一個(gè)直觀、全面的印象,可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的的偏差[1]。再次,由于高校教學(xué)科研評(píng)價(jià)體制因素的影響,一些科研型教師參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的積極性不高,實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容中的研究型、開(kāi)放型和創(chuàng)新型課程幾乎為零,教學(xué)過(guò)程中存在的理論重、實(shí)踐輕,實(shí)驗(yàn)教學(xué)低人一等的意識(shí)依然存在,科研型教師沒(méi)有動(dòng)力和興趣參與、改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方式方法,導(dǎo)致高校的科研成果在本科實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中難以轉(zhuǎn)化成普遍性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,這對(duì)學(xué)生獲取和學(xué)習(xí)教師的科研思維方法是十分不利的影響。針對(duì)在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足與缺陷,筆者結(jié)合自己在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的方式方法探討在環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中如何進(jìn)行改革和創(chuàng)新的幾點(diǎn)策略和體會(huì)。
3環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革和創(chuàng)新
3.1實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容體系的優(yōu)化調(diào)整
首先,把實(shí)驗(yàn)課程科學(xué)系統(tǒng)的分門(mén)類(lèi)別的引導(dǎo),由淺至深、由單一到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到綜合、由獨(dú)立到團(tuán)隊(duì)綜合開(kāi)展。要能夠做到從基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)—驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)—獨(dú)立掌握實(shí)驗(yàn)操作—自身思考、設(shè)計(jì)并展開(kāi)實(shí)驗(yàn)的逐步深入過(guò)程,在這其中充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力,使得學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性充分提升,讓學(xué)生對(duì)綜合型、開(kāi)放設(shè)計(jì)型、研究型實(shí)驗(yàn)的態(tài)度向積極性轉(zhuǎn)變。其次,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上,盡可能的與當(dāng)前時(shí)下的熱點(diǎn)進(jìn)行對(duì)接,緊跟學(xué)科發(fā)展前沿與方向,將環(huán)境污染物的分析監(jiān)測(cè)、化學(xué)過(guò)程、環(huán)境化學(xué)行為以及環(huán)境修復(fù)緊密的聯(lián)系起來(lái),與環(huán)境化學(xué)理論課程有機(jī)地結(jié)合,形成融合專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為一體的教學(xué)體系[2]。例如,依據(jù)大氣、水、土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃,有意識(shí)的編排一些與大氣、水體、土壤相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程,如以重金屬在水-氣-土中的生物地球化學(xué)循環(huán)為例,可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)研究重金屬種類(lèi)、形態(tài)等等在環(huán)境各圈層的遷移轉(zhuǎn)化與歸趨效應(yīng)。再次,邀請(qǐng)一些具有較強(qiáng)科研能力的老師作為環(huán)境化學(xué)大型開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)教師,依據(jù)教師的科研項(xiàng)目如國(guó)家自然科學(xué)基金、省部級(jí)科研項(xiàng)目等提出較小的實(shí)驗(yàn)課題,讓學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)查閱—給出初步實(shí)驗(yàn)方案—指導(dǎo)教師的修改和完善等步驟進(jìn)一步掌握該課題的實(shí)驗(yàn)原理,進(jìn)而確定優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案,給出實(shí)驗(yàn)操作步驟與所需設(shè)備儀器試劑清單,并準(zhǔn)備所需儀器、設(shè)備、玻璃器皿、試劑。
3.2靈活安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與教學(xué)模式
實(shí)驗(yàn)課知識(shí)內(nèi)容如實(shí)驗(yàn)原理、儀器的使用和實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程等的復(fù)雜性和繁瑣性使得傳統(tǒng)的板書(shū)式教學(xué)和填鴨式教學(xué)方式十分無(wú)趣,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和操作實(shí)驗(yàn)的積極性不能充分調(diào)動(dòng),因此教師可花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間將實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)步驟做成圖片、動(dòng)畫(huà)等多媒體課件和教學(xué)錄像或趣味視頻,尤其是關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)步驟,如此可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課的趣味性[3]。例如在講授碘量法測(cè)定溶解氧含量的實(shí)驗(yàn)時(shí),利用多媒體課件將實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行形象講解,并用flash動(dòng)畫(huà)緩慢逼真的展示滴定終點(diǎn)時(shí)由淡黃色-藍(lán)色-無(wú)色的顏色變化過(guò)程,不僅能使學(xué)生快速的掌握實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng),同時(shí)也會(huì)使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及過(guò)程的理解加深,使學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)的積極性提高。另外,應(yīng)采用多樣化的考核方式全面地對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)進(jìn)行考核,不能僅僅通過(guò)審閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后給出實(shí)驗(yàn)成績(jī),還應(yīng)結(jié)合考勤情況,實(shí)驗(yàn)態(tài)度和回答問(wèn)題等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核要體現(xiàn)公正公平性,要能夠全面綜合的反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和思考-分析-解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力,同時(shí)應(yīng)該對(duì)具有突出的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和出眾的創(chuàng)新實(shí)踐能力的學(xué)生給予一定分?jǐn)?shù)的獎(jiǎng)勵(lì),并計(jì)入期末考試總成績(jī)中。
3.3開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室資源,拓寬學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間與空間
在時(shí)間和空間上靈活安排環(huán)境化學(xué)開(kāi)放型實(shí)驗(yàn),不拘泥于課堂教學(xué)與集中式實(shí)驗(yàn)教學(xué),給予學(xué)生充分的時(shí)間和空間,讓他們以自己的課程安排和課外時(shí)間為基礎(chǔ),與實(shí)驗(yàn)室預(yù)約確定具體的實(shí)驗(yàn)開(kāi)放時(shí)間,這樣使學(xué)生有更多的時(shí)間和空間去獨(dú)立思考,獨(dú)立閱讀文獻(xiàn),獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案,不斷的摸索實(shí)驗(yàn)并優(yōu)化發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種問(wèn)題。為了更好使學(xué)生參與并完成實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程,對(duì)學(xué)生自愿組成的實(shí)驗(yàn)小組團(tuán)隊(duì),確定每組學(xué)生一般在4~6人,如此的小組團(tuán)隊(duì)合作和協(xié)同分配能力最高,允許各小組之間進(jìn)行交流和資源共享,但必須保證每一小組的實(shí)驗(yàn)任務(wù)都是本小組成員完成的,這樣有利于提高團(tuán)隊(duì)操作實(shí)驗(yàn)的能力,也保證了每一小組實(shí)驗(yàn)成員能充分理解和掌握該實(shí)驗(yàn)的原理、方法和操作規(guī)程步驟[3,4]。對(duì)一個(gè)相對(duì)完整的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,有時(shí)需要在不同的實(shí)驗(yàn)室協(xié)調(diào)完成,這需要各位實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師之間相互協(xié)調(diào)和配合,最大限度調(diào)動(dòng)各研究室人員積極性,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室儀器尤其是一些大型儀器的使用效率。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中指導(dǎo)教師的研究生也可參與指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,一方面能提高研究生的協(xié)調(diào)和動(dòng)手能力,另一方面學(xué)生與學(xué)生之間的交流空間可能比教師與學(xué)生之間的交流更加快捷、更加靈活,可以更加迅速的解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的一些問(wèn)題。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生以理論課程和學(xué)科前沿研究為基礎(chǔ),以教師的科研項(xiàng)目為依托,充分查閱相關(guān)環(huán)境化學(xué)類(lèi)的專業(yè)期刊和文獻(xiàn),積極主動(dòng)參加校級(jí)、省級(jí)和部級(jí)的大學(xué)生科技能力競(jìng)賽如“大學(xué)生挑戰(zhàn)杯”,大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽,大學(xué)生節(jié)能減排大賽等,充分開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的各種資源,讓學(xué)生在課后之余自行設(shè)計(jì)一些感興趣的研究項(xiàng)目[5]。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室將定期向?qū)W生開(kāi)放大型儀器的使用,讓學(xué)生充分了解并掌握大型儀器的原理、使用操作規(guī)程,這樣使學(xué)生在科研實(shí)踐中鍛煉了自己的創(chuàng)新能力,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和發(fā)散創(chuàng)新思維具有重要的作用。
4結(jié)語(yǔ)
環(huán)境化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜的過(guò)程,經(jīng)過(guò)近幾年的探索與實(shí)踐,我校環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)體系的已經(jīng)初步建成,已初步形成在理論中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),以實(shí)驗(yàn)課程完善消化理論課程。一方面注重驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程的建立,提高學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ硪环矫嫱ㄟ^(guò)師生的科研項(xiàng)目,設(shè)置一定比例的綜合性、開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn),鼓勵(lì)探究性學(xué)習(xí),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手操作能力和獨(dú)立分析科學(xué)問(wèn)題的能力,有助于學(xué)生及時(shí)了解環(huán)境化學(xué)研究領(lǐng)域動(dòng)態(tài)及前沿知識(shí),對(duì)研究環(huán)境化學(xué)問(wèn)題,這些為學(xué)生走上工作崗位或繼續(xù)深造提供了良好的機(jī)會(huì)。
作者:趙寬 劉海軍 周葆華 單位:安慶師范大學(xué)
摘要:本文針對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的污染物造成的危害,介紹了其處理方法,并對(duì)本院學(xué)生在化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的環(huán)保意識(shí)進(jìn)行調(diào)查,提出可行性建議。
關(guān)鍵詞:化學(xué)實(shí)驗(yàn);污染物;處理;環(huán)保意識(shí);調(diào)查
環(huán)境是人類(lèi)生存的條件和物質(zhì)基礎(chǔ),環(huán)境污染問(wèn)題己成為當(dāng)今世界的一大難題。化學(xué)物質(zhì)與許多環(huán)境污染都緊密相關(guān),而化學(xué)作為一門(mén)實(shí)驗(yàn)性的學(xué)科,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,不可避免地會(huì)用到或產(chǎn)生出許多對(duì)環(huán)境污染很大的物質(zhì)。所以,對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的污染應(yīng)該給于足夠的重視,做好減少污染、保護(hù)環(huán)境的措施。
1化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的常見(jiàn)污染物及其危害
1.1廢液
無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的廢液中含有的金屬陽(yáng)離子中除K+、Na+離子無(wú)毒外,其余的離子會(huì)造成水的pH值改變,硬度、BOD、COD的提高和毒性化,尤其是重金屬離子,它們的毒性較大,如Cd2+,Cr3+,Cr(Ⅵ),Co2+,Pb2+,Hg2+,Ni2+等,都具有較強(qiáng)的致癌作用。除陽(yáng)離子外,廢液中還可能經(jīng)常還有有毒陰離子,如含As、Cr的酸根離子,以及毒性很強(qiáng)的氰根離子。有機(jī)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢液大多是實(shí)驗(yàn)中用作溶劑或萃取液的有機(jī)物,這些有機(jī)溶劑大多為脂溶性液體,對(duì)皮膚粘膜有刺激作用,對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)也有較大危害。除了一些有毒物質(zhì)外,化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的廢液還往往有強(qiáng)酸性、強(qiáng)堿性或強(qiáng)腐蝕性等特點(diǎn),這些液體如果直接排入環(huán)境,會(huì)改變環(huán)境中的水資源的理化性質(zhì),對(duì)于依賴于這些水源的生物造成很大的影響。
1.2廢氣
化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常常產(chǎn)生有毒氣體有:NO2、Cl2、Br2、SO2、H2S等,這些氣體都是大氣污染物的重要組成部分,如溴氣、氯氣會(huì)強(qiáng)烈刺激咽喉、上呼吸道,可直接導(dǎo)致流淚,聲音嘶啞甚至失聲。此外,一些含有雜原子的有機(jī)物往往具有很強(qiáng)烈的氣味,這些氣味的污染也可能會(huì)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室周?chē)沫h(huán)境造成很大的影響。
1.3廢物
化學(xué)實(shí)驗(yàn)中直接排放的有毒廢物不是很多,某些進(jìn)行專門(mén)研究的實(shí)驗(yàn)室可能會(huì)有磷、砷等有毒物質(zhì)排放,還可能會(huì)有一些含重金屬?gòu)U棄物的排放,如鎳、MnO2等。此外,可能有一些廢棄物自身能放出有毒、可燃?xì)怏w或自身能自燃,如瑞尼鎳、磷、電石、堿金屬等。這些物質(zhì)的隨意排放不僅可能造成污染還有可能引起很?chē)?yán)重的事故。除了有毒廢物外,一些雖然沒(méi)有毒性的粉塵也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。如SiO2、MnO2、石墨等,這些粉塵被人吸入后,會(huì)對(duì)肺部造成損害,特別是在層析時(shí)經(jīng)常用到的SiO2長(zhǎng)期吸入會(huì)導(dǎo)致肺廣泛纖維化,引發(fā)矽肺。
2常見(jiàn)污染物的處理方法
2.1廢液的處理
對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的廢液,根據(jù)其不同性質(zhì),主要有以下幾種方法:(1)直接稀釋法。該方法適用于污染物濃度較低、廢液量少的一般性廢液或污染物濃度略高于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的廢液,可直接用自來(lái)水、實(shí)驗(yàn)室涮洗水或其他不含該類(lèi)污染物質(zhì)的廢水進(jìn)行稀釋,使廢液中污染物濃度低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后,可直接排入下水道。(2)化學(xué)處理法。對(duì)于含有劇毒、“三致”、強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)的廢液,其含有污染物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的廢液,應(yīng)根據(jù)污染物自身的化學(xué)性質(zhì)及污染物含量,采取相應(yīng)化學(xué)方法處理后,才能排入下水道。(3)燃燒法和回收利用法。對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的有機(jī)廢液主要來(lái)源于有機(jī)萃取劑、溶劑及有機(jī)物標(biāo)準(zhǔn)溶物。在對(duì)有機(jī)廢液進(jìn)行處理時(shí),主要根據(jù)有機(jī)物易燃燒、易揮發(fā)的特性,采取焚燒或蒸餾回收利用的方法。對(duì)于用量較大的萃取劑,如石油醚、氯仿、丙酮、乙醇、已醚等,如果萃取后萃取液中被測(cè)物質(zhì)未被檢出或儀器顯示值與純?nèi)軇┛瞻變x器顯示值沒(méi)有顯著性差異,則可將該類(lèi)萃取劑集中收集后,根據(jù)其性質(zhì)及沸點(diǎn),采取蒸餾、精餾等純化處理后回收利用,以達(dá)到對(duì)有機(jī)廢液無(wú)害化處理和節(jié)約的雙重目的。
2.2廢氣的處理
首先,化學(xué)實(shí)驗(yàn)室必須要有良好的通風(fēng)條件,確保產(chǎn)生的氣體能夠充分?jǐn)U散,盡量減小對(duì)實(shí)驗(yàn)者身體的損害。其次,對(duì)于產(chǎn)生少量有毒氣體的實(shí)驗(yàn),應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。如果產(chǎn)生的毒氣量較大,則實(shí)驗(yàn)必須備有吸收或處理裝置。化學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的有毒氣體,例如二氧化氮、二氧化硫、氯氣、硫化氫、氟化氫等可用導(dǎo)管通入堿液中,使其大部分被堿液吸收;一氧化碳可點(diǎn)燃轉(zhuǎn)化為二氧化碳。
2.3固體廢棄物的處理
能放出有毒、可燃?xì)怏w或自身能自燃的危險(xiǎn)廢料,如瑞尼鎳、磷、電石、堿金屬等不應(yīng)丟進(jìn)廢物桶也不應(yīng)倒入水槽,必須將它們?cè)诳諘缣幦紵艋蚵竦簦部梢杂没瘜W(xué)方法將它們處理成無(wú)危險(xiǎn)、無(wú)害物質(zhì)后扔掉。反應(yīng)后殘余的金屬鈉,用乙醇銷(xiāo)毀,切忌隨便亂扔。某些廢棄物還能變廢為寶。例如,利用高錳酸鉀制氧氣的殘留固體,可用作氯酸鉀分解制取氧氣的催化劑,最終殘余物還可以用于鉀的焰色反應(yīng),或作為化肥等等。
3化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生環(huán)保意識(shí)的調(diào)查
在所做的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,主要得產(chǎn)生的廢物是廢液,以下(如圖1,圖2)是部分同學(xué)對(duì)廢液處理情況的調(diào)查:由于調(diào)查樣本數(shù)目有限,以上圖表并不能真實(shí)完整反映同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)中環(huán)保意識(shí)的情況,但是從中我們也可以看出部分問(wèn)題。在無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)中,由于有可能用到重金屬離子的反應(yīng),實(shí)驗(yàn)老師對(duì)廢液的處理強(qiáng)調(diào)得比較多,因此總的來(lái)說(shuō),同學(xué)們對(duì)廢液的回收意識(shí)較強(qiáng)。而在有機(jī)實(shí)驗(yàn)中,雖然實(shí)驗(yàn)室都設(shè)有專門(mén)的回收瓶,但是同學(xué)們對(duì)廢液的回收意識(shí)卻不夠。一方面由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中大都避免了毒性較大的物質(zhì)的反應(yīng),實(shí)驗(yàn)中的產(chǎn)物毒性都不是很大,因此同學(xué)對(duì)此都有所忽視;另一方面,由于有機(jī)實(shí)驗(yàn)步驟較多,操作時(shí)間較長(zhǎng),同學(xué)們?yōu)榱颂岣弋a(chǎn)率對(duì)于反應(yīng)的每一步都很重視,但是對(duì)于并不影響產(chǎn)率的廢液回收問(wèn)題就有所忽略了。總之,從上面的調(diào)查中我們可以看到,同學(xué)們?cè)诨瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本上都知道應(yīng)該避免環(huán)境污染,基本了解對(duì)不同的反應(yīng)廢液采用不同的方式回收處理。但是,不少同學(xué)在這方面的意識(shí)還不夠強(qiáng),對(duì)于環(huán)境保護(hù)重視不夠,雖然知道其重要性但是在操作中還是經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題。因此,可以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)貼一些類(lèi)似紫荊宣傳等的小標(biāo)語(yǔ),因?yàn)榇蠖鄶?shù)同學(xué)都知道廢液回收只是有時(shí)容易忘記,通過(guò)處處提醒,就可以幫助同學(xué)們培養(yǎng)起良好的環(huán)境意識(shí)。
作者:呂霜 趙璐琪 單位:平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
一、目前環(huán)境教育中的一些不足和缺陷
盡管目前在新課程的倡導(dǎo)下,環(huán)境教育已經(jīng)被很多的教育機(jī)構(gòu)認(rèn)同,然而,在真正的實(shí)際操作過(guò)程中,還是存在著很多問(wèn)題。就像:教材限制,師資不夠雄厚等等一些問(wèn)題。以下僅是本人對(duì)環(huán)境教育的一些小看法。
1.教材受限制
高中的化學(xué)教材,很少有對(duì)環(huán)境教育的描述,最主要的還是一些化學(xué)知識(shí)為素材的環(huán)境教育的知識(shí)比較膚淺,深度不足。并且就算教材中提到了環(huán)境教育,也只是一些統(tǒng)一的問(wèn)題,統(tǒng)一的知識(shí)點(diǎn),而環(huán)境教育在不同區(qū)域所面臨的問(wèn)題是不同的。
2.環(huán)境教育方面的師資缺乏
不僅僅關(guān)于化學(xué)學(xué)科的環(huán)境教育方面,任何一個(gè)教育類(lèi)學(xué)科,師資力量都是教育的根本。所以高中的化學(xué)老師不僅是只注重化學(xué)方面的學(xué)科知識(shí),更要接受一些關(guān)于環(huán)境教育的專業(yè)知識(shí)的加強(qiáng)。對(duì)老師們進(jìn)行培訓(xùn)才會(huì)起到根本作用。在培訓(xùn)過(guò)程中,增加教學(xué)經(jīng)驗(yàn),才能更好的落實(shí)環(huán)境教育。目前,我們?nèi)鄙侪h(huán)境教育的專業(yè)老師,身為化學(xué)老師就應(yīng)該肩負(fù)起重任,不斷的充實(shí)自己,多接觸一些環(huán)境教育的知識(shí),為環(huán)境教育做出貢獻(xiàn)。
3.教學(xué)時(shí)間不夠充足
高中化學(xué),對(duì)絕大多數(shù)師生來(lái)說(shuō),最重要的就是考試的分?jǐn)?shù),所有時(shí)間都用來(lái)迎接高考,面臨高考的老師們沒(méi)有充足的時(shí)間去進(jìn)行環(huán)境教育,學(xué)生們也只是關(guān)注該怎樣提高分?jǐn)?shù),在應(yīng)試教育以及高考的大環(huán)境下,老師最注重的都是本學(xué)科的教學(xué)成績(jī),很少有時(shí)間去關(guān)注環(huán)境教育。為了更好的使學(xué)生學(xué)習(xí)到環(huán)境教育,就必須在化學(xué)課堂中教授一些關(guān)于如何對(duì)待我們賴以生存的環(huán)境方面的知識(shí)。
4.資金和設(shè)備資源的匱乏
想要在高中化學(xué)教育中融入環(huán)境教育,就必須進(jìn)行一些實(shí)踐活動(dòng),讓學(xué)生們親自去體驗(yàn),這樣會(huì)比單單講一些理論知識(shí)有說(shuō)服力的多。參與一些實(shí)踐活動(dòng)的時(shí)候就需要有足夠的經(jīng)費(fèi)以及設(shè)備,但是目前我們?cè)诃h(huán)境教育方面的經(jīng)費(fèi)和設(shè)備都是很少的,暫時(shí)也很少有教育機(jī)構(gòu)重視這方面。希望越來(lái)越多的教育機(jī)構(gòu)以及社會(huì)各界都重視到環(huán)境保護(hù)的意義。
二、環(huán)境教育融入高中化學(xué)教學(xué)的方法
1.在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)
大家都知道,化學(xué)該門(mén)課程的教學(xué)過(guò)程是離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)的。實(shí)驗(yàn)是環(huán)境教育最好的實(shí)踐活動(dòng),既有正面教材,也有反面教材。比如,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些對(duì)環(huán)境有污染的有毒氣體,那么該怎么處理這些有害氣體呢?老師可以對(duì)尾氣吸收處理。最重要的是減少這些污染氣體的產(chǎn)生,像二氧化硫,二氧化氮,一氧化氮,一氧化碳等這些氣體。減少實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的藥量,在保證同樣實(shí)驗(yàn)效果的前提下,盡量減少實(shí)驗(yàn)藥品的用量。在減少有害氣體排出的同時(shí),也減少了洗滌化學(xué)容器所產(chǎn)生的廢水,污水。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,要想做到減小對(duì)環(huán)境的污染,就得從實(shí)驗(yàn)儀器使用、實(shí)驗(yàn)材料選擇、實(shí)驗(yàn)步驟優(yōu)化來(lái)進(jìn)行。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的選擇上,選擇少用量、高效果的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)儀器上,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置。在涉及有毒氣體、有害物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中,最優(yōu)實(shí)驗(yàn)儀器,在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,妥善處理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物。
2.高中化學(xué)教材中要加強(qiáng)環(huán)境教育
我們?cè)诿恳粚W(xué)科的教育過(guò)程中都是離不開(kāi)教材,雖然化學(xué)教育主要是依靠實(shí)驗(yàn),但是也要使教材與實(shí)驗(yàn)完美結(jié)合。把環(huán)境建設(shè)的重要性加入到教材中。在高中化學(xué)測(cè)試時(shí)也融入一些環(huán)境教育。當(dāng)在考試時(shí)被收到重視時(shí),學(xué)生們才會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)。
3.在課堂教學(xué)中融入環(huán)境教育
老師在根據(jù)教材講一些專業(yè)的化學(xué)知識(shí)時(shí),要把環(huán)境教育融入到當(dāng)中去。用環(huán)境教育去分析一些化學(xué)知識(shí)。比如在講到“一氧化氮,無(wú)色無(wú)味氣體,微溶于水。由于一氧化氮帶有自由基,這使它的化學(xué)性質(zhì)非常活潑。當(dāng)它與氧氣反應(yīng)后,可形成具有腐蝕性的氣體———二氧化氮(NO2)”講述二氧化氮的形成時(shí),老師就可以順便說(shuō)一下。這種腐蝕性氣體對(duì)環(huán)境的危害以及應(yīng)對(duì)措施。講到氣體“氟化氨”時(shí),可以講解一下該氣體的排放對(duì)附近農(nóng)作物的損害,對(duì)農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的巨大影響。
4.在課外活動(dòng)中加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)
在化學(xué)教育中融入環(huán)境教育不僅僅是要體現(xiàn)在課堂上,在課外活動(dòng)中也應(yīng)該足夠重視才可以。在新課程的觀念下,學(xué)校以及老師已經(jīng)越來(lái)越看重課外活動(dòng)。比如,帶領(lǐng)學(xué)生們參觀一下當(dāng)?shù)氐幕S,多多聽(tīng)取企業(yè)的環(huán)保措施,這樣就可以知道企業(yè)是怎么處理在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的污染以及應(yīng)對(duì)措施。目前環(huán)境教育還不能作為一門(mén)單獨(dú)的學(xué)科進(jìn)行教學(xué),因?yàn)樽鳛橐婚T(mén)單獨(dú)的學(xué)科會(huì)給本來(lái)學(xué)習(xí)壓力就很大的孩子們?cè)黾痈氐膲毫Γ黔h(huán)境污染卻是越來(lái)越嚴(yán)重的,更是不容忽視的。因此只能將環(huán)境教育滲透到高中化學(xué)教育中,讓學(xué)生們不僅可以學(xué)到知識(shí),也能做好環(huán)境保護(hù)。這就需要師生共同努力,也需要社會(huì)各界給與關(guān)注。
作者:周敏 單位:甘肅省武威市民勤縣第一中學(xué)
1有機(jī)化學(xué)的定義
有機(jī)化合物是指含碳的化合物,有機(jī)化學(xué)又稱為含碳化合物的化學(xué),是研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和制備的學(xué)科,是化學(xué)的一個(gè)重要分支。有機(jī)化學(xué)學(xué)科涉及到多方面的知識(shí)內(nèi)容,例如:人口和健康問(wèn)題、材料應(yīng)用、能源、信息技術(shù)等,作為一種新型高科技術(shù)為社會(huì)的發(fā)展和科技的創(chuàng)新提供了動(dòng)力,利用有機(jī)化學(xué)方法可以有效的解決國(guó)際性優(yōu)秀問(wèn)題。
2有機(jī)化學(xué)與環(huán)境的關(guān)系
2.1有機(jī)化合物對(duì)環(huán)境的污染
有機(jī)化合物與人類(lèi)生活的衣食住行息息相關(guān),也是環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)住kS著合成技術(shù)的成熟發(fā)展,有機(jī)化合物的種類(lèi)越來(lái)越多,他們每天以驚人的速度排放在人們生活的環(huán)境當(dāng)中。目前環(huán)境中主要的有機(jī)污染物有金屬有機(jī)污染物,;烴污染物;含氮、磷有機(jī)污染物;含氧、硫有機(jī)污染物;含鹵素有機(jī)污染物、天然產(chǎn)物污染物。
2.2有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用是治理環(huán)境污染的重要手段
有機(jī)化學(xué)在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥研究、食品工程方面發(fā)揮著主要的作用,而且隨著日益突出的環(huán)境問(wèn)題,在治理污染、環(huán)境生物監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮著重要的作用。雖然目前環(huán)境問(wèn)題與化工行業(yè)有關(guān),但是有機(jī)化學(xué)的合理應(yīng)用對(duì)環(huán)境的保護(hù)作用也是顯而易見(jiàn)的。例如將煤中的元素原子100%轉(zhuǎn)化成對(duì)人類(lèi)有益的有機(jī)產(chǎn)物,減少了煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣,也在環(huán)保的基礎(chǔ)上提高了利用率;有機(jī)化學(xué)研究出殘留時(shí)間段、藥效更專一的農(nóng)藥可以減輕對(duì)土地的污染等等。自20世紀(jì)90年代初,科學(xué)家們就提出了“綠色有機(jī)化學(xué)”的概念,旨在建設(shè)綠色的合成工藝環(huán)境,在增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時(shí)有效的保護(hù)了環(huán)境。
3在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)
在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生環(huán)保意識(shí)的措施具體包括以下幾個(gè)方面:
3.1在有機(jī)化學(xué)理論教學(xué)中提升學(xué)生的環(huán)保意識(shí)
我們可以利用多媒體技術(shù)具有圖、文、聲并茂的特點(diǎn),直觀、生動(dòng)、活潑的表達(dá)教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2],提高思想意識(shí)。例如在學(xué)習(xí)烴類(lèi)化合物時(shí),融入石油煉制有關(guān)能源危機(jī)的知識(shí),介紹汽車(chē)尾氣是城市污染的主要污染源;講解烯烴時(shí),介紹由塑料袋、一次性餐盒造成的白色污染;鹵代烴學(xué)習(xí)中,介紹臭氧層破壞的主要原因是冰箱和空調(diào)的使用的大量制冷劑氟利昂;教學(xué)芳香烴類(lèi)時(shí)介紹目前多環(huán)芳烴類(lèi)的苯并芘是一種強(qiáng)致癌物;酮類(lèi)化合物的教學(xué)中,介紹室內(nèi)空氣污染的主要污染物甲醛等。這樣的講解有利于學(xué)生加強(qiáng)對(duì)環(huán)境污染的認(rèn)識(shí)并且可以增強(qiáng)環(huán)保的意識(shí)以及對(duì)化合物結(jié)構(gòu)的掌握。
3.2在有機(jī)化合物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)和方法
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)中必不可少的一部分。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更要重視學(xué)生的環(huán)保意識(shí)的培養(yǎng),規(guī)范化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法,減少化學(xué)品的用量,有效處理實(shí)驗(yàn)結(jié)束后產(chǎn)生的廢棄物,以達(dá)到盡量避免污染環(huán)境的目的[3]。教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)行為,這樣才能達(dá)到環(huán)保教育的目的。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,教師必須教授正確的實(shí)驗(yàn)方法,指導(dǎo)減少實(shí)驗(yàn)中有機(jī)化學(xué)品的用量。要盡量遵循少利用資源,少產(chǎn)生廢物的原則,盡量利用新方法和新技術(shù),來(lái)預(yù)防和減少化學(xué)的污染。
3.2.1設(shè)計(jì)綠色化實(shí)驗(yàn)
所謂綠色化實(shí)驗(yàn),就是指在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)試劑的選用上進(jìn)行最優(yōu)選。可以選擇毒性小、污染低、現(xiàn)象明顯的項(xiàng)目,對(duì)于部分必須要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)路線的改革,采用污染小的原料進(jìn)行[4]。開(kāi)展有機(jī)化學(xué)教學(xué)的教師應(yīng)不斷學(xué)習(xí)有關(guān)環(huán)境保護(hù)的多方面化學(xué)知識(shí),掌握新的化學(xué)工藝和當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的動(dòng)態(tài),將這些新鮮的化學(xué)環(huán)保知識(shí)與課程結(jié)合起來(lái),設(shè)置一些創(chuàng)新性的綠色實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣同時(shí),增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。如甲醇羰基合成法是制備醋酸的最佳合成路線,具有反應(yīng)的高選擇性和對(duì)環(huán)境的友好性,現(xiàn)已代替了傳統(tǒng)的乙烯氧化合成法路線。
3.2.2有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化
有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化是綠色化學(xué)的一個(gè)重要方面,微型化實(shí)驗(yàn)具有反應(yīng)時(shí)間段、現(xiàn)象明顯、節(jié)省實(shí)驗(yàn)用品和對(duì)環(huán)境污染小的特點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,使用微型儀器,既減少了藥品量也縮短了時(shí)間更減少了三廢的排放。一氧化碳催化偶聯(lián)合成草酸是一氧化碳在催化劑的作用下與亞硝酸酯偶聯(lián)反應(yīng)生成草酸二酯和氧化氮,草酸二酯水解得草酸和醇。反應(yīng)生成的氯化氮部分氧化為二氧化氮。氧化氮和二氧化氮生成三氧化二氮,三氧化二氨與醇酯化反應(yīng)生成亞硝酸酯,亞硝酸酯能夠循環(huán)使用,這種微型化的實(shí)驗(yàn)具有極好的環(huán)保效果。
3.2.3設(shè)置連續(xù)化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
可以設(shè)計(jì)有關(guān)聯(lián)的綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,將部分實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物或者廢棄物應(yīng)用到另一個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中,減少實(shí)驗(yàn)室廢棄物的排放量[5]。這樣既能避免各個(gè)實(shí)驗(yàn)孤立起來(lái),也可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的連續(xù)性和綜合性,使學(xué)生在掌握實(shí)驗(yàn)過(guò)程的同時(shí)增強(qiáng)了環(huán)保的意識(shí),減少了環(huán)境的污染。苯胺的生產(chǎn)以前主要采用鐵粉還原硝基苯的工藝路線,這種路線的主要缺點(diǎn)是設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、操作維護(hù)費(fèi)用高、生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生大量鐵泥、廢渣和廢水,其中含有對(duì)人體危害極大的硝基苯和苯胺,現(xiàn)在主要采用硝基苯經(jīng)活性銅催化氫化制備,可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)污染小,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足,避免了實(shí)驗(yàn)資源的浪費(fèi),兩種合成方法介紹如圖所示。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述,應(yīng)嚴(yán)格把握有機(jī)化學(xué)課程的基本特征,從不同角度和方面使學(xué)生能夠透徹的理解有機(jī)化合物,在保障教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上,增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保責(zé)任感,并應(yīng)用設(shè)計(jì)綠色化實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化、設(shè)置連續(xù)化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等方式,充分發(fā)揮有機(jī)化學(xué)的環(huán)保作用,利用有機(jī)化合物的性能降低環(huán)境污染和破壞問(wèn)題,創(chuàng)造一個(gè)和諧的生態(tài)環(huán)境。環(huán)境保護(hù)是一個(gè)長(zhǎng)久的、廣泛的需要重視的問(wèn)題,將有機(jī)化學(xué)教學(xué)和環(huán)境保護(hù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)可以有效的提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí),對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
作者:霍子瑩 單位:北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院
1《環(huán)境與綠色合成化學(xué)》公共選修課的主要內(nèi)容
按照教學(xué)計(jì)劃,《環(huán)境與綠色合成化學(xué)》課程為32學(xué)時(shí),其中28學(xué)時(shí)是講授學(xué)時(shí),另有4學(xué)時(shí)為實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。教材選用由吳輝祿主編的《綠色化學(xué)》,參考書(shū)有李朝軍的《綠色化學(xué):理論與應(yīng)用》、閔恩澤的《綠色化學(xué)與化工》、胡常偉的《綠色化學(xué)原理和應(yīng)用》以及各個(gè)領(lǐng)域的一些國(guó)內(nèi)外專著等。由于教學(xué)內(nèi)容多、覆蓋面較廣,所以我們根據(jù)實(shí)際情況對(duì)教學(xué)內(nèi)容作了適當(dāng)?shù)木?jiǎn),把授課內(nèi)容分為兩大部分,一是綠色化學(xué)理論知識(shí),包括綠色化學(xué)的定義及研究?jī)?nèi)容,美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)及哥本哈根會(huì)議介紹,世界各國(guó)環(huán)境問(wèn)題及我國(guó)環(huán)境問(wèn)題現(xiàn)狀,綠色化學(xué)12條原則,原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng),綠色化學(xué)產(chǎn)品等。二是介紹綠色合成化學(xué)新技術(shù):超聲化學(xué)合成技術(shù),微波化學(xué)合成技術(shù),綠色合成化學(xué)中的綠色介質(zhì),綠色合成化學(xué)與催化技術(shù),綠色有機(jī)合成化學(xué)成功實(shí)例等。第一部分具體內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如下:綠色化學(xué)緒論:包括綠色化學(xué)的定義及研究?jī)?nèi)容,綠色化學(xué)的提出及發(fā)展歷史,美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)及哥本哈根會(huì)議介紹,世界各國(guó)環(huán)境問(wèn)題及我國(guó)環(huán)境問(wèn)題現(xiàn)狀,4學(xué)時(shí);綠色化學(xué)12條原則,2個(gè)學(xué)時(shí);原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng),2個(gè)學(xué)時(shí);綠色化學(xué)產(chǎn)品,2個(gè)學(xué)時(shí)。第二部分具體內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如下:超聲化學(xué)合成技術(shù),2個(gè)學(xué)時(shí);微波化學(xué)合成技術(shù),2個(gè)學(xué)時(shí);無(wú)溶劑合成(固相反應(yīng)),2個(gè)學(xué)時(shí);以水為溶劑的有機(jī)反應(yīng),2個(gè)學(xué)時(shí);超臨界流體在有機(jī)合成與提取中的應(yīng)用,2個(gè)學(xué)時(shí);離子液在有機(jī)合成中的應(yīng)用,2個(gè)學(xué)時(shí);高分子負(fù)載均相催化劑,2個(gè)學(xué)時(shí);組合化學(xué),2個(gè)學(xué)時(shí);多組分有機(jī)催化反應(yīng),2個(gè)學(xué)時(shí);綠色有機(jī)合成化學(xué)舉例,2個(gè)學(xué)時(shí)。另外四個(gè)學(xué)時(shí)是實(shí)驗(yàn)課。
2使用多媒體教學(xué)手段改善課堂教學(xué)效果
由于該課程的授課內(nèi)容與其它化學(xué)課有所不同,有許多交叉學(xué)科的內(nèi)容,需要采用一種不同于傳統(tǒng)課堂的教學(xué)方式。在教學(xué)過(guò)程中,充分運(yùn)用現(xiàn)代多媒體技術(shù),調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。一方面使授課內(nèi)容直觀生動(dòng)形象,擴(kuò)大了信息量,且不受時(shí)間、空間的限制,有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握較多的知識(shí)[4]。例如,在超臨界萃取時(shí),給同學(xué)們放了一張超臨界CO2萃取路線圖,學(xué)生不僅可以通過(guò)路線圖看到整個(gè)萃取過(guò)程,而且還可以理論聯(lián)系實(shí)際,了解一個(gè)新技術(shù)的應(yīng)用需要考慮到各種現(xiàn)實(shí)的因素,特別要考慮成本和對(duì)環(huán)境的影響,這種教學(xué)效果用語(yǔ)言描述是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。在介紹原子經(jīng)濟(jì)性時(shí),通過(guò)比較幾種不同的技術(shù)路線圖,不但用直觀地看出哪種原子利用率好,還比較了幾種路線的優(yōu)缺點(diǎn)和對(duì)環(huán)境的影響,增加了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。
3貼近實(shí)際,增強(qiáng)學(xué)生的綠色環(huán)保意識(shí)
3.1介紹綠色合成在生產(chǎn)和生活中的重要性,激發(fā)學(xué)生的綠色環(huán)保意識(shí)
通過(guò)國(guó)內(nèi)外的重大污染事件,以及利用“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”向?qū)W生介紹綠色化學(xué)學(xué)科的熱點(diǎn)問(wèn)題,綠色化學(xué)學(xué)科的任務(wù)和今后的發(fā)展方向等。在講解綠色合成技術(shù)的過(guò)程中,我們注意把本校的專業(yè)特長(zhǎng)如催化化學(xué)、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用等方面的成果也融入講課內(nèi)容。在組合化學(xué)內(nèi)容講解中適當(dāng)?shù)卮┎逡恍┳髡呓陙?lái)在組合化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究成果,讓學(xué)生感覺(jué)到新技術(shù)離我們并不遙遠(yuǎn),提高學(xué)生們綠色環(huán)保意識(shí)。
3.2聯(lián)系學(xué)生的實(shí)際生活,激發(fā)學(xué)生的綠色環(huán)保意識(shí)
通過(guò)我們身邊實(shí)際的生活,如我們常用的膠水,讓學(xué)生猜測(cè)它們的成分,然后提出問(wèn)題:如果我們要用水做溶劑來(lái)合成膠水,應(yīng)該考慮到什么問(wèn)題。然后講解水基膠水的種類(lèi)和合成方法,以及和溶劑型的相比具有哪些優(yōu)勢(shì),對(duì)環(huán)境的影響能減小到什么程度。能夠讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)了就可以指導(dǎo)生產(chǎn)和生活,在生活中發(fā)現(xiàn)綠色化學(xué)。聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際,可以使學(xué)生感受到此課程學(xué)習(xí)的意義和樂(lè)趣,活躍課堂氣氛,促進(jìn)師生互動(dòng),真正做到以教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體[4]。
4通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)
為了體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的特色、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力及思考和分析實(shí)際問(wèn)題的能力,我們?cè)谡n堂教學(xué)之外安排了4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)。首先同學(xué)們自己查資料,設(shè)計(jì)綠色合成的實(shí)驗(yàn),最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)的難易和現(xiàn)有的條件做什么實(shí)驗(yàn),條件允許的話我們可以讓部分同學(xué)做自己設(shè)計(jì)和合理的實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括:水基膠水的合成,離子液體中合成查爾酮,H2O2氧化環(huán)己酮合成己二酸,微波輻射下無(wú)溶劑合成肉桂酸,茶葉或茶葉下腳料中提取茶多酚等,上述這些實(shí)驗(yàn)與生活密切相關(guān),趣味性強(qiáng),有助于拓寬學(xué)生的眼界,擴(kuò)大知識(shí)面,促使學(xué)生對(duì)日常生活中化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)進(jìn)行思考[5]。
5改革考試形式
環(huán)境與綠色合成化學(xué)是一門(mén)綜合性課程,在授課內(nèi)容上是比較靈活、有彈性的,所以在考核形式上也不一定非要以試卷考試的形式。我們力圖通過(guò)改革考試形式,讓學(xué)生的綜合能力得到進(jìn)一步提高。具體的考核方式如下:(1)期終考核要求學(xué)生完成兩篇文章,占總成績(jī)的60%。其一是課程總結(jié),簡(jiǎn)述各章主要內(nèi)容;另一是結(jié)合自己最感興趣或收獲最多的課程內(nèi)容,自擬題目,查閱文獻(xiàn)資料和網(wǎng)上查詢,撰寫(xiě)一篇學(xué)術(shù)性小論文,字?jǐn)?shù)不限,中英文不限,要求學(xué)生手寫(xiě),防止相互抄襲。撰寫(xiě)論文是一種新的考試形式,不需要學(xué)生死記硬背授課內(nèi)容,通過(guò)論文寫(xiě)作,不但能開(kāi)拓學(xué)生的視野,還有助于培養(yǎng)他們自主獲得知識(shí)的能力。(2)4學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)成績(jī),鼓勵(lì)同學(xué)們自己查資料,設(shè)計(jì)綠色合成的實(shí)驗(yàn),最后根據(jù)學(xué)校的條件來(lái)確定哪些可以進(jìn)行。占總成績(jī)的20%。根據(jù)學(xué)生在4學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)給出,這是對(duì)學(xué)生綜合能力的考察。(3)在課堂隨機(jī)點(diǎn)名若干次,根據(jù)學(xué)生的出勤情況,給出平時(shí)成績(jī),占總成績(jī)的20%。(4)鼓勵(lì)有條件的學(xué)生將自己感興趣的選題制作成ppt演示文稿,并在課堂上作口頭交流,這種方式特別受到學(xué)生歡迎,他們可以盡情展示自己的成果和才華,極大地激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造性。
6教學(xué)時(shí)應(yīng)把握的幾個(gè)問(wèn)題
6.1要把握好教學(xué)內(nèi)容的深度、廣度
該課程重點(diǎn)不是要把相關(guān)的化學(xué)原理講解的很深刻,主要是開(kāi)擴(kuò)學(xué)生眼界,提高學(xué)生綜合素質(zhì),樹(shù)立綠色合成的理念。讓學(xué)生透過(guò)綠色合成化學(xué)這個(gè)窗口,了解綠色化學(xué)在科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步中的作用和地位,自覺(jué)樹(shù)立綠色環(huán)保的科學(xué)理念,體會(huì)自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)相互依存的關(guān)系。因此,在教學(xué)時(shí)要特別注意把握好教學(xué)內(nèi)容的深度、廣度和時(shí)代性,不要拘泥于深?yuàn)W的化學(xué)原理。
6.2采用多媒體教學(xué)和板書(shū)相結(jié)合的授課方式
雖然多媒體教學(xué)直觀生動(dòng)形象,信息量大,且不受時(shí)間、空間的限制,有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握較多的知識(shí)。但是,對(duì)于介紹一些化學(xué)知識(shí),作者認(rèn)為板書(shū)教學(xué)所具有獨(dú)特的啟發(fā)性和示范性的特點(diǎn),例如原子利用率計(jì)算的時(shí)候,如果用PPT把計(jì)算過(guò)程和結(jié)論都展現(xiàn)出來(lái),這樣學(xué)生就不想思考,最好黑板上一邊寫(xiě)公式一邊讓同學(xué)們計(jì)算,這樣學(xué)生印象會(huì)深刻的多。因此,整個(gè)課程的教學(xué)過(guò)程應(yīng)該采用多媒體教學(xué)和板書(shū)相結(jié)合的方式。
6.3建議采用多師教學(xué)
由于該課程的教學(xué)內(nèi)容非常廣泛、涉及到社會(huì)發(fā)展過(guò)程的方方面面。任課教師不可能在每個(gè)領(lǐng)域都是專家。特別在講解綠色合成技術(shù)時(shí),對(duì)相關(guān)技術(shù)研究比較了解的具有豐富科研經(jīng)驗(yàn)老師可以講解的更加全面透徹,這樣不僅可讓學(xué)生領(lǐng)略不同風(fēng)格的教師授課方式,接受各種思維方式的熏陶,還能及時(shí)學(xué)習(xí)到該領(lǐng)域最新的研究進(jìn)展,有助于提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
作者:胡勁松 單位:安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院
1日常生活中的化學(xué)污染是學(xué)生最為關(guān)心的問(wèn)題
如室內(nèi)環(huán)境污染、食品污染等。讓學(xué)生了解身邊的環(huán)境問(wèn)題,學(xué)會(huì)保護(hù)自己和他人。讓學(xué)生了解化學(xué)發(fā)展的動(dòng)向。用新的化學(xué)方法解決傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)給人類(lèi)帶來(lái)的災(zāi)難,是當(dāng)今化學(xué)工作者的重要使命。綠色化學(xué)又稱“環(huán)境友好化學(xué)”,其優(yōu)秀就是要利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染,生產(chǎn)出對(duì)環(huán)境無(wú)害的化學(xué)品,開(kāi)發(fā)出不產(chǎn)生廢物的工藝。綠色化學(xué)將使化學(xué)工業(yè)改變面貌,為子孫后代造福。化學(xué)的問(wèn)題還必須要化學(xué)來(lái)解決。作為一門(mén)課程,在選取教學(xué)內(nèi)容時(shí)還要充分考慮到知識(shí)的邏輯性、系統(tǒng)性和實(shí)用性等方面。為此,本課程在中學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)上,對(duì)化學(xué)的基本概念和原理只作簡(jiǎn)單、形象的介紹和描述,重點(diǎn)介紹常見(jiàn)的化學(xué)污染與環(huán)境問(wèn)題之間的關(guān)系。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐與調(diào)整,本課程形成了以下教學(xué)內(nèi)容體系:一、緒論:介紹化學(xué)的發(fā)展、化學(xué)的貢獻(xiàn)以及化學(xué)污染與環(huán)境問(wèn)題。二、化學(xué)與能源:能源的分類(lèi)和能量的轉(zhuǎn)化,煤炭、石油和天然氣、核能等的使用與相關(guān)環(huán)境問(wèn)題,化學(xué)能源,綠色新能源。許多全球性的環(huán)境問(wèn)題都與能源的使用直接相關(guān),三、化學(xué)基本原理:原子結(jié)構(gòu)與元素周期律,化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu),有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)。四、化學(xué)污染物:概述常見(jiàn)的化學(xué)污染物,無(wú)機(jī)金屬、非金屬污染物,有機(jī)污染物,微生物有毒污染物。五、大氣環(huán)境與化學(xué):大氣的組成及大氣層,大氣中污染物的遷移和轉(zhuǎn)化,大氣環(huán)境問(wèn)題(煤煙型污染、光化學(xué)煙霧、酸沉降、臭氧層耗損、溫室氣體和溫室效應(yīng)),大氣污染的防治。六、水環(huán)境與化學(xué):水溶液中的化學(xué)平衡,天然水的組成、性質(zhì),水中污染物及其遷移轉(zhuǎn)化,水環(huán)境污染與治理,包括水體富營(yíng)養(yǎng)化、水體需氧物質(zhì)污染、水體中有毒元素污染、有機(jī)有毒物污染,水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。七、土壤環(huán)境與化學(xué)、固體廢棄物:土壤的組成和性質(zhì),土壤污染過(guò)程,重金屬、農(nóng)藥、化肥、固體廢棄物污染,土壤防治。八、室內(nèi)空氣污染:室內(nèi)空氣質(zhì)量,常見(jiàn)室內(nèi)空氣污染,室內(nèi)空氣監(jiān)測(cè)。九、生命現(xiàn)象與化學(xué):生命的元素,生命有機(jī)化合物,環(huán)境激素,核輻射與基因突變。十、食品化學(xué)與食品安全:食品主體成份,食品霉變污染,食品添加劑污染,食品加工污染,防止食品腐敗變質(zhì)的措施。十一、綠色化學(xué):綠色化學(xué)的概念、研究?jī)?nèi)容、發(fā)展趨勢(shì)。
2靈活多樣的教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
由于文理科學(xué)生同班上課,除了教學(xué)內(nèi)容上要兼顧外,還要采用合適的教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)踐中,我們采用靈活多樣、理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法進(jìn)行講授。(1)采用研究型教學(xué)方法,向?qū)W生推薦閱讀書(shū)目,如環(huán)保類(lèi)系列叢書(shū);或讓學(xué)生聯(lián)系家鄉(xiāng)或自己親歷親見(jiàn)的環(huán)境污染問(wèn)題,與所學(xué)的理論知識(shí)結(jié)合,再查閱相關(guān)資料,寫(xiě)調(diào)研報(bào)告。(2)借助多媒體、影像資料等,圖文并茂,介紹歷史和當(dāng)前的重大污染事件。如在學(xué)習(xí)化學(xué)與能源專題時(shí),給學(xué)生介紹《石油與戰(zhàn)爭(zhēng)》及相關(guān)視頻資料,以更加突出能源的戰(zhàn)略地位,同時(shí)在能源的爭(zhēng)奪中,又造成了能源的浪費(fèi)和環(huán)境污染;學(xué)習(xí)水環(huán)境與化學(xué)時(shí)引用央視的新聞?wù){(diào)查《河流與村莊》,以事實(shí)講述水污染對(duì)人類(lèi)身體健康的影響。科學(xué)的數(shù)據(jù)、直觀的畫(huà)面和視覺(jué)效果使學(xué)生能夠深刻體會(huì)環(huán)境給人類(lèi)健康帶來(lái)的危害,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。(3)采用案例教學(xué),鼓勵(lì)課堂討論。如引入新聞事件,關(guān)注新聞熱點(diǎn)。新聞媒體幾乎每天都在報(bào)道與環(huán)境相關(guān)的新聞事件,如近年的紫金礦業(yè)含銅廢水污染汀江、墨西哥灣原油泄漏、瀏陽(yáng)的鎘污染事件、日本大地震引起的核泄漏、2012年中國(guó)大范圍的霧霾天氣等,都可以是課堂上的討論話題。(4)充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。網(wǎng)絡(luò)上有許多關(guān)于環(huán)境保護(hù)的資料,如中國(guó)環(huán)境教育網(wǎng)(//)、環(huán)境教育網(wǎng)(//.cn/)以及各大網(wǎng)站的環(huán)保專題等,學(xué)生可以從上面獲得很多相關(guān)知識(shí)和環(huán)境方面的信息。在教學(xué)中可以給學(xué)生作業(yè)的形式讓學(xué)生針對(duì)相應(yīng)的專題進(jìn)行調(diào)查、分析、總結(jié),擴(kuò)大學(xué)生的視野。
3教學(xué)效果
《化學(xué)與環(huán)境》課程在我校已經(jīng)開(kāi)設(shè)四年,每期有學(xué)100多名學(xué)生選修。這些學(xué)生的構(gòu)成包括理科、文科、體育、藝術(shù)等各專業(yè)學(xué)生。通過(guò)幾年的實(shí)踐,在實(shí)踐中不斷改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式,目前學(xué)生已能適應(yīng)本課程的學(xué)習(xí),許多學(xué)生愿意選該課程。對(duì)于化學(xué)基本概念和基本原理部分,理科學(xué)生一般很容易理解,而對(duì)文科學(xué)生來(lái)說(shuō),往往很基本的理論和概念,也需要多遍講解。學(xué)生普遍欣賞與現(xiàn)實(shí)結(jié)合的研討式的教學(xué)模式,少理論,多直觀畫(huà)面。采用多種考核方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),平時(shí)每一章都給學(xué)生布置作業(yè),作業(yè)形式可以是圍繞本章主要概念和術(shù)語(yǔ)來(lái)命題,也可以是學(xué)生自己選題,撰寫(xiě)專題論文,教師根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、問(wèn)題討論、作業(yè)、期末考查等給出綜合成績(jī)。經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐,該課程已經(jīng)形成相對(duì)合理實(shí)用的教學(xué)內(nèi)容體系,但在教學(xué)中還是存在一些問(wèn)題,如不同專業(yè)的學(xué)生在一起上課,基礎(chǔ)相差太大,影響教學(xué)進(jìn)度;一些學(xué)生對(duì)待課程的態(tài)度不認(rèn)真,上課就是為了掙學(xué)分;由于課程都是安排在晚上,無(wú)法給學(xué)生開(kāi)設(shè)實(shí)踐課。
4結(jié)語(yǔ)
實(shí)踐表明,在高校開(kāi)設(shè)《化學(xué)與環(huán)境》公共選修課很有必要。精心選取適合多專業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容,采用靈活多樣的教學(xué)方法,通過(guò)大家關(guān)心的環(huán)境問(wèn)題,學(xué)生可以獲得化學(xué)方面的一些基本知識(shí),了解化學(xué)與環(huán)境的密切關(guān)系,對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任感具有重要意義。
作者:傅玉琴 康海霞 馬 寧 盧志強(qiáng) 朱 梅 單位:洛陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院
環(huán)境化學(xué)主要研究化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中的存在、轉(zhuǎn)化、行為和效應(yīng)及其控制化學(xué)的原理和方法。它是化學(xué)科學(xué)的一個(gè)新的重要分支,也是環(huán)境科學(xué)的優(yōu)秀組成部分。根據(jù)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)《自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告》的劃分,環(huán)境化學(xué)的研究主要包括環(huán)境分析化學(xué),大氣、水體和土壤環(huán)境化學(xué),污染生態(tài)化學(xué),污染控制化學(xué)等四部分內(nèi)容[1]。
環(huán)境化學(xué)的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段:1970年以前為孕育階段,70年代為形成階段,80年代以后為發(fā)展階段。二次大戰(zhàn)以后至60年代,發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)濟(jì)從恢復(fù)逐步走向高速發(fā)展,由于當(dāng)時(shí)只注意經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而忽視了環(huán)境保護(hù),污染環(huán)境和危害人體健康的事件接連發(fā)生,事實(shí)促使人們開(kāi)始研究和尋找污染控制途徑,力求人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展。60年代初,由于當(dāng)時(shí)有機(jī)氯農(nóng)藥污染的發(fā)現(xiàn),農(nóng)藥中環(huán)境殘留行為的研究就已經(jīng)開(kāi)始。這個(gè)階段是環(huán)境化學(xué)的孕育階段。到了70年代,為推動(dòng)國(guó)際重大環(huán)境前沿性問(wèn)題的研究,國(guó)際科聯(lián)1969年成立了環(huán)境問(wèn)題專門(mén)委員會(huì)(SCOPE),1971年出版了第一部專著《全球環(huán)境監(jiān)測(cè)》,隨后,在70年代陸續(xù)出版了一系列與化學(xué)有關(guān)的專著,這些專著在70年代環(huán)境化學(xué)研究和發(fā)展中起了重要作用。
1972年在瑞典斯德歌爾摩召開(kāi)了聯(lián)合國(guó)人類(lèi)環(huán)境會(huì)議,成立了聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署,確立了一系列研究計(jì)劃,相繼建立了全球環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(GEMS)和國(guó)際潛在有毒化學(xué)品登記機(jī)構(gòu)(IRPTC),并促進(jìn)各國(guó)建立相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)結(jié)構(gòu)和學(xué)術(shù)研究結(jié)構(gòu)。應(yīng)該說(shuō),這一系列的舉措在人類(lèi)的環(huán)境保護(hù)事業(yè)中起到了里程碑作用。
80年代全面地開(kāi)展了對(duì)各主要元素,尤其是生命必需元素的生物地球化學(xué)循環(huán)和各主要元素之間的相互作用,人類(lèi)活動(dòng)對(duì)這些循環(huán)產(chǎn)生的干擾和影響,以及對(duì)這些循環(huán)有重大影響的種種因素的研究;重視了化學(xué)品安全性評(píng)價(jià);開(kāi)展了全球變化研究,涉及臭氧層破壞、溫室效應(yīng)等全球性環(huán)境問(wèn)題。同時(shí)加強(qiáng)了污染控制化學(xué)的研究范圍。
1992年在巴西里約熱內(nèi)盧召開(kāi)的聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展會(huì)議(UNCED),國(guó)際科聯(lián)組織了數(shù)十個(gè)學(xué)科的國(guó)際學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)開(kāi)展環(huán)境問(wèn)題研究。例如:國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)1989年制訂了“化學(xué)與環(huán)境”研究計(jì)劃,開(kāi)展了空氣、水、土壤、生物和食品中化學(xué)品測(cè)定分析等六個(gè)專題的研究。
1991年和1993年在我國(guó)北京召開(kāi)的亞洲化學(xué)大會(huì)和IUPAC會(huì)議上,環(huán)境化學(xué)均是重要議題之一。
1995年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)第一次授予三位環(huán)境化學(xué)家Crutzen,Rowland和Molina,他們首先提出平流層臭氧破壞的化學(xué)機(jī)制。Crutzen于1970年提出了NOx理論,Rowland和Molina于1974年提出了CFCs理論,這幾位化學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室模擬結(jié)果在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中得到驗(yàn)證。從發(fā)現(xiàn)平流層中氧化氮可以被紫外輻射分解而破壞全球范圍的臭氧層開(kāi)始,追蹤對(duì)流層大氣中十分穩(wěn)定的CFCs類(lèi)化學(xué)物質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入平流層的同樣歸宿,闡明了影響臭氧層厚度的化學(xué)機(jī)理,使人類(lèi)可以對(duì)耗損臭氧的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行控制。這些理論的研究成果因1985年南極“臭氧洞”的發(fā)現(xiàn)而引起全世界的“震動(dòng)”,從而導(dǎo)致1987年《蒙特利爾議定書(shū)》的簽訂。這充分表明環(huán)境化學(xué)家的工作已經(jīng)引起全人類(lèi)的重視,環(huán)境化學(xué)已經(jīng)開(kāi)始走向全面發(fā)展。
我國(guó)的環(huán)境化學(xué)研究也已經(jīng)有了20多年的歷史,自70年代起,在典型地區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià),環(huán)境容量和環(huán)境背景值調(diào)查,污染源普查,圍繞工業(yè)“三廢”污染,在大氣、水體、土壤中環(huán)境污染物的表征、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,生物效應(yīng)以及控制等方面進(jìn)行了大量的工作。近年來(lái),完成了一批攻關(guān)課題和重大基金項(xiàng)目等國(guó)家任務(wù)。“八五”和“九五”期間,在有毒污染物環(huán)境化學(xué)行為和生態(tài)毒理效應(yīng)、水體顆粒物和環(huán)境工程技術(shù)、大氣化學(xué)和光化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、對(duì)流層臭氧化學(xué)、區(qū)域酸雨的形成和控制、天然有機(jī)物環(huán)境地球化學(xué)、有毒有機(jī)物結(jié)構(gòu)效應(yīng)關(guān)系、廢水無(wú)害化和資源化原理與途徑等方面的工作分別得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技攻關(guān)、中國(guó)科學(xué)院重大重點(diǎn)等項(xiàng)目的支持,取得了一批具有創(chuàng)新性的研究成果,形成了一支從政府到地方各級(jí)行政管理與環(huán)境保護(hù)部門(mén)、科研單位、高等院校等多層次的管理人員與研究人員隊(duì)伍[2,3]。
在酸雨測(cè)量技術(shù)、形成機(jī)制、物理化學(xué)特征、高空云雨化學(xué)、大氣酸性污染物來(lái)源和沉降過(guò)程等方面取得重要成果,在天然源研究、區(qū)域酸沉降模式和酸雨成因、能源與環(huán)境協(xié)調(diào)規(guī)劃、酸雨區(qū)域綜合防治和臨界負(fù)荷的研究方法等方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
在環(huán)境分析化學(xué)方面,從80年代起,我國(guó)先后制訂出《環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法》,《環(huán)境污染分析方法》和《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法》等,選取了200多種分析方法,近百種無(wú)機(jī)和有機(jī)物,所用的方法靈敏、準(zhǔn)確、可靠,多年來(lái)在全國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和有關(guān)實(shí)驗(yàn)室廣泛應(yīng)用。對(duì)監(jiān)測(cè)分析方法的統(tǒng)一與標(biāo)準(zhǔn)化,在提高分析監(jiān)測(cè)水平及實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制方面起了重要作用。
1992~1995年,國(guó)家基金委化學(xué)部資助了重大基金項(xiàng)目“典型有機(jī)污染物環(huán)境化學(xué)行為與生態(tài)效應(yīng)”的研究,探討了某些有毒有害污染物的環(huán)境行為、在介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、污染物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、水生天然有機(jī)物的起源、表征、與重金屬相互作用機(jī)理與模型以及鹵代烴生成潛力等。在新農(nóng)藥單甲脒的環(huán)境行為和生態(tài)毒理效應(yīng)以及有機(jī)錫的生態(tài)毒理效應(yīng)研究中取得了創(chuàng)新性成果。首次發(fā)現(xiàn)城市水源中的硝基多環(huán)芳烴的存在,對(duì)多氯聯(lián)苯等的光解規(guī)律和產(chǎn)物毒性提出了新的機(jī)理和解釋。部分研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,該工作于1999年獲得了中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。
在O3的測(cè)量技術(shù)、中國(guó)光化學(xué)煙霧特征、室內(nèi)大氣光化學(xué)反應(yīng)模擬、空氣質(zhì)量模式、汽車(chē)尾氣高效凈化等方面取得了重大成果,其中大氣微量組分源排放、大氣氧化能力、大氣光化學(xué)模擬和模式的研究達(dá)到世界先進(jìn)水平,曾獲國(guó)家科技進(jìn)步二、三等獎(jiǎng)。
在天然水質(zhì)變化與水污染控制原理、難降解有毒有害污染物的物理化學(xué)去除與生物降解和高級(jí)化學(xué)氧化、水質(zhì)凈化的高效生物和絮凝反應(yīng)器、廢水的無(wú)害化與資源化、清潔生產(chǎn)等方面取得了達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的研究成果,獲中國(guó)科學(xué)院科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和國(guó)家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)。
但是,從國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)和目前水平來(lái)衡量,就總體而論,我國(guó)環(huán)境化學(xué)的研究,無(wú)論從方法、技術(shù)上,還是研究思路上大多缺乏獨(dú)創(chuàng)性、系統(tǒng)性和完整性,對(duì)熱點(diǎn)環(huán)境問(wèn)題的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)家在環(huán)境保護(hù)方面的需求。在分支學(xué)科和研究的內(nèi)容上發(fā)展也不平衡,缺乏連貫性、系統(tǒng)性和綜合性。在環(huán)境化學(xué)過(guò)程研究中對(duì)化學(xué)污染物的外觀表征研究得較多,而在復(fù)合污染的界面反應(yīng)過(guò)程動(dòng)力學(xué),污染機(jī)制及其效應(yīng)方面研究的深度不夠,缺乏從分子水平上對(duì)污染物動(dòng)力學(xué)機(jī)制的研究。在環(huán)境分析化學(xué)方面,雖然建立和發(fā)展了較為完備的常規(guī)分析測(cè)試方法,但對(duì)于環(huán)境樣品的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與中間產(chǎn)物、同族體等的分離與測(cè)定還與國(guó)際先進(jìn)水平有很大差距。在污染物的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、實(shí)時(shí)測(cè)定等方面尚缺少有效的方法和儀器。
隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題的重視和公眾環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高,跨世紀(jì)的環(huán)境化學(xué)任重道遠(yuǎn)。無(wú)論是控制或防治環(huán)境污染和生態(tài)惡化,還是從改善環(huán)境質(zhì)量、保護(hù)人體健康、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展等各個(gè)方面,環(huán)境化學(xué)都可以發(fā)揮重要作用。在環(huán)境監(jiān)測(cè),大氣復(fù)合污染的化學(xué)機(jī)制、污染評(píng)價(jià)與防止對(duì)策,水體中復(fù)合污染及土壤多介質(zhì)污染機(jī)制研究,有毒化學(xué)品生態(tài)效應(yīng)及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià),內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的篩選,污染控制原理,環(huán)境修復(fù)技術(shù)等諸多領(lǐng)域,環(huán)境分析化學(xué),大氣、水體和土壤環(huán)境化學(xué),污染生態(tài)化學(xué),污染控制化學(xué)等分支學(xué)科都面臨著挑戰(zhàn)和良好的發(fā)展機(jī)遇。
1環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才的培養(yǎng)方式
目前許多院校廣泛采用主輔修方式培養(yǎng)復(fù)合型人才,即學(xué)生在完成主修專業(yè)課程的基礎(chǔ)上,再輔修第二專業(yè)的課程。輔修課程的上課時(shí)間經(jīng)常與主修課程的上課時(shí)間相沖突,或者輔修課程的上課時(shí)間統(tǒng)一被安排在周末或晚上,這給輔修課程的學(xué)習(xí)帶來(lái)不便。環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才的培養(yǎng)可采用特色班級(jí)方式培養(yǎng),即在招生時(shí)就用固定班集體招生、統(tǒng)一培養(yǎng)。這種培養(yǎng)方式便于課程體系的學(xué)習(xí),尤其是便于實(shí)踐課程的教學(xué)與管理。湖南城市學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院同時(shí)擁有化學(xué)工程和環(huán)境工程兩個(gè)專業(yè),這使得該學(xué)院在環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才的招生、教學(xué)與管理有獨(dú)特的資源優(yōu)勢(shì)。
2環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的課程體系
在課程體系設(shè)計(jì)上,不能簡(jiǎn)單地將環(huán)境工程專業(yè)與化學(xué)工程專業(yè)的課程“拼盤(pán)”。根據(jù)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的特點(diǎn)和要求,我們?cè)谡?qǐng)教專家、調(diào)查學(xué)生的基礎(chǔ)上對(duì)環(huán)境工程專業(yè)、化學(xué)工程專業(yè)的相關(guān)課程進(jìn)行了有機(jī)整合,形成了培養(yǎng)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才的課程體系,該課程體系由5個(gè)課程模塊組成。公共基礎(chǔ)和素質(zhì)課程模塊。該課程模塊包括中國(guó)近現(xiàn)代史綱要、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、馬克思主義基本原理、思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概論、大學(xué)生心理健康教育、軍事訓(xùn)練、大學(xué)體育、大學(xué)英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、大學(xué)語(yǔ)文。專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊。該課程模塊包括高等數(shù)學(xué)、工程制圖及CAD、無(wú)機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)及實(shí)驗(yàn)、儀器分析及實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)及實(shí)驗(yàn)、化工原理及實(shí)驗(yàn)、波譜分析。專業(yè)優(yōu)秀課程模塊。該課程模塊包括環(huán)境化學(xué)、管網(wǎng)工程、環(huán)境微生物學(xué)及實(shí)驗(yàn)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)及實(shí)驗(yàn)、水污染控制工程及實(shí)驗(yàn)、大氣污染控制工程及實(shí)驗(yàn)、固體廢物處理工程及實(shí)驗(yàn)、噪聲污染控制工程、環(huán)境影響評(píng)價(jià)。特色課程模塊。該課程模塊包括化工環(huán)境保護(hù)、化工污染控制工程、化工污染控制設(shè)備、綠色氧化技術(shù)、突發(fā)性化工環(huán)境污染事故的預(yù)防與處置等課程。實(shí)踐教學(xué)課程模塊。該課程模塊包括環(huán)境工程仿真實(shí)驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)、工程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理、PIDCAD工藝流程制圖、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))。該課程體系在保留環(huán)境工程專業(yè)的優(yōu)秀課程基礎(chǔ)上,《無(wú)機(jī)化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《分析化學(xué)》、《物理化學(xué)》、《儀器分析》、《化工原理》、《波譜分析》等專業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容和學(xué)時(shí)與化學(xué)工程專業(yè)一致,在課程設(shè)置上體現(xiàn)出環(huán)境工程專業(yè)與化學(xué)工程專業(yè)課程的復(fù)合;特色課程模塊和實(shí)踐教學(xué)課程模塊體現(xiàn)出環(huán)境工程專業(yè)與化學(xué)工程專業(yè)課程的融合。
3環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)方法
對(duì)于環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才,要求綜合培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境工程、化學(xué)工程兩專業(yè)的知識(shí)和能力,達(dá)到綜合培養(yǎng)的目標(biāo),這就要求其相應(yīng)的教學(xué)不能采用灌輸性的教學(xué)風(fēng)格,而應(yīng)采用滲透式教學(xué)、融合式教學(xué)、案例式教學(xué)和研究性教學(xué)等。(1)滲透式教學(xué)是指在上述專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊中滲透環(huán)境工程專業(yè)知識(shí)的教學(xué),在上述專業(yè)優(yōu)秀課程模塊滲透化學(xué)工程專業(yè)知識(shí)的教學(xué)。例如,《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》中動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生動(dòng)手做“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應(yīng)速率常數(shù)和活化能的測(cè)定”。(2)融合式教學(xué)是指在上述特色課程模塊和實(shí)踐教學(xué)課程模塊中將環(huán)境工程和化學(xué)工程中的知識(shí)、原理、技能融成一體進(jìn)行教學(xué)。例如,《化工污染控制工程》中教師可結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行“流化床化學(xué)反應(yīng)器處理農(nóng)藥廠廢水”的專題教學(xué),將流化床工藝設(shè)計(jì)參數(shù)、原理、廢水排放標(biāo)準(zhǔn)等融合在一起進(jìn)行教學(xué)。(3)案例式教學(xué)就是指在環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)過(guò)程中結(jié)合教學(xué)內(nèi)容運(yùn)用工程中的實(shí)際案例進(jìn)行教學(xué)。例如,《水污染控制工程》中教師可結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行“電鍍廠含鉻廢水的深度處理”的案例教學(xué)。(4)研究型教學(xué)是指在環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)過(guò)程中教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,通過(guò)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境,促進(jìn)、支持和指導(dǎo)學(xué)生完成研究型學(xué)習(xí)活動(dòng),來(lái)綜合培養(yǎng)學(xué)生能力與素質(zhì)的一種教學(xué)方法。例如,在“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應(yīng)速率常數(shù)和活化能的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中,教師可引導(dǎo)學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)資料,引導(dǎo)學(xué)生思考如何測(cè)定溶液中2,4-D的濃度?如何用計(jì)算機(jī)軟件繪制2,4-D濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線?讓學(xué)生自己確定實(shí)驗(yàn)中所需要的儀器和使用的方法,引導(dǎo)學(xué)生思考FeSO4和H2O2使用量對(duì)2,4-D降解速率的影響,如何求算該降解過(guò)程中的速率常數(shù)K和表觀活化能Ea?
4環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的師資隊(duì)伍建設(shè)
良好的師資隊(duì)伍是實(shí)施環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。要培養(yǎng)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才,首先必須有環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型的師資。筆者認(rèn)為,要改變目前環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型的師資匱乏問(wèn)題,可從如下幾個(gè)方面加強(qiáng)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的師資隊(duì)伍建設(shè)。(1)引進(jìn)、培養(yǎng)具有環(huán)境工程和化學(xué)工程雙專業(yè)學(xué)位的高水平的博士或碩士,他們?cè)趯W(xué)士、碩士或博士學(xué)位教育期間接受過(guò)環(huán)境工程、化學(xué)工程的專業(yè)教育,具備環(huán)境工程和化學(xué)工程復(fù)合的知識(shí)結(jié)構(gòu)和科研素養(yǎng),是環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的理想師資隊(duì)伍。(2)教師交叉自學(xué)和資格認(rèn)證。在學(xué)院內(nèi)部要求有環(huán)境工程專業(yè)學(xué)位的教師參加化學(xué)工程的本科理論與實(shí)踐教育,要求有化學(xué)工程專業(yè)學(xué)位的教師參加環(huán)境工程的本科理論與實(shí)踐教育,教育期滿后進(jìn)行考試認(rèn)證,達(dá)到認(rèn)證資格的教師才能評(píng)聘為環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的師資。(3)聘請(qǐng)企業(yè)有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),且有良好師范素養(yǎng)的工程師參與環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)和科研工作。
5學(xué)生自主學(xué)習(xí)是環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的重要手段
現(xiàn)代環(huán)境工程和化學(xué)工程日新月異,要培養(yǎng)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才,單靠教師的培養(yǎng)顯然是不夠的,必須充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。高等院校擁有豐富的中文、英文文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)庫(kù),有豐富網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源;高等院校圖書(shū)館擁有大量的紙質(zhì)版和電子版書(shū)籍、期刊和報(bào)紙;高等院校實(shí)驗(yàn)室擁有大型的現(xiàn)代化儀器等。這些資源為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了良好的物質(zhì)保障。教師在環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)中,以問(wèn)題、專題為優(yōu)秀,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、相互交流,從而優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)。例如,教師可引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)網(wǎng)站,自主學(xué)習(xí)“離子交換樹(shù)脂”專題,要求學(xué)生掌握離子交換樹(shù)脂的分類(lèi)、命名、合成、性能、工作原理、再生方法及在污水處理中的應(yīng)用等,并要求學(xué)生要充分利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)資源,構(gòu)建自身交流的QQ群,進(jìn)而廣泛、深入、持續(xù)地交流。總之,在今后環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的研究與實(shí)踐中,我們還需要不斷地努力探索與實(shí)踐,逐步形成科學(xué)、系統(tǒng)的環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)體系,為環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)提供啟示和建議。
作者:孟秋冬肖谷清胡擁軍單位:湖南城市學(xué)院圖書(shū)館湖南城市學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院
1環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才的培養(yǎng)方式
目前許多院校廣泛采用主輔修方式培養(yǎng)復(fù)合型人才,即學(xué)生在完成主修專業(yè)課程的基礎(chǔ)上,再輔修第二專業(yè)的課程。輔修課程的上課時(shí)間經(jīng)常與主修課程的上課時(shí)間相沖突,或者輔修課程的上課時(shí)間統(tǒng)一被安排在周末或晚上,這給輔修課程的學(xué)習(xí)帶來(lái)不便。環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才的培養(yǎng)可采用特色班級(jí)方式培養(yǎng),即在招生時(shí)就用固定班集體招生、統(tǒng)一培養(yǎng)。這種培養(yǎng)方式便于課程體系的學(xué)習(xí),尤其是便于實(shí)踐課程的教學(xué)與管理。湖南城市學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院同時(shí)擁有化學(xué)工程和環(huán)境工程兩個(gè)專業(yè),這使得該學(xué)院在環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才的招生、教學(xué)與管理有獨(dú)特的資源優(yōu)勢(shì)。
2環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的課程體系
在課程體系設(shè)計(jì)上,不能簡(jiǎn)單地將環(huán)境工程專業(yè)與化學(xué)工程專業(yè)的課程“拼盤(pán)”。根據(jù)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的特點(diǎn)和要求,我們?cè)谡?qǐng)教專家、調(diào)查學(xué)生的基礎(chǔ)上對(duì)環(huán)境工程專業(yè)、化學(xué)工程專業(yè)的相關(guān)課程進(jìn)行了有機(jī)整合,形成了培養(yǎng)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才的課程體系,該課程體系由5個(gè)課程模塊組成。公共基礎(chǔ)和素質(zhì)課程模塊。該課程模塊包括中國(guó)近現(xiàn)代史綱要、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、馬克思主義基本原理、思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概論、大學(xué)生心理健康教育、軍事訓(xùn)練、大學(xué)體育、大學(xué)英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、大學(xué)語(yǔ)文。專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊。該課程模塊包括高等數(shù)學(xué)、工程制圖及CAD、無(wú)機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)及實(shí)驗(yàn)、儀器分析及實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)及實(shí)驗(yàn)、化工原理及實(shí)驗(yàn)、波譜分析。專業(yè)優(yōu)秀課程模塊。該課程模塊包括環(huán)境化學(xué)、管網(wǎng)工程、環(huán)境微生物學(xué)及實(shí)驗(yàn)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)及實(shí)驗(yàn)、水污染控制工程及實(shí)驗(yàn)、大氣污染控制工程及實(shí)驗(yàn)、固體廢物處理工程及實(shí)驗(yàn)、噪聲污染控制工程、環(huán)境影響評(píng)價(jià)。特色課程模塊。該課程模塊包括化工環(huán)境保護(hù)、化工污染控制工程、化工污染控制設(shè)備、綠色氧化技術(shù)、突發(fā)性化工環(huán)境污染事故的預(yù)防與處置等課程。實(shí)踐教學(xué)課程模塊。該課程模塊包括環(huán)境工程仿真實(shí)驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)、工程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理、PIDCAD工藝流程制圖、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))。該課程體系在保留環(huán)境工程專業(yè)的優(yōu)秀課程基礎(chǔ)上,《無(wú)機(jī)化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《分析化學(xué)》、《物理化學(xué)》、《儀器分析》、《化工原理》、《波譜分析》等專業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容和學(xué)時(shí)與化學(xué)工程專業(yè)一致,在課程設(shè)置上體現(xiàn)出環(huán)境工程專業(yè)與化學(xué)工程專業(yè)課程的復(fù)合;特色課程模塊和實(shí)踐教學(xué)課程模塊體現(xiàn)出環(huán)境工程專業(yè)與化學(xué)工程專業(yè)課程的融合。
3環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)方法
對(duì)于環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才,要求綜合培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境工程、化學(xué)工程兩專業(yè)的知識(shí)和能力,達(dá)到綜合培養(yǎng)的目標(biāo),這就要求其相應(yīng)的教學(xué)不能采用灌輸性的教學(xué)風(fēng)格,而應(yīng)采用滲透式教學(xué)、融合式教學(xué)、案例式教學(xué)和研究性教學(xué)等。(1)滲透式教學(xué)是指在上述專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊中滲透環(huán)境工程專業(yè)知識(shí)的教學(xué),在上述專業(yè)優(yōu)秀課程模塊滲透化學(xué)工程專業(yè)知識(shí)的教學(xué)。例如,《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》中動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生動(dòng)手做“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應(yīng)速率常數(shù)和活化能的測(cè)定”。(2)融合式教學(xué)是指在上述特色課程模塊和實(shí)踐教學(xué)課程模塊中將環(huán)境工程和化學(xué)工程中的知識(shí)、原理、技能融成一體進(jìn)行教學(xué)。例如,《化工污染控制工程》中教師可結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行“流化床化學(xué)反應(yīng)器處理農(nóng)藥廠廢水”的專題教學(xué),將流化床工藝設(shè)計(jì)參數(shù)、原理、廢水排放標(biāo)準(zhǔn)等融合在一起進(jìn)行教學(xué)。(3)案例式教學(xué)就是指在環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)過(guò)程中結(jié)合教學(xué)內(nèi)容運(yùn)用工程中的實(shí)際案例進(jìn)行教學(xué)。例如,《水污染控制工程》中教師可結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行“電鍍廠含鉻廢水的深度處理”的案例教學(xué)。(4)研究型教學(xué)是指在環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)過(guò)程中教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,通過(guò)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境,促進(jìn)、支持和指導(dǎo)學(xué)生完成研究型學(xué)習(xí)活動(dòng),來(lái)綜合培養(yǎng)學(xué)生能力與素質(zhì)的一種教學(xué)方法。例如,在“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應(yīng)速率常數(shù)和活化能的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中,教師可引導(dǎo)學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)資料,引導(dǎo)學(xué)生思考如何測(cè)定溶液中2,4-D的濃度?如何用計(jì)算機(jī)軟件繪制2,4-D濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線?讓學(xué)生自己確定實(shí)驗(yàn)中所需要的儀器和使用的方法,引導(dǎo)學(xué)生思考FeSO4和H2O2使用量對(duì)2,4-D降解速率的影響,如何求算該降解過(guò)程中的速率常數(shù)K和表觀活化能Ea?
4環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的師資隊(duì)伍建設(shè)
良好的師資隊(duì)伍是實(shí)施環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。要培養(yǎng)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才,首先必須有環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型的師資。筆者認(rèn)為,要改變目前環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型的師資匱乏問(wèn)題,可從如下幾個(gè)方面加強(qiáng)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的師資隊(duì)伍建設(shè)。(1)引進(jìn)、培養(yǎng)具有環(huán)境工程和化學(xué)工程雙專業(yè)學(xué)位的高水平的博士或碩士,他們?cè)趯W(xué)士、碩士或博士學(xué)位教育期間接受過(guò)環(huán)境工程、化學(xué)工程的專業(yè)教育,具備環(huán)境工程和化學(xué)工程復(fù)合的知識(shí)結(jié)構(gòu)和科研素養(yǎng),是環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的理想師資隊(duì)伍。(2)教師交叉自學(xué)和資格認(rèn)證。在學(xué)院內(nèi)部要求有環(huán)境工程專業(yè)學(xué)位的教師參加化學(xué)工程的本科理論與實(shí)踐教育,要求有化學(xué)工程專業(yè)學(xué)位的教師參加環(huán)境工程的本科理論與實(shí)踐教育,教育期滿后進(jìn)行考試認(rèn)證,達(dá)到認(rèn)證資格的教師才能評(píng)聘為環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的師資。(3)聘請(qǐng)企業(yè)有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),且有良好師范素養(yǎng)的工程師參與環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)和科研工作。
5學(xué)生自主學(xué)習(xí)是環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的重要手段
現(xiàn)代環(huán)境工程和化學(xué)工程日新月異,要培養(yǎng)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才,單靠教師的培養(yǎng)顯然是不夠的,必須充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。高等院校擁有豐富的中文、英文文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)庫(kù),有豐富網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源;高等院校圖書(shū)館擁有大量的紙質(zhì)版和電子版書(shū)籍、期刊和報(bào)紙;高等院校實(shí)驗(yàn)室擁有大型的現(xiàn)代化儀器等。這些資源為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了良好的物質(zhì)保障。教師在環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)中,以問(wèn)題、專題為優(yōu)秀,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、相互交流,從而優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)。例如,教師可引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)網(wǎng)站,自主學(xué)習(xí)“離子交換樹(shù)脂”專題,要求學(xué)生掌握離子交換樹(shù)脂的分類(lèi)、命名、合成、性能、工作原理、再生方法及在污水處理中的應(yīng)用等,并要求學(xué)生要充分利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)資源,構(gòu)建自身交流的QQ群,進(jìn)而廣泛、深入、持續(xù)地交流。總之,在今后環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的研究與實(shí)踐中,我們還需要不斷地努力探索與實(shí)踐,逐步形成科學(xué)、系統(tǒng)的環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)體系,為環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)提供啟示和建議。
作者:孟秋冬肖谷清胡擁軍單位:湖南城市學(xué)院圖書(shū)館湖南城市學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院
一、環(huán)境工程專業(yè)化學(xué)實(shí)踐教學(xué)改革的思路與對(duì)策
1.調(diào)整和完善人才培養(yǎng)方案,建立系統(tǒng)化實(shí)踐教學(xué)體系
積極開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)研討活動(dòng),認(rèn)真聽(tīng)取教師和學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)踐教學(xué)的意見(jiàn),總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),對(duì)人才培養(yǎng)方案和實(shí)踐教學(xué)大綱進(jìn)行修改。調(diào)整不合理的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,增加新的教學(xué)內(nèi)容,建立系統(tǒng)化實(shí)踐教學(xué)體系,并制訂完善的實(shí)踐教學(xué)授課計(jì)劃,使實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)起到相輔相成的作用。環(huán)境學(xué)院組織教師和學(xué)生,對(duì)無(wú)機(jī)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展研討活動(dòng),總結(jié)教學(xué)中的優(yōu)點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),如:無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)原來(lái)設(shè)計(jì)為實(shí)驗(yàn)周教學(xué),在一個(gè)星期內(nèi)連續(xù)進(jìn)行五個(gè)獨(dú)立的單元教學(xué)實(shí)驗(yàn),由于實(shí)驗(yàn)任務(wù)安排過(guò)于集中,學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容難以理解,教學(xué)效果較差。經(jīng)過(guò)認(rèn)真調(diào)研,把實(shí)驗(yàn)周教學(xué)改為課內(nèi)試驗(yàn),學(xué)習(xí)完基礎(chǔ)理論之后立即開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué),理論與實(shí)踐相結(jié)合,取得較好的實(shí)踐教學(xué)效果。積極調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,例如:在無(wú)機(jī)與分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中開(kāi)設(shè)有“鄰二氮菲分光光度法測(cè)定微量鐵”實(shí)驗(yàn),由于該實(shí)驗(yàn)屬于微量分析實(shí)驗(yàn),用到朗伯-比爾定律,并且要配制標(biāo)準(zhǔn)曲線,用到紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定吸光度,大一學(xué)生沒(méi)有學(xué)到儀器分析相關(guān)的理論知識(shí),在課堂講授后無(wú)法理解實(shí)驗(yàn)原理,教學(xué)效果很差。我院把“鄰二氮菲分光光度法測(cè)定微量鐵”更改為“EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與自來(lái)水硬度的測(cè)定”,既用到分析化學(xué)的理論知識(shí)又和水的硬度測(cè)定相結(jié)合,加深了對(duì)絡(luò)合滴定的理解,又培養(yǎng)了學(xué)生常量分析的基本操作能力。
2.注重基礎(chǔ)操作能力的培養(yǎng)
經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn):30%~45%的環(huán)境工程專業(yè)高中階段只學(xué)習(xí)過(guò)1年的化學(xué),幾乎沒(méi)有上化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,基礎(chǔ)操作能力普遍較差。根據(jù)學(xué)生的現(xiàn)有水平,環(huán)境學(xué)院把基礎(chǔ)操作能力的培養(yǎng)作為實(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn),如:在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中,在硫酸亞鐵銨的制備與純度分析實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行稱量、量取、加熱、常規(guī)過(guò)濾、減壓過(guò)濾和蒸發(fā)結(jié)晶等基礎(chǔ)操作的講解,教師親手示范,講解動(dòng)作要領(lǐng),使學(xué)生掌握操作要領(lǐng)。在后繼實(shí)驗(yàn)課中,對(duì)相同的操作加以強(qiáng)化練習(xí),學(xué)生操作不規(guī)范之處,一一加以糾正。有機(jī)實(shí)驗(yàn)課中,講解蒸餾、精餾、回流和分液等基礎(chǔ)操作,要求學(xué)生掌握阿貝折光儀、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、顯微熔點(diǎn)儀等設(shè)備的使用原理及操作方法。在后繼的分析化學(xué)、物理化學(xué)和儀器分析實(shí)驗(yàn)課程中對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)操作進(jìn)一步進(jìn)行強(qiáng)化和提高。這種重視基礎(chǔ)操作的教學(xué)模式大大提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和教學(xué)效率。
3.結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)特色,開(kāi)設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)
根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)特色,設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,開(kāi)展針對(duì)性實(shí)踐教學(xué),加深學(xué)生對(duì)環(huán)境工程專業(yè)的理解。比如:針對(duì)電廠化學(xué)專業(yè),在學(xué)完分析化學(xué)試驗(yàn)后開(kāi)設(shè)了葉綠素測(cè)定、全鐵測(cè)定、二氧化硅測(cè)定、全堿度分析和磷酸鹽分析等水質(zhì)全分析試驗(yàn),既加深學(xué)生對(duì)電廠給水專業(yè)知識(shí)的理解又在水質(zhì)分析過(guò)程中,強(qiáng)化了常量分析的基礎(chǔ)操作,進(jìn)一步培養(yǎng)基本的分析和解決問(wèn)題的能力,綜合素質(zhì)得到進(jìn)一步提高。
4.改善管理方式,打造開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)中心,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
南京工程學(xué)院積極資助大學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新科研活動(dòng),通過(guò)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持鼓勵(lì)大學(xué)生開(kāi)展科學(xué)研究。環(huán)境學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心積極為大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)服務(wù),積極整合實(shí)驗(yàn)室資源,改善管理模式,專門(mén)開(kāi)設(shè)科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,為學(xué)生提供玻璃儀器和小型實(shí)驗(yàn)器材,協(xié)助購(gòu)買(mǎi)藥品。開(kāi)展傅里葉紅外分光廣度計(jì)、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、氣相色譜和液相色譜等大型儀器的操作培訓(xùn),使學(xué)生在充分理解儀器原理的基礎(chǔ)上可以熟練操作大型儀器。實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生的全方位開(kāi)放,打造良好的服務(wù)氛圍,有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
5.建立新型的實(shí)踐教學(xué)考核評(píng)價(jià)體系
在教學(xué)評(píng)價(jià)上,既應(yīng)重視課堂教學(xué)效果的評(píng)價(jià)也應(yīng)重視實(shí)踐教學(xué)效果的評(píng)價(jià)。對(duì)學(xué)生的考核既重視理論知識(shí)考試,也應(yīng)重視實(shí)踐動(dòng)手能力考核,理論測(cè)試成績(jī)應(yīng)該與實(shí)踐能力考核成績(jī)同等對(duì)待。例如:學(xué)生參加各類(lèi)科技競(jìng)賽活動(dòng)、小發(fā)明、小制作等,參加科研課題,計(jì)入實(shí)踐能力考核成績(jī)中,這樣不僅保護(hù)了那些具有創(chuàng)新能力學(xué)生的積極性,也有利于更客觀、全面和切合實(shí)際地評(píng)價(jià)和考核學(xué)生。
6.加大實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入,提高實(shí)踐教學(xué)教師的教學(xué)水平
加大實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入,引進(jìn)先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備和精密儀器,提高實(shí)驗(yàn)中心硬件水平,大力營(yíng)造良好的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境,以適應(yīng)新的實(shí)踐教學(xué)的需求。環(huán)境工程學(xué)院通過(guò)中央與地方共建項(xiàng)目的建設(shè),購(gòu)入或建設(shè)煙氣脫硫試驗(yàn)裝置、氣相色譜儀、液相色譜儀、水質(zhì)全分析儀、總有機(jī)碳分析儀、熱重分析儀和元素分析儀等精密儀器,并以大型儀器為優(yōu)秀,設(shè)立實(shí)驗(yàn)課程,安排課程實(shí)習(xí),促進(jìn)化學(xué)實(shí)踐教學(xué)。加大實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍建設(shè),有必要進(jìn)行教師職業(yè)知識(shí)與技能的培訓(xùn),提高教師綜合教學(xué)能力。此外,應(yīng)加強(qiáng)教師與外界的交流,提供在職進(jìn)修學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),提高其科研水平和綜合能力水平,更好地服務(wù)于實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)研究。
二、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)積極研討,認(rèn)真修改人才培養(yǎng)計(jì)劃,制定系統(tǒng)化化學(xué)實(shí)踐教學(xué)大綱,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。加大實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)費(fèi)投入,提高實(shí)踐教學(xué)教師的教學(xué)水平,可以解決環(huán)境工程專業(yè)化學(xué)實(shí)踐教學(xué)的問(wèn)題,使學(xué)生掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)操作能力,為培養(yǎng)創(chuàng)新能力和全面發(fā)展的應(yīng)用性人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
作者:劉獻(xiàn)鋒 張長(zhǎng)飛 張東平單位:南京工程學(xué)院環(huán)境學(xué)院