設(shè)計(jì)綠色實(shí)驗(yàn).doc

設(shè)計(jì)綠色實(shí)驗(yàn) 創(chuàng)新化學(xué)教育中學(xué)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新研究開題報(bào)告董昌耀（湖北省宜都市外國(guó)語(yǔ)學(xué)校 443300）經(jīng)過課題組成員的充分醞釀與立項(xiàng)調(diào)研，今年3月，我們向中國(guó)化學(xué)會(huì)化學(xué)教育委員會(huì)申報(bào)了“中學(xué)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新研究”的課題，經(jīng)過專家評(píng)審，于5月得到批準(zhǔn)并被列為中國(guó)化學(xué)會(huì)化學(xué)教育委員會(huì)基礎(chǔ)教育“十一五”規(guī)劃課題重點(diǎn)課題。現(xiàn)就課題立項(xiàng)及開題的有關(guān)情況報(bào)告如下。一、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀述評(píng)自1990年美國(guó)污染預(yù)防法案提出預(yù)防污染，隨即在國(guó)際上誕生了綠色化學(xué)并得到迅速發(fā)展。綠色化學(xué)是一門利用化學(xué)原理，在始端實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段和方法，消除或減少有毒有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生，來消除或減少對(duì)人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的反應(yīng)原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物的使用和產(chǎn)生的新興學(xué)科。1994年7月中國(guó)21世紀(jì)議程出臺(tái)，國(guó)家推出實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略框架；綠色化學(xué)作為戰(zhàn)略實(shí)施的重要方面受到高度重視，其研究機(jī)構(gòu)迅速在我國(guó)有關(guān)科研院所及大專院校興起，推動(dòng)了我國(guó)綠色化學(xué)的發(fā)展。作為與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略密切相關(guān)的化學(xué)教育領(lǐng)域，自覺地把綠色化學(xué)融入化學(xué)教育體系之中，責(zé)無(wú)旁貸；也是“戰(zhàn)略”實(shí)施行動(dòng)的重點(diǎn)；綠色化學(xué)教育應(yīng)運(yùn)而生。1999年7月經(jīng)過湖北省教科研規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)小組批準(zhǔn)，我校（原宜都師范學(xué)校）“綠色化學(xué)教育及其技術(shù)開發(fā)研究課題”立項(xiàng)，并進(jìn)行了一系列研究活動(dòng)。對(duì)于將綠色化學(xué)原則與要求滲透到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人類健康和環(huán)境安全的化學(xué)過程的全新實(shí)驗(yàn)已有明確的認(rèn)識(shí)；積累了綠色化學(xué)教育及實(shí)驗(yàn)的一些初步研究成果；對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程以減少用量、排斥或拒用有毒、重復(fù)使用、可回收、能再生等為準(zhǔn)則也已有一定實(shí)踐基礎(chǔ)。但進(jìn)一步將綠色理念滲透到化學(xué)課堂之中，滲透到具體實(shí)驗(yàn)探究之中，讓綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)走進(jìn)和諧課堂，還需要深入研究。二、選題的目的和意義開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新研究，有利于實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略教育。這種教育追求人在化學(xué)知識(shí)技能、科學(xué)能力和科學(xué)精神等方面全面發(fā)展，達(dá)到人與自然、人與科學(xué)、人的習(xí)得與其過程手段等方面的和諧統(tǒng)一。它有利于學(xué)生實(shí)踐探究、發(fā)明、發(fā)現(xiàn)的過程和方法；接受理性批判的思想觀念；并結(jié)合實(shí)驗(yàn)問題，進(jìn)行嘗試性創(chuàng)新實(shí)踐；培養(yǎng)其創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法策略；從而推動(dòng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的形成與發(fā)展。有利于學(xué)生增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感和學(xué)習(xí)自覺性，體驗(yàn)探究者的情感苦衰，培養(yǎng)情感態(tài)度；有利于培養(yǎng)其科學(xué)發(fā)展的價(jià)值觀，健全人格。采用綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)手段，可使師生處于愉悅的教學(xué)環(huán)境，保障師生身心健康。因而，具有良好的教育效益。 開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新研究，有利于貫徹化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)論是知識(shí)與技能、過程與方法，還是情感態(tài)度和價(jià)值觀的哪一方面的要求，不論是初中化學(xué)還是高中化學(xué)，新課程都十分重視實(shí)驗(yàn)及其綠色化，明確提出“掌握基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和技能，了解現(xiàn)代儀器在物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)研究中的應(yīng)用；了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的一般過程，初步形成運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)解決問題的能力；形成綠色化學(xué)的觀念，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)”。再過一年，我省高中將全面推行新課程標(biāo)準(zhǔn)并使用新教材，因而，我們的研究正是新課程實(shí)施的前期準(zhǔn)備。綠色實(shí)驗(yàn)追求從源頭上阻止污染物的產(chǎn)生，實(shí)驗(yàn)所用試劑、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的條件、實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響很小或根本沒有影響，其環(huán)境效益明顯。它還可以節(jié)省化學(xué)試劑，節(jié)約資源，并節(jié)約治理污染的費(fèi)用，其經(jīng)濟(jì)效益也很可觀。三、研究的主要內(nèi)容綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)，是將綠色化學(xué)原則與要求滲透到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中以實(shí)現(xiàn)對(duì)人類健康和環(huán)境安全的化學(xué)過程的實(shí)驗(yàn)；有常規(guī)或微型實(shí)驗(yàn)，要求實(shí)驗(yàn)所用試劑、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的條件、實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響很小或根本沒有影響。因而，課題研究分理論與實(shí)踐兩部分。1.理論方面：課題首先根據(jù)綠色化學(xué)的特征，探究綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理及方法，并對(duì)綠色化學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)方式做較為系統(tǒng)分析。然后按照新課程化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行系統(tǒng)梳理與研究；分初中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究、高中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究等部分研究。無(wú)論設(shè)計(jì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)還是微型實(shí)驗(yàn)，都充分體現(xiàn)實(shí)施化學(xué)污染預(yù)防的源頭戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)性，追求能源節(jié)凈性，創(chuàng)設(shè)和諧發(fā)展實(shí)踐情景等主要特征。2.實(shí)踐方面：在理論研究的基礎(chǔ)上，將綠色化學(xué)理念及綠色實(shí)驗(yàn)融入化學(xué)課堂教學(xué)之中，使學(xué)生潛移默化的進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展與和諧社會(huì)的價(jià)值觀教育。并啟迪學(xué)生創(chuàng)新思維，引導(dǎo)學(xué)生積極投入探究活動(dòng)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。四、研究方法、手段與途徑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可以從設(shè)計(jì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)入手，利用演繹推理方法與逆向思維，從某個(gè)結(jié)論或假設(shè)，推導(dǎo)出個(gè)別的可驗(yàn)證的結(jié)論，尋找解決問題的方法。也可從現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)入手，進(jìn)行創(chuàng)造思維和創(chuàng)新想象，尋找合適的方法和材料，進(jìn)行缺點(diǎn)改造或者重新組合或全新設(shè)計(jì)。本課題理論研究階段，可采取首先將新教材中所編實(shí)驗(yàn)分冊(cè)列出，按綠色化學(xué)的原則，逐一探究，分析優(yōu)缺點(diǎn)；同時(shí)注意吸收和移植其他領(lǐng)域的方法，對(duì)其具體應(yīng)用形式加以研究，形成自身的特色，進(jìn)而再對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新，反復(fù)比較應(yīng)用，精益求精。在具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，一要盡可能少用有毒物質(zhì)。 (1)選擇能充分利用的無(wú)毒害的安全性的原材料。在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下，將某些易產(chǎn)生有害物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)換成無(wú)害物質(zhì)產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)。盡可能回避選用那些有毒有害、不安全的藥品及儀器裝置。（2）選擇不向環(huán)境排放有毒有害物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。選擇體系排放給環(huán)境的物質(zhì)種類為環(huán)境體系正常組分中所固有的。（3）設(shè)計(jì)污染預(yù)防的實(shí)驗(yàn)裝置用品。設(shè)置過程和終端零污染且具有安全性的實(shí)驗(yàn)裝置。二要注意回收與再生。（1）設(shè)計(jì)回收實(shí)驗(yàn)。包括回收未反應(yīng)的原料；回收副產(chǎn)物，回收助溶劑、催化劑、穩(wěn)定劑等非反應(yīng)試劑等。(2)創(chuàng)造再生實(shí)驗(yàn)條件和重復(fù)使用的設(shè)計(jì)。第三，要簡(jiǎn)約實(shí)驗(yàn)方式。(1)合并實(shí)驗(yàn)，將某幾個(gè)實(shí)驗(yàn)合并在一起，使本來存在的幾次污染的實(shí)驗(yàn)變?yōu)橐淮挝廴?，甚至變得沒有污染。這樣既節(jié)約了時(shí)間，又減少了污染。（2）采用簡(jiǎn)約化實(shí)驗(yàn)方式，具有節(jié)約藥品、節(jié)省時(shí)間、安全可靠、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。（3）選用廉價(jià)物質(zhì)與綠色能源。對(duì)于一些有多種實(shí)驗(yàn)方式均可達(dá)到同一目的的實(shí)驗(yàn)，充分考慮反應(yīng)物質(zhì)及用品的成本，盡可能選用廉價(jià)物質(zhì)，降低實(shí)驗(yàn)成本。還要盡可能選用最經(jīng)濟(jì)、無(wú)污染、能保持生態(tài)安全與完整的綠色能源，避免使用高能耗、污染環(huán)境的能源。第四，推行微型實(shí)驗(yàn)。要求設(shè)計(jì)出新的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)藥品微量化及實(shí)驗(yàn)儀器微型化。第五，有些不適于課堂或?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行但又是學(xué)生必須了解其原理的危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)，可以由教師做出來并錄制裝入計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)進(jìn)行播放或模擬。五、課題研究組織及分工1.課題研究領(lǐng)導(dǎo)小組及工作小組（略）。2.課題研究分工：課題分三個(gè)階段進(jìn)行研究。第一階段，初步成果完成時(shí)間：2008年3月2009年2月；2009年5月各子課題上交初步文字材料時(shí)間。子 課 題 目 錄負(fù) 責(zé) 人1.綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)概論（綠色實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理及方法）2.綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本方式董昌耀 黃家華3.初中化學(xué)綠色實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新研究鄧雙慶 李光明4.化學(xué)1中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新研究周德益 施俊峰5.化學(xué)2中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新研究黃建華 許倫忠6化學(xué)與生活中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新研究田玲玲 黃家華7.化學(xué)與技術(shù)中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新研究宋方春 黃家華8.物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新研究施俊峰 周德益9.有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新研究許倫忠 黃建華10化學(xué)反應(yīng)原理中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新研究江大海 張本喜11.實(shí)驗(yàn)化學(xué)中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新研究董昌耀 田玲玲第二階段：2009年5月8月修改各部分初稿，并請(qǐng)專家審稿各子課題負(fù)責(zé)人2009年9月2010年3月申請(qǐng)結(jié)題驗(yàn)收，并力爭(zhēng)推出成果黃家華 董昌耀2010年3月進(jìn)一步物化成果黃家華 董昌耀第三階段：由全體課題組教師在教學(xué)實(shí)踐中，以課題研究物化成果中學(xué)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新研究為藍(lán)本，滲透綠色理念，實(shí)施綠色實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生探究，全面實(shí)施綠色化學(xué)教學(xué)實(shí)踐，創(chuàng)新化學(xué)教育。課題研究要達(dá)到使教師遇到實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就有現(xiàn)成的綠色實(shí)驗(yàn)方案可借鑒；水到渠成地去激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐。使學(xué)生達(dá)到遇到生活實(shí)際問題，就想到綠色環(huán)保；走進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室就想到預(yù)防污染與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；遇到化學(xué)生產(chǎn)及實(shí)驗(yàn)，就想到綠色化學(xué)。這就是我們課題組追求的終極目標(biāo)。六、完成課題的保證課題組在學(xué)校教務(wù)室的領(lǐng)導(dǎo)下開展工作。學(xué)校承諾，將大力支持課題組的研究，并提供必要的經(jīng)費(fèi)保障。一是實(shí)驗(yàn)設(shè)備，盡可能滿足試驗(yàn)所需；二是保障專家指導(dǎo)所需費(fèi)用；三是在形成物化成果方面，提供必要支持。學(xué)校保證課題組成員充分的研究時(shí)間，鼓勵(lì)課題組成員反復(fù)研究反復(fù)試驗(yàn)推出成果。并督促課題組成員按計(jì)劃完成任務(wù)。課題組在研究過程中，自覺主動(dòng)爭(zhēng)取上級(jí)教研部門、高等院校、中國(guó)化學(xué)會(huì)等有