专业技术创新与绿色化学融合教学研究

专业技术创新与绿色化学融合教学研究

摘要:将学科前沿绿色化学理念、理论融入专业技术创新教育课程之中,将使专业教育与素质教育相结合,使学生掌握一定绿色化学知识的同时,重点培养学生的绿色创新能力、绿色产业化能力。本文以“纯碱制备中的绿色创新思维”为例,从指导思想、学情、教材、重难点的突破等多个方面进行教学设计,重点培养学生的绿色化学意识、绿色创新思维、绿色创新能力。这种专业前沿教育与专业创新教育的融合不仅对化学化工专业,对其它专业也具有一定的示范作用。

关键词:化工专业;技术创新;绿色化学;纯碱;绿色创新思维

随着我国科技和经济的崛起,创新创业教育提到前所未有的高度。2015年国务院《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》、2010年教育部《关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》等政策文件中,要求高等学校创业教育面向全体学生,贯穿人才培养全程,培养学生的创新精神、创业意识、创新能力等等。创新创业教育已成为高等教育的重要组成部分。高等院校深入开展创新创业教育,对我国未来占据科学研究、技术开发制高点,推进科技应用等方面具有重要价值。而且创新创业教育,需要各个专业技术领域紧密结合,需要及时加入该学科领域新动向、社会发展新需求等内容,从而起到良好的引导、推进作用。以化学化工领域来讲,绿色化学无疑是该领域未来的重要发展方向之一,同时对当今中国工业污染的改善具有社会意义。绿色化学(GreenChemisty)又称清洁化学(CleanChemisty)、环境友好化学(EvironmentaiiyFriendlyChemisty),是在全球面临严峻的环境危机下,于20世纪90年代产生的化学新兴领域。其核心内涵是从源头上杜绝或减少化学对环境的污染和危害。绿色化学试图利用一些化学新思想、新理论、新技术、新工艺,从源头上防止或减少环境污染。二十一世纪初期我国石油和化工产品总产值达10990亿元,占全国工业总产值的9.8%,化工产业已成为国民经济的基础工业和支柱产业,但同时也导致了一系列严重的环境污染问题。当今重大环境公害与二氧化硫烟尘、光化学烟雾、甲基汞、二氧化硫煤尘、多氯联苯、铬等化学物质有着密切的联系。这些使得绿色化学成为未来化工生产的必然选择。在高等化学化工专业领域,绿色化学教育与创新创业教育的相融合,使专业教育与素质教育相结合,使专业教育具有了思想指导,使素质教育具有了实际内容,在使学生掌握一定绿色化学知识的同时培养了学生的绿色化学意识、绿色创新思维、绿色创新能力。纯碱,即碳酸钠,俗名苏打,广泛应用于纺织与印染工业、石油工业、医药工业、有机合成工业、玻璃工业、肥皂工业、塑料工业、钢铁工业等领域。其制备工艺先后主要经历了勒布朗制碱法、索尔维制碱法、侯德榜制碱法三个阶段,在工艺革新过程中,蕴含了丰富的绿色化学思维。本文以“纯碱制备中的绿色创新思维”为案例,探讨化工专业技术创新教育与绿色化学教育的融合教学中学生绿色创新思维、绿色创新能力的培养。

1“纯碱制备中的绿色创新思维”教学设计

1.1指导思想

以传统化学的绿色化创新为核心,结合高职教育突出应用的特点,用典型案例作指导,在让学生掌握一定绿色化学知识的同时,重点培养学生的绿色创新思维、绿色创新能力、绿色产业化能力。并从著名科学家身上学习他们的科研精神、创新精神、爱国精神、造福人类的奉献精神。

1.2学情分析

授课班级为化学工程系某班级学生,在学习本节内容之前,学生对绿色化学基本理论,绿色创新方法有了一定基础,综合应用能力有所欠缺。

1.3教材分析

本门课程暂无教材,授课以教师自编讲义为主,以其它绿色化学类教材为参考。参考教材多侧重理论性,应用性薄弱。本节课程教学案例主要参考如下资料:①訾俊峰主编《绿色化学与现代生活》。②蒙红平,李晓庆主编《无机化工生产技术》。③参考文献“苏打制造史话”、“侯氏制碱法中的绿色化学思想”、“从人生3个片段透视侯德榜先生的爱国情怀”等。

1.4教学难点的突破

本节课难点是纯碱制备方法革新过程中绿色创新思想、绿色创新方法的应用。结合学情分析、教材分析、难点的突破主要采用课程微信群辅助教学,提前将教学内容发送给学生,便于学生课下预习,复习;课堂讲解主要采用讨论法,对比法分析每种制备方法的优缺点,针对缺点,指导学生依据绿色化学理论、原理理解纯碱制备方法革新过程中蕴含的绿色化学思想、方法,从而进一步培养学生绿色创新能力。

2“纯碱制备中的绿色创新思维”授课要点及设计意图

2.1课前准备

将勒布朗制碱法、索尔维制碱法、侯德榜制碱的原理及工艺流程图,“苏打制造史话”、“侯氏制碱法中的绿色化学思想”、“从人生3个片段透视侯德榜先生的爱国情怀”等参考文献发至班级微信群,供学生课下学习。

2.2知识点回顾

回顾绿色化学主要特点,(充分利用资源和能源,采用无毒、无害的原料;在无毒、无害的条件下进行反应,以减少向环境排放废物;提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳,实现“零排放”;生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品)以及绿色创新方法(设计原子经济性反应、使用绿色原料、绿色试剂、绿色溶剂、绿色催化剂,设计绿色产品,能量的绿色化等),使课程前后衔接,为学生下一步理解奠定基础。

2.3新课导入

介绍纯碱、纯碱工业发展史导入新课,激发学生学习兴趣、提高学生化学素养,帮助学生学生理解纯碱工业制备方法革新的必要性。

2.4新课内容讲解

重点介绍纯碱不同制备方法的原理、工艺流程,引导学生应用绿色化学基本理论分析每种方法的优缺点、体会三种方法变革过程中蕴含的绿色创新思维、学习绿色创新方法在实践生产中的应用。

2.5课堂小结

总结纯碱制备的三种方法,应用绿色化学理念、绿色化学基本理论分析纯碱工业制备方法不断改进过程中蕴含的创新思维,创新方法,教育学生树立绿色环保理念,培养学生灵活应用绿色化学知识进行创造性工作的能力。结合侯德榜先生在祖国困难的时候毅然回国的爱国主义精神,将制碱工艺公之于众的博大胸怀、对全世界人民无私的奉献精神及其面对困难百折不挠的探索、创新精神对学生进行思想道德教育。

2.6作业布置

布置作业“结合绿色化学理念、解析侯氏制碱法中的绿色创新思维、方法、技术”,加深学生对所学知识的理解,培养学生总结、归纳问题的能力,提高学生知识灵活应用的能力,创新能力。

3教学反思

经典案例在化工专业技术创新教育与绿色化学教育的融合教学中占据着非常重要的地位。案例具有很强的典型性、系统性、社会性、示范性,对总结、提炼、反思绿色化学教育与创新创业教育的融合方面,具有重要意义。将绿色化学教育中的关键点与创新创业的能力点进行对接互融开发经典案例,在使学生掌握一定绿色化学知识的同时培养了学生的绿色化学意识、绿色创新思维、绿色创新能力。

[参考文献]

[1]朱文祥.绿色化学与绿色化学教育[J].化学教育,2001,(1):1~4.

[2]訾俊峰.绿色化学与现代生活[M].武汉:武汉大学出版社,2011:90~92.

[3]肖养恬.苏打制造史话[J].化学教育,1994(6):5.

[4]白玉山,侯氏制碱法中的绿色化学思想[J].化学教学,2004,(9):47~49.

[5]刘勇,王川,李树伟,等.从人生3个片段透视侯德榜先生的爱国情怀[J].化学教育,2011,(8):69~7.

作者:吴海霞 李继萍 马光路 单位:内蒙古化工职业学院