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[关键词]环境;绿色化学;教学;教学方法
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)04-0044-02
绿色化学,也被称为环境友好化学,清洁化学或无污染化学,主要是指在化学品的设计、制造和使用过程中,利用一系列的原则来减少、甚至消除有毒有害物质的使用或在过程中的生成的化学。绿色化学的核心是“原子经济性”,基本原理是公认的十二原则。绿色化学是更高层次的环境友好化学,与环境保护不同,绿色化学不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染,是从物质产生的源头控制废物的产生,减少对环境的污染。所以绿色化学对环境保护及社会的可持续发展具有重要的指导意义, 这与现代化工工业发展趋势相吻合。
一、绿色化学课程教学的意义
大学生是我国科学技术未来的生力军,在大学课程中开设绿色化学课程,通过相关的教学活动培养大学生的环境保护意识,有利于从根本上防止污染,有利于实现社会可持续发展。作为化学教育工作者,我们有责任和义务将绿色化学及相关知识引入高等教育知识体系中,并系统传授给学生。
随着对绿色化学科学研究的不断深入,绿色化学的思想和观念逐步为人们接受,并被引入高校教W活动中,很多高校都开设了绿色化学课程。绿色化学作为一门新的课程,具有涉及知识面广、综合性强的特点。与化学其他课程不同,绿色化学没有完善的知识体系和教学大纲,因此如何结合时代特点和专业知识,为大学生讲授绿色化学课程,是任课教师在教学过程中面临的主要问题。作者从2009年开始在江苏师范大学为环境工程专业学生讲授绿色化学课程,在教学过程中积累了一些经验,进行了一些有益的尝试。
二、绿色化学课程教学方法的探索
针对绿色化学的课程特点,我们对其教学方法进行了以下探索。
(一)精选教学内容 启发学生的兴趣
绿色化学是一门新兴的学科,发展很快,但没有较为成熟的教材,需要教师根据教学目标选取教学内容。这也为教师提供了一定的自由空间,教师可以结合自己的科研方向和学术思想、提供最新的学术动态。另一方面,绿色化学课程的教学内容与有机化学联系紧密,涉及很多有机合成反应的方法和条件,如果只进行抽象的讲解,学生容易感到枯燥乏味。因此在教学过程中,应适时地结合实际生活,用生动的实例充实课堂教学,展现绿色化学在现代生活中的重要作用,进而激发学生对这门课程的学习兴趣。例如,介绍“白色污染”及解决措施,这样学生就会对绿色化学有更加充分的了解,也能够加深学生对绿色化学在日常生活中的实用性和重要性的认识。
绿色化学是一门交叉学科,发展速度很快,而且涉及很多化学相关领域, 因此我们在满足教学基本要求的前提下, 采用灵活多样的教学形式,并经常对教学内容进行更新。比如在课堂教学中,根据学生的接受情况,将一些相关的具有应用价值的最新研究成果添加到教学内容中。另外,也可以利用学校的网络数据库资源来提供关于绿色化学的最新科研成果的链接,以便学生随时阅览、学习,让学生了解绿色化学的研究动态及最新进展,提高学生对该门课程的学习兴趣,增强他们对新问题的求知欲望,使学生获取更多的知识。
(二)多种教学方法结合使用,启发学生思考
传统的课堂教学主要是“讲解―接受型”教学模式,教师是教学信息的主动发出者,学生则是被动地接受知识,这种教学中师生的互动交流少,教学气氛沉闷,也阻碍了学生主动学习的积极性和创新能力的培养。相比之下,研究性教学是深受广大师生欢迎的教学方式,可以将课程的内容转变成生活、生产或科学中的实际问题,以学生为中心,在教师的引导下按照科学研究的模式来分析、解决这些问题,最终达到学生获取知识、提高能力的一种教学过程。
在研究性课堂教学中,教师作为指导者,在设定的问题情境中要引导学生主动思考问题, 帮助学生找到解决问题的办法,这种教学方式有助于培养学生的创新意识。如在讲授绿色溶剂技术这个章节时,我们让学生在课前查阅相关的文献资料,了解有关的科学前沿内容。在该章节的课堂教学过程中, 可以将这节课的10~15 分钟左右的时间留给学生介绍自己的学习体会,以及对绿色溶剂技术的理解,分组进行讨论,以提高他们的学习主动性,强化学生的科学思维方式。这种自主学习可以让学生体会到学习的乐趣,同时也锻炼了学生文献查阅和使用网络资源的能力。课堂教学和学生自主学习的有机结合可以有效地提高教学效果,有利于培养创新性人才。
作为一门专业课,绿色化学每节课要传递的信息量非常大,多媒体教学技术的运用大大提高了绿色化学课程的学习效率。但是,多媒体教学的缺点是容易导致学生一直处于抄笔记的状态,没有时间去消化和思考教师讲授内容,不能和教师互动,只能被动接受课堂内容。所以要改善教学效果,就应该结合本课程的特点以及学生的实际情况,合理地使用多媒体教学手段,注意不同教学手段间的配合使用。
课堂教学是学生学习绿色化学的主要场所,但丰富多彩和形式多样的课外活动是对课堂教学的良好补充,将二者有效结合起来,能够起到事半功倍的效果。为全面提高学生的绿色化学素质,我们一方面组织学生到学校的实习基地,有合作的化工厂或制药公司参观调查并进行交流。另一方面,通过课外实验教学来配合课堂教学进行绿色化学教育,让学生在具体的实验过程中进一步强化绿色化学观念,如在环境工程专业学生的研究设计性实验中分别采用有机溶剂和离子液体为反应介质合成一些有机化合物,让学生对两种合成方法进行比较。这样不仅能锻炼学生的动手能力,而且能使他们用理论联系实际,真正感受到环境污染带来的危害性,增加他们迫切保护环境的积极性。另外在毕业设计和课程设计中有意识按绿色化学要求进行,开展专题讲座,环保展览宣传等,让绿色化学融入人才培养全过程,增强学生的环保意识。
(三)建立合理的考核机制,注意与学生的互动和反馈
在教学过程中,我们发现一些学生上课听讲不认真,主动学习积极性低,部分学生为了获得更高的平时成绩,抄袭别人的作业。因此,提高学生的学习兴趣,优化考核体系显得尤为重要。
绿色化学课程的最终成绩包括课程论文成绩和平时成绩两部分。在每学期的授课中,我们通常在完成课堂教学任务前给出课程论文的具体要求,要求学生根据绿色化学课程的学习内容,结合课程论文的具体要求,查找和阅读有关的文献,综合运用所学知识,整理和撰写课程论文。考虑到学生的实际情况,在这个环节通常也会给出一些相关指导,如每个数据库的使用教程和视频等,课程论文的完成很好地培养了学生检索文献、阅读文献、分析问题和解决问题的能力,也为环境工程专业学生的毕业论文设计打下了良好的基础。
绿色化学的平时成绩一般由出勤率,作业和课堂表现构成。不同于其他化学类课程的考核方式,在绿色化学课程的考核中,我们将学生在课堂教学中的表现以及课后心得体会也计入平时成绩。如在某些章节的课堂教学前,对学生进行分组,给每组学生布置一些题目,课堂教学中,每组可派出代表对相关问题给出解答,组与组之间可以互相提问。学生通过这个环节的学习可以更好地了解相关教学内容的背景知识,更深刻地掌握教学知识点。教师根据每组学生的表现进行打分,并将这部分成绩计入平时成绩中。课程结束后,每个参与的学生都要总结该课程的学习心得体会,对课程进行简单的评价并给出自己的意见和建议,这部分内容也作为平时成绩的一部分。以上教学活动的开展,一方面可以提高学生的学习积极性,另一方面学生给出的意见和建议可以督促任课教师改进教学方法,提高教学水平。在这门课程中,部分评价意见如下:1.绿色化学这门课跟我们的生活关系密切,感觉很有用;2.课堂上老师举的例子很生动,学到了很多东西,扩展了知识面;3.通过准备课程论文,感觉自己查阅文献的能力提高了;4.喜欢老师的讲课,内容吸引人,但是有部分反应有机化学里没学过,能否多讲一些。
总的来看,学生对这门课程的关注程度高,总体满意程度也比较高。
三、结语
绿色化学是一门面向21 世o的高层次化学,它体现了化学、科学技术、社会之间的相互影响和联系。在绿色化学教学中,教师采用研究性教学的方式,能帮助学生获得相关的知识、技能和能力,有助于学生培养创造性思维,从而更好地理解人与自然、人与社会、人与人之间的相互依存关系, 激发其社会责任感。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 胡常伟,李贤均.绿色化学原理和应用[M].北京:中国石化出版社,2006.
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[4] 仲崇立.绿色化学导论[M].北京:化学工业出版社,2000.
张伟,男,汉族,1964年11月生,原籍河南省上蔡县,环境经济方向博士,现为济南大学经济研究中心主任,山东省城市发展研究基地首席专家、教授,人口、资源与环境经济学博士生导师,美国内布拉斯加大学高级访问学者,第2届山东省理论人才“百人工程”成员,第7批济南市专业技术拔尖人才。研究方向为绿色经济理论与政策,研究特色为绿色投融资。张伟迄今已发表学术论文50多篇,其中在国际期刊Energy Policy(SCI与SSCI双检索刊物)、Mathematical and Computer Modelling(SCI检索刊物)等10多篇;在国内权威刊物《管理世界》、《经济学动态》、《统计研究》、《数量经济技术经济研究》、《中国软科学》等40多篇,被《新华文摘》、《中国社会科学文摘》、《经济研究参考》、《复印报刊资料》等转载10多篇;主持国家社会科学基金项目3项、主持国家软科学项目1项,主持省部级项目10多项;先后出版著作3部,主编教材4部;获得教育部人文社会科学优秀成果三等奖、山东省社会科学优秀成果一等奖等省部级优秀研究成果奖10多项。
二、研究领域
张伟教授的主要研究领域是绿色经济理论与政策。该领域着重从经济学角度研究环境污染产生的原因以及治理污染或预防污染的措施。他的研究专长是绿色投融资,主要研究环境保护的投融资设计、路径优化及相关政策支持。先后被聘为中国城市发展研究会特邀理事、山东生态经济研究会副会长、山东省生态文明研究会常务理事、山东省经济学会常务理事、济南绿色经济研究会常务副理事长等。曾被授予山东省理论人才“百人工程”成员、济南市专业技术拔尖人才、济南市理论人才工程成员、济南大学优秀教师等荣誉称号。
三、研究成果
张伟教授近5年内在高水平期刊发表了13篇论文。目前已在Energy Policy(SCI与SSCI双检索刊物)等国际权威期刊发表相关SCI(SSCI)论文5篇,在《管理世界》、《中国软科学》等国内权威刊物发表相关CSSCI论文8篇。有3篇论文被《新华文摘》、《中国社会科学文摘》、《经济研究参考》等转载。并主持国家级及省部级研究项目7项,分别为:国家社科基金项目“低碳城市建设投融资机制研究”;国家软科学计划项目“金融促进节能减排技术创新的理论、实务与案例研究”;国家环保“十二五”规划项目“非环保系统资金投入、项目运作的经验与借鉴”;山东省科技发展计划项目“基于科学发展观的山东省产业集群升级优化战略与融资对策研究”;山东省社科规划项目“创新发展半岛城市群循环经济园区,建设生态强省与有效利用跨国公司投资研究”;山东省软科学计划项目“利用外资增强山东省城市绿色创新能力的路径与对策研究”;全国统计科研规划项目“城市环境设施产业投资绩效的经济统计评价与改进对策研究”。以上项目除国家社科基金项目外均已按时完成,并得到专家好评,所提对策建议有些被国家环境保护部采纳,进入“十二五”规划;有些被山东省领导批示,并被山东省财政厅、山东省发改委、山东省环保厅等采纳应用,取得了可观的社会(生态)效益和经济效益。近5年内获得8项科研成果奖励。主持完成的成果或撰写的论文,先后获得全国高等学校科学研究(人文社会科学)优秀成果奖三等奖1项;获得山东省社科优秀成果奖二等奖、三等奖共计3项;获得国家统计局全国统计优秀科研成果奖三等奖共计2项,获得省部级科技进步奖二等奖、三等奖共计2项。
四、主要论著
1、经济体制转轨绩效与城市环境设施投资体制个案研究,山西人民出版社2007年。
2、区域竞争力研究丛书,经济科学出版社,2010―2011年。
3、桥隧交通建设与城市发展探讨,山东人民出版社,2011年。
4、外商投资与绿色经济发展研究,经济科学出版社,2013年。
5、金融业绿色转型研究,经济科学出版社,2014年。
6、发展蓝色经济应当继续加强节能降耗,统计研究,2010年第7期。
7、利用FDI增强我国绿色创新能力的理论模型与思路探讨,管理世界,2011年第12期。
8、外商投资环境规制与东道国绿色创新,经济学动态,2012年第11期。
9、外商投资、创新能力与环境效率的结构方程分析:以山东为例,中国软科学,2012年第3期。
关键词:机械,产品,绿色设计
长期以来,人类对自己采用较为粗放的、大规模工业发展模式及由此而引起的资源枯竭、环境恶化等问题一直进行反思。如何选择一条适合本国国情的可持续发展道路,实现人与自然的和谐相处,成为世界大多数国家的共识。因此,随着社会的发展,资源、环境和人口三大问题对人类社会生存与发展显得越来越重要,人们开始更加注重产品的“绿色”指数。绿色设计又称生态设计、面向环境的设计等,是指借助于产品相关的各类信息,使设计出的产品具有先进的技术性、良好的环境协调性以及合理的经济性的一种系统设计方法。绿色的设计应该是利用整体系统的观点,将环境、安全性、能源、资源等因素集成到产品的设计活动之中,从而获得真正的绿色产品。
1.机械产品绿色设计的基本步骤
为实现绿色产品生命周期设计的总体目标,应从产品的概念设计就以“绿色化”为主线贯串整个设计全过程,从而实现机械产品整个生命周期的“绿色化”。在实践中,机械产品绿色设计首先要对用户的要求进行分析,确定主要功能和次要功能,分析满足主要功能的技术可行性,对满足主要功能的技术进行调研、分析,然后根据这些可行性的技术设计出相应的产品方案。其次要对各个产品方案的潜在环境影响进行分析、研究,确定环境影响要求,如废物产品、水污染、能量消耗等,开发“绿色产品”。最后要检查“绿色产品”是否满足功能要求。
2.机械产品绿色设计的基本特征
根据绿色设计“节约能源、利用资源、减少污染,有利于环境保护”的指导思想,绿色产品应具备以下特征:最大限度地节约能源;最大限度地利用材料资源:绿色产品应尽可能减少材料的使用量和使用材料的种类;尽量简化设备结构,合理使用材料,并可最大限度地实现设备材料的再利用。最大限度地减少污染、保护环境:绿色产品从开发设计、生产制造到使用维护乃至报废后回收处理的各个过程中均应对环境无负面影响或污染甚小。免费论文参考网。
3.机械产品绿色设计的内容
绿色设计不同于传统设计,绿色设计包含产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收,即涉及产品整个周期。免费论文参考网。机械产品的绿色设计是把产品的生命周期进行扩展,除设计、制造、使用外,还包括废弃后的回收重用及处理等。因此,如果要从根本上防止环境污染,节约资源和能源,首先取决于设计。免费论文参考网。绿色设计主要包括产品的结构设计、产品材料选择、制造环境设计、绿色工艺设计、包装设计和回收处理设计等个方面。如下图所示:
机械产品绿色设计图
在机械设计过程中我们要充分考虑到产品及工艺对环境产生的负作用,并将其控制在最小范围内或最终消除,同时还要充分考虑产品生命循环周期各个环节中资源和能源的合理利用、环境保护和劳动保护等问题。
4.机械产品绿色设计的意义
4.1使人们生活方式“绿色化”。
人类社会生活中的高能耗、高物耗及产生的大量废弃物,严重地破坏了生态平衡,破坏了人类自身的生存环境。绿色设计的理念及产品,使得人们在生活当中不但要追求物质文明,而且要追求生态文明,也就是具有一种“绿色的生活方式”,是走可持续发展道路的重要方面。如曲业华等人设计的一款环保型汽车;他的设计灵感来源于百米运动员的起跑瞬间,将瞬间的动态凝结起来,使得设计更加具有动感,他们的设计将绿色环保设计理念应用于产品设计中。应用材料具有良好的环境兼容性,可再生、可回收,并且对环境污染小、低能耗。这种新型绿色环保材料的应用,大大提高了资源的利用率,实现了工业产品设计的可持续发展。
4.2促进技术进步与技创新。
长期以来,我们在评价技术是否进步的根据主要是考虑它所带来的经济效益,而对环境和生态效应考虑得较少。绿色设计要求同时兼顾社会、经济和生态效益,要达到三者的协调和统一。机械产品的绿色设计可将生态环境与经济社会联结为一个协调发展的有机整体,使环境和资源既能满足为当前经济发展的需要,又能满足人类长远生存的需要。这就对产品的设计提出了更高的要求,从而推动技术的进步与创新,满足人类社会经济可持续发展的需求,从而保证了环境效益和可持续发展效益。
4.3适应国际贸易的要求。
绿色产品具有节约能源,不使用有害化学物质,有合理的包装,产品使用后易子分解等特性。绿色设计可以大大提高企业的市场竞争能力和可持续发展能力。在国际贸易中不符合环境标准的商品被禁止进出口已成为一项国际准则。运用绿色设计的思想所制造出的产品可以更好地适应国际标准,使我国的绿色产品能进人更广阔的国际市场,增强产品的竞争力。
综上,机械产品采用绿色设计技术之后所拥有的一系列优势表明,产品的绿色设计具有良好的应用前景。
【参考文献】
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