美國化學教材對我國中學綠色化學教育的啟示

霍愛新，張 葉

（唐山師范學院 化學系，河北 唐山 063000）

基礎教育學研究

美國化學教材對我國中學綠色化學教育的啟示

霍愛新，張 葉

（唐山師范學院 化學系，河北 唐山 063000）

綠色化學已成為我國21世紀中學化學教育的一項重要內容，是實現科學素養教育的途徑和手段。通過分析美國新版教材《化學與社會（第五版）》，研究美國綠色化學教育的經驗和優勢，以探索出有效促進我國中學綠色化學教育發展的措施。

綠色化學；美國化學教材；中學化學；科學素養

20世紀后期，美國基礎化學教育發生了一系列改革，1970年代STS教育成為美國化學教育的主題，期望使學生在了解化學知識的同時，了解化學對社會生活的影響；1980年代美國又推出了2061計劃，旨在培養學生的科學精神和科學素養，美國開始基礎教育科學課程的改革。1990年代綠色化學興起，為化學教育注入了新的活力。現代教育提倡素質教育，而科學教育提倡科學素養教育，作為基礎教育的中學化學教育，應該改變傳統的只涉及物質組成、化學反應原理等內容的化學教育模式，而應將綠色化學滲透到化學教育中。綠色化學教育理念恰恰是“STS教育”和“2061計劃”在化學教育中的完美結合，因此，綠色化學教育開始在美國基礎化學教育中滲透和實施。

1996年，美國國家研究委員會（NRC）頒布了《國家科學教育標準》（NSES）。這部基于當今最佳實踐而制定出來的標準，不僅對所謂的具有科學素養的人作出了十分具體的構想，也為美國的教育系統規劃出把這種構想變成現實所應采取的具體行動路線[1]。針對科學素養進行綠色化學教育具體表現在以下三個方面：要求將綠色化學的研究示例滲透到課堂教學；要求教師引導學生能動地將綠色化學回歸實際，強調科學教師要為學生制訂一個以探究為基礎的科學大綱[1]；強調要確保學習環境的安全，強調安全是所有的實驗科學活動中的重要問題[1]。由此看出，美國《國家科學教育標準》中雖未明確提出綠色化學，但綠色化學原則和理念早已滲透其中，這不僅為教師的綠色化學教學提供了標準，明確了綠色化學教學目的，也使綠色化學教育在中學化學教學中有章可循，更為美國化學教材的研制提供了依據。

鑒于美國對綠色化學教育的研究起步較早、較深入，因此研究美國綠色化學教育的內容和形式，以尋求可借鑒的經驗，對我國教育改革和教學有著現實指導意義，從而更好的完善教育教學體系。這里，以美國高中化學教材《化學與生活（第五版）》（段連運等譯，化學工業出版社出版，2008年）為例進行分析，因為該教材是以美國STS教育和2061計劃背景下的《國家科學教育標準》為依據設計的。

1 美國教材《化學與社會》中綠色化學內容

雖然美國的中學化學教材不斷改版，但在以美國《國家科學教育標準》、“2061”計劃等教育文件為基礎的課程改革中，每個版本的教材中都滲入了綠色化學理念，充實綠色化學內容，隨著教材的不斷改版，綠色化學理念滲透得更加巧妙、深入，綠色化學內容更加系統、完善。

《化學與社會》這本書的主要讀者對象是高中生和大學一二年級的學生，也可以作為對化學感興趣的人群的科學普及讀物。這本書的編輯目的是為了普及化學知識，從而幫助公眾全面而客觀的認識化學以及化學對人類文明和社會進步不可替代的作用，進而讓公眾了解通過促進化學的發展來解決社會問題的必要性。

選取美國教材《化學與社會》進行分析，是因為該書的結構設計和內容設計均有亮點。書中引進了許多重大社會問題，并以這些問題為結構主線，從化學的層面上去分析這些問題，與此同時，讓學生學習化學的基本事實、基本概念和基本原理，并增強學生對整個社會的責任心、學會以更深遠更系統的眼光看問題并做出決策[2]。教材中綠色化學理念的巧妙滲透使學生在潛移默化中提高了綠色化學意識和應用綠色化學能力。下面從教材編排體系和內容體系兩個方面來分析。

1.1 編排體系

1.1.1 單元設計所體現的綠色化學

表1 《化學與社會》目錄

序號 欄目名稱1 網絡連接2 動感圖像3 自測習題4 綠色化學5 本章概要6 章末習題7 本章小結8 頁邊注釋9 懷疑派化學家10 練一練11 想一想

由表1可知，《化學與社會》單元標題多為社會環境問題，以現代社會人們所面臨的環境問題來激發學生學習化學的興趣，讓學生運用化學知識來解決身邊的問題。其中綠色化學所占比例較大，有助于學生了解、掌握以及運用綠色化學知識。

1.1.2 欄目設計所體現的綠色化學

該教材欄目的模塊化、創新化和多樣化非常明顯。教材欄目設置如表2所示。

表2 《化學與社會》欄目設置

在綠色化學欄目的設置中，環保內容被單獨成欄，用于普及環保立法、探討常見污染及解決措施[3]。例如該教材第250頁介紹了美國一家公司應用以氧來取代玻璃熔爐中所需要空氣的技術，這項技術以氧置換空氣來減少一氧化氮排放和能源消耗，充分體現了綠色化學中盡量減少化學合成中的有毒原料和有毒產物原則、提高能源經濟性原則以及降低環境污染原則。

1.2 內容體系

教材中除了綠色化學這一欄目明確地指出了綠色化學以外，其他部分欄目中也體現著綠色化學理念。根據各個欄目所涉及的內容不同，將該教材欄目初步分為理論部分和社會實踐部分。

1.2.1 理論部分中的綠色化學

教材理論部分巧妙地從環境保護的角度將綠色化學內容滲入其中。例如，教材的第六章“消除酸雨威脅”，以一幅醒目的冒著濃煙的一排排煙筒來吸引讀者注意力，進而介紹酸雨的存在、主要來源、危害的嚴重性以及人們應對酸雨的措施。這一章巧妙地從環境污染關系到每個人切身健康的角度帶領學生展開學習，在學習化學知識的同時向學生傳授綠色化學理念，讓他們接受綠色化學，并且能夠運用綠色化學知識來解決身邊的社會問題，從而激發他們學習化學的興趣，進而達到提高學生綜合素質的目的。

教材理論部分還從經濟效益的角度來體現綠色化學。例如，教材的第八章“電子轉移產生的能量”也體現了綠色化學理念。這章介紹了人們開發氫能源、太陽能等可再生的資源來代替煤、石油等不可再生資源，在達到環境保護目的的同時節約能源、節約生產成本，從而提高經濟效益，可謂一舉多得，很好地體現了綠色化學中的提高能源經濟性原則。這一章中的“想一想”、“練一練”欄目在幫助學生鞏固所學化學知識的同時可以讓學生從化學的角度來分析經濟效益。

教材理論部分還從生產生活的角度來說明綠色化學的存在。例如教材第376頁的“綠色化學”欄目介紹了生物降解的方法和應用，既拓展了學生的知識面，又能幫助學生了解綠色化學在生產生活中的應用。

總之，教材理論部分明確闡述了綠色化學理念，從環境保護、經濟效益、生產生活的角度介紹了綠色化學的存在，使學生了解到綠色化學為人們的生產生活提供一定的技術保證，要從根本上解決環境問題還要依靠綠色化學的發展。

1.2.2 社會實踐部分的綠色化學

教材中的“練一練”、“懷疑派化學家”、“動感圖像”、“網絡連接”等欄目的部分內容涉及綠色化學。要求學生根據自己已有的知識通過多種途徑進行實踐學習，從而體現化學與社會生活、科技進步的緊密聯系，讓學生通過探究性學習，切身投入到社會實踐中，使學生從多角度認識綠色化學。美國科學教育中綠色化學教育方法的開放性和全面性寓于其中。

綠色化學教育的開放性主要體現在“動感圖像”和“網絡連接”等欄目的設置。教材第149頁中的探究延伸的59題“網絡連接”指出由于燃料的不完全燃燒也會增加大氣中的溫室氣體，并列舉了研究人員為減少溫室氣體排放而正在研究的幾種爐灶，為學生提供一定的資料，要求學生通過網絡更加細致地了解排放出的氣體和空氣污染物，讓學生根據已學知識來判斷哪些爐子效果較好，并闡述自己關于這些研究對政策影響的看法。這一典型的探究題不僅要求學生能夠掌握什么是溫室氣體以及溫室氣體對環境的影響，還要求學生通過網絡查閱資料了解當前的研究成果，并有自己的觀點。學生的學習不再只是單一局限的課本素材，而是鼓勵學生去探究新的知識領域，這充分體現了綠色化學在美國科學教育中的開放性教學。

綠色化學教育的全面性在多個欄目中均有體現。例如該教材第377頁的“想一想”在講述“掩埋場的襯里”時，要求學生在網絡上搜索“landfills（垃圾掩埋場）”瀏覽網站，了解垃圾掩埋場襯里塑料材料的爭議，并試圖尋找更理想的新聚合物。這一題目的設置，要求學生在解決問題時，既要考慮聚合物的分解和環境的保護，還要考慮到生物降解的一些影響因素。這就要求學生結合生物知識和化學知識來共同解決這些問題。綠色化學與物質科學、生命科學、地球與空間科學等其它學科均有著緊密聯系，要想更好地解決社會問題僅僅依靠某一學科是行不通的，這也是此書中綠色化學教育全面性的體現。

總之，美國科學教育中的綠色化學教育讓學生在課本材料的基礎上探究新的知識領域，在化學基礎知識的基礎上結合其他學科知識解決問題，以開放性和全面性的教育手法引導學生學習，從而全面提高學生的綜合素質。

2 美國中學綠色化學教育給我們的啟示

1998年，中國科學技術大學首次推出“綠色化學”課程，成功舉辦過多次綠色化學學術研討會，綠色化學教育開始引起教育工作者關注[4]。1999年，我國開始基礎教育改革，綠色化學進入中學化學課程。例如，初中課程目標中就提出“要培養學生逐步樹立珍惜資源、愛護環境、合理使用化學物質的觀念。”[5]2001年初中化學教材，首次引入綠色化學概念。《普通高中化學課程標準（實驗）》也明確指出必修課程設計應體現綠色化學思想，并在內容標準中做了規定，選修模塊也要求介紹綠色化學知識，使學生形成綠色化學觀念[6]。2004年之后高中化學教材也開始介紹綠色化學的理念和內容。如蘇教版選修教材的《化學與技術》專題六“從污染防治到綠色化學”，系統介紹了綠色化學概念及技術；人教版選修教材《實驗化學》，介紹了綠色化學的概念和綠色化學實驗的原則。但是，由于我國對綠色化學教育的研究起步較晚，研究還不夠深入和成熟，我們需要借鑒經驗，使我國中學綠色化學教育更科學、更完善、更系統。

[1]美國國家研究理事會.戢守志,等譯.《國家科學教育標準》[M].北京:科學技術文獻出版社,1999.125.

[2]鄧小麗.化學教學,2000(3):12-16.

[3]朱玲,王后雄.中學化學,2011(1):8-9.

[4]賴海濤.集美大學學報,2004,5(1):82-85.

[5]全日制義務教育化學課程標準(實驗稿)[M].北京:北京師范大學出版社,2001.

[6]普通高中化學課程標準(實驗)[M].北京:人民教育出版社,2003:1-2.

（責任編輯、校對：琚行松）

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

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

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

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

G423.3

A

1009-9115(2012)05-0142-03

河北省高等教育教學改革立項項目（104037）

2012-04-18

霍愛新（1973-），女，河北唐山人，碩士，副教授，研究方向為化學教育。