“碳中和”背景下大学化学课程与绿色化学理念融合探索.pdf
《“碳中和”背景下大学化学课程与绿色化学理念融合探索.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《“碳中和”背景下大学化学课程与绿色化学理念融合探索.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、首都师范大学学报(自然科学版)Journal of Capital Normal University(Natural Science Edition)No.5Oct.,2023第 44卷第 5期2023年 10月DOI:10.19789/j.1004-9398.2023.05.017文献引用:黄欣,袁雪.“碳中和”背景下大学化学课程与绿色化学理念融合探索 J.首都师范大学学报(自然科学版),2023,44(5):114-120.HUANG X,YUAN X.Integration of College Chemistry course and green chemistry concept
2、under the background of“carbon neutrality”J.Journal of Capital Normal University(Natural Science Edition),2023,44(5):114-120.“碳中和”背景下大学化学课程与绿色化学理念融合探索*黄欣*,袁雪(中国地质大学(北京)数理学院,北京100083)摘要:大学化学是理工类本科生的重要基础课程,在“碳中和”背景和绿色可持续发展新形势下,传统灌输式的教学模式已经无法满足现代化教育要求,亟需建立符合时代要求的大学化学课程体系。碳中和内涵与绿色化学理念高度契合,本文通过绿色化学典型案例启发
3、,将现代信息技术教学和思政元素结合设计,对大学化学课程与绿色化学理念融合进行了探讨。实现了课程专业知识中绿色化学理念的渗透并融入课程思政,在学生成长的关键时期强化其绿色环保意识,提高了课程的教学质量和学生的综合素养。关键词:绿色化学;大学化学;碳中和;教学研究中图分类号:O64文献标识码:AIntegration of College Chemistry course and green chemistryconcept under the background of“carbon neutrality”*HUANG Xin*,YUAN Xue(School of Science,China
4、University of Geosciences,Beijing100083)Abstract:College Chemistry is an important basic course for science and engineering undergraduates,under the background of“carbon neutrality”and the new situation of green and sustainabledevelopment,the traditional infusing teaching mode can no longer meet the
5、 requirements of moderneducation,and it is urgent to establish a College Chemistry course system that meets the requirementsof the times.The connotation of carbon neutrality is highly compatible with the concept of greenchemistry,and this paper discusses the integration of College Chemistry course a
6、nd green chemistryconcepts through the inspiration of typical cases of green chemistry,modern information technologyteaching,and the combination of ideological and political elements.This exploration realized theinfiltration of the green chemistry concept into the curriculum professional knowledge a
7、nd theintegration into the curriculum ideological and political elements,strengthened studentsawareness ofgreen environmental protection in the critical period of their growth,and improved the teaching qualityof the course and the comprehensive literacy of students.Keywords:green chemistry;college c
8、hemistry;carbon neutral;teaching researchCLC:O64DC:A收稿日期:2023-03-22*中央高校基本科研业务费新教师基本科研能力提升项目(2-9-2021-009)*通信作者:114黄欣等:“碳中和”背景下大学化学课程与绿色化学理念融合探索第 5 期0引言“碳达峰、碳中和”目标是我国应对全球气候变化,促进经济社会绿色可持续发展的重大举措,以习近平同志为核心的党中央作出了一系列关于推动绿色低碳发展、实现“双碳”目标的重大决策部署,对我国经济社会发展和生态环境保护产生了深远影响1-3。碳中和的核心目标与绿色化学理念高度契合,即为绿色永续发展和构建人类
9、命运共同体。二者相辅相成,碳中和为加快绿色化学的发展绘制人才蓝图,绿色化学为碳中和的实现提供了理论支撑和行动路径。实现碳达峰、碳中和,是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,对加强新时代各类人才培养提出了新要求。2022 年 4 月,教育部印发 加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系建设工作方案4,明确指出要深入贯彻新时代人才强国战略部署,面向碳达峰、碳中和目标,加强绿色低碳教育,将绿色低碳理念纳入教育教学体系。作为高校教师,要做到与新时代浪潮同行,将中国特色社会主义建设,绿色低碳理念和核心价值观融入到课堂教学中,培育新时代社会主义的建设者和接班人。目前许多高校教师已经意识到绿色化学理念与学科建设
10、相结合的重要性,并在教学实践中开展了相关探索,贯彻和落实绿色化学理念在现代化教育教学体系的融入。如:杨占会和许家喜5以有机化学课程中的 5 个重要知识点为例,在教学案例中融入习近平绿色发展理念,对课程思政进行了探索;邢肖肖等6在绿色化学理念的指引下,对无机化学实验室进行了绿色化探索;吴彦东等7将绿色化学理念引入本科生基础化学实验课程中,提升了学生的研究兴趣;鄢维和李渊8开展了“一理念四路径”课程实施,将绿色理念融入油田化学课程进行探索;陈珍珍9在大学化学课堂中对绿色化学教育进行有效渗透。大学化学是中国地质大学(北京)面向地质类、能源类和水资源类等理工科专业的大一新生开设的一门重要基础课程。该课
11、程包含的知识内容较为繁杂,而学生的化学基础参差不齐并且课程学时有限,因而传统教学的重点是讲述化学学科的基本理论知识,培养学生掌握课程所蕴含的化学知识内涵和科学思维方法,弱化了与国家战略部署和社会技术改革的结合,在绿色低碳教育方面存在一定欠缺,从而导致:(1)学生对该课程的学习兴趣不足,缺乏学习主动性;(2)教学方法单一,学生创新能力受到限制,影响大学化学课程的教学效果;(3)忽略对学生的价值导向引领,绿色可持续发展理念薄弱,难以培养具有正确世界观和价值观的高素质人才。在碳中和背景下,将绿色低碳理念纳入大学化学课程体系,加强绿色低碳教育已势在必行。本研究尝试对传统灌输式的教学模式进行改革,就绿色
12、化学理念在大学化学教学中的有机融入进行了探索。以碳中和目标为切入点,注重知识讲解与价值引领的有机结合,将绿色化学理念贯穿于课堂教学全过程。通过典型案例启发,激发学生的学习兴趣,结合数字化专业知识教学,对知识进行深度挖掘,并自然地结合思政元素,使学生深刻理解和掌握绿色化学理念,培养具有家国情怀的高素质人才。1理念介绍1.1碳中和随着经济和社会的快速发展,煤炭、石油和天然气三大核心化石燃料在为人类生产生活提供赖以为生的能源的同时,也不可避免地影响了自然界的碳循环10。碳排放总量呈逐年增加,气候变化已成为全球不可忽视的重点问题,碳中和理念应运而生。这一概念来源于国际上广泛使用的“净零”(netzer
13、o)术语,最早由政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)在2018 年提出净零 CO2排放量11:当一定时间内通过人为 CO2移除使得全球人为 CO2排放量达到平衡时,可实现净零 CO2排放。2020年 9月,习近平主席在第 75届联合国大会上提出,中国将采取更有力的政策和措施,CO2排放力争于 2030 年前达到峰值,争取在 2060年前实现碳中和1。自此,碳中和理念被正式提出并引起了国内外社会的高度关注。碳中和即为碳足迹净零,意指在一定时间内,通过绿色途径实现人为产生的碳排放量的正负抵消,达到 CO2“零排放”
14、。扩大到广义层面上理解,碳中和不仅仅为 CO2中和,还包括 CH4、O3、氢氟碳化物(HFCs)等温室气体中和、气候中和等,可以理解为是净零一系列概念的统称,而通过绿色可持续的方法,实现 CO2减排和吸收,达到 CO2中和是实现碳中和目标的核心问题12。在我国“双碳”目标的大背景下,绿色化学已成为当今时代研究和发展的主题,培养学生绿色化学理念是实现我国社会可持续发展的必然要求。115首都师范大学学报(自然科学版)2023年1.2绿色化学绿色化学又称可持续化学,绿色化学注重在化工生产中,减少或者消除有害化学物质的使用13-14。绿色化学的研究重点是原料、反应和产品三位一体的绿色(图 1),从源头
15、上减少了污染物的产生和排放,这与传统化工行业先污染后治理的治理方式不同。绿色化学所遵循的 12 条基本原则15在很大程度上与碳中和倡导的节能减排理念不谋而合。例如:零排放原则,在化学产品生产过程中尽可能减少废弃物的产生;低能耗原则,在化学产品生产中将能源的消耗降低到最低限度;可再生原则,在原料使用上充分考虑成本和对环境的影响,实现资源利用最大化;经济性原则,基于原子经济型化学反应理论,保证反应过程中每个原子都能被充分利用,提高生产反应效率等16。这些原则都以节能减排为目标,从各个维度为实现该目标打下良好的基础。绿色化学并非新型的研究理念,相关研究可追溯到 20 世纪 90 年代。工业革命以来,
16、随着科技社会的快速进步和人口急速增长,人类面临着日益严重的能源和生态危机,在社会发展与环境保护矛盾逐级增长之时,绿色化学的理念经历了不断发展,到现在已成为了化学科学、材料科学、能源和生物等学科交叉融合的研究领域17-18。绿色化学在环境保护方面提出了更高的要求,在当前工业生产废弃物排放污染环境的背景下,从源头上减少或者消除污染,实现资源的合理利用和优化配置,对实现人与自然和谐共处,推动社会可持续发展具有重要作用。将大学化学课程与绿色化学理念融合,教师通过在课堂化学基础知识教学中贯穿绿色化学思想,并结合课程思政理念,对培养学生的绿色环保意识和创新精神,树立正确的价值取向和崇高的理想信念具有重要意
17、义。习近平在全国高校思想政治工作会议上强调要把思想政治工作贯穿教育教学全过程19,当前课程思政改革和探索已经成为高等教育发展的重点。绿色化学涉及的学科范围和应用领域十分广泛,将绿色化学理念所包含的原理、技术路线、思维方式融入大学化学这门基础课程,不仅符合碳中和背景下社会发展的需求,同时又能在课程中润物细无声地结合思政教育20。将社会主义核心价值观与大学化学学科教育和建设有机结合起来,不仅能够提升教师的综合教学水平,还能通过全方位教学对学生进行综合素质培养21。在碳中和背景下,绿色发展理念在大学化学课程体系中的融入有助于进一步培养和巩固学生的绿色环保思维,树立正确的价值取向和高尚的家国情怀。绿色
18、环保理念也体现了马克思主义的唯物史观,只有以人为主体,实现人与自然的和谐共处,才能实现社会的可持续性发展。2绿色化学理念融合教学设计2.1教学内容分析大学化学是一门现代化导论课程,以化学平衡和物质结构理论为主线,知识框架包含化学热力学、化学反应基本原理、水溶液化学、电化学、物质结构基础、高分子化合物和仪器分析基础等,运用辩证唯物主义观点阐明化学规律并联系社会生产实践,意在培养学生掌握大学化学课程所蕴含的知识内涵和科学思维方法。目前该课程面向中国地质大学(北京)8 个理工类相关专业的大一新生开设,总授课班级为30个,上课学生人数接近1 000人。大部分学生的专业基础知识比较薄弱,对物质结构基础和
19、化学平衡相关知识有畏难情绪和一定的理解障碍。此外,学生对当前环境现状和绿色可持续发展理念认识不足,对国家重大战略部署和发展规划缺乏了解,在课程学习中难以调动学习热情和培养家国情怀。绿色化学是随着经济社会发展而兴起的一门交叉学科,目前已成为化学化工和环境科学等专业的必修课程,内容涉及绿色化学中的基本概念和原理、循环经济和环境现状、新的化学工艺和方法、先进研究热点及前景等,紧密联系社会生产实际的同时蕴含了广泛的课程思政资源。分析大学化学的课程特点和绿色化学理念的交叉融合,通过绿色化学典型案例启发,运用现代信息技术教学和思政元素结合设计,激发学生的学习热情,在掌握知识的图 1绿色化学研究重点基础上培
20、养学生的科学研究思维方式,树立家国情怀和可持续发展理念。2.2教改设计及方法针对大学生刚刚接触到大学化学专业知识,并且绿色意识相对淡薄的问题,如何在课程教学中有机融入绿色化学理念,引导学生深入思考并践行绿色环保理念显得尤为重要。基于此,本文通过典型案例启发、现代信息技术数字化专业知识教学和课程思政教学融入 3条线路相辅相成(图 2),进行了碳中和背景下大学化学课程与绿色化学理念融合探索和研究。在课堂教学中,教师要做到全局把握大学化学课程涉及到的知识点,梳理和分析每节课要讲授的知识点,设计绿色化学典型案例启发,激发学生的学习兴趣;之后利用现代信息技术教学,循序渐进地引导学生克服畏难情绪,掌握专业
21、知识和科学研究方法;深度挖掘思政元素,合理设计思政元素融入教材内容,培养具有家国情怀、科学精神和绿色低碳理念的高素质人才。3绿色化学理念融合教学实践3.1典型案例启发,发挥学生主观能动性随着经济社会的快速发展,能源和环境问题日益严峻,尤其是面临着化石能源日益短缺的困境,通过一些典型案例教学,紧密联系学生的生活实践,从实际生活经验出发,吸引学生对国家政策或身边息息相关事情的关注度,激发学生对化学学科探索的兴趣度,以便发挥其在后续大学化学学习中的主观能动性。(1)西瓜皮超级电容器储能。生物质是理想的可替代化石能源的可再生资源,具有储量丰富、成本低廉、绿色环保等优点,其在化工生产、农业和交通等领域有
22、着广泛的应用前景22,有利于实现碳中和目标。超级电容器因其高功率密度和极长的循环寿命(10 万倍)而受到越来越多的关注,生活中常见的农林废弃物(如香蕉皮、秸秆、玉米芯及西瓜皮等)有作为原料制备超级电容器的潜力。Zhang 等23利用西瓜皮作为前驱体,制备了氮氧共掺杂三维多孔碳作为超级电容器的电极材料,其表现了优秀的循环稳定性和高比电容。此案例的引入让学生了解生物质转化的前沿热点,拓宽了学生的知识面,同时也使学生意识到生活中处处是可利用的生物质“宝藏”,理解通过增值利用可以将垃圾变成“香饽饽”,培养了学生的创新能力和绿色化学理念。(2)CO2可口可乐包装原料。实现碳中和目标,一方面要减少 CO2
23、排放,另一方面增加 CO2的吸收和转化。2022 年 8 月,可口可乐欧洲太平洋(Coca-Cola Europacific Partners plc,CCEP)公司与加 州 大 学 伯 克 利 分 校(University of California,Berkeley,UCB)合作,宣布共同研发将捕获的 CO2转化为包装原料的技术24。这项将温室气体“凭空”转化为工业产品的技术以 CO2转化为糖为基础,预计不仅能够实现碳减排,还能够缓解对石油基塑料产品的依赖,降低能源消耗和原料成本。在授课过程中,CO2转化制备精细化学品在日常实际生活的应用,引导学生认识改变传统发展对石油基原料和传统化石能源
24、结构的依赖,不断开发绿色可持续技术,帮助学生树立绿色化学观和生态文明观。通过典型案例深入贯彻绿色化学的理念,培养绿色化学类人才,促进绿色化学化工的发展。3.2现代信息技术教学现代信息技术在专业课教学中的应用主要包括计算机多媒体技术和现代通信网络技术。其中多媒体技术包括传统的多媒体教学,即 PPT 的展示,还包括 Flash演示和动态模拟。现代通信网络技术主要包括在线课堂平台(如慕课)、APP 平台(如图 2大学化学融合绿色化学课程探索116黄欣等:“碳中和”背景下大学化学课程与绿色化学理念融合探索第 5 期基础上培养学生的科学研究思维方式,树立家国情怀和可持续发展理念。2.2教改设计及方法针对
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 中和 背景 大学化学 课程 绿色 化学 理念 融合 探索
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。