浅谈在环境化学教学中加强素质教育的探索

2022-09-11

环境问题是当今全球的热门话题之一。环境保护已定为我国的基本国策, 成为实施可持续发展的基础和重要组成部分。环境教育不仅能使学生认识环境, 了解环境问题, 获得治理环境污染和生态破坏的知识和技能, 同时能引导学生在人与环境的关系上树立正确观点和态度。因此环境教育既是国策教育, 又是国情教育, 更是高尚文明的素质教育[1]。

环境化学是一门重要的专业基础课, 是在化学科学的传统理论和方法的基础上发展起来的, 以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象, 以解决环境问题为目标的一门新兴学科。

环境化学课程内容丰富, 理论性强, 概念抽象, 对教师的教学方法提出较高的要求[2]。若只在教学过程中重视具体污染物结构、性能的讲授, 而忽略对学生学习的具体思维方法、掌握事物变化的基本规律等能力的指导, 教学效果必不能让大家满意。

在多年的教学实践中, 笔者比较注意发掘蕴涵在教学内容中的素质教育资源, 在教学的各个环节中对学生进行科学的世界观、人生观教育, 希望做到教书育人的统一。以下就此问题谈谈几点个人的体会。

1 结合环境化学的基本理论、基本反应、基本概念的教学, 进行辩证唯物主义的教育

辩证唯物主义是科学的世界观, 是指导人们认识世界的实践方法和思想方法。但人的世界观不是天生就有的, 而是后天形成的。大学期间是大学生世界观形成的重要时期, 这就需要教师在教学过程中结合具体教学内容, 有针对性地培养学生正确的世界观, 使学生通过具体的而不是抽象的内容逐步树立并形成辩证唯物主义的世界观。

恩格斯指出:“我们所面对着的整个自然界形成一个体系即各种物体相互联系的总体……它们是相互作用着的并且正是这种相互作用构成了运动。[3]”这就是说自然界是由无数相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的物质所形成的统一体。环境化学的教学内容中就不乏生动的对立与统一、静止与运动、特殊与一般、量变与质变、守恒与转化等等唯物辩证法观点。

在天然水的性质中有碳酸平衡这一部分内容, CO2在水中形成酸, 可同岩石中的碱性物质发生反应, 并可通过沉淀反应变为沉积物而从水中除去, 此过程水体中存在着C O2、H2C O3、H C O3—、和C O32—等四种化合态。在水和生物体之间的生物化学交换中, CO2占有独特地位, 溶解的碳酸盐化合物与岩石圈、大气圈进行均相、多相的酸碱反应。对于调节天然水的p H和组成起着重要作用。

另汞在水体中以H g 2+、H g (O H) 2、CH3Hg+、CH3Hg (OH) 、CH3HgCl、C6H5Hg+为主要形态, 在悬浮物和沉积物中以H g 2+、HgO、HgS、CH3Hg (SR) 、 (CH3Hg) 2S为主要形态, 在生物相中又以H g 2+、C H3H g+、C H3H g C H3为主要形态。当天然水体中含氧量减少时, 水体氧化—还原电位可能降至 (50～200) mV, 从而使Hg2+易被水中有机质、微生物或其他还原剂还原为Hg, 即形成气态汞, 并由水体逸散到大气中 (见图1) 。汞与其他元素等形成配合物是汞能随水流迁移的主要因素之一。

当讲授以上两部分内容时, 可应用静止与运动的观点, 拓展学生的思路来帮助他们理解事物与环境之间相互依存, 相互制约, 相互联系, 相互转化的关系。具体以何种形态生存要取决于具体的环境和条件, 也就是要建立具体问题具体分析的观点并在社会实践中努力学会适应环境。

通过这些相关知识的学习及应用能帮助学生树立物质的运动、变化和发展的根据是物质的性质, 这是内因, 而物质发生运动、变化的必要条件只是外因的观点。通过生动而又具体的事例, 使学生能正确的掌握科学的思维方法, 逐步树立正确的人生观。

2 在污染物在环境中迁移转化过程的讲解中进行逻辑思维的训练和谋略思想的渗透

在污染物在不同环境中迁移转化及其机制的教学中, 土壤—植物体系这一部分是最具有代表性的了。土壤中污染物主要是通过植物根系根毛细胞的作用积累于植物茎、叶和果实部分。由于该过程受到多种因素的影响, 污染物可能停留于细胞膜外或穿过细胞膜进入细胞质。

污染物由土壤向植物体内迁移的方式主要包括被动转移和主动转移两种, 该过程与污染物的种类、价态、存在形式以及土壤和植物的种类、特性有关。

在讨论该历程机制时, 教师可借助详细直观的多媒体映像, 从逻辑思维训练的角度, 巧妙运用谋略思想进行讲授。

孙子曰:“昔之善战者, 先为不可胜, 以待敌之可胜, 不可胜在己, 可胜在敌。”“不可胜者, 守也, 可胜者, 攻也。善守者藏于九地之下, 善攻者, 动于九天之上。”“故善战者立于不败之地, 而不失敌之败也。是故胜兵先胜, 而后求战, 败兵先战, 而后求胜。”

在土壤中重金属向植物体内转移的过程中, 重金属及植物体系作为对垒双方, 在整个过程中都在找对方的弱点, 同时也尽量隐藏自己的弱点, 但自己的弱点并非隐藏就能改变, 必须不断地校正改进才能扭转局势。

如重金属在高浓度时, 可向低浓度侧顺浓度梯度扩散, 也可与膜上特异性蛋白质载体结合, 通过生物膜至低浓度侧解离出原物质。而在低浓度时, 则需在消耗一定的代谢能量前提下, 与膜上高浓度特异性蛋白载体结合, 通过生物膜, 至高浓度侧解离出原物质。

《孙子兵法》中有这样的描述:“故善战者, 求之于势, 不责于人, 故能择人而任势”, “故善出奇者, 无穷如天地, 不竭如江河”, “故善战人之势, 如转圆石于千仞之山者, 势也”。指善于指挥作战的人往往能够运用各种条件和规律造成有利于己的态势, 而不是苛求于部属和兵力。在战争过程中使用的谋略也是随着条件和情况的变化而变化, 所以是无穷无尽的。战争谋略就是将各种条件结合起来, 形成像圆石从高山上滚下一样的态势。在孙子看来, 战争谋略的基本原则就是充分利用各种条件和规律, 发挥其最大效能, 形成有利于己的态势, 从而影响战争的最终结果[4]。

作为进攻的一方, 重金属必须做到审时度势, 时刻调整进攻的策略才能实现进攻的目的。具体的操作则是“兵因敌而制胜”, “故兵无成势, 无恒形。能因敌变化而取胜者, 谓之神”。意思是说, 用兵作战没有固定刻板的战争态势, 没有一成不变的作战方式, 能够根据敌情变化而取胜的, 可谓用兵如神。

植物对重金属污染的进攻并不是消极接受, 盲目防守。在植物的生态适应过程中, 植物由于其分布和生长的环境各异, 长期受不同环境条件的影响, 可能表现出对重金属有明显的忍耐性, 主要表现在以下四个方面: (1) 植物根系通过改变根际化学性状, 原生质泌溢等作用限制重金属离子的跨膜吸收。 (2) 重金属与植物的细胞壁结合。 (3) 酶系统的作用。 (4) 形成重金属硫蛋白或植物络合素。

孙子曰:“凡先处战地而待敌者逸, 后处战地而趋战者劳。故善战者, 致人而不致于人。能使敌人自至者, 利之也。故敌逸能劳之, 饱能饥之, 安能动之。”“攻而必取者, 攻其所不守也, 守而必固者, 守其所不攻也。”“故形人而我无形, 则我专而敌分, 我为专一, 敌分为十, 是以十攻其一也。[5]”

植物体系充分利用了地利环境条件, 通过在外围设置屏障、加强激活自身的防御体系和运行机制, 分化瓦解敌方的进攻等方式, 以逸待劳, 在有效的保护自身的同时有效地阻止着重金属的进攻。

类似的进攻与防守在其它的机理的讲解中都可以加以融合和渗透, 巧妙使用能极大的提高学生的学习兴趣。

实践表明, 以上措施在培养和发展学生创造性思维及开拓精神方面起着重要作用。教师可在各教学环节中引导学生树立“天下兴亡, 匹夫有责”的理想抱负, 培育“苟利国家生死以, 岂因祸福避趋之”的爱国情操, 树立“先天下之忧而忧, 后天下之乐而乐”的崇高志向, 养成“富贵不能淫, 贫贱不能移, 威武不能屈”的浩燃正气, 打开厚德载物、达济天下的广阔胸襟, 积蕴舍生取义、见义勇为的英雄气概, 实践公正无私、戒奢节俭、防微杜渐等修身之道, 将环境化学课堂教学搞得更加丰富多彩、生动活泼、扎实有效。

摘要：列举在环境化学教学中穿插素质教育的实例, 指出在大学环境化学教学中渗透素质教育的必要性和可行性。

关键词：环境化学,素质教育,教学