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現將部分青年教師的常見課堂錯誤列舉出來,希望對青年地理教師克服課堂錯誤能有所幫助。
1、由于地理基本規律、基本原理沒吃透而產生的錯誤
2、“地形的變化”一節中,課本上有一珠峰景觀素描圖,以及含化石地層的放大畫面。作者和編者的編排意圖應該是讓老師指導學生觀察插畫中的海生生物化石(海螺、海貝類),然后經過步步推導和引導,使學生掌握“變形是變化的”的概念,也即現在的高山高原地區,地質址歷史時期可能曾經是大海。但卻有一位老師讓學生讀插畫中的“大羽羊齒”化石……,如果這位老師熟悉大羽羊齒的變形特征,或者指導大羽羊齒化石是古生代的陸生植物化石,就不會出此錯誤了。
3、巖層受力作用發生彎曲變形引起地面高低起伏,是一個基本地理事實。但一位老師卻這樣講到:“巖層受力作用發生彎曲變形,就形成了今天的高低起伏形態。”這樣講就出現了錯誤。因為巖層變形之初的高地形(背斜山)在外力長期作用下,可能又形成了低形(背斜谷)。所以地層受力變形,形成的形態不一定是今天的形態。
2、超越課本要求范圍并且出錯
“大洲與大洋”一節內容并不涉及氣候方面的問題,但一位老師引伸到了氣候,講了“溫室效應”,結果出現連環錯誤。這位老師講:“由于地球大氣CO2增多,破壞了臭氧層,臭氧層變薄后,更多的太陽光熱使地面變暖,形成溫室效應。”顯然,CO2增多――臭氧層變薄――到達地面的太陽光熱多,三者之間沒有必然聯系,它們之間不可能組合成一個“溫室效應”來。實際上,“溫室效應”是由于地球大氣中CO2和塵埃增多,而導致大氣逆輻射增多所致。
在講歐、亞二大洲分界線時,一位老師為了增強課堂內容的趣味性,引入了地理趣聞:“土耳其是以跨歐亞兩大洲的國家,在它的洲界線上某處,建有一餐館。顧客在洲界線已側的餐廳就餐,廚師卻在另一側的工作間忙綠,服務小姐在二大洲來回穿梭。由于餐館的這一地理特色,使得顧客盈門,生意興隆。”實際上,通過土耳其的兩大洲分界線時土耳其海峽,根本就沒有可能性跨洲界線的某處建有餐館。地理課堂增加趣味性本無可非議,但作為一名地理教師應始終堅持,科學性第一。
3、課本錯,“我”也錯
人教版初中地理第3冊P29有一個填寫山脈兩側地形區名稱的填寫表題。其中一欄填昆侖山南側地形名稱(北側的塔里木盆地已有,編者也許要求學生填南側的青藏高原,很多老師就是這樣指導學生填寫的),是一個錯項。這一欄有錯誤作用(也許編者本意并非如此),昆侖山很長在其東段的北部,是柴達木盆地,也是屬于青藏高原的范圍。按表中的填法二側都是不正確的,這是顯然的。教師碰到這類課本錯誤應該“敢于批判”,或回避、或講清講透,但不可“人云亦云”。
4、教學語言不嚴謹而產生的錯誤
如有的老師隨口講出:“秦嶺在陜西省”(秦嶺不僅僅在陜西省)“南嶺在廣東、湖南二省之間”(實際上南嶺海經過江西、廣西等省區);“昆侖山在新疆、兩省之間”(新疆、都是自治區,昆侖山東段進入了青海省)等等,這些都是“脫口而出”的錯誤,如果教師語言嚴謹些,邏輯嚴密些,這類錯誤是可以避免的。
5、隨意引用非法定地理數據而導致的錯誤
講珠峰高度時,一位老師講授的數據是8846.27米(后又說是8846.12米,正確的應始8848.13米),并說與教材不一致是因為原來測量不準確、山頂冰雪融化等等,并說這個數據實“最新數據”。這位老師這樣隨意引用非法定地理數據是不嚴肅和不允許的,也是無效的。因為地理數據必須由國家測繪管理部門和國務院批準并的。地方上,(如有的省級測繪局)公布的和小刊小報上出現的地理數據都沒有法定意義,不能被引用另外老師在解釋地理現象時,要有科學依據,不能想當然地講解。
6、指圖動作不規范而出現的錯誤
教師用圖必指圖,指圖最忌是滑桿。如果是點狀地理事象,如地名等,教師指圖必須“一步到位”,動作干凈利索。我們曾發現有的老師在指點洛杉磯地震時,教鞭在圖上一劃,最終落到中美洲地區去了。這是不能允許的。
關鍵詞:初中化學;媒體教學
中圖分類號:G632 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2014)19-351-01
隨著科學技術的發展,信息技術引起了全面而深刻的社會變革,網絡化學習已經成為人們獲取信息和知識的重要方法之一。傳統的教育教學方式已不再完全適應現在的網絡時代的要求,那么我們在平時的教學中,如何充分合理的利用多媒體,努力提高教育教學的質量,便成為我們教師一直“努力追求”的目標,我在這幾年的教學過程中對怎樣在化學教學中有效的利用多媒體技術來提高教學質量談一些體會。
一、運用多媒體于初中化學教學之中,可以激發學習興趣
在教學中應用多媒體生動展示豐富多彩的化學物質,客觀演示錯綜復雜的化學變化,形象演示變化多端的化學現象,動態演示結構精巧的化學儀器裝置,能有效地激發學生濃厚的學習興趣。如:用排空氣法收集氣體的實驗,操作雖簡單,但原理卻不易理解。空氣本來已是看不見、摸不著的,一個盛滿空氣的集氣瓶,學生往往認為是空瓶,而用另一種也是無色的氣體通入瓶中把瓶里的空氣擠出來,從而集滿一瓶另外的氣體。這整個過程是肉眼看不見的,對于初中學生來說,顯然過于抽象了。因此有必要使之具體化、直觀化,可用計算機對這個過程進行模擬,幫助學生理解。如果用不同顏色的塊表示這兩種氣體(空氣和另一種需收集的氣體),通過塊的移動顯示一種氣體如何把另一種氣體從集氣瓶中趕出來,其直觀性是很強的。又如,離子晶體、原子晶體、分子晶體三類晶體的微粒間作用力大小與熔沸點高低的關系,是學生學習的一個難點,如果通過計算機模擬一塊離子晶體中的離子如何克服離子鍵的束縛而成為自由移動的離子,分子晶體中的分子又如何克服分子間作用力而成為單個的分子。在畫面上顯示克服離子鍵的束縛要比克服分子間作用力的束縛困難得多,學生很容易就理解了離子晶體比分子晶體熔沸點高的原因。 借助計算軟件進行拆分、組合、旋轉、著色等操作,動態展示氯化鈉、金剛石、石墨晶體及原子的結構、電子在核外的運動、化學反應中分子、原子、電子等微粒的行為,溶液中溶解和結晶中的微觀過程,逼真模擬各類化學反應,更是妙趣橫生,學生興趣盎然。如解釋化學反應時,動畫模擬“白磷分子”和“氧分子”,再分別拆為原子,最后重新組合為“五氧化二磷分子”的過程。又如 :在做“Cu-Zn原電池”的演示實驗的同時,通過動畫模擬或使學生形象地看到電子運動方向及兩極電子得失的特點。這樣,既幫助學生進一步認識物質的結構,理解化學變化的原理,也大大提高課堂教學質量,吸引學生的興趣,引導學生進一步思考。
二、運用多媒體于初中化學教學之中,可以創設教學情景
多媒體教學可以利用各種教具、學具、投影、電影、錄音等媒體,集光、形、色于一體,直觀、形象、生動地調動學生的各種學習興趣。新課開始,用多媒體課件呈現鮮明形象的畫面,真實生動的場景,讓學生置身其中,迅速進入教學情境中去,所以極大的激發學生動手、動腦參與的欲望,使學生在一種輕松的氛圍中進入狀態。
在教學 “燃燒和滅火”時,用幾張代表性圖片:做飯、取暖、煉鐵、火炬……或一段視頻:燃燒的用途等引入課題,學生聯想生活中燃燒現象,繼而提出問題:物質燃燒到底要滿足什么樣的條件呢?經過實驗探究、討論交流得出燃燒的條件后,ppt展示上海11、15余姚路膠州路一棟高層公寓大火的圖片場景,提出新問題:滅火的方法和原理?通過創設情境、營造氛圍,讓學生認識到火災給人類帶來的損失,極大的激發了學生的學習興趣。最后,放映一段火災逃生的視頻,讓學生從中找出片中都采取了哪些逃生的辦法。讓學生親歷其中,得到體驗,便于全身心的投入其中。
教學“溫室效應”時,不是直接、枯燥無味的講溫室效應的產生、危害、防治措施,而是借助多媒體課件插入圖片、聲音、視頻等,將形象生動的圖片:茂密的森林、生機勃勃的地球、土地沙漠化、森林被銷毀,婉轉動聽的聲音:地球之聲,學生身臨其境的視頻:溫室效應所造成的后果,渲染氣氛,使學生通過多種感官,接受“刺激”調動每一根神經,積極參與教學活動。
三、運用多媒體于初中化學教學之中,突破教學重難點
學生的認識活動是以感知為基礎的。生動直觀的感性材料最易被學生接受,能使學生從事物的現象中找出規律,形成正確的概念,因此合乎實際的豐富的感性材料對人獲取知識極為重要。多媒體教學能為學生提供大量而合乎實際的直觀的感性材料,通過視覺、聽覺等感官,促進學生從生動的直觀開始自己的認識過程。化學概念中關于微觀概念如分子、原子等微粒,肉眼看不到,感性材料也很少,學生沒有感性認識,理解起來很抽象,對教師的教和學生的學都帶來一定困難。如果我們借助多媒體技術,通過錄像、投影、動畫等把這些粒子變成形象的“實體”,使學生在和諧、自然、輕松的環境下充分感知教材,為感性認識上升為理性認識提供了有效的素材,促進了大腦皮層各種聯系的形成。如在《物質的微觀構成》這一章中,氯化鈉形成的微觀解釋,我們用計算機先模擬鈉原子和氯原子的內部結構,引導學生書畫出原子核外電子排布的結構示意圖,并將學生書寫的結果投影出來,加以討論更正,給學生一種真實的體驗,成功的突破了難點、抓住了重點,有利于學生知識的接受,提高學生的理解能力。
四、運用多媒體于初中化學教學之中,培養學生想象能力
人類以其科學技術改造自然,推動社會進步,但同時卻給自身帶來環境污染的不幸.近代屢屢發生的公害事件終于使人們承認了這一事實,并發現化學品造成的環境污染最為嚴重.治理已發生的污染固然重要,而根本大計還在防患于未然,要使人們在建設的同時考慮到環境的影響,樹立“環境意識”.可見,在中學向學生介紹有關環境化學與防止環境污染的知識是非常必要的.
1加強中學生環境化學教育的重要性
我國屬于發展中國家,改革開放以來,鄉鎮企業異軍突起,在帶來巨大的經濟效益的同時,也給我國廣大農村這塊凈土帶來了新的環境污染和勞動保護問題.“八五”期間報道,當時我國大氣污染程度已相當于世界發達國家50~60年代污染最嚴重時期,每年的排塵量為2300萬噸,年排放SO2量達14610萬噸.到本世紀末,燃燒煤和機動車輛排放出的廢氣將對大氣造成更為嚴重的污染.面對如此嚴峻的形勢,若不加強環境管理,讓不斷增加的工業“三廢”繼續污染環境、破壞生態平衡,就會給我國社會主義建設、經濟發展造成嚴重的后果.所以對全民族進行環境、生態知識的宣傳教育是不可缺少的,務必從中學教育抓起.
2結合化學教學對學生開展環境化學教育
2.1通過課堂教育把環境保護作為小公民自覺行動
環境化學重要內容之一,是研究化學污染物在環境中的變化規律,即在原子、分子的水平上用物理化學等方法去研究環境中化學污染物的來源、遷移、轉化過程中的化學行為,以及反應機制、積累和歸宿等.由于我國公民環境意識較差,這和日趨嚴重的環境問題是不相適應的.要提高全民的環保意識,使保護環境成為每個公民的自覺行動,首先就要從學生做起,從課堂做起.當學生在做制取Cl2,NO2,H2S等有毒氣體實驗時,應強調學生注意對制取氣體裝置氣密性的檢查、化學藥品用量的適當(盡量采用微量,只要達到實驗效果明顯即可)、以及設計吸收尾氣的裝置等.實驗完畢,還應將廢液集中倒入廢液缸中,可回收的盡量回收,以養成保護環境的良好習慣.
2.2通過實驗開展環境化學知識教育
中學教育目的之一,就是為社會造就合格的后備勞動者.中學化學教育對環境科學的學習將起著啟蒙作用,應很好地利用這門實踐性很強的學科,通過實驗使學生掌握一定的環保知識.中學實驗室的污染源多,國家提出居民區大氣中的有毒物質有21種,中學化學實驗室里就有14種.例如,制取溴苯實驗過程中逸出的臭味是溴蒸氣,它既污染了教室環境又嚴重地影響了師生的身體健康.針對這一問題,利用所學知識引導學生認真分析,找出原因是制取溴苯的裝置不夠嚴密,因此在反應過程中逸出的Br2通過長玻璃管時不可能完全被冷凝成液體,因而會從導管口逸出.要避免實驗中Br2的逸出,就應設法改進實驗裝置,使整個涉及Br2的反應過程在一個密閉系統內進行,即將反應安排在“Y”形管內進行.在反應裝置和HBr氣體的吸收裝置間串聯一個洗氣瓶,內裝四氯化碳以吸收氣體中的Br2.
3理論聯系實際提高學生學習環保知識的認識
3.1從人類與大自然的協調中激發學生的學習積極性
新的《化學教學大綱》明確指出:“在教學過程中要十分注意聯系實際,以使學生更好地掌握所學的知識和技能,以及這些知識和技能在工農業生產、第三產業、科學技術和日常生活的應用.隨著科學技術的發展,聯系實際的教學內容應有所增加,可以充實包括環境保護、新內容、新能源、海洋、衛生保艦食品等方面內容,但應限于有關的化學基礎知識范圍之內”.可見,環境化學基礎理論知識和原理的學習是十分重要的,并應著重于理論聯系實際和基礎知識面的擴展上.要以地球化學知識為基儲生態系統中物質循環和能量流動為線索,講授空氣、水體、土壤、森林、植物與人類的關系,展示好的生態小環境和污染嚴重區的對比,簡明介紹當今世界關注的環境問題,以講座、競賽等形式讓學生提高認識,使學生深切地感到環境化學就在自己身邊.
3.2針對溫室效應引導學生分析此類生態問題
運用學生所獲得的知識,引導分析“溫室效應”,使他們了解到由于大氣層CO2濃度逐年上升,太陽能輻射的一部分——地球紅外輻射熱不能透過大氣層,因而造成“溫室效應”,使地球表面升溫、冰川溶化,直接影響著現代文明社會發展的情況.以提高對控制“溫室效應”等生態問題的認識.還應讓學生通過討論分析得出人類必須控制戰爭和固體廢物燃燒、大力發展森林等結論,以利于生態環境的改善.
3.3結合現有法律法規的宣傳加深學生對環保意義的認識
組織學生參加環保法律法規的宣傳,利用3月12日植樹節、5月31日世界無煙日、6月5日世界環境日等紀念日,取得當地環保、水保、森保等部門的支持,讓學生們在宣傳中了解我國有關這方面的規定和常識,以提高學生在環境管理環境文化方面的認識.
3.4結合第二課堂教學提高學生的學習興趣
利用節假日、夏令營,組織學生對當地自然保護區、生態保護區、水土保護區和環境污染區等進行實地考查,使他們認識到人與氣溫、氣候、空氣、谷物增產、水土流失、森林砍伐及環境保護等都存在著密切關系.通過現場對比,豐富學生環境方面的知識,結合已學的知識,開展有關環境污染與保護知識的問答.例如,酸雨是如何形成的?造成大氣污染的主要物質是什么?防治途徑如何?等等.以提高學生的學習興趣,并為今后工作奠定良好的環保基礎.
關鍵詞:化學教學 滲透 環保意識 教育
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2016)01-0259-01
由于化學是以物質的組成、結構、性質和應用為主要研究對象的一門科學,改造原有物質和制造新物質就成了化學的主要內容。只有化學才能夠擔負起既滿足人類物質生活不斷提高,又防止環境問題的產生和惡化的要求,從而導致了綠色化學的提出和內涵的持續發展。綠色化創導物質的生產和消費當與人類社會持續所需的物質環境想適應。它的提出,進一步證明了化學與人類社會生活、環境保護密不可分的關系。為此,必須在化學教學中滲透環境意識教育。
一、在中學化學教學中滲透環境保護意識教育的重要性
我國屬于發展中國家,改革開放以來,鄉鎮企業異軍突起,在帶來巨大的經濟效益的同時,也給我國廣大農村這塊凈土帶來了新的環境污染和勞動保護問題.“八五”期間報道,當時我國大氣污染程度已相當于世界發達國家50~60年代污染最嚴重時期,每年的排塵量為2300萬噸,年排放SO2量達14610萬噸.到本世紀末,燃燒煤和機動車輛排放出的廢氣將對大氣造成更為嚴重的污染.面對如此嚴峻的形勢,若不加強環境管理,讓不斷增加的工業“三廢”繼續污染環境、破壞生態平衡,就會給我國社會主義建設、經濟發展造成嚴重的后果。所以對全民族進行環境、生態知識的宣傳教育是不可缺少的,務必從中學教育抓起。
二、結合化學教學對學生滲透環境保護意識教育
1.通過課堂教育把環境保護作為小公民自覺行動
環境化學重要內容之一,是研究化學污染物在環境中的變化規律,即在原子、分子的水平上用物理化學等方法去研究環境中化學污染物的來源、遷移、轉化過程中的化學行為,以及反應機制、積累和歸宿等。由于我國公民環境意識較差,這和日趨嚴重的環境問題是不相適應的。要提高全民的環保意識,使保護環境成為每個公民的自覺行動,首先就要從學生做起,從課堂做起.當學生在做制取Cl2,NO2,H2S等有毒氣體實驗時,應強調學生注意對制取氣體裝置氣密性的檢查、化學藥品用量的適當(盡量采用微量,只要達到實驗效果明顯即可)、以及設計吸收尾氣的裝置等。實驗完畢,還應將廢液集中倒入廢液缸中,可回收的盡量回收,以養成保護環境的良好習慣。
2.通過實驗開展環境化學知識教育
中學教育目的之一,就是為社會造就合格的后備勞動者.中學化學教育對環境科學的學習將起著啟蒙作用,應很好地利用這門實踐性很強的學科,通過實驗使學生掌握一定的環保知識.中學實驗室的污染源多,國家提出居民區大氣中的有毒物質有21種,中學化學實驗室里就有14種。例如,制取溴苯實驗過程中逸出的臭味是溴蒸氣,它既污染了教室環境又嚴重地影響了師生的身體健康.針對這一問題,利用所學知識引導學生認真分析,找出原因是制取溴苯的裝置不夠嚴密,因此在反應過程中逸出的Br2通過長玻璃管時不可能完全被冷凝成液體,因而會從導管口逸出.要避免實驗中Br2的逸出,就應設法改進實驗裝置,使整個涉及Br2的反應過程在一個密閉系統內進行,即將反應安排在“Y”形管內進行.在反應裝置和HBr氣體的吸收裝置間串聯一個洗氣瓶,內裝四氯化碳以吸收氣體中的Br2。
三、理論聯系實際提高學生對學習環境保護的認識
1.從人類與大自然的協調中激發學生的學習積極性
新的《化學教學大綱》明確指出:“在教學過程中要十分注意聯系實際,以使學生更好地掌握所學的知識和技能,以及這些知識和技能在工農業生產、第三產業、科學技術和日常生活的應用。隨著科學技術的發展,聯系實際的教學內容應有所增加,可以充實包括環境保護、新內容、新能源、海洋、衛生保艦食品等方面內容,但應限于有關的化學基礎知識范圍之內”。可見,環境化學基礎理論知識和原理的學習是十分重要的,并應著重于理論聯系實際和基礎知識面的擴展上。要以地球化學知識為基儲生態系統中物質循環和能量流動為線索,講授空氣、水體、土壤、森林、植物與人類的關系,展示好的生態小環境和污染嚴重區的對比,簡明介紹當今世界關注的環境問題,以講座、競賽等形式讓學生提高認識,使學生深切地感到環境化學就在自己身邊。
2.針對溫室效應引導學生分析此類生態問題
運用學生所獲得的知識,引導分析“溫室效應”,使他們了解到由于大氣層CO2濃度逐年上升,太陽能輻射的一部分――地球紅外輻射熱不能透過大氣層,因而造成“溫室效應”,使地球表面升溫、冰川溶化,直接影響著現代文明社會發展的情況。以提高對控制“溫室效應”等生態問題的認識。還應讓學生通過討論分析得出人類必須控制戰爭和固體廢物燃燒、大力發展森林等結論,以利于生態環境的改善.
3.結合現有法律法規的宣傳加深學生對環保意義的認識
組織學生參加環保法律法規的宣傳,利用5月12日植樹節、5月31日世界無煙日、6月5日世界環境日等紀念日,取得當地環保、水保、森保等部門的支持,讓學生們在宣傳中了解我國有關這方面的規定和常識,以提高學生在環境管理環境文化方面的認識。
4.結合第二課堂教學提高學生的學習興趣
題型一化學與環境
例1 (2012年海南化學)化學與環境密切相關,下列有關說法正確的是( )
(A) CO2屬于大氣污染物
(B) 酸雨是pH小于7的雨水
(C) CO2、NO2或SO2都會導致酸雨的形成
(D) 大氣中CO2含量的增加會導致溫室效應加劇
分析:CO2是大氣的組成成分,不屬于大氣污染物,(A)選項錯;酸雨是指pH小于5.6的雨水,(B)選項錯;CO2不會導致酸雨,NO2或SO2都會導致酸雨,(C)選項錯;CO2是溫室氣體,其含量的增加會導致溫室效應加劇,故(D)選項正確.答案為(D).
小結:中學化學常見污染主要分以下六點:酸雨(主要是SO2和氮氧化合物形成的,我國主要是硫酸型酸雨)、光化學煙霧(主要是氮氧化合物、碳氫化合物造成的)、臭氧空洞(主要是氮氧化合物、氟氯代烴等的排放引起的)、溫室效應(主要是由于大氣中CO2含量的不斷增加造成的)、白色污染(聚乙烯塑料的大量使用)、赤潮(含磷洗衣粉的大量使用及其廢水的任意排放造成的).
題型二化學與社會
例2 (2012年江蘇化學)化學在資源利用、環境保護等與社會可持續發展密切相關的領域發揮著積極的作用.下列做法與社會可持續發展理念相違背的是( )
(A) 改進汽車性質尾氣凈化技術,減少大氣污染物的排放
(B) 開發利用可再生能源,減少化石燃料的使用
(C) 研發可降解高分子材料,減少“白色污染”
(D) 過度開發礦物資源,促進地方經濟發展
分析:本題主要考查化學與社會問題中的節能減排、保護環境、資源利用等相關問題.(A)項,汽車工業的可持續發展離不開技術的進步,改進汽車性質尾氣凈化技術,減少大氣污染物的排放是汽車工業發展必然要求.(B)項,開發利用太陽能、風能、潮汐能、地熱能等可再生能源,可以減少化石燃料的使用,減輕溫室效應的壓力,促進社會的可持續發展.(C)項,“白色污染”在土壤和水體中富集可長期影響農作物的生長、海洋漁業等,研發可降解高分子材料,給塑料工業帶來可持續發展的機遇.(D)項,適度開發礦物資源,能促進地方經濟發展;過度開發礦物資源,不利于地方經濟發展的可持續發展,甚至資源浪費,環境污染.煤、石油、稀土等資源開發須有國家宏觀控制,才能實現真正意義上的可持續發展.答案為(D).
小結:社會活動與化工生產、化學物質密切相關,如新能源的開發、清潔能源的獲取、環境保護等都影響人類的生產生活;近年來,物質的泄漏(有毒氣體、有機物等)事件頻發,常常也成為社會關注的熱點,處理具體問題時,要根據物質的性質采取恰當的方法自救、吸收、溶解有毒物質,盡量減小其危害.常見的有毒物有CO、SO2、NOx、Cl2、HX、有機化工產品等.
題型三化學與生活
例3 (2012年廣東理綜)化學與生活息息相關,下列說法不正確的是( )
(A) 用食醋可除去熱水壺內壁的水垢
(B) 淀粉、油脂和蛋白質都是高分子化合物
(C) 自行車鋼架生銹主要是電化學腐蝕所致
(D) 新型復合材料使手機、電腦等電子產品更輕巧、新潮
分析:水壺內壁水垢的主要成分為CaCO3,食醋的主要成分為CH3COOH,二者反應可以達到除垢的目的;油脂不屬于高分子化合物;自行車鋼架的成分包括Fe、Cr、C等,它滿足形成原電池的基本條件,能發生電化學腐蝕;新型復合材料有質量輕、耐磨、耐腐蝕等優點.答案為(B).
例4 (2012年四川理綜)下列關于“化學與健康”的說法不正確的是( )
(A) 服用鉻含量超標的藥用膠囊會對人對健康造成危害
(B) 食用一定量的油脂能促進人體對某些維生素的吸收
(C) “血液透析”利用了膠體的性質
(D) 光化學煙霧不會引起呼吸道疾病
分析:本題考查化學與生活,意在考查學生對化學基本常識的認識與應用.鉻屬重金屬元素,會危害身體健康,(A)項正確;油脂還能溶解一些脂溶性維生素,因此食用一定量的油脂能促進人體對脂溶性維生素的吸收,(B)項正確;血液透析是將利用半透膜原理,通過擴散、對流體內各種有害以及多余的代謝廢物和過多的電解質移出體外,達到凈化血液的目的,(C)項正確;光化學煙霧包括NOx,易引發呼吸道疾病,(D)項錯誤.答案為(D).
小結:生活中的化學知識隨處可見,如日常生活中應用廣泛的化學物質、化工產品、食品飲料,它們常常涉及到加碘食鹽、肥皂、油脂、塑料、酒精、海帶、無鉛汽油、明礬等物質;另外,人體的健康發育、生長與化學息息相關,如氟、碘、鈣、鋁、鐵等微量元素、醫藥等.這些知識一靠積累,二靠將平時的學習與生產生活問題相聯系,弄清原理,做到學以致用.
題型四化學與材料
例5 (2012年新課程理綜)下列說法正確的是( )
(A) 醫用酒精的濃度通常是95%
(B) 單質硅是將太陽能轉化為電能的常用材料
(C) 淀粉、纖維素和油脂都屬于天然高分子化合物
(D) 合成纖維和光導纖維都是新型無機非金屬材料
分析:(A)項,醫用酒精的濃度通常是75%;(B)項,單質硅可制作成太陽能電池板,將太陽能轉化為電能或熱能;(C)項,油脂不屬于高分子化合物;(D)項,光導纖維為二氧化硅,合成纖維為有機材料.答案為(B).
小結:材料是當今化學領域研究的重要內容之一,常見的材料有無機非金屬材料、金屬材料和有機高分子材料等,這些問題是新高考以來考查較為頻繁的一類問題,多以元素化合物知識、常見有機內容為切入點或問題背景,考查物質的組成、分類、性質、用途等,也可以考查基本概念、基本理論.要解決好這一問題,必須牢固掌握雙基,提高閱讀、分析、運用能力.
題型五化學與科技
(3)第③步由五水硫酸銅制備硫酸銅的方法應是在坩堝加熱脫水.
(4)制備硫酸鋁晶體的甲、乙、丙三種方法中,甲方案在濾渣中只加硫酸會生成硫酸鐵和硫酸鋁,冷卻、結晶、過濾得到的硫酸鋁晶體中混有大量硫酸鐵雜質,方法不可行.乙和丙方法均可行.乙方案先在濾渣中加H2SO4,生成Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3,再加Al粉和Fe2(SO4)3生成Al2(SO4)3,蒸發、冷卻、結晶、過濾可得硫酸鋁晶體.丙方案先在濾渣中加NaOH,和Al(OH)3反應生成NaAlO2,再在濾液中加H2SO4生成Al2(SO4)3,蒸發、冷卻、結晶、過濾可得硫酸鋁晶體.但從原子利用角度考慮方案乙更合理,因為丙加的NaOH和制備的Al2(SO4)3的原子組成沒有關系,造成原子浪費.
(5)考查中和滴定的簡單計算和誤差的分析.ω=c mol·L-1×b×10-4 L×250 g·mol-1×5a g×100%,造成偏高的選c.
小結:高科技成果、新技術、新工藝等一直是歷年高考考查的熱點,這些問題一般以中學化學中涉及到的化工生產、物質制備等為線索或載體,或以新科技成果為信息,考查學生攝取知識與分析問題能力.答題時,一般是先將各個問題進行分解,逐一剖析,然后再整合,通盤考慮后,分別作答.
(一)經濟學理論根據
GDP是上世紀最偉大的發現之一,為各國的經濟發展提供了參考和比較依據,GDP作為經濟學主要研究課題,也讓許多人對經濟學產生了誤導,許多人認為,經濟學就是一門研究如何將國家GDP上升的學科。實際上,在經濟學發展歷程中,出現了許多不同的經濟學模式,經濟學不僅是對本國經濟發展進行關注,也要對世界整體性的發展進行關注。而其中,低碳經濟所關注的并非本國情況,而是全球性減少二氧化碳排放的問題。各國商人處于商業聯邦狀態下,而所談的大多為世界經濟發展,從事經濟研究人員,就是要使全人類獲得發展,與政治經濟理論相悖。政治經濟,也是各國為改進自身的經濟發展狀況所需要遵循的國家發展政策,全世界商業自由的原則,是其責任所在,而經濟學研究,應該立足于世界。經濟學研究是為國家一切利益,也是為全人類的共同利益。財富為人類享受物質的象征,也是讓人獲得幸福感的重要手段。然而,政治經濟學只是為讓少數人致富,學者提出,應該更多對社會大眾的福利進行關注,應該將政治經濟學作為人類增強幸福感的重要內容。累積國家財富并非政府成立的首要目的,政府應該是讓所有公民、大多數公民都可以享受財富,并感受財富所帶來的樂趣。這些經濟理論,是低碳經濟的發展源頭。
(二)相關學科比較、繼承
生態學為經濟系統、生態系統的研究復合體,對其功能、結構、發展規律做研究的學科。根據自然系統的循環性,與能量流動模式,構建成有規律的經濟系統,可以讓經濟系統和諧融入自然系統中,從而形成全新的經濟模式,這種循環經濟,本身也是一種生態經濟模式,使用生態規律,指導人們做社會經濟活動。綠色經濟概念是皮爾斯在《綠色經濟藍皮書》中首次提出,其主要在于對人類生存患者進行維持,對能源做合理保護,資源進行合理利用,利于人體健康的經濟模式,可將其看做為平衡經濟模式。綠色經濟、循環經濟、低碳經濟都是在資源高消耗、高投入、高排放、低效率的狀態下,轉向為資源低投入、低排放、低消耗、高效率狀態。生態經濟理論主要是順應生活發展規律,經濟服從于生態系統。循環經濟這一循環手段將經濟活動實現生態化。而藍色經濟是在扣除自然資源消耗、環境污染損耗后的國內剩余生產總值。綠色經濟主要側重于資源再利用,主要追求于綠色GDP。低碳經濟為二氧化碳排放威脅人類生產條件下所形成的經濟發展模式,主要強調于,經濟發展需避免以二氧化碳的上升為主要代價,應該將碳排放和經濟發展形成相互平衡的關系。以本質來講,低碳經濟也隸屬生態經濟的范疇,低碳經濟要比其他經濟更能將目前在經濟發展所出現的矛盾問題反映出來,從而達到高碳轉向于低碳的狀態。低碳經濟是抓出矛盾,解決問題的思想為主。而這樣的經濟思想,是人類在面對環境污染、資源危機、生態破壞情況下,所作出的反省總結,對自然與人類的關系進行重新的認識。兩者間應是相互補充關系,并非排斥關系,內含不同,但其構建和理論體系可以相互借鑒。天氣與經濟之間的關系,是《氣候經濟學》中首次提出的經濟理論。溫室效應的不斷加劇,對全球經濟發展的影響不可小覷,其不亞于在世界大戰時的經濟蕭條,氣候變化后,對人類的影響遠遠超出預期所想。以氣候角度,將經濟與氣候間的關系進行探討。而低碳經濟主要是將二氧化碳排放對經濟影響情況做分析研究。兩者間,從內含而言應該是一致的,針對同一問題,采取不同表述方法。目前,許多專家認為,低碳經濟學的理論原型便是氣候經濟學。環境經濟學主要研究環境保護與經濟發展間的關系,對其中做合理調節的經濟活動、環境間物質交換規律進行探討。能讓經濟活動,在取得經濟效益的同時,也能夠獲得環境效益。其主要研究領域為:環境污染損傷估算,其中也包括人體健康損害、間接精神傷害、物質損失。對環境治理投入所產生的效益進行估算,其中也包括拯救污染所形成的效益損失,間接所形成的社會效益、生態效益;制定污染罰款制度,根據其排污實際情況實施收費標準進行制定;資源環境經濟學是對資源價值做闡述,講解緩解損害成本,并對其提出相應的核算與解決途徑。高碳所造成的環境損失,由此可見,低碳經濟學和資源環境經濟學也有相互補充的內容,而資源環境經濟學已經成為較為完整的學科,低碳經濟學可對其理論構建進行借鑒,從而對低碳經濟學理論體系做進一步完善。
(三)低碳經濟學構建設想
低碳經濟學為經濟學分析,以經濟學原理解決二氧化碳排放與經濟發展之間的問題,從而對環境、經濟發展進行協調,以本質上而言,低碳經濟學為生態經濟學的衍生。低碳經濟學的理論主要是應用不同角度,對全球經濟發展格局,二氧化碳排放,兩者間的矛盾問題做平衡。低碳經濟、氣候變化,其本身就已經涉及許多學科,需要橫跨多個學科才能形成綜合視野。研究主要以三方面進行:對傳統經濟學的基本方法做繼承,如結構分析、邊際分析、總量分析、均衡分析等分析方式,也包括不同國家對二氧化碳排放的制定標準做分析;對其他學科分析方法進行借鑒,環境經濟中波及分析,效益、成本分析,也可對生態學中的碳足跡分析進行借鑒,國際貿易、金融工程、循環經濟等做借鑒。制度學分析,全球氣候變暖是因有些國家污染氣體過度排放所致,其影響卻早已對其他國家造成嚴重的波及,而這也是經濟學向外延伸的意義;氣候本身為全球公共物品,對于如何保護這類全球公共物品,就成了當前亟待解決的重要問題,制度經濟為解決此類問題提供了妥善方式。
二、低碳經濟的經濟學價值
(一)解決國際經濟合作困境,完善國際經濟學體系經濟學家以自己不同的角度對當前經濟發展中對國際經濟合作的理論進行解釋。而這些理論都是以國際經濟合作為出發點,對本國經濟競爭力、經濟總量進行提高,貿易為主要手段。單以經濟角度去理解,采取國際經濟合作方式,可有利于對各國產生合作剩余,對合作雙方皆有利。以生態效益角度出發,國際合作則更多產生負效應,出現更多環境問題。目前,各國經濟合作主要為發達國家的曲線兩端,曲線地段轉移至欠發達國家,而欠發達國家在能源結構、技術上的落后,導致在生產過程中,出現大量的環境問題。二氧化碳有流動性,可對全球環境造成影響,產生溫室氣體所帶來的損失,遠遠高于合作經濟剩余,導致全球經濟發展困境。目前,經濟合作經濟學理論中對這一情況無法避免。低碳經濟國際合作的發展經濟思想,能對目前國際經濟合作中所存在的困境進行解決,化解困境。從另一角度看,低碳經濟可在國際整體經濟角度看到全球經濟發展,應該將其納入國際經濟學領域,從而對原本狹義的經濟學進行擴展。
(二)經濟發展新模式的理論基礎在工業時代前,經濟活動范圍小,經濟活動所產生的溫室氣體可被生態系統自身進行調節。隨著機器工業的發展,經濟活動所產生的大量溫室氣體遠遠超過生態系統本身的負荷能力,導致嚴重的環境問題,對可持續發展構成嚴重的影響,威脅人類的生存。傳統經濟以物質財富為主,而現代經濟則是以提升GDP為職責。近年來,綠色經濟、生態經濟等開始逐漸被認可,但其中都為設計低碳原理。溫室效應是當前全球所共同面對的環境問題,而其根源則是因不合理經濟活動所致。對這種經濟狀況進行轉變,已經成為大勢所趨,在沒有理論為基礎的情況下,很難取得良好效果。而低碳經濟完善的理論體系,是轉變經濟模式的有力支撐,以經濟模式的轉變,可對低碳經濟的發展做指引。
(三)消費模式轉變所有的經濟模式,都可歸結為消費模式,以物質消費和國際消費來帶動經濟循環。以目前經濟情況而言,再增加消費,勢必會導致二氧化碳排放增加,控制物質消費是控制二氧化碳排放的關鍵。低碳經濟不僅能改變傳統生產方式,也能改變消費方式。
三、結語
關鍵詞:新能源汽車 電力汽車 發展
1、新能源汽車的研究背景
起初各個國家開始嘗試發展新能源汽車的主要原因是因為石油價格持續飆升造成能源緊缺,次要原因是石油價格與日俱增,環境污染日趨嚴重“人、車、自然”之間的矛盾愈加突出,人們不得不把目光重新放在節能與新能源汽車上。繼而提出了新能源汽車這個概念,并且嘗試電動汽車,太陽能汽車,燃料電池汽車,混合動力汽車、等等。不過經過了幾年的探索之后,人們發現這些模式都沒法從根本上解決問題,只有純電動汽車才能夠滿足代替石油消耗的根本目標。面對全球越來越嚴峻的能源形勢和環保壓力,世界上主要的汽車生產國都開始把新能源汽車產業化發展作為保持社會經濟的可持續發展,提高產業競爭力、創造力的重大戰略舉措。全球碳排放標準的推出強化了主要國家推動純電動汽車產業普及的動力的欲望,由于汽車排放的尾氣和工業進程所帶來的污染給地球的生存環境帶來了日益嚴重的破壞,人類務必在未來三十年內盡可能的將碳排放量的指標降到合理水平,而減低碳排放量保護生態環境很顯然比賺錢來的更為迫切更為緊急。推廣和普及純電動汽車是非常有效手段而且也是降低碳排放量,減緩人與自然矛盾的重點方向。
近年來,曾支撐20世紀人類文明高速發展的以煤炭、石油、太陽能和天然氣為主的能源出現了前所未有的危機,除了因為它們的儲藏量不斷減少以外,更加嚴重的是經過科學家仔細科研發現,這些能源在使用后所產生的二氧化碳氣體是溫室效應的罪魁禍首,作為溫室效應氣體排放到大氣中后,人為的導致了全球變暖,引發了人類對未來社會發展來源的廣泛關注和思考。
2、新能源汽車的發展現狀
世界上最早的一輛可供人們實用的電動汽車誕生于19世紀后半葉的1873年的英國,發明者是英國人羅伯特?戴維森。這比卡爾本茨(Karl Benz)和戴姆勒發明以汽油作為動力的汽車還早了至少10年以上。戴維森發明的電動汽車是一輛最為搭載貨物的貨車,只是用于日常生活運送貨物需要,使用的技術是運用化學原理將鋅、鐵、汞合金與硫酸進行反應成為一次電池。然后再從一次電池發展成二次電池,這樣看起來視乎稀松平常,并沒有什么很高的技術含量,但在當時,這對于當時的汽車行業來講是一次重大的技術變革,為后來的電動汽車以及其他新能源汽車的發展產生了深刻的歷史意義。
進入20世紀以后,隨著科技水平的不斷提高,內燃機技術的不斷進步,美國福特公司在1908年推出了T型車,而T型車的問世代表著以流水線這樣的工廠式的發展方式大規模的批量生產汽車致使汽油機汽車大量普及,這樣一來在技術上存在著技術問題和經濟性能上的不足,使得電動汽車一直處于萎縮態勢。即便如此,發展新能源汽車逐步代替汽油汽車依然是各國爭相研究突破的課題。
發達國家得益于其雄厚的財力和科學技術水平還有政府給予高度的重視和支持,出臺了一系列鼓勵研發,批量化生產的支持,優惠,補貼,減免的扶持政策,使得一些發達國家已經初步建立了一些純電動汽車系統,并且正在進行實用化運行和試運營。
3、我國的新能源汽車發展現狀
自從我國實行改革開放以來,隨著我國國力的不斷增強,國際地位的不斷提高,人民的生活水平和購買能力的不斷提高,國民對汽車的需求急劇增長,達到了可以用爆炸式的詞語來形容的程度,汽車現階段燒掉了石油的75%左右,這還不算未來擁有汽車的人越來越多還可能形成的新的需求。 現在中國石油短缺,很大程度上都需要依靠進口,來彌補國內市場石油短缺的人,但進口石油價格高漲昂貴不談,其來源還沒有保障。從長遠來看,中國的汽車必須要找到石油的替品。而這么一來,對燒油的汽車車來說純電動車在未來就很有可能就會代替石油。并且如果純電力汽車普及了勢必會引起一場新的技術革命,并且會成為未來汽車的發展趨勢。
我國的新能源汽車-純電動汽車的研究起步較發達國家來說起步較晚,開始于20世紀60年代,在90年代時掀起了一股電動汽車熱,國內的一些汽車研究所和部分高校,還有一些汽車生產企業聯合開發純電力汽車,并且取得了一些成。而在過去的十年里,中國已經取得了純電力摩托車全球老大的位置,但在汽車工業里卻始終都落后于發達國家。不過在電力汽車的技術開發上,我國與發達國家的差距并不明顯,甚至可以說是處于同一起跑線上,有不少的國內專家預測,我國的電力汽車研發水平同發達國家的水平最大的差距也不會超過六年,并且在未來很有可能會超越這些國家,達到世界領先水平。
4、新能源汽車的原理與分類
新能源汽車包括電動汽車、生物燃料汽車、氫燃料、氣體燃料汽車。新能源汽車是指除汽油、柴油發動機之外所有其它能源汽車。電動車是以電能作為原始動力、由電動機驅動的機動車輛。一般采用高效率的充電電池或者燃料電池來作為電動汽車的動力源。電能一般來說是二次能源,是通過一次能源轉化而來,它可以來源于自然界風能、水能、熱能、太陽能等多種方式。在其形態上,電動汽車與傳統的汽車并沒有明顯的區別,它們主要的區別也就在于動力和驅動系統,其他部分無異。
同電動汽車不同的地方是,傳統以燃燒汽油作為動力來源的汽車是以液態的汽油或柴油為燃料,以燃油發動機為驅動系統。而生物燃料汽車是指燃用摻有生物燃料之燃油抑或是燃用生物燃料的汽車。氫燃料汽車是指以氫為主要能量驅動的汽車。氣體燃料汽車則是利用可以燃燒的氣體作能源驅動的汽車。汽車上的氣體代用燃料種類有很多,最為常見的是液化石油氣和天然氣。而氣體燃料汽車分為雙燃料汽車和兩用燃料汽車、專用氣體燃料汽車。除此以外,還有利用太陽能、原子能等其它能量形式驅動的汽車。多種多樣的新能源汽車究竟哪一種會成為21世紀新能源汽車的主流大勢,就目前還看,還不明顯。
新能源汽車的發展面臨的許多問題,技術問題,市場環境問題,配套設施問題,消費觀念問題,環保問題,這一系列得以妥善的解決,新能源汽車才會又好又快的發展。
一、以沼氣為紐帶的生態溫室模式及特點
以沼氣為紐帶的生態溫室模式的主要組成要件包括:沼氣池、日光溫室、畜禽舍。在此基礎上,還可以增加廁所、蚯蚓養殖槽等內容。在模式各組成要件中,沼氣池起著聯結養殖與種植、生產與生活用能的紐帶作用,處于核心地位。畜禽舍內的家畜和家禽起著為沼氣池提供發酵原料的功能,畜禽糞便在沼氣池內發酵后,產生的沼氣用于為大棚增溫及提供二氧化碳氣肥的作用;產生的沼液可用作大棚內植物的液面肥和殺蟲劑,還可用來喂豬;產生的沼渣用作有機肥,也可用作蘑菇栽培的基質;另外,畜禽呼吸產生的廢氣二氧化碳為植物提供光合作用所需的二氧化碳,而植物的呼吸則為畜禽提供新鮮的氧氣。模式各組成部分之間的關系見圖。
這種類型的生態農業模式較典型的有北方“四位一體”模式和中部“生態溫室”模式。
北方“四位一體”生態農業模式是遼寧省在20世紀90年代研究探索出來的一種生態農業模式,目前已在我國北方農村得到了大范圍的推廣,取得了顯著的經濟、能源和生態效益。這種模式的特點可歸結為以下6點。
1、多業結合,集約經營。通過模式單元之間的聯結和組合把動物、植物、微生物結合起來,加強了物質循環利用,使得養殖業與種植業通過沼氣紐帶作用緊密聯系在一起,形成一個完整的生產循環體系。這種循環體系達到高度利用有限的土地、勞力、時間、飼料、資金等,從而實現集約化經營,進而獲得良好的經濟、社會和生態效益。
2、合理利用資源,增值資源。模式實現了對土地、空間、能源、動物糞便等農業生產資源的最大限度的開發和利用,從而使得資源實現了增值。
3、物質循環,相互轉化,多級利用。生態模式充分利用了太陽能,使太陽能轉化為熱能,又轉化為生物能,達到合理利用。通過沼氣發酵,以無公害、無污染肥料施于蔬菜和農作物,使土地增加了有機質,糧食增產,秸稈還田,并轉化為飼料,達到用能與節能并進。
4、保護和改善自然環境和衛生條件。生態模式把人、畜、禽、作物聯結起來,進行第二步處理,達到規劃合理、整齊、衛生,從而保護了環境。同時通過沼氣發酵,消滅了病菌。糞便中含有大量的病原體,它可以通過多種途徑污染水體、大氣、土壤和植物,直接或間接地影響著人體健康。沼氣發酵處理糞便使糞便達到了無害化效果。在常溫沼氣發酵條件下,鉤蟲卵30天被殺滅,蛔蟲卵30天被殺滅,沙門菌平均存活6天,痢疾桿菌40天被殺滅,減少了對土壤的污染。這就改變了農村糞便、垃圾任意堆放的狀況,消滅了蚊蠅的孳生場地,切斷了病原體的傳播途徑。因此,沼氣發酵處理糞便,凈化環境,減少疾病,大大改善了農村的衛生面貌。
5、有利于開發農村智力資源,提高農民素質。生態模式是技術性很強的農業綜合型生產方式,是改革傳統農業生產模式,實現農業由單一糧食生產向綜合多種經營方面轉化的有效途徑,因此,推廣應用北方生態模式,極大地增強了農民的科技意識和技術水平,提高了農民素質。
6、社會效益、經濟效益、生態效益提高。高度利用時間,不受季節、氣候限制,在新的生態環境中,生物獲得了適于生長的氣候條件,改變了北方地區一季用余,二季不足的局面,使冬季農閑變農忙;高度利用勞動力資源,生態模式是以自家家庭為基地,家庭婦女、閑散勞力、男女老少都可從事生產;縮短養殖時間,延長農作物的生長期,養殖業和種植業經濟效益較高,一般每戶可養豬20頭,種植蔬菜150平方米,年效益可達純收入5000元。
中部地區生態溫室模式是近年來在河南地區發展起來的一種生態農業模式,其特點可歸結為:生態化、立體化、設施化和高效化。
1)生態化。就是運用生態學食物鏈原理開發宏觀與微觀生產的物資良性循環、能量多級利用的再生資源高效利用技術,提高資源利用效率,實現物質流動的良性循環,增強可再生資源利用與環境容納量的持續性。為了實現系統運行的生態化,可采取以TYL個措施:一是通過厭氧發酵技術的應用,為模式的生產提供優質有機肥和有機營養液以替代化肥和農藥;二是最大限度地利用太陽能、生物質能等可再生能源,減少農業生產過程中化石能源的利用量;三是通過合理的技術銜接,充分發揮和利用動物、植物和微生物之間固有的依存關系,減少生產過程對外來物質的引入。
2)立體化。就是在模式的設計過程中,充分利用地下、地表和空中的空間,以求使設施內的空間得到最大限度的合理利用。在設計方面將沼氣池埋入溫室的地下,地面空間分成兩部分,一部分用于植物種植,另一部分用于家畜養殖,養殖區上部的空間用于家禽養殖。
3)設施化。為了改變自然環境對農業生產的影響和限制,模式的整個生產都布置在以太陽能日光溫室為主體的設施內,從而保證了模式的可控化運行。
4)高效化。這里所說的高效化可以從兩個方面加以理解:其一是系統運行效率高,這主要體現在通過各種技術接口,強化了系統內部各組成部分之間的相互依賴和相互促進的關系,從而保證了整個系統運行的高效率;其二是系統的效益高,這主要是由于系統的生產嚴格遵循了自然規律,也就是實現了生態化生產,所以模式生產的農產品的品質和產量就得到了提高,從而保證了系統的高效產出。
二、以沼氣為紐帶的生態果園模式及特點
以沼氣為紐帶的生態果園模式的主要組成要件包括:沼氣池、畜禽舍和果園。其中沼氣池起著為果園的生產提供沼肥和沼氣的功能,而畜禽養殖承擔著為沼氣發酵提供原料的功能。這類模式的設計依據生態學、經濟學、能量學原理,以農戶土地資源為基礎,以沼氣為紐帶,以太陽能為動力,以牧促沼,以沼促果,果牧結合,建立起生物種群互惠共生、食物鏈結構健全、能量流和物質流良性循環的生態果園系統,充分發揮果園內的動植物及光、熱、氣、水、土等環境因素的作用,從 而實現無公害果園的產業化和農業的可持續發展。
這種類型的生態模式較典型的有北方“中部地區生態果園”模式,南方“豬沼果”模式,西北“五配套”模式等。這些模式的特點可以歸納總結為以下幾點。
1、利用沼氣的紐帶作用,將養殖業、果樹種植業有機聯結起來形成的農業生態系統,實現了物資及能量在系統內的合理流動,從而最大限度的降低了農業生產對系統外物質的需求,即降低了對農藥、化肥等農業基本生產資料的需求,增強了系統自我維持的能力。同時,也使得農業生產的成本顯著下降。
2、在基本內容相同的前提下,每種模式充分考慮了與其應用區域的地貌、氣候、水土等特征相適應,如“五配套”模式考慮到我國西北缺水的顯著,增加了水窖、滴灌等內容,而“中部地區生態果園”模式則考慮到當地冬季氣候寒冷增加了豬舍火炕,從而體現了模式鮮明的地域性。符合我國地理緯度跨度大、地理、氣候差別大的現實,為我國各地因地制宜的選擇應用這種生態農業模式提供了技術保障。
3、這些模式都具有建造、操作和管理特點,與我國農村的現有的經濟基礎和生產力水平相適應,從而為模式的大范圍推廣應用提供了可能。
4、在保證模式基本建設內容沼氣池、果園、豬舍的前提下,模式建設內容易于擴展,如可增加沼渣種蘑菇、養殖蚯蚓,果園內養雞、養林蛙等內容,可根據使用者的具體情況對模式建設內容進行豐富,從而最大限度的發揮模式的功能。
三、以沼氣為紐帶的生態農場模式及特點
以沼氣為紐帶的生態農場是隨著規模化養殖業的發展而發展起來的。20世紀90年代以來,隨著中國經濟的迅猛發展和人民生活水平的提高,以及政府制定的“菜籃子”工程的順利實施,中國的養殖業得到快速發展,且發展呈現出向集約化、規模化和現代化方向發展的趨勢,規模養殖占總量的比例不斷上升,規模越來越大,分布趨于集中。據統計,我國規模化養殖場的養殖量約占全國養殖總量的10%,規模化奶牛場的養殖量約占全國總量的43%,規模化養雞場的養殖量約占全國養殖總量的20%。而且這些規模化養殖場有近80%集中分布在人口稠密、環境保護壓力大的經濟發達地區,如北京、山東、江蘇、浙江、上海、廣東、遼寧等地區。
隨著畜牧業的快速發展,畜禽糞便的產量也在不斷增加。據有關部門研究,1995年我國豬、牛、養及家禽產生的糞便量約為17.3億噸,而到了1999年,僅規模化養殖場排放的糞便量就已接近17億噸。但是,實際上由于大中型養殖場糞便一般采用水;中式進行收集,所以糞便污水的量要遠遠高于糞便量。如1999年我國規模化養殖場的糞便的排放量不足17億噸,而實際排放的糞便污水總量卻超過200億噸,其數量是糞便量的10多倍。
養殖業的發展在改善人們的生活,促進經濟發展的同時,也帶來了嚴重的污染問題。畜禽糞便對環境的污染主要表現在3個方面,即水體污染、大氣污染和土地污染。
畜禽糞便每年向水體排放的污染物的量非常大。據國家環保總局南京環科所和上海市對上海集約化畜禽養殖場糞便進行的調查,畜禽糞便進入水體的流失率高達25~30%,據此保守估算1995年我國畜禽糞便污染物COD、BOD、NH3、-N、TP和TN的流失量分別為728.26萬噸、498.83萬噸、132.20萬噸、41195萬噸和245.5萬噸。而同期工業廢水的COD的排放量為768.57萬噸,由此可以看出中國畜禽行業的COD排放量已接近全國工業廢水的COD排放量。另外,我國氮肥的正常流失率在8-20%,磷肥的正常流失率為5%,按此計算,畜禽糞便氮、磷的流失量大于化肥的流失量,約為化肥流失量的122%和132%。因此,可以說,畜禽養殖污染正日益成為我國水體污染的主要因子。大量的氮、磷等營養元素排入水體后,會造成嚴重的水體富營養化問題。
畜禽養殖場剛排出的禽畜糞便含有氨氣、硫化氫等有害氣體,在未能及時清除或消除后不能及時處理時其臭味將成倍增加,產生甲基硫醇、甲硫醚、二甲胺及多種低級脂肪酸等有惡臭的氣體,不僅危及周圍居民的健康,而且也會影響場內禽畜的生長。同時養殖業還排放有大量的溫室效應氣體GH40。作為溫室效應氣體的主要成分之一,其對全球氣候變暖的貢獻率大約為15%,其中70%來自于農田土壤活動、農作物秸稈燃燒及畜禽養殖業等3方面。
由于大量的畜禽糞便得不到及時有效的處理,所以很多糞便被堆放在養殖場附近的土地上.長時間的堆放就會對土地造成污染。據資料報道,北京有大中型畜牧場2500家,蛋雞場901個,因堆糞占據土地1200公頃。多個堆糞場附近的農田由于糞水的直接侵蝕使數千公頃的農田失去生產價值。此外糞尿中大量氮、磷滲入地下,使地下水中硝態氮、硬度和細菌總數超標。
為了控制畜禽養殖業帶來的日益嚴重的環境污染問題,國家環保總局2001年12月了“畜禽養殖業污染物排放標準”(GBl8596-2001),該標準2003年1月1日開始實施。
對規模化養殖場廢棄物的處理,目前多采用以生物處理為主的方法加以處理,其中以沼氣處理技術為核心處理糞便污水的能源與環境工程,由于其所具有的處理過程符合生態學規律,運行成本相對較低,且能使廢棄物實現資源化利用等特點日益受到了重視,成為很多規模化養殖場處理污染物的首選工藝。
畜禽養殖場沼氣工程一般可分兩種模式,即“能源生態型”和“能源環保型”。以實現畜禽糞便處理資源化、減量化、無害化、生態化的目標。
1、“能源生態型”沼氣工程。是以畜禽養殖場的畜禽污水處理后作為農田水肥利用的處理工藝。要求周圍有足夠的農田消納沼液、沼渣,養殖業與種植業的規模要配套。工藝流程圖如圖。
一、在熱力學基礎中滲透環境教育
熱力學是自然科學中的一個重要分支學科,它是研究化學反應過程中能量相互轉換規律的科學。在生產和科學研究中,我們經常會遇到這樣一些問題:一個化學反應能否進行,反應進行的最佳條件是什么?化學反應是放熱還是吸熱,完成一個化學反應我們需要提供或者得到多少能量?解決這些問題的理論基礎就是熱力學。熱力學內容,與環境問題有著直接聯系。化學反應和能量之間有著重要的內在聯系。熱力學正是研究它們之間的關系。化學反應常常伴隨著能量的變化。無論是人類已經大量利用的能源還是新開發的能源,大多都是依靠它們進行化學反應來獲得能量。人類的文明始于火的使用,燃燒是人類最早的化學實踐之一。燃燒把化學與能源緊密地聯系在一起。人類巧妙地利用化學變化過程中所伴隨的能量變化,創造出豐富多彩的物質文明。同時燃料的燃燒也帶來了一系列的環境問題,如大氣污染、溫室效應。人們必須掌握化學反應中的熱量變化規律,從根本上解決能源問題。能源與清潔生產是當今社會的熱門話題,而在這部分內容中蘊含著大量的相關知識。人們對能源進行了分類:可再生能源和不可再生能源、清潔型能源和污染型能源等。例如,水力能、太陽能、核能等都是清潔型能源而且是可再生能源,煤炭和石油污染型能源是不可再生能源。目前,能源問題主要有兩個方面,一是能源短缺的資源問題,另一個是能源造成的環境污染問題。在這部分內容中,可以向學生大力倡導使用清潔源及可再生資源,開發研制新能源,向學生提出可持續發展的方向。
再如:在介紹熱力學第二定律,學習概念、原理時,可以將抽象理論與社會發展相聯系。比如,有位科學家將對熵的性質的理解上升到哲學層面,將自然科學與社會科學有機融為一體。熵代表的就是系統的混亂度,往往系統都是向著混亂度增大的方向移動。如果從哲學的角度分析,熵不僅向著無組織性滑去,在某些條件下熵本身會成為有序的根源,所以有序來源于混沌。如人類社會的發展經歷著由簡單到復雜的變化,于是,人和自然之間以及人與人之間需要有一種新關系,那就是和諧共生的有序關系。自然科學與社會科學原本是為了研究客觀世界而分裂的整體,但人們往往忘記將它們結合,片面強調某一科學的實用價值,這無法使受教育者全面看清世界的本質及發展。所以,在化學教學中要注意結合人文教育進行環境教育滲透。
二、在化學反應原理中滲透環境教育
化學反應原理中包括化學平衡和化學動力學。化學平衡問題,是指在一定條件下,反應物可以轉化成產物的最大限度問題。化學反應動力學是研究反應速率的問題即反應完成需要多長時間以及化學反應速率機理的學科。只有掌握化學反應的基本原理,才能把握反應的可能性和現實性,在環境保護中利用化學反應的原理可以實現清潔生產。
化工生產及其相關工業生產中,包含很多化學反應。所以,化學反應原理與實際生產過程密切聯系。工業生產排放的“三廢”是污染的主要來源,而且也是最難消除和降解的。所以,在這部分內容中,筆者認為可以提倡從源頭上控制使用有害原料,并且在生產過程中最大地轉化利用原料,避免有害污染物的產生,即清潔生產的新思想――生產全過程的無害化。這就需要應用所學到的化學反應原理,判斷反應進行的方向,實現反應的最大轉化率,促進清潔生產的推廣使用。這樣,既聯系實際,明確學習的目的及應用,又有效進行了環境教育的滲透,加深了環境意識,又指導了環境行為。當學生將來進入生產第一線時,會為社會創造不可估量的價值。因此,在化學反應原理中要注重滲透清潔生產相關內容及如何運用化學反應原理實現清潔生產。比如,上世紀70年代以來,全球環境日益惡化。為此,世界各國不斷增加投入,治理生產過程中排放的三廢。然而,污染物一經排放到環境,再進行治理,不但難度大,而且效果差,達不到要求。為此,國際上對工業污染控制戰略進行了重大變革,其核心是:以污染防止戰略取代末端處理為主的污染防治戰略,即清潔生產。利用化學改革傳統的生產工藝,從三方面保證生產的清潔:能源清潔、生產過程清潔、產品清潔,從而達到清潔生產的目的。
三、在電化學中滲透環境教育
電化學是研究電能與化學能相互轉化的科學。在進行二者間相互轉化的同時,必須發生有電子轉移的氧化還原反應,這樣才能實現電能和化學能之間的相互轉換。很多污染的形成都涉及電化學反應機理,相反,學習電化學也可以幫助我們分析污染的形成過程,以此來防止污染的形成及污染的治理。所以,在這部分內容中,我們要注意結合實例,講解電化學與污染的關系。電化學中的氧化還原反應是化學中非常重要的一類反應。在我們的生存環境中,氧化還原反應是一種非常普遍的化學現象。例如,長期暴露在潮濕空氣中的金屬器具會腐蝕生銹。燃料燃燒時產生的一氧化氮在空氣中轉化成二氧化氮,二氧化硫在空氣中氧化生成三氧化硫。由于污染氣體的排放,再經氧化形成的酸雨現象已經是全球性環境問題,它嚴重影響人類及生物的健康、腐蝕建筑物、破壞植被的生長等。
人類活動產生的污染物進入環境后發生遷移和轉化反應等大多是氧化還原反應。而在污染物的治理中,也會經常利用到氧化還原反應原理。氧化還原處理法一般用于環境中難以消解的有毒、有害物質的處理。這種方法可使環境中的污染物因發生氧化還原反應而變為無毒或低毒化合物,或轉化成能從環境中分離出來的物質。所以,在教授電化學內容的時候,注重強調所學的理論知識與實踐相結合,它可以幫助我們分析污染物形成的機理及如何治理污染物。此外,電化學處理方法也是廢水凈化中經常采用的方法。利用陽極使水中污染物氧化,陰極使水中污染物還原,也可以利用電解產生氧化劑和絮凝劑對污染物加以處理。