王滿剛 張麟文 孫豫

摘要：針對有機化學(xué)實驗對環(huán)境污染問題，介紹了綠色化學(xué)的含義，闡述了開展綠色化學(xué)教育的必要性，并結(jié)合教學(xué)實踐提出了在有機化學(xué)實驗教學(xué)中通過優(yōu)化、改革實驗內(nèi)容，加強實驗過程管理和優(yōu)化實驗考核體系等方法來實現(xiàn)有機化學(xué)實驗的綠色化。在提高學(xué)生能力的同時，增強了學(xué)生的環(huán)境保護意識，從而提高了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)；化學(xué)實驗；教學(xué)理念

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）02-0238-02

化學(xué)工業(yè)的高速發(fā)展同時也帶來了嚴重的環(huán)境污染問題，導(dǎo)致全球性生態(tài)環(huán)境惡化、氣候變暖、資源匱乏。進入21世紀(jì)，隨著社會公眾的環(huán)保意識的增強，人們將低碳環(huán)保、節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展這些具有深遠意義的概念賦予了一個象征生命和希望的名詞——“綠色”，實現(xiàn)社會經(jīng)濟的“可持續(xù)”、“綠色”發(fā)展已是全人類的共同心愿。同時，人們開始致力于從源頭上治理污染，探索采用化學(xué)的原理來預(yù)防污染的方法。綠色化學(xué)倡導(dǎo)環(huán)境保護，主張不使用有毒、有害物質(zhì)，不產(chǎn)生廢棄物，最終實現(xiàn)零排放和零污染，被譽為是更高層次上的、可持續(xù)發(fā)展的化學(xué)，其也是一門能夠保護環(huán)境的化學(xué)技術(shù)。將綠色化學(xué)理念貫穿于化學(xué)教學(xué)的各環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)思維，提高學(xué)生的綠色化學(xué)實踐能力是綠色化學(xué)教育的重要途徑，也是國內(nèi)外化學(xué)課程教學(xué)改革的重要目標(biāo)之一。

一、培養(yǎng)綠色化學(xué)理念，增強學(xué)生的環(huán)保意識

教學(xué)理念是人們對教學(xué)活動的思維方式和持有的基本態(tài)度與觀點，也是人們從事教育教學(xué)活動的基本信仰，即人們對教育教學(xué)活動內(nèi)在規(guī)律認識的集中思想表現(xiàn)。學(xué)校的教學(xué)工作以教育和學(xué)習(xí)為基本活動形式，它必須在教學(xué)理念的指導(dǎo)下進行。綠色化學(xué)不僅僅是一門預(yù)防污染的化學(xué)技術(shù)，還是一種新的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)理念是實現(xiàn)化學(xué)實驗綠色化的最基本保障。只有將綠色化學(xué)的理念融入實驗教學(xué)的各環(huán)節(jié)中，學(xué)習(xí)綠色化學(xué)知識，增強環(huán)境保護意識，形成綠色化學(xué)的思維方式，才能提高學(xué)生的綠色化學(xué)實踐能力。有機化學(xué)實驗教學(xué)是向?qū)W生傳授環(huán)保知識的最佳場所，其不僅要使學(xué)生掌握各種實驗技能和觀察、動手、分析、解決有機化學(xué)問題的能力，更要強化學(xué)生的環(huán)保意識，強化學(xué)生對社會高度負責(zé)的主人翁精神。化學(xué)教師應(yīng)充分利用綠色化學(xué)的原理、特點和相關(guān)知識，通過設(shè)計特定實驗教學(xué)過程使學(xué)生逐漸產(chǎn)生綠色化學(xué)理念，形成綠色化學(xué)的思維方式。教師在實驗教學(xué)中適時講述全球環(huán)境問題與化學(xué)污染的關(guān)系，灌輸綠色化學(xué)思想，讓學(xué)生清醒地認識到現(xiàn)階段環(huán)境保護的重要性、必要性和緊迫性，在獲取化學(xué)知識的同時受到良好的綠色化學(xué)教育，從而提高學(xué)生的環(huán)境保護意識，只有具備了綠色化學(xué)意識才會產(chǎn)生積極的行為效果，在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

二、優(yōu)化、改革實驗教學(xué)內(nèi)容

1.化學(xué)實驗的綠色化。隨著綠色化學(xué)成為現(xiàn)代化學(xué)可持續(xù)發(fā)展的方向，化學(xué)實驗的綠色化成為化學(xué)研究的重要內(nèi)容，化學(xué)實驗綠色化包括：化學(xué)試劑、溶劑和催化劑等的綠色化。環(huán)境友好的“潔凈”反應(yīng)介質(zhì)是綠色化學(xué)研究的重要原則之一，在實驗過程中要盡量使用無毒無害的試劑和溶劑，合理設(shè)計實驗過程從而實現(xiàn)實驗的綠色化，尤其是水介質(zhì)中的有機化學(xué)反應(yīng)因具有分離簡單、產(chǎn)率高、選擇性好、污染少且無毒、價廉等優(yōu)點，是最有希望實現(xiàn)工業(yè)化的綠色合成方法之一。例如，水介質(zhì)中的各種縮合反應(yīng)、親核加成反應(yīng)、環(huán)加成反應(yīng)和多組分反應(yīng)等已經(jīng)取得較大進展。此外，用水作為分散劑的水溶性涂料的制備已成為全世界涂料工業(yè)的新方向，用超臨界二氧化碳代替有機溶劑作為油漆涂料的噴霧劑和泡沫塑料的發(fā)泡劑也已經(jīng)取得較大進展。催化劑的使用也應(yīng)首選無毒害、無腐蝕的物質(zhì)，同時改革重組現(xiàn)行實驗教學(xué)內(nèi)容，改變原有實驗項目，在達到既定教學(xué)目標(biāo)的前提下，淘汰對環(huán)境危害較大的實驗，改進實驗方法，進行大規(guī)模的篩選和比對，盡量減少有毒、有害試劑的使用，選擇更符合綠色化學(xué)理念的實驗體系。將各制備實驗盡可能串聯(lián)起來，實現(xiàn)實驗項目的連續(xù)化，即把前一個實驗制備得到的產(chǎn)物作為后一個實驗的主要原料連續(xù)使用，既能科學(xué)、直觀地達到實驗所要求的教學(xué)目標(biāo)，又始終注意將化學(xué)試劑對環(huán)境的影響降到最低，體現(xiàn)綠色化學(xué)的教學(xué)理念與思想。

2.微型實驗和常規(guī)實驗相結(jié)合，倡導(dǎo)綠色化學(xué)。微型化學(xué)實驗是指在微型化的儀器、裝置中用盡可能少的化學(xué)試劑來獲取所需化學(xué)信息的實驗原理和方法，具有實驗成本低、反應(yīng)時間短和綠色環(huán)保的特點。微型化學(xué)實驗不但能滿足實驗的基本要求，還能減少試劑對人體和環(huán)境的傷害。在實驗時，其試劑用量是常規(guī)實驗的數(shù)十分之一甚至千分之一，因此，采用微型化學(xué)實驗代替常規(guī)實驗?zāi)軌虼蟠鬁p少化學(xué)實驗室各種廢物的排放，有效改善實驗室環(huán)境，減少對周邊環(huán)境的危害。微型化學(xué)實驗的開設(shè)對藥品試劑消耗量大、化學(xué)毒性高、污染嚴重、實驗操作過程復(fù)雜的化學(xué)實驗尤為必要。因此，在有機化學(xué)實驗教學(xué)過程中我們根據(jù)實驗的內(nèi)容、目的、現(xiàn)象和定量要求將常規(guī)實驗和微型實驗有機結(jié)合，取長補短，以提高學(xué)生的綠色化學(xué)實踐能力。然而，微型實驗不是對常規(guī)實驗的簡單減量和機械微縮，它是在綠色化學(xué)理念和微型化學(xué)思想指導(dǎo)下對常規(guī)實驗進行改革而形成的實驗新思想、新方法和新技術(shù)?！坝帽M可能少劑量的試劑來做盡可能小的實驗”是微型化學(xué)實驗的核心，也是微型化學(xué)實驗教育的思維方向。為預(yù)防化學(xué)污染，推動化學(xué)實驗由常量化向微量化發(fā)展，是化學(xué)實驗綠色化改革和發(fā)展的動力之一。

3.課堂教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合，減少對環(huán)境的污染。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，把現(xiàn)代教育技術(shù)手段與化學(xué)實驗相結(jié)合，必能增加實驗的功能，優(yōu)化實驗教學(xué)設(shè)計，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生在理論與實踐的融合中更好地提升自身的素能。尤其是多媒體、計算機網(wǎng)絡(luò)、遠程通訊等先進信息技術(shù)作為一種動態(tài)、高效、大容量的現(xiàn)代化教學(xué)輔助手段，不僅能直觀地表現(xiàn)化學(xué)世界的奧秘，吸引學(xué)生的注意力，而且可以極大地減少日?；瘜W(xué)試劑的用量，降低實驗成本的同時，實現(xiàn)了從根源上減輕對環(huán)境污染的綠色化學(xué)原則。例如，有機化合物的定性鑒定實驗不僅需要的試劑種類繁多，而且所用到的絕大部分藥品都毒性大，對人體健康和環(huán)境污染危害大。對有機化合物性質(zhì)鑒定實驗的全過程采用攝像、剪輯和多媒體加工技術(shù)進行加工處理，既能突出重要的實驗現(xiàn)象，又不失演示實驗的真實性，大大增強演示實驗的時效性。因此，對于基礎(chǔ)性實驗或驗證實驗，盡量采用多媒體及化學(xué)虛擬仿真技術(shù)等輔助手段，在得到基本化學(xué)信息的前提下，能大大減少化學(xué)試劑對環(huán)境的污染。

三、加強實驗過程管理

1.規(guī)范實驗操作，減少“三廢”的產(chǎn)生。在實際教學(xué)中，一方面我們可以嚴格規(guī)定取用藥品的量，這樣既規(guī)范了實驗操作，節(jié)約了藥品，又減少了對環(huán)境的污染，同時也培養(yǎng)了學(xué)生嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度和科學(xué)的實驗方法；另一方面我們也可以將定性實驗中的藥品定量化，例如在烴的性質(zhì)實驗中，實驗室制備乙炔氣體時，可以根據(jù)學(xué)生的組數(shù)粗略的計算所需乙炔的用量，根據(jù)計算的結(jié)果來取用電石的質(zhì)量。這樣做不僅能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，提高實驗的科學(xué)性、規(guī)范性，同時也為減少環(huán)境污染奠定基礎(chǔ)。

2.妥善處理實驗室的“三廢”。注重環(huán)境保護，加強實驗過程管理，應(yīng)加強完善有機化學(xué)實驗室制度化、規(guī)范化建設(shè)，禁止實驗室尾氣任意排放，廢液、廢棄物隨意傾倒。對每次實驗產(chǎn)生的實驗室廢液、廢氣和廢渣進行科學(xué)安全處理，確保將化學(xué)實驗室的污染程度降到最低，以減少廢物向周邊環(huán)境的排放。將化學(xué)實驗使用過的酸、堿、重金屬鹽等各種廢物進行分類收集、集中安全存放、定期統(tǒng)一處理。能產(chǎn)生大量有害和腐蝕性氣體的實驗必須在通風(fēng)櫥內(nèi)完成，并將有害尾氣采用吸收、中和等方法進行凈化處理。通過對有機化學(xué)實驗產(chǎn)生的“三廢”進行無毒無害化處理，最大限度地減少實驗對環(huán)境的污染，培養(yǎng)學(xué)生高度負責(zé)的科學(xué)態(tài)度。

四、完善實驗考核體系，凸顯綠色化學(xué)理念

實驗教學(xué)的考核評價體系對學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)有重要的導(dǎo)向和鼓勵作用，實驗教學(xué)效果考核評價應(yīng)以整個實驗過程為基礎(chǔ)，凸顯綠色化學(xué)理念。現(xiàn)行有機化學(xué)實驗評價體系應(yīng)從評價方式、評價內(nèi)容、評價主體等方面進行完善改革。評價方式應(yīng)強調(diào)對實驗全過程的整體、動態(tài)評價，給學(xué)生更多的自主權(quán)，讓其開放思維，大膽探索。評價內(nèi)容應(yīng)重點考慮實驗方案的設(shè)計是否能提高反應(yīng)中各原子的利用率，反應(yīng)條件是否無毒無害，反應(yīng)過程是否能減少廢物向環(huán)境的排放，實驗過程中學(xué)生對實驗室“三廢”的處理方式是否恰當(dāng)?shù)鹊?，重點突出綠色化學(xué)的理念和思想。

五、結(jié)語

培養(yǎng)、提高學(xué)生的綠色化學(xué)理念和環(huán)境保護意識是實現(xiàn)化學(xué)教學(xué)綠色化的最基本保障，也是提高學(xué)生化學(xué)研究和綠色實踐能力的前提；優(yōu)化、改革實驗教學(xué)內(nèi)容，改進實驗教學(xué)手段和方法，規(guī)范實驗操作，改進化學(xué)實驗教學(xué)評價方式，加強實驗過程管理是提高學(xué)生綠色化學(xué)實踐能力的重要途徑。總之，化學(xué)實驗綠色化已成為國內(nèi)外化學(xué)課程改革和可持續(xù)發(fā)展的方向，提高學(xué)生的綠色化學(xué)研究能力是本世紀(jì)國內(nèi)外高等學(xué)校人才培養(yǎng)的重要目標(biāo)之一。

參考文獻：

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