李 文

(廣西民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧 530008)

應(yīng)用化學(xué)是任何高?；瘜W(xué)化工學(xué)院必不可少的本科專業(yè)，旨在培養(yǎng)具備扎實(shí)化學(xué)理論知識(shí)且具有較強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技能，并能將所學(xué)知識(shí)和技能應(yīng)用于科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐、技術(shù)開發(fā)及科技項(xiàng)目管理的人才[1]。應(yīng)用化學(xué)專業(yè)十分注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》是廣西民族大學(xué)應(yīng)用化學(xué)本科專業(yè)學(xué)生，在學(xué)習(xí)《精細(xì)有機(jī)合成》理論課程結(jié)束后，專門開設(shè)的一門以精細(xì)化學(xué)品研究與開發(fā)為主要指導(dǎo)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)課程，可為精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)及開發(fā)打下扎實(shí)理論基礎(chǔ)[2-3]。《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程綜合性和應(yīng)用性較強(qiáng)，涵蓋內(nèi)容廣泛，包括日用化學(xué)品、阻燃劑、醫(yī)藥中間體、涂料、表面活性劑等領(lǐng)域[4]。學(xué)生完成《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程學(xué)習(xí)后，將對(duì)《精細(xì)有機(jī)合成》課程理論知識(shí)理解更深刻、掌握更牢固，專業(yè)技能得到提高、創(chuàng)造意識(shí)及創(chuàng)新思維亦得到增強(qiáng)；此外，還培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及獨(dú)立解決問題的能力，對(duì)提高他們的綜合素質(zhì)有重要作用[5]。但在《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)過程中，通常會(huì)排放大量種類繁多的有毒有害污染物，對(duì)師生健康及生態(tài)環(huán)境造成不利影響。并且精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)所用試劑種類繁多，治理起來極其困難。因此，很有必要將綠色化學(xué)理念植入《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)中。

1 綠色化學(xué)理念植入《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)的意義

傳統(tǒng)《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)中，學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)需用到較多有毒有害化學(xué)試劑，如酚類、醚類、芳香烴類、酸類、醛類和酮類等化合物[6]。因?qū)嶒?yàn)室空間有限，且同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)人數(shù)較多，產(chǎn)生擴(kuò)散較大數(shù)量有毒有害物質(zhì)難以避免，勢必對(duì)教學(xué)環(huán)境造成較大污染，從而降低教學(xué)質(zhì)量并影響師生身體健康，亦不利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)安全操作意識(shí)。此外，實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生較大量“三廢”，未經(jīng)嚴(yán)格處理，便直接排放到生態(tài)環(huán)境，勢必對(duì)人類賴以生存的自然環(huán)境造成持久性危害。綠色化學(xué)又稱為“環(huán)境友好化學(xué)”、“無害化學(xué)”或“清潔化學(xué)”，其核心理念為盡量少用或不用有毒有害化學(xué)物質(zhì)，減少或避免產(chǎn)生有毒有害廢棄物，實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)零排放，從源頭上阻止污染[7]。廣西民族大學(xué)應(yīng)用化學(xué)本科專業(yè)是一個(gè)側(cè)重實(shí)驗(yàn)教學(xué)來提高學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)及綜合素質(zhì)的專業(yè)，而《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》又是廣西民族大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科學(xué)生必修實(shí)驗(yàn)課程之一。因此，將綠色化學(xué)理念植入《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)中，對(duì)培養(yǎng)具有綠色環(huán)保意識(shí)且專業(yè)知識(shí)扎實(shí)的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才有重要意義。

2 綠色化學(xué)理念植入《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)舉措

2.1 將綠色化學(xué)理念滲透至師生意識(shí)中

有些應(yīng)用化學(xué)專業(yè)《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教師已從教多年，早已形成固定教學(xué)模式，要改變其根深蒂固的思維方式較為困難，這使得綠色化學(xué)理念很難自然植入教師意識(shí)中[8-9]。由于授課教師不具備綠色化學(xué)意識(shí)，學(xué)生亦不會(huì)主動(dòng)將綠色化學(xué)理念融入實(shí)驗(yàn)操作中[9]。因此，要將綠色化學(xué)理念植入《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)中，應(yīng)從培養(yǎng)師生綠色化學(xué)意識(shí)入手。應(yīng)用化學(xué)教研室可組織《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教師對(duì)綠色化學(xué)相關(guān)知識(shí)理念進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，促使教師意識(shí)到綠色化學(xué)理念的必要性和重要性。教師樹立正確綠色化學(xué)意識(shí)后，便會(huì)主動(dòng)將綠色化學(xué)理念植入《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)中，從而引導(dǎo)學(xué)生也樹立綠色化學(xué)意識(shí)。教師還可以要求學(xué)生閱讀一些綠色化學(xué)方面的相關(guān)書籍文獻(xiàn)或改變傳統(tǒng)教學(xué)方式，使學(xué)生在開展實(shí)驗(yàn)時(shí)更側(cè)重綠色環(huán)保、節(jié)約等細(xì)節(jié)，將綠色化學(xué)理念深深植入師生意識(shí)中[8-9]。

2.2 將綠色化學(xué)理念融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中

傳統(tǒng)《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》教材為追求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容代表性、典型性及可重復(fù)性，易忽略實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)對(duì)師生身體健康及周圍生態(tài)環(huán)境帶來不利影響[6]。因此，在設(shè)計(jì)《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》教學(xué)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)以綠色化學(xué)理念為指導(dǎo)思想，在達(dá)到理論深度要求前提下，盡可能選擇綠色無污染或污染少的實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)遵循以下原則：(1)為從源頭防止污染，盡可能選用綠色無毒反應(yīng)原料、催化劑及溶劑；(2)盡量采用綠色實(shí)驗(yàn)路線，避免實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生有毒有害化學(xué)物質(zhì)危害師生身體健康和污染周圍生態(tài)環(huán)境；(3)為體現(xiàn)綠色化學(xué)經(jīng)濟(jì)性，在確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確前提下，可通過計(jì)算各反應(yīng)原料配比，盡可能減少化學(xué)藥品用量，使反應(yīng)原料最大限度轉(zhuǎn)變成目標(biāo)產(chǎn)物；(4)迫不得已時(shí)，也應(yīng)盡可能遵循低毒、低能耗原則，篩選實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

2.3 妥善處理實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的廢棄物

在《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)中，產(chǎn)生一些有毒有害物質(zhì)難以避免。這些物質(zhì)成分復(fù)雜，直接排放不僅對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成較大污染，還會(huì)危害師生及周圍人群身體健康[8]。此外，任意排放實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的“三廢”還會(huì)淡化學(xué)生環(huán)保意識(shí)[7]。因此，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)鼓勵(lì)并指導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的“三廢”進(jìn)行循環(huán)利用[10]。如：可將實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的有毒有害氣體采用吸收、中和等方式進(jìn)行凈化處理；對(duì)于有機(jī)廢液中的有機(jī)溶劑，可通過蒸餾的方式回收利用；因?qū)嶒?yàn)操作失誤導(dǎo)致破損的玻璃器皿，可將其敲碎用作做沸石，這樣不僅提高學(xué)生環(huán)保意識(shí)，還培養(yǎng)學(xué)生勤儉節(jié)約的品質(zhì)[11]。使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中，做到少污染、少浪費(fèi)，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)產(chǎn)品形成鏈?zhǔn)嚼玫牧夹匝h(huán)。對(duì)于實(shí)在處理不了的一些固液廢棄物，應(yīng)分類收集，并密封存放，定時(shí)與相關(guān)環(huán)保單位聯(lián)系到實(shí)驗(yàn)室收取，進(jìn)行集中處理[12]。

2.4 開展微量化實(shí)驗(yàn)

微量化實(shí)驗(yàn)是用盡可能少的化學(xué)試劑參與反應(yīng)，以獲取明顯實(shí)驗(yàn)效果，具有實(shí)驗(yàn)成本低、反應(yīng)時(shí)間短、操作安全及綠色環(huán)保等優(yōu)勢，是目前國際上公認(rèn)最能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的一種新型實(shí)驗(yàn)方法[13]。現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展已然進(jìn)入超小規(guī)模階段，特別是微型化成套化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀器的問世，早已使實(shí)施微量化實(shí)驗(yàn)成為可能。微量化實(shí)驗(yàn)在確保同樣實(shí)驗(yàn)效果前提下，既節(jié)省了藥品，又減少了“三廢”排放，還能向?qū)W生傳授環(huán)保且經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新理念[6]。因此，實(shí)施微量化實(shí)驗(yàn)是將綠色化學(xué)理念植入《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)最為有效途徑之一。

2.5 利用現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)模擬化學(xué)反應(yīng)過程

應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)虛擬仿真技術(shù)，模擬精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)過程，具有方便快捷、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、綠色無污染等優(yōu)勢，不僅可以避免過多的實(shí)驗(yàn)消耗，還能預(yù)防實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生“三廢”對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境及師生健康造成不利影響。在模擬實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)過程時(shí)，還能配以文字、圖片、聲音及視頻效果，使學(xué)生身臨其境[6]。而且任課教師還可在一旁講解實(shí)驗(yàn)過程所涉及的化學(xué)反應(yīng)內(nèi)部機(jī)理，使精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)完全實(shí)現(xiàn)綠色化的同時(shí)，還能讓學(xué)生獲得較好學(xué)習(xí)效果。

3 結(jié) 語

綠色化學(xué)理念是當(dāng)前社會(huì)可持續(xù)發(fā)展觀重要內(nèi)容之一，亦是應(yīng)用化學(xué)本科專業(yè)學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的重要環(huán)保理念?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化亦是當(dāng)前國內(nèi)外化學(xué)化工類相關(guān)專業(yè)課程改革重要方向，提高學(xué)生綠色化學(xué)研究能力是21世紀(jì)國內(nèi)外各高等院校人才培養(yǎng)重要目標(biāo)之一。在《精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)改革中，應(yīng)植入綠色化學(xué)新理念，積極探索綠色化實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，讓學(xué)生樹立積極環(huán)保意識(shí)，客觀看待科學(xué)發(fā)展過程帶來的利與弊，以便在今后工作及生活中自覺踐行綠色化學(xué)新理念，為保護(hù)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境作出貢獻(xiàn)。