高職高專有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)模式研究

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高校化工、分析、環(huán)保、材料等專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生思維能力、動(dòng)手能力、實(shí)踐工程意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)起著非常重要的作用。傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)尤其是性質(zhì)實(shí)驗(yàn)常需要大量的有機(jī)試劑，其大都具有一定的致癌性、致畸性、致突變性，對(duì)實(shí)驗(yàn)室工作人員和學(xué)生的身心健康可能造成一定的危害。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的“廢液、廢氣、廢渣”未經(jīng)處理或稍加處理后即進(jìn)入外界環(huán)境中，從而對(duì)環(huán)境造成了很大危害。因此，如何降低有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染，培養(yǎng)學(xué)生的綠色環(huán)保意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容。下面，就在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何構(gòu)建綠色化的教學(xué)模式，談一下自己的感受與體會(huì)。

一、建立綠色化學(xué)的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生綠色實(shí)驗(yàn)意識(shí)

綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)或清潔化學(xué)，是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一個(gè)多學(xué)科交叉的新研究領(lǐng)域。其核心就是利用化學(xué)原理和新化工技術(shù)的方法，從源頭上減少或消除化學(xué)工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染，使開(kāi)發(fā)的化學(xué)產(chǎn)品和工藝流程更加環(huán)境友好，從而從根本上實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)的綠色化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人對(duì)大自然的尊重以及人與自然的和諧。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)客觀上存在著很大的危害性，實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)具有綠色化學(xué)的思想，將綠色化教學(xué)理念滲透到平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，加強(qiáng)學(xué)生的綠色環(huán)保意識(shí)。指導(dǎo)學(xué)生用5R原則（不用危險(xiǎn)品、減少用量、循環(huán)使用、回收使用、再生利用）的思維方式，考慮和解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種污染問(wèn)題，將污染減小到最低甚至無(wú)污染的程度。例如107膠制備實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)學(xué)生們聞到有刺激性的甲醛氣味時(shí)，可告訴學(xué)生甲醛的危害性，同時(shí)告訴學(xué)生垂葉榕、蘆薈、虎尾蘭、吊蘭、常春藤等綠色植物對(duì)甲醛有很好的吸收，因此107膠制備實(shí)驗(yàn)時(shí)可在窗臺(tái)上擺放幾盆吊蘭。通過(guò)這樣的處理，不僅增加了實(shí)驗(yàn)興趣，學(xué)會(huì)了知識(shí)，而且更重要的是減少了污染，培養(yǎng)了綠色化學(xué)意識(shí)，使綠色化概念扎根于學(xué)生的頭腦中，并貫穿在今后的工作中。

二、采取多種有效措施，實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化

1. 優(yōu)化組合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化

傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要分為三大類型：①基本操作實(shí)驗(yàn)，②有機(jī)物性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，③有機(jī)物制備實(shí)驗(yàn)。選擇有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，本著綠色化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)思想，精選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，突出實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)。如苯甲酸的重結(jié)晶和熔點(diǎn)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中涉及的基本操作有過(guò)濾、重結(jié)晶、抽濾、熔點(diǎn)測(cè)定等，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力的提高有很大幫助，可予以保留；正溴丁烷的制備實(shí)驗(yàn)則涉及回流、蒸餾、萃取等最基本的操作，也可予以保留。從茶葉中提取咖啡因的實(shí)驗(yàn)原料是無(wú)毒無(wú)害的天然產(chǎn)物茶葉，提取溶劑無(wú)毒，可以回收利用，廢渣無(wú)公害而且可以用作肥料使用，因而可作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2. 進(jìn)行減量操作，推廣微型化、半微型化實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化

目前我校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革剛剛起步，面臨著實(shí)驗(yàn)設(shè)施不完善、經(jīng)費(fèi)不充足，還不具備全面推廣微型化實(shí)驗(yàn)的條件。而常規(guī)的小容量?jī)x器減量半微型化實(shí)驗(yàn)操作，在一定程度上也能減少污染，達(dá)到綠色化的效果，因而應(yīng)著力于減量半微型化實(shí)驗(yàn)操作的推廣。如常規(guī)的1-溴丁烷制備實(shí)驗(yàn)中用到的硫酸、正丁醇、溴化鈉的量很大，實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)，且存在著廢氣量大等明顯的不足之處，若改為50 ml甚至25ml的圓底燒瓶進(jìn)行減量半微型化操作，不僅試劑用量少，減少污染，降低事故發(fā)生率，同時(shí)又節(jié)約了時(shí)間，取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。

3. 開(kāi)設(shè)連續(xù)性實(shí)驗(yàn)，充分利用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的合成實(shí)驗(yàn)一般是孤立的消耗性實(shí)驗(yàn)，一次實(shí)驗(yàn)下來(lái)，除原料和試劑的消耗外，生成的產(chǎn)物大部分都是廢棄物，造成對(duì)周圍環(huán)境的污染。將各個(gè)孤立的實(shí)驗(yàn)連續(xù)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的連續(xù)化和系列化，使前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品作為后一個(gè)實(shí)驗(yàn)的起始原料，以減少?gòu)U棄物排放量的教學(xué)方法，則是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的創(chuàng)新。

4. 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化改進(jìn)

現(xiàn)行教材中的有機(jī)實(shí)驗(yàn)注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本操作能力的訓(xùn)練，大都方便可靠，但有的實(shí)驗(yàn)在一定程度上忽視了實(shí)驗(yàn)方案的可操作性，因而往往不易控制，且效率低下。對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)應(yīng)體現(xiàn)在對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置、反應(yīng)原料、反應(yīng)條件及實(shí)驗(yàn)自身危害性等因素的基礎(chǔ)上，盡量使改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)可操作強(qiáng)，且綠色環(huán)保。如乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)，教材中一般采用滴液漏斗滴加裝置來(lái)進(jìn)行反應(yīng)，要求正好90分鐘滴加完畢，因而滴加速度不易控制，產(chǎn)率低，達(dá)不到應(yīng)有的良好實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。同時(shí)實(shí)驗(yàn)采用濃硫酸做催化劑，存在著反應(yīng)物易氧化、碳化，實(shí)際工業(yè)中還會(huì)由于酸性而腐蝕管道，不符合綠色環(huán)保要求的弊病。但若采用回流→蒸餾→萃取→分離→蒸餾的實(shí)驗(yàn)步驟和使用價(jià)廉、腐蝕性小的水合硫酸氫鈉為催化劑，則不易炭化變黑，反應(yīng)溫和，操作簡(jiǎn)單、方便、安全，環(huán)境污染小。

5. 重視三廢處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)處理綠色化

在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中往往會(huì)產(chǎn)生各種固體、液體等廢棄物，這些廢棄物均有一定的毒性。如果不對(duì)其進(jìn)行處理而直接排入環(huán)境中，就會(huì)污染環(huán)境，所以應(yīng)當(dāng)對(duì)廢棄物進(jìn)行無(wú)害化處理。少量的酸（如鹽酸、硫酸、硝酸等）或堿（如氫氧化鈉、氫氧化鉀等）在倒入下水道之前必須被中和，并用水稀釋，待達(dá)到有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)再進(jìn)行排放；所有實(shí)驗(yàn)廢棄物應(yīng)按固體、液體、有害、無(wú)害等分類收集于不同的容器中；對(duì)能與水發(fā)生劇烈反應(yīng)的試劑，處置前要用適當(dāng)方法在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行分解；對(duì)可能致癌的物質(zhì)，處理起來(lái)應(yīng)格外小心，避免與手接觸；對(duì)一些難處理的有害廢物可送環(huán)保部門專門處理。通過(guò)三廢處理，不僅能減少環(huán)境污染，美化實(shí)驗(yàn)環(huán)境，而且有利于學(xué)生綠色化學(xué)意識(shí)的提高。

總之，綠色化學(xué)是為適應(yīng)人類的可持續(xù)發(fā)展而提出的全新觀念。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，減少了環(huán)境污染，更重要的是還向?qū)W生灌輸了綠色化學(xué)的觀念，有利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。今后我們將繼續(xù)“以人為本”地轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，不斷深入研究與探索，以便進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

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(焦作大學(xué)化工與環(huán)境工程學(xué)院)