高校實施綠色化學實驗教學的改革與探索

摘要：綠色化學成為化學界研究的熱點和前沿，是可持續發展的重要途徑，應用綠色化學的新概念對化學實驗進行改革，正逐漸成為化學工作者的共識。本文闡述了綠色化學的內涵及理念、高校實施綠色化學實驗教學改革的必要性以及實施綠色化學實驗教學改革的具體措施。

關鍵詞：綠色化學；化學實驗；教學改革；措施

中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）46-0269-02

一、綠色化學的內涵及理念

在現代工業化的進程中，傳統化學行業創造了輝煌成就，取得了舉世矚目的業績。在大量生產、使用化學用品的同時，有毒廢物的排放也愈來愈多，從而引起全球范圍的生態環境危機，人類也因此面臨著生存危機。世界各國在經歷了千方百計的治理而效果并不理想的情況下重新審視已經走過的環境保護歷程。當前社會有待解決的問題是如何在保持經濟飛速發展、給人類創造更多財富同時，能夠有效消除傳統化學帶來的危害，實現可持續發展。因此，綠色化學應運而生[1，2]。那么，什么是綠色化學？綠色化學又被稱為環境友好型化學、環境無害性化學以及清潔型化學。它是采用化學原理及手段來減少甚至消除因原料、試劑、催化劑等帶來的對人類健康、社會環境有害的物質。傳統上只是采用依靠大量人力、物力以及財力先污染后治理的保護措施，雖然在一定程度上減少了環境污染，但卻不能從根本上解決環境污染問題。綠色化學則是從源頭上減少和消除化學對環境的污染，它通過改變化學產品或過程的內在本質，最低量使用或不使用有毒化學物品，避免化學產品的設計、制造等過程中產生有害物質，從而實現整個化學過程環境友好[3]。根據綠色化學的原則，綠色化學實驗主要包括以下方面：①綠色原料，即盡可能選用無毒無公害材料。②綠色催化劑、溶劑等。③選擇產率高的工藝路線，減少有毒副產品的生成，實現“零排放”。④無公害的目標產物。化學實驗全過程綠色化，在不可避免地會產生有害有腐蝕物質時，采用“微型實驗”使有毒物質用量達到最小卻不影響實驗效果，同時對實驗“三廢”采取恰當處理措施，確保污染最低[4]。可見，綠色化學是一門從源頭上阻止污染的化學。綠色化學必將成為新世紀化學發展的方向和基礎，它真正做到了綠色環保、環境友好、技術先進、經濟可靠。

二、高校實施綠色化學實驗教學改革的必要性

在學生學習知識、掌握動手操作技能和進行科學研究的過程中，化學實驗發揮著無可替代的重要作用。在進行實驗的同時，也產生并向環境排放著“三廢”，由此產生的環境污染和對師生健康的危害是不可忽視的。因此，在實驗中要主動地減少和消除化學污染。增強學生的環保意識，改進實驗方式，設計合理的實驗內容，減少和分類處理有害廢棄物等，綠色化學實驗是高校教育改革發展的必然趨勢。綠色化學在高校的開展極具重要的戰略意義及現實意義。首先實現社會經濟的可持續發展，要求學生從節約資源和能源、保護環境和經濟發展的角度出發，改變以往單純注重效益而忽視生存環境惡化的做法；培養他們探索發展既有良好性能或功能，又對資源和能源消耗較低的思想理念，綠色化學理念作為學生素質培養的重要組成部分加以引導，培養學生的綠色化學理念和環境保護意識，強化學生高度的社會責任感，才能適應現代社會和經濟發展的需要[5]。其次，只有科技界和教育界才有能力研究并解決問題的綠色化學是需要多科學支撐的高層次化學，它是作為對傳統化學的一次革命而提出的全新概念。高等教育應該培養高素質人才，那么，專業教育不僅包括了“化學綠色”，其更深層的含義是如何做人的“非化學綠色”。學科發展的綜合化、交叉化是學科發展的必然趨勢，綠色化學是符合教育部學科專業建設要求的高層次交叉學科，它是符合高等教育改革的形勢，符合新世紀人才培養要求的；作為高等院校人才培養目標的創新精神、實踐能力和挑戰傳統化學的思維方式，綠色化學可以通過其本身遵循的涉及多學科的原理、方法和技術的十二條原則來對高等院校的學生進行培養教育。因此，高等化學教育工作者需要在教學中不斷向學生傳達綠色化學的思想理念，并在化學研究中身體力行，減少化學實驗對于環境以及人體的危害，提高學生的綜合素質以及社會責任感，并將其貫穿于整個化學教育的始終。可見，在面對綠色化學的新概念、新理念和新要求的情況下，在化學實驗的教學中，綠色化學改革是必然的。

三、實施綠色化學實驗教學改革的具體措施

如何使化學實驗綠色化是高校化學教育工作者要面對的一個嚴峻課題。近年來，我校的實驗教學的指導思想是綠色化學，培養學生具有綠色化學思想觀念并且使得學生掌握綠色化學的理論、方法和技術，將綠色化的化學實驗進一步探索與實踐，取得了明顯的效果。

1.化學實驗的微型化。和常規的實驗相比較，微型化學實驗是運用新的方法與技術，可以達到雙贏的效果，即不污染環境而且降低實驗成本。而不是大家理解的在微型儀器中進行。多年來，我們改進了傳統的實驗，我們大多數實驗都可以用現有實驗儀器完成，采用“性質實驗點滴化，分析實驗減量化，合成實驗微型化”的方針，實現了用盡可能少的試劑來獲取所需化學信息的實驗目標。微型化學實驗擁有溶劑、其他的輔助、水電耗量的減少等優點，實驗成本得以降低，實驗安全性也得以提高；由于“三廢”量很少，改善了實驗的環境條件，改善了環境。[7]化學實驗的微型化積極調動了學生的創新意識，同時我們教師也要教育他們保護環境，節約能源。我們應該大力提倡這種意識。

2.化學試劑的綠色化。在實驗過程中，不僅要盡量使用無毒無害的試劑和溶劑，合理設計實驗過程，從而實現實驗的綠色化，還應盡量較少試劑的用量，鼓勵學生動動腦筋思考怎樣減少實際的用量，同時達到理想的實驗結果。

3.妥善處理實驗產生的“三廢”。“三廢”危害我們都很清楚，因此要提高對實驗室“三廢”處理重要性的認識，積極采取措施妥善處理實驗室“三廢”。應將實驗室的環境維護規范化、制度化，按照國家要求的排放標準進行處理，各種廢液如酸類、堿類、鹽類、廢渣妥善倒入各自的回收容器內，將廢棄物歸類，采取相應的正確方法來處理廢棄物；實驗過程中產生大量有毒有害及腐蝕性的氣體，在通風櫥內完成實驗，并將尾氣集中收集，采用吸收、中和等方法集中處理[7]；在無機化學實驗過程中產生了含酸、堿、鉻、鎘、鉛、汞等化合物的廢液，很多情況下錯誤地將廢液直接倒掉，對環境產生了及其惡劣的影響。近年來，我們采用了以下方法：酸堿中和、盡量讓重金屬離子生成沉淀、加氧化劑或配合劑將CN-離子轉化等。但是由于經費等方面的問題，我們的處理是遠遠不夠的。今后需引起足夠重視，加大研究及處理的力度。

4.串聯實驗或組合實驗。在實驗過程中，我們加入自己的創新，使得實驗的產物可以作為下一個實驗的原料，不僅提高了學生的創新意識，而且降低了試驗成本。如硫代硫酸鈉的制備及其質量分數的測定和硫酸銅的制備及其質量分數的測定，我們可以將兩個基本化學實驗相串聯，不僅節約時間、藥品，而且也有利于提高學生的創新意識，激發他們對于實驗的興趣。

5.開放研究性課題，讓學生自主探求解決環境問題的新方式。研究性課題的設置，意在培養學生獨立思考、自主學習能力，應加以合理引導，從課題選擇上適當調整，促進學生關注社會、關注環境的意識[8]。我們在教學過程中為學生設計的研究性課題有：①香煙煙霧的有害物質。②廢舊電池中的有害物質。③某河的水質及污染物調查。④中學化學實驗室的廢水綜合處理。⑤對不同城市固體廢棄物品種和重新利用的調查。

總之，實現化學實驗綠色化的道路曲折而漫長，但是并非遙不可及，需要廣大師生將創新意識和環保意識溶于實驗過程中，化學實驗綠色化不再是口號，不再是形式了。

參考文獻：

[1]朱清時.綠色化學的進展[J].大學化學，1997，（6）：7-10

[2]閔恩澤，傅軍.綠色化學進展[J].化學通報，1999，（1）：10

[3]賈壽華，盛峰，王玉華.搞好“三廢”綜合治理，創建綠色化學實驗室[J].實驗技術與管理，2004，21（2）：139～142.

[4]汪朝陽，李景寧.大學化學教學中綠色化學教育的滲透[J].大學化學，2001，16（2）：19.

[5]唐建生，王健.化學教學中滲透可持續發展教育的探索[J].湘潭師范學院學報（自然科學版），2005，（4）：129-131.

[6]張榮國，楊靜，郭麗萍等.大學綠色化學實驗體系設想[J].高等工程教育研究，2002，（6）：81-82.

[7]韓志芳，應奇才.綠色化學在高校化學實驗教學中的實施[J].2005，（04）：108.

[8]蔡萬玲.綠色化學與化學實驗教學[J].新疆師范大學學報，2004，（03）：98.