在化學實驗教學中體現綠色化和創新性的初步探索

李小敏

（伊犁師范學院 化學與生物科學學院，新疆 伊寧835000）

1 引言

化學是一門以實驗為基礎的學科。化學知識的學習，特別是化學實驗的教學過程對學生的創新精神和實踐能力的培養，是其它學科所不能替代的。2014年白春禮院士在第29屆化學年會中指出對于未來化學的發展，要進一步增強創新自信，勇于挑戰化學領域的重大問題，取得更多有重大影響的原創性成果。希望化學家們為社會創造出更加綠色、安全的化學物質和產品[1～3]。

當代高等學校本科教學改革工程中的重點之一就是提高學生的綜合素質，提高學生的創新意識、創新能力及創新精神[2]。但是，隨著科技的發展和社會的進步，環境污染問題日趨嚴重[3]。如何從源頭上阻止污染，保護人類的健康和賴以生存的環境，使化學能夠真正的為人類創造“清潔無污染”的財富，已成為當前亟待解決的問題。因而改革化學實驗教學、走綠色之路，在大學化學教育中勢在必行。因此，為化學教育工作者提出了一個研究性的課題如何在化學實驗教學中體現綠色化和創新性。

2 創新性和綠色化意識的培養

筆者作為一名在少數民族地區高校工作的化學老師，深刻的感受到學生創新意識、創新能力及綠色化意識不強，其中最明顯的表現在于學生對大學三、四年級開設的創新性實驗課的興趣不大，自愿報名參加大學生創新性實驗計劃項目的少。追其原因在于學生的創新性意識太薄弱。大多數學生認為創新性離他們很遠，創新很難。應告訴學生現在大多數所謂的創新都是在別人的基礎上的進一步深入、拔高，只有很少一部分工作是完全的自主創新。個人看法：或思想創新，或手段創新，或應用創新，或集成創新，在別人的基礎上更進一步，就是創新。

因此，可以是研究對象創新，可以是實驗方法創新，或是同樣的實驗方法、過程，但結果更好等等都可以認為是創新，消除學生對創新的畏難意識。

在培養學生創新能力的前提下，教師可通過對實驗教學內容、教學手段和教學方法的改革來建立實驗教學綠色化理念。在大學化學教育中，綠色化學意識的培養是實現綠色化學最便捷和最有效的選擇，通過實驗教學對學生進行綠色化教育，能增強學生的綠色化意識，養成良好的環保習慣。因此，從學生開始進入大一的學習起，就要不斷的進行創新性和綠色化意識的教育。

3 用綠色化的理念看待問題來尋找創新點

1990年，美國環境保護總署Anastas及其合作者首先提出了綠色化學的概念[4，5]。綠色化學是指利用化學原理，在化學用品的設計生產和應用中，消除或減少有毒有害物質的使用和生產，設計研究沒有或盡可能減少環境副作用。

很多學生認為創新點很難找，如何找創新點呢？我們可以以綠色化的理念在我們已學習的實驗課中的實驗實例中尋找創新點，具體的說就是看化學藥品、化學反應、反應過程、反應產物及反應用量等等的能否實現綠色化，即：①實現原料綠色化：在實驗過程中，要盡量使用無毒、無害以及可再生的原料；②實現化學反應綠色化：在實驗過程中，盡量確保反應的中間產物及所使用的催化劑無毒無害；③實現生成產物綠色化：反應產物，例如所生產的氣體、液體等沒有毒害或進行無毒無害處理；④實現實驗用量綠色化：在滿足實驗要求的前提下，所使用的試劑的用量最少；⑤實現實驗方案綠色化：實驗裝置盡可能的重復利用，盡量使用低能耗的物質等。所以用綠色化的理念看待問題可以讓我們尋找到許多創新點。

4 在創新性實驗中體現綠色化

目前，多數高校在學生本科的化學實驗設置中大致分為化學基礎實驗、化學合成實驗、化學綜合設計實驗以及創新性實驗這四大類，其中，創新性實驗的設置旨在培養學生具有創造性的思維和較強的實踐能力。

創新實驗中尤其是學生自主創新實驗，學生真正是自主設計創新實驗中的主體角色，老師做為輔助和建議功能的角色可以有意識的引導學生在實驗設計中進行綠色化設計，設計出對環境沒有或只有盡可能小的負面作用的實驗路線，選用無毒、無害的原料，無毒、無害的溶劑，盡可能進行綠色化化學反應，得到環境友好性產品。學生在具體的實驗操作中也要有意識的體現綠色化，減少化學實驗三廢對環境污染，盡可能實現污染物的“零排放”。由于完成化學實驗要消耗大量的化學試劑，可以采用微小型的儀器，盡可能減少中間生成物的轉移過程，以減少試劑在器皿上的附著量，用盡可能少的化學試劑來進行實驗，從而極大地減少了實驗“三廢”的排放[6]。

5 計算機多媒體技術實現化學實驗的綠色化

迅速發展起來的計算機技術是實現和開展化學仿真實驗教學的有力保障。近幾年，興起一種新的實驗教學手段——計算機多媒體技術輔助的化學實驗教學。但在民族地區使用并不廣泛和深入，關于多媒體教學，對其評價可謂毀譽參半。但是有一點，大家不可否認的是計算機輔助教學模擬化學實驗是一種綠色的實驗方式，因為它的化學試劑和儀器裝置都是“零投入”，而產物可以實現“廢棄物零排放”。特別適用于演示一些復雜的實驗過程尤其是有一定危險性或有有毒害性物質釋放的難以成功的實驗過程和不易理解的實驗設備工作原理。計算機輔助的仿真化學實驗是實驗教學、走綠色化之路的途徑之一。

6 改革實驗內容，體現綠色化和創新性

當前教學中存在的一個問題就是化學實驗脫離生活，所以在實驗教學中，將實驗與日常生活相關聯，有意識的鼓勵學生進行解決，不僅可以提高學生的興趣，還可以提高解決實際問題的能力。實驗內容不是固定不變的，教師可以選擇多個具有社會意義的活動主題，讓學生根據自己的愛好從中自由挑選，如教師在教學過程中，有效地結合地方資源，在實驗項目的設置上，將綠色化學理念滲透在教學中，改變以往傳統的實驗模式，從而一方面培養了學生的實驗興趣，同時提高了學生的創新性。

研究創新型實驗項目還可以通過結合教師的科研項目，通過對成果的提煉和轉化，凝練成本學科的研究熱點。教師設計出創新型實驗，通過老師的的創新，帶動學生創新，這樣同樣可以激發學生的求知欲，從而培養學生的創新意識。但是這就要求實驗的內容新穎，能夠充分調動學生的興趣，讓學生有可以進一步探索、思考創造的空間，使學生在實驗過程中真正地有機會去思考。

作為高校化學教師，應將綠色化和創新性的理念融入到化學實驗教學中，大力鼓勵學生在實驗課中發現問題做進一步深入的研究，培養具有綠色化和創新性意識的化學人才。

[1]白春禮.化學創造美好生活－寫在化學年百年紀念[J].科技導報，2011，29（4）：3.

[2]景紅霞，李巧玲，李延斌，等.無機及分析化學實驗教學改革與實踐[J].實驗室科學，2014，17（3）：127～128.

[3]周立亞，龔福忠，王 凡，等.創建綠色化學實驗室的探討[J].實驗技術與管理，2010，27（6）：174～176.

[4]宋桂苓.綠色有機化學實驗的探索和實踐[J].實驗室研究與探索，2006，25（8）：899～991.

[5]張慶云.化學實驗中的綠色化技術[J].化學教育，2008（4）：61～62.

[6]馬衛必.關于節約型有機化學實驗教學的幾點建議[J].實驗室研究與探索，2007，26（2）：87～96.