戴潤英，王義華，魏玲，劉光斌，劉倩，黃忠，龔磊，黃喜根，盧麗敏

（江西農業大學理學院，江西南昌330045）

綠色化學理念下精細化工工藝學課程教學改革

戴潤英，王義華，魏玲，劉光斌，劉倩，黃忠，龔磊，黃喜根，盧麗敏

（江西農業大學理學院，江西南昌330045）

精細化學品帶給人類便利的同時也造成了環境污染。將綠色化學理念貫穿于精細化工工藝學課程教學各環節中，培養學生的綠色化學理念和增強學生的環保意識是實現精細化工綠色化的最基本保障；優化改革課程教學內容，將課程內容綠色化、課堂教學與虛擬仿真教學相結合，使培養學生的方式豐富化、培養學生的內容實用化，并提高學生的實踐技能水平；完善課程考核體系，使學生開放思維、大膽創新，凸顯綠色化學理念。

綠色化學；精細化工工藝學；實踐教學

精細化工工藝學是一門實用性很強的學科，是應化、化工、食工等專業必須修讀的專業課程。精細化學品帶給人類便利的同時，也對人類社會產生了“雙刃劍”效應，造成環境污染。隨著社會的可持續發展和公眾環保意識的增強，作為新世紀化學的“綠色化學”能從端源上解決傳統化工帶來的環境污染問題。將綠色化學理念貫穿于精細化工工藝學課程教學的各環節中，培養學生的綠色化學思維，提高學生的綠色化學實踐能力是綠色化學教育的重要途徑，也是國內外化學專業課程教學改革的重要目標之一。

綠色精細化工指在生產過程中或產品生命周期中均對環境無危害。其包含兩層意思：一是整個生產過程或工藝符合綠色化學原則，即原料的充分利用，原料和產品與環境和生態系統相容，循環工藝的運用，工藝的清潔性及周期性；二是高新技術和先進設備的應用，即借助先進的技術設備實現綠色化，如超臨界流體技術、超聲技術、仿酶催化技術、微波技術、基因工程技術和膜技術等[1，2]。筆者選用《精細化工工藝學》（第3版，化學工業出版社出版，宋啟煌主編）教材，在綠色化學大背景下對該課程進行教學改革與實踐如下。

1 培養綠色化學理念，增強學生環保意識

環境問題是伴著現代工業革命發展而產生的，隨著人口增長和先進文明的出現，氣污染、水污染、固體廢棄物污染日益嚴重。若任其發展下去，人類將自食其果。綠色化學不僅是一種預防污染的化學理念，還是一種新的思維方式，培養學生的綠色化學理念是實現化工綠色化的最基本保障。只有將綠色化學的理念融入課程教學的各環節中，學習綠色化學知識，增強環境保護意識，形成綠色化學思維方式，才能提高學生的綠色化學實踐能力。教師應充分利用綠色化學的特點和相關知識，通過設計特定課程教學過程使學生逐漸產生綠色化學理念，形成綠色化學的思維方式。例如，在涂料這一章節，涂料按劑型分類可以分為溶劑型和水性涂料。溶劑型涂料是以有機溶劑為分散介質，具有色澤鮮亮、光澤性強、揮發速率可控的優點，但VOC（揮發性有機化合物）的排放量是衡量其對人體及環境的有害程度[3，4]。本著綠色化學理念，降低VOC排放量是研究溶劑型涂料的瓶頸問題。讓學生在獲取化學專業知識的同時受到良好的綠色化學教育，清醒地認識到環保的重要性、必要性和緊迫性，一定程度上培養學生的社會責任感。

2 優化改革課程教學內容

2.1 課程內容綠色化

精細化工工藝學課程涵蓋內容廣、涉及知識面寬（包括表面活性劑、合成材料助劑、食品添加劑、黏合劑、涂料、香料、感光材料和化妝品等領域[2]）。例如，在表面活性劑這一章節，陰離子表面活性劑的用量最大，可用作食品乳化劑、農藥懸浮劑、織物整理劑、日用品潤濕劑、起泡劑和殺菌劑等。傳統的碳氫陰離子表面活性劑降低溶液表面張力能力低，如十二烷基硫酸鈉的臨界膠束濃度和表面張力分別為8.3×103mol/L和40.8mN/m[2]。而有機硅陰離子表面活性劑既具有有機硅表面活性劑的低表面張力，又具有陰離子表面活性劑的高表面活性，與各種表面活性劑配伍性好，用作農藥表面活性劑可有效減少農藥用量，降低對環境污染[5，6]，如有機硅羧酸鈉的臨界膠束濃度和表面張力分別為4×103mol/L和17.87mN/m，主要是由于有機硅表面活性劑分子中存在雙疏水鏈段的聚二甲基硅氧烷和三甲基硅烷[7]。制備有機硅羧酸鈉所采用的原料是有機硅廠的副產物和廢棄物，“變廢為寶”是化工綠色化的完美體現。再如，在合成材料助劑這一章，材料作為21世紀的三大支柱產業之一，材料的品種、質量、性能及產量是衡量一個國家是否發達的標志。三大合成材料（塑料、橡膠和纖維）的迅速發展，給人類生活帶來眾多便利，同時也給環境也帶來許多的負面效應[8]。“白色污染”是分子量很大（數萬或十萬）且結構穩定的高聚物（如聚氯乙烯）制成的各種塑料制品，塑料廢棄物難以分解或自然降解，威脅人們賴以生存的環境，破壞自然界生態平衡[9]。目前，“白色污染”已影響到農業生產，我國目前使用的農用地膜，經老化后碎片殘留在土壤中，難降解的塑料地膜在土壤中形成阻隔層，使肥料被阻隔，水分和養分也受阻，致使作物減產嚴重和土壤環境惡化。材料助劑的添加就可使問題迎刃而解。在玉米淀粉改性的低密度聚乙烯中加入助劑納米二氧化鈷作光敏劑，可制備光催化降解的塑料包裝袋，而且抗拉伸強度高[10]。課程內容綠色化，讓學生對綠色化的必要性有一個基本的、直觀的意識。

2.2 課堂教學與虛擬仿真教學相結合

目前，常采用的課堂教學是講授法和多媒體課件相結合的方法。但是，精細化工工藝學是一門實踐性很強的專業課程，精細化學品的生產工藝流程僅是課堂教學不足以讓學生完全掌握所學，工廠實習的實踐教學是提升學生專業技能的最佳方式。但化工廠生產過程中多涉及易燃、易爆、有毒及強腐蝕性物料，為防止火災、爆炸、中毒等事故發生，學生在化工廠實習時往往走馬觀花，實習效果不佳，加之該課程學時數有限，無法滿足每位學生親自動手操作。虛擬仿真教學利用半實物、全數字化動態模型及3D虛擬現實仿真技術，能深層次地揭示教學內容，為學生提供安全、經濟的培訓條件，同時使學生能在虛擬的學習環境中如臨其境，有利于提高學生的專業技能，彌補學生在化工實習環節中“只能看，不能操作”的不足[11]。采取課堂教學與虛擬仿真教學相結合，使學生在有限的時間內，可以對精細化學品生產工藝流程、工廠實習進行高效集中的綜合實踐訓練，借助虛擬仿真這一經濟有效手段，使培養學生的方式豐富化、培養學生的內容實用化，增強學生的感性認識，提高學生的實踐技能水平。

3 完善考核體系，凸顯綠色化學理念

傳統的課程考核以閉卷考試的方式，硬背的知識點較多，這種方式禁錮學生的思維。精細化工工藝學課程考核評價應以環保為核心，凸顯綠色化學理念。考核方式可以開放些，讓學生根據所學理論知識，圍繞綠色精細化工的主題，自由設計某種精細化學品的生產工藝流程，給其足夠的自主權，讓其開放思維，大膽創新。評價標準應重點考慮學生的設計過程中，原料利用率是否高，反應條件是否綠色化，反應過程中“三廢”處理是否合理，技術和設備是否先進等，重點突出綠色化學的理念。

4 結語

培養學生的綠色化學理念和增強學生的環保意識是實現精細化工綠色化的最基本保障，也是提高學生綠色實踐能力的前提；優化改革課程教學內容，將課程內容綠色化、課堂教學與虛擬仿真教學相結合，使培養學生的方式豐富化、培養學生的內容實用化并提高學生的實踐技能水平；完善課程考核體系，使學生開放思維、大膽創新，凸顯綠色化學理念。

[1]胡玉林.綠色化學理念下的精細化學品化學和精細化工實驗教學探索[J].綠色科技,2014,31(8):331-334.

[2]宋啟煌,王飛嫡.精細化工工藝學[M].廣州:化學工業出版社,2013:1-403.

[3]劉光勇,溫火生.低VOC凈醛溶劑型木器涂料研究[J].涂料工業,2009,39(9):10-13.

[4]丁寶維.溶劑型涂料企業VOC排放整改設計[J].涂料工業,2016,46(7):51-53.

[5]幸松民,王一璐.有機硅合成工藝及產品應用[M].北京:化學工業出版社,2000:834.

[6]王楠,張桂菊,趙莉,等.表面活性劑的性能與應用——表面活性劑的分散作用及其應用[J].日用化學工業,2014,44(12):666-671.

[7]戴潤英,游勝勇,王文敏,等.有機硅羧酸鈉表面活性劑的合成及其應用研究[J].江西師范大學學報(自然科學版),2015,39(6):561-565.

[8]田大聽.綠色化學理念在高分子化學教學中的滲透[J].中國科技信息,2008,20(3):212-213.

[9]李芳蓉,童丹.白色污染的危害及其綠色化治理對策[J].江蘇教育學院學報(自然科學版),2013,29(3):39-45.

[10]陳暉.一種光催化降解塑料包裝袋的制備方法[P].CN:106146970A,2016-06-28.

[11]宋建爭,李建軍,張永強.化工虛擬仿真實驗教學探索與實踐[J].教學研究,2014,37(3):107-109.

Teaching Reform of Technology of Fine Chemicals based on Concept of Green Chemistry

Dai Run-ying,Wang Yi-hua,Wei Ling,Liu Guang-bin,Liu Qian,Huang Zhong,Gong Lei,Huang Xi-gen,Lu Li-min
(College of Science,Jiangxi Agricultral University,Jiangxi Nanchang 330045)

The green chemistry concept applied to the Technology of Fine Chemicals courses teaching,which is due to the fine chemicals not only bring human convenience but also cause environmental pollution problems.It is the basic protection of realizing the fine chemical greening to cultivate students′ green chemistry concept and to enhance students' environmental awareness.It makes the cultivated students' way enrichment,causes the cultivated students'content practical and improves the students' practical skills to optimize the teaching content,to make the course content greening,to combine classroom teaching and virtual simulation teaching.Improving the curriculum assessment system makes that students open thinking and bold innovation,which highlights the concept of green chemistry.

Green Chemistry;Technology of Fine Chemicals;Practical Teaching

G642.4

A

2096-0387（2017）03-0077-03

江西農業大學教研項目（2014B2ZC07）；江西省教育廳教研項目（JXJG-09-4-6）。

戴潤英（1983-），女，江西泰和人，博士，講師，研究方向：精細化工工藝學和高分子化學教學。