安全教育貫穿有機化學實驗教學全過程的探索與實踐

徐石海

安全教育貫穿有機化學實驗教學全過程的探索與實踐

徐石海

（暨南大學 化學與材料學院，廣東 廣州 510632）

基于有機化學實驗教學自身特點，如實驗室化學試劑用量大、存放多種易燃、易爆、有毒甚至劇毒的物品等，將安全意識與安全知識融入實驗教學，貫穿有機化學實驗課程各個環節，有利于提高有機化學實驗教學質量。通過有機化學實驗教學，有效地培養了學生安全意識，促使學生注重有機化學的實驗細節，提高了實驗教學質量，為培養合格化學人才提供了安全思想保障。

有機化學；安全教育；實驗教學

教育部部長陳寶生同志指出：本科不牢，地動山搖。人才培養是大學的本質職能，本科教育是大學的根與本，在高等教育中是具有戰略地位的教育、是綱舉目張的教育。世界一流大學，首先要有一流的本科教育。高質量本科人才培養，無論是文科、還是理科，實驗教學都是大學教學的重要組成部分，因此各高校必須高度重視實驗室的安全運行。在以化學為基礎的相關專業的實驗課程中，有機化學實驗是必修的專業基礎課程。通過有機化學實驗課程學習，學生不僅能夠擴展有機化學基礎理論知識，增強理論聯系實際的能力，而且能夠培養學生嚴密的科學思維方式、嚴肅認真的工作作風[1]。

如果要上好有機化學實驗課程，并達到預期的教學目的，需要學生清楚地了解整個實驗的內容、步驟，不僅要掌握有機化學實驗的一般知識，而且要深入了解整個實驗過程中的安全注意事項、儀器設備的性能與安全使用方法。有機化學實驗所使用的試劑與無機、分析、物化等實驗有很大程度的區別。有機化學實驗所用試劑大多為易揮發、易燃燒、易爆炸、有毒性，反應物、產物及副產物均為有機化合物，均為化學危險品，特別是副產物是未知的化學物質，具有不確定的安全隱患[2-3]。因此，在整個教學過程中，從課前預習、實驗過程到課后實驗報告的撰寫都必須貫穿安全教育，強化學生的安全意識。通過將安全教育貫穿有機化學實驗教學的全過程，要求學生掌握實驗原理，精選實驗方案，優化實驗步驟，完善實驗裝置，深入實驗思考，從而達到實驗教學目的，提高實驗教學質量[4]。

1 安全意識貫穿有機化學實驗教學全過程

有機化學是一門實踐性很強的學科，有機實驗對有機化學的發展起著至關重要的作用，有機化學實驗課與有機化學理論課是學生培養計劃中兩門平行的獨立課程。有機化學實驗與無機化學實驗、分析化學實驗與物理化學實驗相比，其特點之一是在實驗過程中容易出現安全事故，如實驗試劑具有刺激性、腐蝕性、毒性或者易燃易爆，實驗裝置組裝比較繁瑣，實驗操作涉及高溫加熱、加壓、減壓，實驗過程中容易引發火災和傷害事故等。學生在工作中只有形成了良好的安全意識及強烈的責任心，才能減少安全事件，防止安全事故發生。有機化學實驗室正是培養學生具有這種意識的有效場所[5-9]。因此，提高學生安全意識，加強學生的安全教育是有機化學實驗教學的必要任務。

1.1 強化學生安全意識

在本科人才培養方案中，有機化學實驗課程覆蓋化學、應用化學、材料、藥學、食品、醫學、生物、海洋科學等幾十個專業，而有機化學實驗課一般安排在大學一年級的第二學期。由于在中學時受實驗條件的限制，有機化學實驗課開設很少，多數學生幾乎沒有親手做過有機化學實驗。在大學時期進入有機化學實驗室時，許多學生面對有機化學實驗室和有機化學實驗的特點，有些不知所措，更缺乏安全意識，稍不注意就有可能發生安全事故。因此，有機化學實驗開始之前必須強化學生的安全意識，如進入實驗室必須養成穿實驗服和戴護目鏡的習慣，不許將食品及飲料帶入實驗室，實驗過程中要戴手套，保持實驗室通風良好，離開實驗室要洗手及關掉水閘、電閘、氣閘等。

1.2 強化實驗教學安全意識

大學基礎化學實驗分為無機化學實驗、有機化學實驗、分析化學實驗、物理化學實驗與高分子化學實驗等5大基礎實驗課程。有機化學研究的對象為有機化合物，具有種類較多、結構復雜、性質特殊（易燃、穩定性差、有毒、一般難溶或不溶于水等）、反應復雜（反應慢、非單一反應）等特點，這些特點必然導致有機化學實驗在開展的過程中會遇到如下問題：（1）具有一定安全隱患；（2）試劑消耗量大；（3）訓練的操作程序多，且多為連續操作；（4）需要的時間長； （5）使用大量有機溶劑等。有機化學實驗的一些安全隱患已經涵蓋無機化學實驗、分析化學實驗、物理化學實驗及高分子化學實驗所存在的安全隱患，因此在有機化學實驗教學中必須強化學生的安全意識。

1.3 安全意識融于有機化學實驗教學中

在有機化學實驗的整個過程中始終存在不安全因素，因此有機化學實驗課程教學自始至終要提醒學生注意安全，稍不小心，就會發生燒傷、割傷或被試劑灼傷，嚴重的可能出現爆炸、傷人致命。

基礎有機化學實驗課程的內容分為3大模塊，有機化合物分離、有機化合物合成與有機化學性質。有機化合物的分離基本實驗包含蒸餾、分餾、萃取、柱色譜、薄層色譜、重結晶與水蒸汽蒸餾等。有機化合物性質實驗包含烷烴性質、芳烴性質、鹵代烴性質、醇酚醚性質與醛酮羧酸性質。從以上有機化學實驗的內容可以看出，有機化學實驗無論是原料，還是產物都屬于危化品，屬于易燃、易爆類化合物，存在不安全因素。因此，在有機化學實驗教學整個過程中都要貫穿安全教育。如開始稱取化學樣品時，要告訴學生針對試劑（樣品）不同的化學性質，采用不同取樣器皿；實驗結束后，所有的試劑及實驗中產生的廢棄物，要針對其化學性質，采用不同的回收器具，用不同的辦法進行保存，確保安全。

2 安全知識融于有機化學實驗教學各個環節

有機化學實驗課是一門重要的基礎課，起到理論與實踐結合的橋梁作用，培養學生獨立操作與動手的能力。由于有機化學實驗具有一定的不可預測性，可能會出現不同的實驗狀況，需要靈活面對、臨機處置，這就要求學生掌握好有機化學的基礎理論知識，同時要求教師通過有機化學實驗課程幫助學生掌握好這些知識與技能。本文把有機化學實驗課程教學分為4個教學階段，即課前預習、課程講解、實驗操作和撰寫報告[10-12]。為了培養學生的安全意識，把安全知識融于有機化學實驗教學的每個階段。對于教師來說，該課程不僅是有機化學實驗知識的教學，而且是有機實驗安全知識的教學。對于學生來說，通過該課程的學習，學生不僅獲取有機化學實驗知識、提高實驗操作能力，同時也學到了有機化學安全知識，達到了培養學生的目的。

2.1 課前預習——評估安全風險

如果要達到有機化學實驗課程的教學目的，確保實驗課程的教學質量，必須要求學生做好課前預習，以及指導學生如何進行課前預習，同時把實驗過程中的安全事項融于預習之中。為了提高實驗效率，把學生將要在課堂上進行操作的實驗，全部制作成多媒體課件，供學生課前預習。如在預習“乙醇蒸餾”實驗時，課件告訴學生如何選擇熱源，如何控制蒸餾時不能將燒瓶中液體蒸干，避免發生火災或爆炸危險。另外，從安全角度考慮，學生一定要學會安全風險評估，對實驗課程中的每一個步驟、每一個環節，都要做好風險評估，確保每次實驗課的安全。通過預習實驗步驟，學生要牢記如何安裝儀器、將要用到哪些儀器、實驗過程會出現什么現象等。同時通過預習，學生要了解在每一步操作中會遇到哪些安全風險、如何避免、如何解決；一旦出現安全事件，如何采取應急措施，立即解決。如在預習“熔點測定”實驗時，該實驗要防止如下安全事件，如溫度計打破、水銀散落，溫度計套管上的小洞不能指向旁邊的學生，防止酒精燈起火，防止燙傷、燒傷，b形管必須干燥，防止有水，以免甘油外濺。

為了有效防止以上安全事故的發生，必須進行風險評估，采取相應的應急預案。如在預習“四氫呋喃除水”實驗時，該實驗最大的風險是產生氫氣，氫氣見光容易爆炸。針對這一安全風險，必須采取相應的措施消除安全隱患，如必須具備良好的通風設施，先要在敞口容器里，鈉反應一段時間，必須使用微小的鈉粒，使反應緩慢。此外，在預習階段，師生還要準備好應對可能出現的安全事故的應急預案。

2.2 課程講解——注重安全細節

課程講解階段是在學生動手實驗操作之前，教師對本次實驗內容進行系統講解的過程。在該教學階段，教師應告訴學生實驗目的、實驗原理、實驗方法，明確所需儀器設備、藥品的種類和用量，講明實驗條件、實驗中將出現的情況等，特別是讓學生了解在實驗操作中、實驗反應中的安全知識。在該教學階段，培養學生在實驗開始之前掌握好相關的安全知識，避免安全事故的發生，以此提高實驗教學質量。如在講解乙酰苯胺重結晶實驗時，該實驗掌握的安全知識包括如何避免沸水外濺燙傷、趁熱過濾時燙傷、玻璃打破的刮傷等安全知識。

2.3 實驗操作——警惕安全事件

實驗操作是有機化學實驗的關鍵環節，能夠培養學生的觀察能力以及規范的實驗操作能力。此外，實驗成敗的關鍵直接關系到學生實驗課程的成績，關系到學生是否對有機化學實驗課程感興趣。在此階段，由于學生獨立操作，以及有機化學實驗的獨特性，可能因學生操作流程發生的變化、化學藥品數量的稱量不準確等，都會導致化學反應發生變化，引發安全事故。因此，學生在實驗操作中，要特別警惕安全事件的發生。如在“正丁醚的制備”實驗操作中，為了確保實驗安全，警惕以下事項：實驗裝置必須規范，三口瓶與冷凝管夾子必須固定在同一鐵架臺上形成一個整體，搖動時避免玻璃斷裂，使正丁醚著火；濃硫酸取用必須按規程操作，否則容易灼傷；反應前在三口瓶中加入沸石，防止反應暴沸；檢查分水器是否漏液體，以免正丁醇燃燒等。

2.4 實驗報告——扎牢安全意識

有機化學實驗教學的最后教學環節——撰寫實驗報告，也就是實驗總結?；趯嶒灠踩慕嵌?，要求學生在撰寫實驗報告時，一定認真分析此次實驗要注意哪些安全事項，使學生的安全知識、安全意識得到升華，潛移默化地培養學生的綜合素養。如在撰寫“正溴丁烷的制備”的實驗報告時，一定要總結該實驗的安全知識，如使用濃硫酸，要如何避免發生意外事故；反應中生成酸性氣體溴化氫，除用吸收裝置外，應在通風條件下進行操作，防止中毒事件發生；正丁醇及副產物正丁醚和1-丁烯都易燃燒，要防止著火事件發生；因此，對實驗產物正溴丁烷應全部回收，登記入賬管理等。

3 結語

安全教育是一個系統工程。首先，教師需要高度重視，教師不僅教會學生如何獲取有機化學知識，觀察有機化學實驗現象，思考有機化學起因，學會正確使用儀器設施等，而且要教導學生在獲取化學知識的過程中如何獲取安全知識，提高安全意識，學會自保、自救。其次，學生本身要有高度的安全責任感，以及安全意識，一踏入實驗室的門檻，從實驗內容到周圍環境需建立實驗安全路線圖。在有機化學實驗教學中，把安全意識及安全知識與有機化學實驗教學融為一體，使其安全教育全程化、多樣化。同時，加強師生的安全教育、提高安全意識、防止安全事故的發生，保證實驗教學順利進行，是提高人才培養質量的基本保障。

[1] 朱珮珣.有機化學實驗教學中安全教育與環保教育實踐[J].實驗技術與管理，2011, 28(7): 236–237.

[2] 蘇玉，馬東升，于穎慧，等.高等院校有機化學實驗室安全隱患分析[J].理論·研究，2018(9): 22–23.

[3] 郭成義，朱鵬飛，卿大詠，等.高校化學實驗室不安全因素分析及3E對策[J].實驗科學與技術，2015, 13(1): 213–215.

[4] 王海文，王燕，張順江，等.本科生創新實踐實驗室安全管理對策[J].實驗技術與管理，2019, 36(3): 196–198.

[5] 張富青.有機化學實驗中自我安全意識的教育[J].實驗室科學，2014, 17(1): 184–186.

[6] 郭雪飛.如何在有機化學實驗教學中提高學生的安全意識[J].廣東化工，2015, 42(12): 218–219.

[7] 陳麗會, 田榮強, 張建民.有機化學實驗教學中的安全教育[J].廣州化工，2018, 46(4): 163–164.

[8] 張紅素，白藍，劉媛.化學教育[J].有機化學實驗室安全與環境保護的思考與實踐，2017, 38(8): 30–32.

[9] 郭嬌.研究生實驗安全事故的影響因素分析[J].實驗技術與管理，2019, 36(3): 192–195.

[10] 王文穎，周國強，單金緩.化學實驗教學中的三階段教學探索[J].實驗室科學，2014, 17(6): 204–207.

[11] 郭靜，彭浩，何樹華，等.有機化學實驗教學模式探究[J].廣東化工，2018, 45(10): 260–262.

[12] 陳靜.有機化學實驗教學淺探[J].山東化工，2017, 46(5): 130–131.

Exploration and practice of safety education in whole process of organic chemistry experimental teaching

XU Shihai

(School of Chemistry and Materials, Jinan University, Guangzhou 510632, China)

Based on the characteristics of organic chemistry experimental teaching itself such as the large amount of chemical reagents used in the laboratory, the storage of a variety of flammable, explosive, toxic and even highly toxic substances, the integration of safety awareness and safety knowledge into the experimental teaching through all aspects of the organic chemistry experimental teaching is conducive to improving the quality of such teaching. Through the experimental teaching of organic chemistry, students’ safety consciousness is imperceptibly cultivated, the students are urged to pay attention to the details of the organic chemistry experiment, the quality of experiment teaching is improved and the safety ideological guarantee for training qualified chemical talents is provided.

organic chemistry; safety education; experimental teaching

G647

A

1002-4956(2019)12-0016-03

10.16791/j.cnki.sjg.2019.12.004

2019-04-20

國家自然科學基金項目（41876145）資助

徐石海（1967—），男，湖南隆回，教授，博士生導師，實驗室與設備管理處處長，研究方向為有機化學，并長期從事實驗室安全管理工作。E-mail: txush@jnu.edu.cn