綠色創新型有機化學實驗教學模式構建與實踐

向 麗

(重慶師范大學 重慶沙坪壩 401331)

一、實現有機化學實驗教學模式綠色創新的意義

近年來，隨著國家素質教育要求的發展，對于高校人才的培養，不再局限于知識理論的培養，且不能單一地培養基礎知識扎實的傳統型學生。對于高素質學生的培養，應該有一個基礎型學生向綜合型學生轉化，綜合型學生向創新型學生的邁進的過程。對于有機化學實驗的教學，高校應該立足于更高的、培養全面創新型人才的遠大目標，才能夠建立起完善的課程體系，更新綠色的硬件設施，進行全面的隊伍建設，最終展示出優秀的教學成果。[1]

(一)改變現有教學模式弊端

有機化學的實驗內容改革和對于實踐的能力培養，能夠有效改變現有的有機化學實驗的教學弊端。傳統有機化學實驗教學和其它專業課的教學一樣，規整但是死板，學習期間遵循著預習、聽課、實驗，報告以及批閱的過程。這種教學模式限制了學生的想象力，將學生局限于課堂和實驗臺前，沒有真正地投入到有機化學的研究中去，以至于教學的效率低，對學生作用小。

綠色創新的教學模式帶入到有機化學實驗教學中，有助于形成翻轉課堂，實踐教學，慕課教學等新的信息化教學模式。這種教學模式在于信息手段的引入和信息技術的應用，更加提倡無紙化辦公，有助于綠色創意在課堂上的推行。同時，翻轉課堂或者慕課這樣的信息技術教育模式，提升了教學中老師和學生之間的互動關系。學生向老師進行請教問題，進行實驗探索的機會增加了，能夠有效地解決部分學生動手能力差，不便于實踐等情況的發生。慕課教育更是方便學生隨時隨地進行知識的探索和研究，能夠增添學生的興趣，提升學生的教學參與感。

(二)增添綠色環保意識

現有的有機化學實驗教學模式存在著很大的污染弊端，從原料上到實驗耗材上，以及實驗的影響上，都存在一定的污染性，甚至有些實驗的衍生物是有致癌性的。這對于老師和學生們的健康安全是一種威脅，對環境是一種不良的影響，同時對于處于教育中的學生的環保意識是一種錯誤的示范。

學校在進行有機化學實驗教學安排時，就要充分地考慮到以上問題，盡可能地做到從原料開始的綠色化，實驗不鋪張浪費，實驗有串聯性，提高資源利用率等等，從根本上做到“綠色”實驗。

二、綠色創新型有機化學實驗教學模式構建

(一)構建教學綠色創新應用的硬件設施

要做到“綠色創新”，首先要有“綠色創新”的設備。近年來，隨著高校教育設備的投入，有機化學實驗條件得到了顯著的提高。除了新建的實驗樓以外，高校也增設了多種實驗設施。這正是國家鼓勵實踐代學的體現。高校在選擇購買有機化學實驗設備時，要注意進行綠色化學方面的考量，從創新型和實踐性的角度來選擇儀器。硬件設備的提升，要保證綠色創新型的有機化學實驗的開設。反應裝置要能夠反復優化，實驗過程要盡可能微量化、小量化，綠色化，同時對學生來說安全性更高。[2]

(二)構建教學綠色創新應用的實驗材料

設施的完善之后，就需要對實驗材料進行一個把控。實驗材料包括原材料、催化劑、溶劑等等。每一個原料類別都要保證材料的準確性以及實驗的安全性。

1.原料的綠色化

我們要尋找無毒或低毒的原料產品進行替代原有的原材料。例如，“溴苯的制備”中，原有材料液溴和苯都是有毒性的化學原料，并且液溴本身就具有強腐蝕性。這種實驗的危險較高，不適合在課堂實驗中進行。在這個實驗的改進中，我們將原材料換成具有同樣化學原色的正丁醇和溴化鈉，同樣能夠完成溴苯的制備的實驗目的。

我們要充分地發揮有機化學實驗的原料的豐富性，降低原料使用中的危險。

2.催化劑的綠色化

傳統的有機化學實驗的催化劑有HF、H2SO4、NaOH等等。這些催化劑有一些共同的特性，就是在試驗中存在分離的困難，造成實驗設備的腐蝕嚴重，還有產生大量的廢液廢渣，造成后續的環境污染問題等等。為了達成有機化學實驗教學模式的綠色創新，在實驗中，我們可以引入一些新型的催化劑，比如雜多酸，替代傳統的硫酸或者磷酸，不僅可以提高催化速率，還能夠去掉硫酸的高危險性。

3.溶劑的綠色化

傳統的有機溶劑，如鹵代烴、苯類和醚類等，都具有高揮發性和毒性，在后期回收中會造成嚴重的環境污染。在替代這部分的實驗中，我們可以采取無溶劑有機化學實驗進行替代，完美地解決了溶劑危險和不環保的問題。例如，“苯乙酮和對甲基苯甲醛的Aldol縮合”實驗，實驗中不需要進行溶劑的添加，只要在常溫、無溶劑的條件下，經過簡單的研磨就可以完成目標產品，實驗時長只有2小時左右。

(三)構建教學綠色創新應用的產品

1.目標產品的綠色化

有機化學實驗教學中產生的化學產品，應該具有合理的使用功能和使用價值，并且能夠進行回收、利用，甚至是再生，在回收使用的過程中，應該保證是對人體無毒無害的產品。這類化學產品在使用報廢后，也不應該出現對自然環境的危害。我們只有完成這些條件的有機化學實驗教學，才能夠說是綠色創新的有機化學實驗教學。

能夠實現產品綠色化的實驗，已經在部分學校進行了開設學習，例如，“制備阿司匹林” “葉綠素的提取”等等。這些實驗更能夠貼近高校學生的生活，實際應用性較高，而且產生的產品綠色。

2.副產品的綠色化

有機化學實驗不僅產生目的產品，多數情況也會產生副產品的氣體或者液體。這類副產品一旦具有不可回收的污染性或對于人體有害，都是會造成傷害的。因此，我們在進行有機化學實驗時，要對產生的副產品進行一個綠色工藝流程。這個綠色工藝流程，一是通過合理的替代品，在實驗過程中，既能保證目的產品的生成，同時又可以保證產生的副產品無毒無害；二是對于已經產生的副產品有害的實驗，進行對副產品的有效處理。這個處理，要對實驗過程中產生的廢棄、廢液、廢固體等有毒有害物質進行物理方法，或者化學方法的處理。主要的處理方法有，用化學溶液吸收、合成無毒物，活性炭吸收，燃燒爐進行完全燃燒等等。另外，對于試驗中可能產生的廢酸、廢堿等物質，要宣導學生進行固定的廢液桶回收，然后經過中和達到中性值后，才能進行排放。

(四)構建教學綠色創新應用的實驗類型

在設計教學新型有機化學實驗時，我們要注意以綠色化學為導向，設計出具有學術前沿性，特點性和創新性的有機化學實驗。這種實驗才能夠讓教學內容更加地貼近生活，并保證科研能力，給學生帶來趣味性。

1.巴比妥酸衍生物的合成

巴比妥酸衍生物在生物醫學中的應用十分廣泛，最廣為人知的就是作為鎮靜類藥物、安眠類藥物和麻醉藥物的使用。設計巴比妥酸衍生物的實驗，可以訓練學生的無水操作能力和對活潑金屬的使用，同時實驗內容較為安全環保。

2.多取代噁唑環合成實驗設計

多取代噁唑環合成實驗設計，對于將實驗室研究成果轉化為創新型的實驗有著很重要的意義。合成天然化合物中存在的雜環，對于學生掌握科研知識，溶劑中處理方法，反應底物的制備都有很重要的作用。

(五)構建教學綠色創新應用的教學類型

如果想對有機化學實驗教學進行創新的開發，綠色的擴展，我們就不能局限于一種單一的教學模式，應該更加關注新型的教育理念和教育方法。

多媒體信息化教學的融入就是一種非常好的方式。這種方式結合了高度信息化的設備和理念，更加吸引現代學生的興趣，更能夠在有機化學實驗教學中起到推波助瀾的作用。

三、結束語

有機化學實驗教學需要的是提升學生的動手和設計創新的能力，同時也要保證教學內容的綠色創新。我們只有在增強了有機化學實驗原料、設備、產品等方面的綠色化和創新化，才能夠為更多的新型的有機化學實驗提供方向，實現有機化學實驗教學的新的開展。