有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)研究

1、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)研究摘 要在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通常會難以避免各類污染物以及有害有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，以往常常是稀釋后直接排放或者棄置，不僅極大地污染了周環(huán)境，還對師生的身體健康帶來影響。隨著環(huán)保理念的深入人心，綠色化學(xué)的理念便應(yīng)運(yùn)而生。深入分析有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化教學(xué)，旨在提髙化學(xué)學(xué)科的生態(tài)價(jià)值以及加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識。 關(guān)鍵詞 綠色化教學(xué)；污染；有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn) 中圖分類號：g642. 423文獻(xiàn)標(biāo)識碼：b 文章編號:1671-489x (2013) 27-0040-03 1前言近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，生態(tài)安全以及環(huán)境 污染等諸多問題隨之凸顯。高等院校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所 生成的污染物質(zhì)，

2、如果沒有經(jīng)過處理便直接排放到環(huán)境當(dāng) 中，那么日積月累便會嚴(yán)重危害到學(xué)校乃至周圍地區(qū)的環(huán) 境。所以，如何減少化學(xué)藥品及試劑、節(jié)約資源、降低污染, 已經(jīng)逐漸成為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有待盡快解決的一大問題。 而“綠色化"教學(xué)理念的引入，則有助于以上問題的解決。 所謂“綠色化”教學(xué)方法又被稱作“環(huán)境友好化學(xué)”“環(huán) 境無害化學(xué)”。綠色化學(xué)在初始反應(yīng)階段便釆取污染預(yù)防的 科學(xué)手段，以終端與過程實(shí)現(xiàn)零污染或者零排放為主要目 標(biāo)，并且著重強(qiáng)調(diào)“原子經(jīng)濟(jì)性”的現(xiàn)代化概念，也就是將 反應(yīng)物中的原子充分利用起來，實(shí)現(xiàn)既防止污染又充分利用 資源的目的。2有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的概念及其意義從總體上來看，有機(jī)化學(xué)是化學(xué)不可

3、或缺的分支之一， 又被稱為碳化合物的化學(xué)，是重點(diǎn)研究有機(jī)化合物的制備、 性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)的一門學(xué)科。對化學(xué)的發(fā)展而言，有機(jī)化學(xué)實(shí) 驗(yàn)發(fā)揮著尤為重要的推動作用，而且對當(dāng)前化學(xué)工業(yè)的發(fā)展 也是非常重要及必要的。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是我國普通高等院?；ぁ⒒瘜W(xué)、生物、 農(nóng)學(xué)、材料、環(huán)境、食品以及藥學(xué)等諸多專業(yè)本科生的必修 課程，通常在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中會使用到有毒性的化學(xué)溶劑、 化學(xué)試劑，有時還會合成有毒性的一些物質(zhì)，這可以說是化 學(xué)發(fā)展過程中必然會生成的污染。然而，全球均在積極倡導(dǎo) 低碳的概念和綠色環(huán)保，所以，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中所生成的有毒 物質(zhì)勢必會導(dǎo)致公眾反感的產(chǎn)生，主要涉及高腐蝕性的一些 催化劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后所生成

4、的廢液、廢渣、廢氣，如果對這 些污染物處理不得當(dāng)，便會對環(huán)境產(chǎn)生無法估量的危害及污 染。與一般的污染相比，此類污染所帶來的影響會持續(xù)更久 的時間。所以，如何將有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境保護(hù)性加強(qiáng)，成 為有機(jī)化學(xué)發(fā)展過程中的主要研究方向以及新課題；高等院 校有機(jī)化學(xué)的綠色化教學(xué)理念如何建立起來，成為一項(xiàng)迫在 眉睫的重要問題。在教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的過程中，如何將“綠色化學(xué)”的概念灌 輸給學(xué)生，是高校需要首先予以著重考慮及強(qiáng)調(diào)的問題，必 須真正做到從認(rèn)識上與觀念上意識到環(huán)保的重要性，意識到 可持續(xù)發(fā)展才是真正意義上的根本發(fā)展，從源頭上認(rèn)識到環(huán) 境的保護(hù)與環(huán)境的發(fā)展，將有機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提高的同時， 還要注意到可協(xié)調(diào)發(fā)

5、展。3高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀與發(fā)達(dá)國家相比可知，我國高等院校有機(jī)化學(xué)發(fā)展技術(shù) 及速度較為滯后，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)尚且在最初原有的模式停 滯，采取的仍然是以往傳統(tǒng)的教學(xué)方式，也就是性質(zhì)實(shí)驗(yàn)+ 基礎(chǔ)合成實(shí)驗(yàn)+基本操作實(shí)驗(yàn)。與西方對化學(xué)的重視程度相 比，我國在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育教學(xué)中采取的仍然是遵從教 材、照本宣科的模式，主動積極的創(chuàng)新與改革缺乏，這是有 機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)需要徹底摒棄的思想。而我國高等院?，F(xiàn)在的有 機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)依舊是基本的、簡單的技能，比如水蒸氣蒸館、 重結(jié)晶、分館、蒸飽、回流、萃取、過濾、攪拌、冷卻、干 燥、加熱等。以上這些基本的提煉、合成實(shí)驗(yàn)均有一系列的弊端存 在。一方面，在選擇的材料上，存

6、在對環(huán)境污染的、威脅人 身的、容易揮發(fā)的、毒性較大的物質(zhì)，并且有些材質(zhì)還具備 相對較高的腐蝕性；另一方面，此類有著較多缺點(diǎn)的化學(xué)試 劑，還有著很大的使用量和很高的使用頻率，將會有更多的 化學(xué)廢棄物生成，而普通的肉眼是無法看到的，但是久而久 之便會極大地破壞生態(tài)環(huán)境。除此之外，做過化學(xué)實(shí)驗(yàn)的人 都知道，這僅僅是一節(jié)課，結(jié)束課程后均是直接傾倒實(shí)驗(yàn)結(jié) 果，不會做出任何處理，從而產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的環(huán)境污染。并 且此類化學(xué)實(shí)驗(yàn)往往是經(jīng)常做、反復(fù)做的，是毫無實(shí)際意義 可言的。在以上分析可以知道，這均是與環(huán)境發(fā)展原則相背 離的，是與綠色化學(xué)的基本概念相背離的。這些不僅威脅著 人們的身體健康，并且會將一些永久性無

7、法消除的威脅帶給 人類。4有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中綠色化教學(xué)的實(shí)施途徑4. 1培養(yǎng)環(huán)境保護(hù)意識大學(xué)生是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)的主要對象，是國家未來的 棟梁之才，在各個工作崗位上將會發(fā)揮出重要作用，因此， 培養(yǎng)大學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識就顯得十分必要及重要。在有機(jī) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)將“綠色化”的觀念灌輸給學(xué) 生，重視學(xué)生可持續(xù)發(fā)展意識以及環(huán)境保護(hù)概念的培養(yǎng)，在 實(shí)驗(yàn)的始終貫穿綠色化，使學(xué)生切身關(guān)心與體會化學(xué)廢物的 處理方法及廢物的產(chǎn)生，同時在今后的工作中保持環(huán)境保護(hù) 責(zé)任與環(huán)境保護(hù)意識，以便于從源頭上防范污染，維護(hù)環(huán)境 與化學(xué)的協(xié)調(diào)發(fā)展。4.2更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新，將具備環(huán)境保護(hù)性能的實(shí) 驗(yàn)項(xiàng)

8、目開發(fā)與篩選出來，最大限度地減少或者避免使用有毒 的化學(xué)試劑，而使用無污染的、常規(guī)的化學(xué)試劑來取代，以 此減少環(huán)境污染。1）開設(shè)多步合成的綜合性實(shí)驗(yàn)，整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。絕大 多數(shù)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本上均是合成實(shí)驗(yàn)，當(dāng)前的有機(jī)合成實(shí) 驗(yàn)內(nèi)容大多是有著較強(qiáng)獨(dú)立性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，各自對化學(xué) 反應(yīng)的一個類型進(jìn)行考查。大量的實(shí)踐充分表明，可以按照 教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，把若干個實(shí)驗(yàn)有效整合成為一組大實(shí) 驗(yàn)，僅在第一步實(shí)驗(yàn)中投放該組大實(shí)驗(yàn)所需要的反應(yīng)物投 料，隨后的幾步實(shí)驗(yàn)則均對上一步實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品加以繼續(xù)利用。 正是因?yàn)樯蟼€實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物是下個實(shí)驗(yàn)所使用的原料，因而但凡 上步合成實(shí)驗(yàn)失敗，那么便無法進(jìn)行下個實(shí)驗(yàn)，這便需要充 分

9、確保每步合成的成功，只有這樣才能夠?qū)⒆罱K期望的目標(biāo) 產(chǎn)物得到。此類多步驟的實(shí)驗(yàn)有著相對較高的要求，更加有 助于學(xué)生操作技能的訓(xùn)練，有助于學(xué)生細(xì)致耐心工作習(xí)慣以 及認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。 但是，在多步驟的有 機(jī)合成實(shí)驗(yàn)過程中，由于每個學(xué)生每次所做實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)量與產(chǎn) 率是不盡相同的，必須按照實(shí)際合成的產(chǎn)品數(shù)量來對下次實(shí) 驗(yàn)所需反應(yīng)物的配比與用量進(jìn)行確定。所以，學(xué)生需要通過 對相關(guān)資料的查閱，綜合采用所掌握的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)原 理，從而將最佳的反應(yīng)條件找到，同時將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案寫出。 此類復(fù)雜的化學(xué)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)，能夠讓學(xué)生切實(shí)掌握各類官 能團(tuán)間的轉(zhuǎn)化方法以及有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理，進(jìn)而對內(nèi)在的 有機(jī)化學(xué)物關(guān)系

10、加以全面掌握。更重要的是多步合成的綜合 性實(shí)驗(yàn)還將回收產(chǎn)品量和藥品經(jīng)費(fèi)開支減少，進(jìn)而使得產(chǎn)品 對環(huán)境所產(chǎn)生的消極影響降低，與綠色化教學(xué)的要求相切 合。2）微量、小量和常量實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合。近20年以來，發(fā) 展較快的一種全新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法就是“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”， 被稱之為“化學(xué)實(shí)驗(yàn)的革命”。到目前為止，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微 型化與小型化已經(jīng)逐漸成為化學(xué)發(fā)展的一種必然趨勢。有機(jī) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)所使用到的化學(xué)試劑基本上是毒性大且容易爆炸、 揮發(fā)、燃燒的物質(zhì)，而實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化以后，化學(xué)實(shí)驗(yàn) 試劑的使用量將會減少到原來的幾分之一甚至幾十分之一， 這樣不僅使得化學(xué)試劑得以大大節(jié)約，而且促進(jìn)了有機(jī)化學(xué) 實(shí)驗(yàn)安全系數(shù)的提高，

11、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)時間也大大縮短，潛 在的環(huán)境污染得以明顯減少。但是，絕大多數(shù)學(xué)生在中學(xué)學(xué) 習(xí)階段沒有經(jīng)歷有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，如果直接進(jìn)行微量實(shí) 驗(yàn)，非常容易造成實(shí)驗(yàn)的失敗，使得學(xué)生有畏懼情緒產(chǎn)生。 考慮到與中學(xué)教學(xué)的銜接以及學(xué)生的起點(diǎn)，再加上今后的實(shí) 驗(yàn)特點(diǎn)等，微量、小量和常量的漸進(jìn)法實(shí)驗(yàn)教學(xué)，更加有助 于學(xué)生循序漸進(jìn)、由難及易地掌握各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及有機(jī)化 學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，能夠?qū)⒁婚_始做微型實(shí)驗(yàn)的過大跨度缺陷克 服，彌補(bǔ)學(xué)生認(rèn)識常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的不足，使得學(xué)生概括性地 比較與了解微型實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，使 得動手能力及操作能力更為規(guī)范，有助于實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量 的提髙。微量實(shí)驗(yàn)往往需要很少的

12、化學(xué)試劑，對環(huán)境所產(chǎn)生 的污染非常之小，其低成本與安全性更加適用于開放性、設(shè) 計(jì)性的試驗(yàn)，與綠色化教學(xué)的要求相符。4.3強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)制度管理按照當(dāng)前現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)室管理制度規(guī)章，與'綠色化”的 要求相結(jié)合，高等院校的各個化學(xué)實(shí)驗(yàn)室均應(yīng)當(dāng)在墻上最顯 眼的地方貼上制度規(guī)章，在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室入門的地方貼上 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和大綱，以此正確 引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)范化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理。為了 能夠確保安全順利地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還必須及時將實(shí)驗(yàn)中的 各類問題處理好。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，至少每個實(shí)驗(yàn)室均應(yīng) 當(dāng)配備一名值班人員，主要負(fù)責(zé)課后課前的理性檢查，具體 工作為衛(wèi)生、水電、門窗、

13、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)試劑的使用情況 及三廢處理、產(chǎn)品回收等，及時在指定的地點(diǎn)存放貼好標(biāo)簽 的廢品固液，然后做好專門的處理。要構(gòu)建起考核學(xué)生綠色化實(shí)驗(yàn)的一套指標(biāo)，明確要求學(xué) 生在實(shí)驗(yàn)課程前均必須將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)做好，全面熟悉實(shí)驗(yàn)操作 流程和實(shí)驗(yàn)步驟，關(guān)注實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物與反應(yīng)物對環(huán)境的危害、潛 在毒性和安全性。開始每次實(shí)驗(yàn)之前，指導(dǎo)教師應(yīng)當(dāng)詳細(xì)認(rèn) 真地檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況，對有關(guān)的環(huán)境保護(hù)方法和環(huán) 境保護(hù)知識進(jìn)行闡述。比如，在對溫度計(jì)使用的正確方法進(jìn) 行講解時，要注意對汞毒副作用方面的知識進(jìn)行補(bǔ)充，根據(jù) 實(shí)驗(yàn)要求在教學(xué)中選擇恰當(dāng)量程和型號的溫度計(jì)，盡可能防 止使用水銀溫度計(jì)，對不慎將溫度計(jì)打破后的處理方法和回 收

14、方法進(jìn)行講解。在實(shí)驗(yàn)開始的階段，首先，實(shí)驗(yàn)教師要對 實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行演示，詳細(xì)講解具體哪些實(shí)驗(yàn)步驟會有什么樣 的污染和反應(yīng)物損失出現(xiàn)，如何避免及解決。在實(shí)驗(yàn)過程中, 要嚴(yán)格要求學(xué)生注意保持實(shí)驗(yàn)臺面的有序、整潔和干凈，安 裝儀器要牢固、合理，適當(dāng)?shù)乜刂评淠牧魉?，密切關(guān)注 學(xué)生的各項(xiàng)操作，及時糾正及發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的錯誤，以便于充 分確保實(shí)驗(yàn)的安全。通過這些實(shí)驗(yàn)嘗試，學(xué)生便可以在潛移 默化中形成好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，環(huán)境保護(hù)意識也會由此提高。4.4建設(shè)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)明確的是，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是最容易變成污染源的 地方，這與綠色化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求是相抵觸的。因此，創(chuàng)設(shè) 一個良好的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，是綠色化教學(xué)實(shí)施

15、的重要先 決條件。高等院校應(yīng)當(dāng)提起高度的重視，并且予以大力的支 持，安裝通風(fēng)設(shè)備在每間實(shí)驗(yàn)室中，以便于改善換氣通風(fēng)效 果，進(jìn)而解除師生受到無機(jī)酸氣、有機(jī)蒸氣等危害的后顧之 憂。與此同時，還應(yīng)當(dāng)及時更新學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺，盡可能將木質(zhì) 實(shí)驗(yàn)臺更換為有水斗的中央實(shí)驗(yàn)臺，還要時刻保持實(shí)驗(yàn)室的 衛(wèi)生，從而將安全、清潔的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境帶給廣大師生。針 對學(xué)生隨意丟棄火柴梗、廢棄濾紙和廢玻璃管等不文明行為 及習(xí)慣，教師應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格教育學(xué)生，向?qū)W生講解這些行為對周 圍環(huán)境的危害，提高學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識和素質(zhì)，讓學(xué)生主 動積極地打掃實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生，精心維護(hù)實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生，并且重視 廢棄物處理與回收。通過這樣的措施，學(xué)生的綠色化學(xué)意識 不僅能夠得以強(qiáng)化，實(shí)驗(yàn)技能得以提高，同時促使有機(jī)化學(xué) 實(shí)驗(yàn)綠色化的實(shí)現(xiàn)。5結(jié)束語總之，隨著近年來人們環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)以及經(jīng)濟(jì)的 迅猛發(fā)展，我國高校應(yīng)當(dāng)切實(shí)立足于有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn) 狀，結(jié)合有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染性高、污染物產(chǎn)物多等一系列特 點(diǎn)，積極地響應(yīng)綠色化教學(xué)改革的號召，有針對性地采取科 學(xué)有效的改進(jìn)措施，更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法, 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大力倡導(dǎo)綠色化的教學(xué)，真正實(shí)現(xiàn)整個有機(jī)化 學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的綠色化，促進(jìn)學(xué)生環(huán)境