大學(xué)普通化學(xué)教學(xué)中引入綠色化學(xué)初探

1、大學(xué)普通化學(xué)教學(xué)中引入綠色化學(xué)初探隨著和諧社會(huì)和科學(xué)發(fā)展觀的逐步推進(jìn)， 綠色化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生， 漸漸地成為未 來(lái)社會(huì)發(fā)展和人類進(jìn)步的重要方向。 綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)， 其核心是利用 化學(xué)反應(yīng)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。 本文主要介紹了大學(xué) 化學(xué)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中開展綠色化學(xué)教育的探索與實(shí)踐， 提出了教學(xué)過(guò) 程 作者簡(jiǎn)介：宋小杰( 1981-)，女，講師，漢，在職博士研究生，參與建設(shè)應(yīng) 用化學(xué)特色專業(yè)(2016tszy025, 2014tz02)和校企共建”應(yīng)用化學(xué)實(shí)踐教學(xué)基地(2016xqj01),參與基礎(chǔ)化學(xué)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)(2013jxtd026)。中實(shí)施綠色化的具 體措

2、施。標(biāo)簽：大學(xué)；普通化學(xué)教學(xué)；綠色化學(xué)；探索與實(shí)踐1. 綠色化學(xué)概念的提出綠色化學(xué)(Green Chemistry)又稱為環(huán)境友好化學(xué)(Environmentally Friendly Chemistrv)、環(huán)境無(wú)害化學(xué)(Environmentally Benign Chemjstrv)、清潔化學(xué)(Clean Chemistry),是指在化工生產(chǎn)中能夠有效使用原料，盡量較少或避免使用有毒、 有害的試劑并能夠消除廢棄物， 在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中以 “原子經(jīng)濟(jì)性 ”為基本原 則，其核心是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染， 反應(yīng)物 的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物 1，既充分利用資源，

3、又不產(chǎn)生污染，建立 環(huán)境友好型的反應(yīng)制備工藝，使化學(xué)工業(yè)得以可持續(xù)發(fā)展。綠色化學(xué)產(chǎn)生于 20 世紀(jì) 90 年代，是化學(xué)領(lǐng)域的年輕學(xué)科 2 ，綠色化學(xué)是節(jié)約資源和從源頭防止污 染的化學(xué)技術(shù)和方法， 在進(jìn)行大學(xué)系列化學(xué)的教育過(guò)程中具有非常深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意 義3-4。進(jìn)入本世紀(jì)后， 各本科院校相繼開設(shè)了綠色化學(xué)。 大學(xué)普通化學(xué)應(yīng)該在教學(xué) 和研究中采用多學(xué)科交叉和多方位傳授的方法向?qū)W生灌輸綠色和可持續(xù)發(fā)展化 學(xué)的理念，需要涉及到科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)學(xué)科與經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)學(xué)和心 理學(xué)等的協(xié)作， 重點(diǎn)包括綠化實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、 可再生能源、 使用可再生資源作為化 學(xué)給料和發(fā)展良性的無(wú)污染過(guò)程。2. 大學(xué)普通化學(xué)中

4、綠色化學(xué)大學(xué)普通化學(xué)包括無(wú)機(jī)化學(xué)、 分析化學(xué)和物理化學(xué)， 它們都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ) 的自然科學(xué)。 如何將綠色化學(xué)的理念滲入到各基礎(chǔ)化學(xué)的課程教學(xué)過(guò)程之中， 如 何使學(xué)生將這種化學(xué)觀念融入到自己的思想之中并指導(dǎo)將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作， 對(duì)于 一個(gè)化學(xué)教育工作者來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的重要的任務(wù)。筆者在多年的教學(xué)過(guò)程當(dāng) 中，在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了積極的實(shí)踐與探索。首先能夠正確認(rèn)識(shí)有毒有害的污染物對(duì)環(huán)境造成破壞的嚴(yán)重性；對(duì)于學(xué)生， 在課堂上， 從第一節(jié)化學(xué)課開始， 就要對(duì)他們進(jìn)行綠色教育， 從思想上確立環(huán)保 意識(shí)，使他們意識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性， 以及在學(xué)習(xí)生活過(guò)程中如何養(yǎng)成良好的 習(xí)慣 5 。理論教學(xué)的過(guò)程，是在教學(xué)大

5、綱的基礎(chǔ)上對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行梳理，在涉 及到綠色化學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候， 教育工作者能夠積極的將知識(shí)點(diǎn)與綠色化學(xué) 聯(lián)系起來(lái)， 將綠色化學(xué)的理念滲入到具體的知識(shí)點(diǎn)之中， 潛移默化地使學(xué)生體會(huì) 并掌握綠色化學(xué)的概念。舉例如下：2.1 內(nèi)容探討綠色化學(xué)就是盡可能小地對(duì)環(huán)境造成副作用， 是實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的基本和重要 的科學(xué)手段。 綠色化學(xué)研究的內(nèi)容顯然要包括化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的三個(gè)基本要素： 一 是研究、變換、設(shè)計(jì)、選擇對(duì)人類健康和環(huán)境友好的原材料或起始物；二是研究 最好的轉(zhuǎn)換反應(yīng)和催化劑； 三是設(shè)計(jì)或重新設(shè)計(jì)對(duì)人類健康和環(huán)境更安全的目標(biāo) 化合物。這三個(gè)內(nèi)容基本上就構(gòu)成了綠色化學(xué)的全部， 也是化學(xué)為人類做貢獻(xiàn)的

6、重要體現(xiàn)。比如在碳族元素的教學(xué)過(guò)程中， 介紹二氧化碳?xì)怏w是引起全球溫室效應(yīng)的主 要原因，另一方面當(dāng)二氧化碳被壓縮到超過(guò)其臨界點(diǎn)的時(shí)候會(huì)成為超臨界流體， 它具有很多優(yōu)良的性能，可以成為一種優(yōu)良的環(huán)保的綠色化學(xué)溶劑 6 。在氧族 元素與氮族元素的教學(xué)過(guò)程中， 介紹酸雨的形成原因 （由二氧化硫、 二氧化氮等 氧化物與水蒸氣反應(yīng)形成） 及危害，引導(dǎo)學(xué)生在今后的科研與工作過(guò)程中盡量避 免產(chǎn)生這些氧化物氣體。 在電化學(xué)腐蝕知識(shí)點(diǎn)講授過(guò)程中， 介紹工業(yè)生產(chǎn)和生活 中應(yīng)用的鍍鋅白鐵， 由于金屬鋅在空氣中的反應(yīng)活性即還原能力比鐵大， 將金屬 鋅電鍍于單質(zhì)鐵的表面，可以有效防止單質(zhì)金屬鐵腐蝕造成的危害。2.2 方

7、法改革1）微型化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是為了讓學(xué)生對(duì)所學(xué)習(xí)的理論知 識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證。例如，在無(wú)機(jī)化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，只要能觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，要求學(xué)生 所加試劑用量一般為 2-3 滴，除特殊要求外，一般不允許超過(guò) 5 滴，盡可能減小 實(shí)驗(yàn)規(guī)模。2）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟。對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和方法的合理優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)實(shí) 驗(yàn)教學(xué)綠色化的有效途徑。 例如，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中 “滴定分析的操作練習(xí) ”實(shí)驗(yàn)中已 經(jīng)標(biāo)定的氫氧化鈉溶液， 可以留待下一次實(shí)驗(yàn)接著使用， 提高效率的同時(shí)也減少 了對(duì)環(huán)境的污染。3）通過(guò)多媒體演示仿真實(shí)驗(yàn)。既能讓學(xué)生直觀的看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，又能從根 本上解決廢液污染問(wèn)題。 一些污染性比較高的實(shí)驗(yàn)可以錄制

8、一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程或者從 互聯(lián)網(wǎng)上下載一個(gè)視頻文件供學(xué)生觀看。3. 普通化學(xué)中綠色化學(xué)未來(lái)的發(fā)展模式綠色化學(xué)是化學(xué)學(xué)科中的研究熱點(diǎn)和前沿。 綠色化學(xué)的內(nèi)涵、 原理目標(biāo)和研 究?jī)?nèi)容需要不斷地完善和充實(shí)， 綠色化學(xué)的發(fā)展對(duì)保持良好的環(huán)境、 社會(huì)和經(jīng)濟(jì) 的可持續(xù)發(fā)展都有重要的意義， 通過(guò)綠色化學(xué)的途徑， 從科學(xué)發(fā)展出發(fā)發(fā)展環(huán)境友好的化學(xué)，才能解決化境污染和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的矛盾3.1 研制對(duì)環(huán)境無(wú)害的新型材料和新型燃料自然界資源、能源都是有限的， 所以人類生產(chǎn)的各種化學(xué)品能否回收、 再生 和循環(huán)使用也是綠色化學(xué)研究的主要領(lǐng)域。 以塑料為例，西歐各國(guó)提出了三 R 原 則，也就是reduce reuse rec

9、ycle,同時(shí)這三個(gè)原則對(duì)能源、燃料化學(xué)品等許多 方面同樣適用。 機(jī)動(dòng)車燃燒汽油和柴油產(chǎn)生的廢氣是大氣污染的根源。 為適應(yīng)綠 色化學(xué)的要求，汽油的組成發(fā)生了深刻變化，既限制汽油的蒸氣壓、苯含量、芳 烴、烯烴含量， 還要求在汽油中加人數(shù)量相當(dāng)?shù)暮趸衔铩?而在我國(guó)能源結(jié)構(gòu) 中，煤是主要能源，應(yīng)將研究、開發(fā)潔凈煤化學(xué)技術(shù)視為當(dāng)務(wù)之急，以利于大氣 保護(hù)。大學(xué)普通化學(xué)教學(xué)不能只注重課本， 遵照本本主義， 應(yīng)該把所學(xué)的知識(shí)與 實(shí)踐結(jié)合在一起， 不能夠只躲在實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn)， 應(yīng)該走向現(xiàn)實(shí)并且去解決現(xiàn)實(shí) 中的種種問(wèn)題，這才是大學(xué)化學(xué)的真正意義所在。 3.2 開發(fā)和應(yīng)用綠色化學(xué)工藝 是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵曾

10、為人類文明做出過(guò)不可磨滅貢獻(xiàn)的有機(jī)化學(xué)化工，在 21 世紀(jì)，依然面臨 著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 大學(xué)化學(xué)中的有機(jī)化學(xué)應(yīng)該要強(qiáng)調(diào)實(shí)用的、 環(huán)境友好的、 資 源可持續(xù)利用的， 也就是從簡(jiǎn)單易得的原料出發(fā)， 在溫和的條件下經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的步 驟，快速、高選擇性地轉(zhuǎn)化為目標(biāo)分子。這就需要教師從理念、原理、方法等方 面對(duì)學(xué)生進(jìn)行鼓勵(lì)、 支持、引導(dǎo)。由于綠色化學(xué)的發(fā)展必然會(huì)推動(dòng)人類社會(huì)的進(jìn) 步，所以在大學(xué)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中一定要十分重視對(duì)此概念、 想法的滲透， 幫助學(xué) 生去了解、學(xué)習(xí)、研究綠色化學(xué)，最終造福于社會(huì)。4. 結(jié)語(yǔ)綠色化學(xué)教育理念在大學(xué)系列化學(xué)教學(xué)過(guò)程中的實(shí)踐與應(yīng)用， 可以顯著增強(qiáng) 教育工作者與學(xué)生的綠色化意識(shí)

11、， 從源頭減少對(duì)環(huán)境的污染， 也為學(xué)生將來(lái)的工 作和生活奠定良好的綠色化思想基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ)。 教師應(yīng)當(dāng)在綠色化學(xué)教學(xué)過(guò)程 中將自己和學(xué)生融入這種改變之中， 將綠色化學(xué)理念真正滲透入學(xué)生大腦， 使他 們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)、工作中始終不忘綠色化學(xué)是可持續(xù)發(fā)展的有效途徑， 唯有如此， 本課程的教學(xué)目的才能達(dá)到。參考文獻(xiàn)：1 馬秀芳 . 學(xué)以致用，培養(yǎng)意識(shí) 現(xiàn)代生活化學(xué)教學(xué)體會(huì) J. 科教文匯， 2012（6）：46-47.2 馮文華，常桂梅.綜合高校開設(shè)公共選修課 化學(xué)與現(xiàn)代生活的探討J. 內(nèi)江科技， 2014（5）：113-114.3 王元蘭，趙芳，文瑞芝.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)的探索與實(shí)踐J 中南 林學(xué)院學(xué)報(bào)：社科版， 2007（1）：236-237.4 馮守華，譚持恒 .化學(xué)的黃金時(shí)代 J. 化學(xué)通報(bào)， 1998（7）：9-14.5 尹國(guó)杰，席曉晶 .高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化 J. 大眾科技， 2009（11）： 145-14