绿色低碳下如何改革有机化学实验教学

　　从 2005 年开始，联合国环境署连续 4 年将“世界环境日”主题确定为绿色发展和低碳经济，与此同时包括中国在内的许多国家将绿色低碳发展纳入经济社会发展规划当中。以低能耗、低物耗、低排放、低污染为特征的绿色低碳经济正成为 21 世纪世界各国转变发展方式的新选择[1 -2].在大学教育当中，必然要把绿色低碳理念传授给每个学生，只有这样，才能够进一步促进“节能环保”、“环境保护”等观念深入人心，为国家培养出走新型工业化道路的综合性人才，最终促进整个社会的可持续发展[3 -4].

　　化学是一门实验性很强的学科，而有机化学实验又是各高校化学及相关专业的重要实验课程之一。有机化学实验中的药品试剂，大多数以煤、石油、天然气为原料，通过人工方法深加工制得，而且实验过程中又会产生废气、废液和废渣等化学污染物。因此，有机化学实验注定与“绿色低碳”有着密切的联系。如何将“绿色低碳”理念贯彻到大学有机化学实验教学当中，对于社会的可持续发展有着不可估量的作用。

　　1 培养绿色低碳理念。

　　党的十六大提出了以人为本的全面协调可持续的科学发展观，其中“人的全面发展”是科学发展观的重要内涵。而教育事业的核心，就是要以学生为中心，促进学生全面发展。

　　高校教师在进行思想教育和专业教育的同时，要把“绿色低碳”、环境保护、可持续发展等思想渗透到有机实验课堂教学当中，让学生切身体会到废弃物的产生及处理、资源化利用的方法，增强大学生的环境保护意识，促进学生全面发展。

　　2 更新实验内容。

　　2. 1 实验内容的调整。

　　有机化学实验当中需要的试剂和药品很多都是强酸、强碱、有毒、易挥发、易腐蚀，而且反应的过程不仅有危险而且产生废弃物，处理不当就会对学生的人身安全和环境保护造成危害。因此在有机实验的安排中，应淘汰高危险、高污染的实验项目，补充污染小和环保型的实验。例如，在做减压蒸馏的实验当中，用的试剂是苯乙酮，苯乙酮不仅对身体有害而且还会污染环境，此实验完全可以用自来水代理，既学会了基本的操作又不会污染环境； 传统的“乙酰苯胺的制备”实验，所用的酰化试剂是乙酸酐，此实验可用毒性更低、价格更便宜的乙酸代替； 用“1 - 溴丁烷的制备”实验来代替“溴苯的制备”,回避了苯和液溴的污染性和危险性，而改用溴化钠来制备溴化氢气体，并且学会了有害气体的吸收装置。

　　2. 2 实验规模的调整。

　　有机实验所用的药品试剂大多有毒有害，减小实验规模后，所用的试剂量为常规用量的几分之一到几十分之一。这样不仅减少了试剂用量，节省了时间，而且提高了实验的安全性，减小了有机实验对环境的污染。但是，减小实验规模也有它的缺点，尤其是对有机实验操作还不是很熟练的学生来说，减少试剂用量，如果操作不慎，一不留心，就很有可能得不到产品，会对学生的实验积极性造成打击，因而通常采用常量实验。虽然缩小实验规模的半微量化实验是有机化学实验改革的趋势，但是对于蒸馏、分馏、减压蒸馏等重要的基础性实验，要仍然采用常量实验，待学生的实验操作熟练之后，对于有危险性、污染性的实验可以采用减小实验规模的方法。通过常量和半微量的实验操作结合，不仅能提高学生的实验操作技能，而且增强了学生的环境保护意识，利于培养适应于社会发展的新型人才。

　　3 更新实验方法。

　　3. 1 微波、超声波等新实验技术的引进。

　　微波技术是近一个世纪以来最重要的科学技术之一。大量实验结果表明，借助微波技术进行有机反应，不仅反应速度较传统的加热方法快数十甚至上千倍，而且具有操作简便、产率高及产品易纯化、安全卫生等特点[5].在有机实验中应用超声波技术，不但可以缩短反应时间、提高反应产率和选择性，而且还可以改变反应的方向和途径，使一些在通常条件下不能进行的反应得以实现[6].因此，在有机实验的教学当中，如果引进微波和超声波技术，将不仅能够节省大量的时间，而且反应需要的试剂量少，既节约能源，又有利于环境保护，还能让学生学习微波技术。引入微波和超声波技术，是实现有机化学实验“绿色低碳”的一个重要手段。

　　3. 2 新教学模式的引进。

　　“慕课”是英文 MOOC 的音译词，为 Massive Open OnlineCourse（ 大规模开放网络课程） 的缩写，是近年来开放教育领域出现的一种新课程模式，其本意是“大规模、开放性的在线课程”[7].目前的有机化学实验课程中，实验项目的危险性小且难度不大，但是有机实验还包括贵重药品、剧毒、高温、高压、无水无氧等。对于这些实验，很多实验室难以实现，且对老师和学生的实验操作技能要求较高。而慕课的载体为微视频，老师可以为这些实验制作视频，真实展示条件要求苛刻的有机实验的操作过程、实验现象及危险的处理方法。这样不仅可以使学生学习实验原理和方法，更重要的是节约了药品，减少了对环境的污染。

　　3. 3 不同学科实验的对接。

　　虽然目前大学不同学科设置的实验课程较多，但是实验都相对独立，不同学科实验没有衔接。学校可以将有机化学实验与仪器分析实验对接起来，用学生在课上合成出来的样品进行分析检测实验。比如有机实验中合成出来的苯甲酸可以拿去做熔点的测定实验和红外光谱实验，1 - 溴丁烷可以去做折光率、核磁共振等分析测定实验。这样既分析了实验样品的纯度又让学生学习了图谱的分析方法。

　　3. 4 废物循环利用。

　　有机化学反应的一大弊端就是会产生很多的废液和废渣，如果将废渣堆积，或者将废液直接倒入下水道，不仅会对环境造成严重的污染，而且还会淡化学生的环保意识。比如“从茶叶中提取咖啡因”实验中提取的咖啡因可以做分析测定的实验，而回收的乙醇既可以成为下一批学生的溶剂，又可以用做“乙酸乙酯的制备”实验中的试剂。在实验室现有条件下对于能够处理的废液和废渣，要用物理或化学方法进行预处理，对不能够处理的要集中收集存放，与相关处理厂家联系进行统一回收。

　　4 结束语。

　　总之，在有机实验教学中贯彻绿色低碳理念，对于从事化学教学的老师来说还有很多工作要做，如实验教学内容的更新、环境友好试剂的选用、慕课等新教学模式的探索等等，更要让学生时刻树立环境保护、合理利用资源的责任心，为国家培养出走新型工业化道路的人才。贯彻绿色低碳理念是新世纪有机化学实验教学的发展方向，也是时代赋予化学相关工作者的艰巨任务。

　　参考文献。

　　[1]彭近新。 全球绿色低碳发展与中国发展方式转型[J]. 环境科学与技术，2012,35（ 1） : 1 -12.

　　[2]程宇航。 我国产业升级的绿色低碳路径选择[J]. 江西社会科学，2010（ 9） : 77 -82.

　　[3]肖 莹，刘 珊，周玉海。 低碳经济与低碳技术[J]. 西安文理学院学报（ 自然科学版） ,2010,13（ 4） : 111 -115.

　　[4]宋桂苓。 绿色有机化学实验的探索和实践[J]. 实验室研究与探索，2006,25（ 8） : 898 -991.

　　[5]李芳良，李月珍，农兰平。 微波技术在化学中的应用新进展[J]. 广西科学，2004,11（ 2） : 121 -126.

　　[6]闪俊杰，杜振雷，李 青，等。 超声波在化学工业中的应用[J]. 河北工业科技，2009,26（ 2） : 127 -130.

　　[7]殷丙山，李 玉。 慕课发展及其对开放大学的启示[J]. 北京广播电视大学学报，2013（ 5） : 29 -34.