大学有机化学实验教学中绿色化学理念的探索及应用

　　化学工业的高速发展同时也带来了严重的环境污染问题，导致全球性生态环境恶化、气候变暖、资源匮乏。进入21世纪，随着社会公众的环保意识的增强，人们将低碳环保、节能减排和可持续发展这些具有深远意义的概念赋予了一个象征生命和希望的名词---“绿色”,实现社会经济的“可持续”、“绿色”发展已是全人类的共同心愿。同时，人们开始致力于从源头上治理污染，探索采用化学的原理来预防污染的方法。绿色化学倡导环境保护，主张不使用有毒、有害物质，不产生废弃物，最终实现零排放和零污染，被誉为是更高层次上的、可持续发展的化学，其也是一门能够保护环境的化学技术。将绿色化学理念贯穿于化学教学的各环节中，培养学生的绿色化学思维，提高学生的绿色化学实践能力是绿色化学教育的重要途径，也是国内外化学课程教学改革的重要目标之一。

　　一、培养绿色化学理念，增强学生的环保意识。

    教学理念是人们对教学活动的思维方式和持有的基本态度与观点，也是人们从事教育教学活动的基本信仰，即人们对教育教学活动内在规律认识的集中思想表现。学校的教学工作以教育和学习为基本活动形式，它必须在教学理念的指导下进行。绿色化学不仅仅是一门预防污染的化学技术，还是一种新的思维方式，培养学生的绿色化学理念是实现化学实验绿色化的最基本保障。只有将绿色化学的理念融入实验教学的各环节中，学习绿色化学知识，增强环境保护意识，形成绿色化学的思维方式，才能提高学生的绿色化学实践能力。有机化学实验教学是向学生传授环保知识的最佳场所，其不仅要使学生掌握各种实验技能和观察、动手、分析、解决有机化学问题的能力，更要强化学生的环保意识，强化学生对社会高度负责的主人翁精神。化学教师应充分利用绿色化学的原理、特点和相关知识，通过设计特定实验教学过程使学生逐渐产生绿色化学理念，形成绿色化学的思维方式。教师在实验教学中适时讲述全球环境问题与化学污染的关系，灌输绿色化学思想，让学生清醒地认识到现阶段环境保护的重要性、必要性和紧迫性，在获取化学知识的同时受到良好的绿色化学教育，从而提高学生的环境保护意识，只有具备了绿色化学意识才会产生积极的行为效果，在一定程度上培养学生的社会责任感。

　　二、优化、改革实验教学内容。

　　1.化学实验的绿色化。随着绿色化学成为现代化学可持续发展的方向，化学实验的绿色化成为化学研究的重要内容，化学实验绿色化包括：化学试剂、溶剂和催化剂等的绿色化。环境友好的“洁净”反应介质是绿色化学研究的重要原则之一，在实验过程中要尽量使用无毒无害的试剂和溶剂，合理设计实验过程从而实现实验的绿色化，尤其是水介质中的有机化学反应因具有分离简单、产率高、选择性好、污染少且无毒、价廉等优点，是最有希望实现工业化的绿色合成方法之一。例如，水介质中的各种缩合反应、亲核加成反应、环加成反应和多组分反应等已经取得较大进展。

　　此外，用水作为分散剂的水溶性涂料的制备已成为全世界涂料工业的新方向，用超临界二氧化碳代替有机溶剂作为油漆涂料的喷雾剂和泡沫塑料的发泡剂也已经取得较大进展。催化剂的使用也应首选无毒害、无腐蚀的物质，同时改革重组现行实验教学内容，改变原有实验项目，在达到既定教学目标的前提下，淘汰对环境危害较大的实验，改进实验方法，进行大规模的筛选和比对，尽量减少有毒、有害试剂的使用，选择更符合绿色化学理念的实验体系。将各制备实验尽可能串联起来，实现实验项目的连续化，即把前一个实验制备得到的产物作为后一个实验的主要原料连续使用，既能科学、直观地达到实验所要求的教学目标，又始终注意将化学试剂对环境的影响降到最低，体现绿色化学的教学理念与思想。

　　2.微型实验和常规实验相结合，倡导绿色化学。微型化学实验是指在微型化的仪器、装置中用尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验原理和方法，具有实验成本低、反应时间短和绿色环保的特点。微型化学实验不但能满足实验的基本要求，还能减少试剂对人体和环境的伤害。在实验时，其试剂用量是常规实验的数十分之一甚至千分之一，因此，采用微型化学实验代替常规实验能够大大减少化学实验室各种废物的排放，有效改善实验室环境，减少对周边环境的危害。微型化学实验的开设对药品试剂消耗量大、化学毒性高、污染严重、实验操作过程复杂的化学实验尤为必要。因此，在有机化学实验教学过程中我们根据实验的内容、目的、现象和定量要求将常规实验和微型实验有机结合，取长补短，以提高学生的绿色化学实践能力。然而，微型实验不是对常规实验的简单减量和机械微缩，它是在绿色化学理念和微型化学思想指导下对常规实验进行改革而形成的实验新思想、新方法和新技术。“用尽可能少剂量的试剂来做尽可能小的实验”是微型化学实验的核心，也是微型化学实验教育的思维方向。为预防化学污染，推动化学实验由常量化向微量化发展，是化学实验绿色化改革和发展的动力之一。

　　3.课堂教学和多媒体教学相结合，减少对环境的污染。随着计算机技术的发展，把现代教育技术手段与化学实验相结合，必能增加实验的功能，优化实验教学设计，提高实验教学质量，让学生在理论与实践的融合中更好地提升自身的素能。尤其是多媒体、计算机网络、远程通讯等先进信息技术作为一种动态、高效、大容量的现代化教学辅助手段，不仅能直观地表现化学世界的奥秘，吸引学生的注意力，而且可以极大地减少日常化学试剂的用量，降低实验成本的同时，实现了从根源上减轻对环境污染的绿色化学原则。例如，有机化合物的定性鉴定实验不仅需要的试剂种类繁多，而且所用到的绝大部分药品都毒性大，对人体健康和环境污染危害大。对有机化合物性质鉴定实验的全过程采用摄像、剪辑和多媒体加工技术进行加工处理，既能突出重要的实验现象，又不失演示实验的真实性，大大增强演示实验的时效性。因此，对于基础性实验或验证实验，尽量采用多媒体及化学虚拟仿真技术等辅助手段，在得到基本化学信息的前提下，能大大减少化学试剂对环境的污染。

　　三、加强实验过程管理。

　　1.规范实验操作，减少“三废”的产生。在实际教学中，一方面我们可以严格规定取用药品的量，这样既规范了实验操作，节约了药品，又减少了对环境的污染，同时也培养了学生严谨的实验态度和科学的实验方法；另一方面我们也可以将定性实验中的药品定量化，例如在烃的性质实验中，实验室制备乙炔气体时，可以根据学生的组数粗略的计算所需乙炔的用量，根据计算的结果来取用电石的质量。这样做不仅能培养学生科学严谨的工作作风，提高实验的科学性、规范性，同时也为减少环境污染奠定基础。

　　2.妥善处理实验室的“三废”.注重环境保护，加强实验过程管理，应加强完善有机化学实验室制度化、规范化建设，禁止实验室尾气任意排放，废液、废弃物随意倾倒。对每次实验产生的实验室废液、废气和废渣进行科学安全处理，确保将化学实验室的污染程度降到最低，以减少废物向周边环境的排放。将化学实验使用过的酸、碱、重金属盐等各种废物进行分类收集、集中安全存放、定期统一处理。能产生大量有害和腐蚀性气体的实验必须在通风橱内完成，并将有害尾气采用吸收、中和等方法进行净化处理。通过对有机化学实验产生的“三废”进行无毒无害化处理，最大限度地减少实验对环境的污染，培养学生高度负责的科学态度。

　　四、完善实验考核体系，凸显绿色化学理念。

　　实验教学的考核评价体系对学生的创新学习有重要的导向和鼓励作用，实验教学效果考核评价应以整个实验过程为基础，凸显绿色化学理念。现行有机化学实验评价体系应从评价方式、评价内容、评价主体等方面进行完善改革。评价方式应强调对实验全过程的整体、动态评价，给学生更多的自主权，让其开放思维，大胆探索。评价内容应重点考虑实验方案的设计是否能提高反应中各原子的利用率，反应条件是否无毒无害，反应过程是否能减少废物向环境的排放，实验过程中学生对实验室“三废”的处理方式是否恰当等等，重点突出绿色化学的理念和思想。

　　五、结语。

　　培养、提高学生的绿色化学理念和环境保护意识是实现化学教学绿色化的最基本保障，也是提高学生化学研究和绿色实践能力的前提；优化、改革实验教学内容，改进实验教学手段和方法，规范实验操作，改进化学实验教学评价方式，加强实验过程管理是提高学生绿色化学实践能力的重要途径。总之，化学实验绿色化已成为国内外化学课程改革和可持续发展的方向，提高学生的绿色化学研究能力是本世纪国内外高等学校人才培养的重要目标之一。

　　参考文献：

　　[1]冉秀芝，王敏，李军，许俊强，林勇，尚宏利。大学化学实验教学中构建绿色化学思维的探索与实践[J].化学教育，2013,（9）：59-61.

　　[2]杨廷海，牟志刚，刘维桥，尚通明。绿色化学在高校化学实验教学中的实践与探索[J].合肥师范学院学报，2014,32（6）：99-100.