高校化学实验教学中融入绿色化学理念的思考

金 凯 （长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023）

绿色化学又称 “环境友好化学”、“环境无害化学”、“清洁化学”［1-2］。实现绿色化学是21世纪化学科学研究的重要方向之一，它对环境保护及社会的可持续发展具有重要的指导意义，是环境保护的必经之路［3-5］。面对环境和资源的现状，加强高校关于绿色化学的教育，不仅是全面实施素质教育，提高大学生的环保意识，促进学生全面发展的需要，更是科技进步、社会发展的需要，对于促进人与自然的和谐发展，建设美丽中国具有重要的现实意义。

绿色化学的根本目标就是从节约能源和防止污染的观点来重新审视和改革整个化学和化工领域，在化学研究和化工生产过程中不再使用有毒、有害物质，不再产生废物。其最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，以保证过程和终端均为零排放或零污染。

1 高校化学实验教学中融入绿色化学理念的必要性

21世纪是 “绿色世纪”，可持续发展已经成为人类社会发展的主题。发展绿色化学已成为当今社会在节约能源、防治污染、保障人类健康与安全等方面的迫切需要。实验教学是高校教学活动的重要组成部分，对于培养学生的专业技能、提高学生综合素质起着重要作用。因此，将绿色化学理念融入高校化学实验教学之中显得非常必要。

第一，解决高校化学实验教学中存在的师生环保意识不够、节约意识不强和实验教学过程粗放等问题需要融入绿色化学的理念。运用绿色化学的理念分析高校化学实验教学，发现其中还存在许多问题，表现在：教材较少提及 “绿色化学”这一概念，造成学生对于绿色化学理念学习不够系统，对其理解不够；教学手段与方法落后，不能适应开设绿色化学实验的要求；教学投入不足，实验设备陈旧，不能满足绿色化学实验的要求；师生环保意识、节约意识有待加强，实验教学过程粗放等等。要解决这些问题，只有在化学实验教学中融入绿色化学的理念，才能更新教学理念，从实验指导思想、实验内容选择、实验仪器研制、实验装置和步骤的设计等方面入手，提高化学实验教学的质量。

第二，实现高素质的人才的培养目标需要融入绿色化学的理念。培养高素质的专门人才是高校教学的根本目标。引导学生关注人类发展所面临的与环境化学相关的社会问题，让学生体会绿色化学对提高生活质量和保护环境的积极作用，提高学生运用化学知识解决有关问题的能力是高校化学实验教学的重要任务。要完成这些重要任务，实现培养目标，就应该让大学生具有绿色化学的理念，掌握绿色化学知识，为实现社会可持续发展服务。

第三，适应社会对高校的新要求需要融入绿色化学的理念。为了保证未来经济与社会的稳定持续发展，我国也十分重视绿色化学方面的研究工作，社会对高校在绿色化学的研究与实验方面提出了越来越高的要求。因此，必须在高校实施绿色化学教学，让师生了解绿色化学对于人类及其赖以生存环境的可持续发展的重要性的认识，将绿色化学的思想贯穿于化学教学的全过程。

2 高校化学实验教学中融入绿色化学理念的措施

高校化学实验教学一般包括实验预习、实验操作、实验总结等几个环节，由实验指导教师、实验员、学生共同参与完成。为保证绿色化学理念的贯彻落实，实验指导教师要在化学实验教学全过程中注重对绿色化学理念的灌输和引导，培养学生对绿色化学的兴趣，加强绿色环保意识的教育，把保护环境的知识和意识一点一滴地渗透到教学中，通过系统的化学实验教学让学生明确的了解到绿色化学的内容及重要性。

2．1 树立绿色化学理念，在实验准备中体会与改进

实验的第一步就是实验预习，实验预习要求学生对实验原理、实验方法、实验目的和实验内容有所了解。在此过程中可引导学生从绿色化学的角度出发，检查实验原理是否符合绿色化学理念，实验方法是否遵循了绿色化学的基本要求，实验目的是否与绿色化学理念不冲突等。

首先，从原理上考虑不同实验合成方法和途径，尽量避免选用消耗原料多、高耗能，过程复杂、步骤多的反应途径，而多选取原子利用率高、低能耗、过程简单、反应步骤少、副产物少的反应途径。同时要考虑选用的实验原料的安全性，实验中选取的溶剂是否安全，实验过程中是否产生污染性物质，产品及副产物是否对环境友好。例如：传统的SO2和H2S气体反应产物的实验探究中，若将Na2SO3和FeS分别装进分叉管中然后迅速滴入盐酸则可非常清楚地观察到实验现象。然后向分叉管中加入NaOH溶液，吸收过量气体，中和过量的酸。这样既节省了药品，也可以防止反应中有害气体的泄漏。

其次，尝试改进传统的实验手段，尽量使其向绿色化学靠拢。通过所学知识，以绿色化学的理念为基础，开发新的实验手段。将烧杯、锥形瓶的 “大型”实验缩小为试管中的 “小型”实验，甚至到点滴板上的 “微型”实验，从而减少原料消耗和能源消耗，还能降低对环境的危害。在实验方法的预习中应考虑到催化剂的使用，合理使用催化剂能更好地提高反应效率，降低反应能耗，提高原料利用率。比如在做H2O2的分解实验时，往往采用MnO2固体做为催化剂，可这种强氧化剂处理不当会产生环境污染，结合生物上所学酶的知识，尝试用生物活性酶——过氧化氢酶 （猪肝磨碎即可）来代替，也取得了明显的实验效果，使用这种催化剂不但可以提高催化效率，更重要的是对环境不会产生任何的污染［2］。

最后，要确定实验目的不与绿色化学理念相冲突，要有明确的实验产物，尽量降低副产物的产生。

2．2 以绿色化学为指导，在实验过程中操作与实践

在实验过程中应以绿色化学理念为指导，在严格按照实验要求完成实验步骤的同时尽量做到绿色化。要在实践中检验自身构想的可行性，通过实验中的现象分析实验成功或失败的原因，详细记录相关数据及现象，同时也要严格遵守实验操作要求，保障实验安全顺利进行。

在实验操作中，要尽可能用少的药品获取最有效的实验信息，构建药品用量少、仪器容量小、基本无污染、实验现象直观明显的化学实验模式。同时，在取用对身体和环境有害的药品时应尽量做好防护工作并且操作迅速准确；在加热系统时选取合适的加热方式，提高实验效率降低实验能耗；适当使用催化剂可缩短反应时间，并提高原料转化率；当不可避免使用挥发性溶剂时尽量使用封闭式设备进行试验，以减少其对环境的危害；对于实验过程中产生的废弃物，如废气、废液和副产物不能随意排放，对环境有污染的应采取适当方法进行吸收或采集。实验时应注意安全，并养成实验完后整理实验器材及药品的良好习惯。

2．3 以绿色化学为标准，在实验结果中归纳与总结

实验结束后整理实验结果，总结实验中遇到的问题及经验。反思实验过程中是否遵循了绿色化学的理念，思考对实验的改进成功或失败的原因。将自己实验中总结的经验和问题与同学及老师多交流，吸取他人的优点进一步完善自身的实验方案。根据实验结果检测初始设计的可行性、安全性和高效性。

2．4 以绿色化学为目标，在多媒体应用中实现

多媒体技术在实验教学中的应用和发展，对保护自然资源，解决化学实验的环境污染起着积极的作用。多媒体技术可以把操作条件要求苛刻的实验、或设备复杂且反应速度慢的实验、或常规实验无法开展但又很重要的实验，生动逼真表现出来，会取得较好的教学效果。比如可以用计算机三维动画模拟电解饱和食盐水的实验产生氯气的过程，让学生从微观的角度诠释微粒的运动，并显示两极的变化，不仅可以收到比较好的实验效果，还可减少氯气对学生和环境的损害。

教师可以开发或利用界面友好、操作方便的仿真实验室模拟软件，实现化学实验与计算机技术的有机结合。这样既可以减少有毒有害试剂的使用，减少有毒的气体或有毒废液的排放，真正实现实验绿色化，减轻实验对环境的污染，也能寓教于乐，很好地再现实验现象，并能培养学生的实验设计能力，充分体现和渗透绿色化学的理念。

［1］李 红．在化学教学中进行绿色化学教育的途径 ［J］．考试周刊，2011，（21）：169-170．

［2］薛 莹．STSE教育在中学化学实验教学中的渗透 ［D］．苏州：苏州大学，2011．

［3］李德华：绿色化学化工导论 ［M］．北京：科学出版社，2005．

［4］宋晓岚，詹益兴．绿色化工技术与产品开发 ［M］．北京：化学工业出版社，2005．

［5］单永奎．绿色化学的评估准则 ［M］．北京：中国石化出版社，2006．