摘要:把绿色化学理念融入高校有机实验课程教学中是培育大学生保护环境逐步形成环保意识的有效途径。本文以《有机化学实验》课程教学为蓝本,探讨优化实验内容、绿色实验、推广半微量、微量等实验方法,旨在培养学生环保意识。
关键词:有机化学 绿色化学 实验
1 概述
绿色化学同时被称为是环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,它是指采用化学的方法和技术从源头上
减少或清除有害物质的使用与排放,使得原料中的每一
个原子尽可能转化到所需要的产物中去,达到充分利用
原料和减少废物排放的化学。[1-2]其核心价值理念就是通
过绿色化产品、催化剂、原料等来力争实现环境友好。着力于经济的发展来看,绿色化学有利于促进经济可持续发展、减少生产成本、对自然资源和能源进行合理利用;立足于环境的可持续发展来看,绿色化学是实现零排放,降低污染重要途径之一;立足于科学的发展观点来看,传统化学科学是绿色化学的基础,绿色化学是传统化学质的飞越。
2 绿色化学理念渗透实验教学各个环节
有机化学学生实验流程主要有以下五大环节,包括预习、教师讲解、学生实际操作、书写实验报告、批改与讲解,在这些环节中应当将“绿色”的理念灌输给学生,有目的培养学生绿色化学教育观念以及可持续发展意识。在预习环节,理解实验原理并弄清产物经济效能如何,副产物是否有开发价值,是否有其他合成路线来提高产率或者缩短合成的时间;在讲解阶段,教师从理论分析、关键实验步骤、试剂毒理性参数以及后处理方法等方面,让学生明确实验操作关键点及注意事项;在实际操作阶段,操作规范与否,药品取用是否适量,对于取量不确定试剂,满足实验需求前提下尽量取最少量,实验装置是否注意尾气处理、废物等分类处理等问题,以培养学生养成良好实验习惯;其次,实验结束时,教师指导学生处理好“三废”,可回收利用的溶剂蒸馏回收,对于废液、废渣分类放置,采取集中回收,统一处理;在书写实验报告环节,对于结果的分析,例如如何提高产率,实验实施阶段操作不当带来的影响等,让学生自我总结提升理论与实际操作,完善实验步骤,避免类似实验实施中出现同样错误,以达到提升学生绿色化意识;最后,在批改与讲解阶段,总结不足,以便在后续实验中改正。
3 合理编排实验培养学生绿色化学意识
教师备课需明确化学大纲要求,并仔细推敲,原先独立的实验、造成实验试剂种类繁多、废弃物多的现象,统筹实验项目、精心设计内容,开展连续系列实验,上一个实验产物做为下一个实验的原料,合理充分利用原料,既节约实验成本,又减少了实验废弃物对环境的污染。例如蒸馏实验操作中,重蒸产物乙醇可作为实验“萘的重结晶”溶剂或者中草药植物有机成分的提取实验等,前一个产品为下一个实验的原料;再如,将有机实验与仪器分析实验相结合,核磁、红外、色谱和质谱等绝大多数是分析有机物化合物,因此,学生在进行有机物提取实验或者有机合成实验中所得产物时,可及时通过仪器对产物进行理化分析,在老师的指导下检测其产物的纯度等,通过实验数据分析得出结论,这样既能达到仪器分析实验目的,又能够将合成与提取分离全过程了解透彻,达到逐步培养学生学习兴趣和初步建立科研思想,这样学生既统筹了知识点,又使综合实验能力得以提高,以系列实验来培养学生的综合能力和创新意识,在具体操作中逐步培养学生的环保意识。
4 改进方法、增设辅助教学设备
近年来,随着微型实验迅速发展,调整、优化这类实验,性质实验特别是易出现象、耗时短的可改为演示实验。在实际操作中积极推广半微量实验或者微量实验,通过查阅文献在实验中尽量做到少用实验试剂,而达到明显的化学现象。在实验中将甲基苯磺酞胺的制备量减为75%,反应时间缩短半小时,同样达到很好效果,所产生的废物数量也大幅度减少。比较重要的实验但是由于条件限制、重污染、毒性大难以开设如溴化反应等,可通过看CAI课件形式将整个实验流程展示。这样既能学到规范操作,又能加深对实验原理的理解,CAI课件将实验的图文并茂全部展现出来,身临其境感受到实验内容。
除此之外,例如较为经典的制备实验,也可通过课件模拟实验过程,在实际操作前,将实验理论知识、注意事项、如何安装装置等进行了解,在一定程度上减少了实验带来的污染和一些不安全因素,这是一种行之有效的“绿色”教学方法。[3]
5 结束语
通过以上措施,既能完成大纲所规定的教学内容,又能让学生在学习实验操作技能的同时又强化了环保意识,圆满完成实验教学任务,以至达到良好的教学效果。将绿色化学的理念渗透到整个有机化学实验教学中,从源头上降低污染,从而达到实验中的零排放。总之,只要教师精心研究实验内容,勇于探索并承担减轻实验室污染的责任,逐步实现有机化学实验绿色化目标。
参考文献:
[1]朱清时.绿色化学[J]化學进展,2000,12(4):410-413.
[2]蔡卫权,程蓓,张光旭,刘小平.绿色化学原则在发展[J].化学进展,2009,21(10),2001-2008.
[3]杨国玉.有机化学实验绿色化教学的改革与实践[J].实验室科学,2010(8):26-28.
作者简介:
李雯霏(1984-),女,广西桂林人,桂林理工大学高等职业技
术学院冶金与资源工程系教师,主要研究方向:研究有机天然产物
的提取、分离及结构改造,生物有机与药物化学相关领域的研究工作。