雾霾治理背景下新型大学有机化学教学模式的构建

[摘 要] 机动车燃油——烃类化合物、苯系物及醛酮等是有机化学课程的基本组成部分，它们也是形成雾霾的主要元凶。通过对大学有机化学的教学方法和考核方式等的改进，将雾霾的形成、危害及治理知识渗透到有机化学课程中，构建一种新型的教学模式。该模式可使师范类本科生在掌握有机化学基本理论的同时，又具备解决实际问题的能力，有利于应用型本科人才的培养。

[关 键 词] 大学有机化学；教学模式；雾霾治理

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）34-0028-01

一、引言

在高等师范院校化学教学任务中，有机化学是一门专业的必修课。它主要讲授各类有机化合物的结构和性质的关系及其相互转化的方法。要求学生掌握有机化学的基本理论、基本概念和基本技能。该课程的学习为学生胜任中学有机化学教学和开展科学研究打下坚实基础。

近两年，雾霾对京津冀的影响呈逐年严重趋势。环境治理成为我们的重要任务。雾霾成分分析表明，挥发性有机物（VOCs）约占20%。VOCs的主要成分包括烃类（烷烃、烯烃和芳烃）以及醛酮类等有机化合物。它们都属于大学有机化学的核心知识。然而，目前的有机化学课堂讲解的内容更多地侧重于有机化合物的组成、结构、性质、合成和反应历程等基础理论，而有关这些有机物对环境污染所造成的危害和相应的治理技术等相关内容在目前的课本中尚未体现。基于应用型本科人才培养的理念，通过改进教学模式，在有机化学的相关章节增加了有关雾霾治理的知识，使他们在掌握有机化学基础理论的同时，又能够应用有机化学知识解决实际问题。

二、新型有机化学教学模式改革初探

（一）雾霾的产生、治理及与有机化学之间的关系

雾霾是由一氧化碳、氮氧化物及挥发性有机物（VOCs）构成，以PM2.5和PM10为主。由于混杂着有害物质，雾霾会对人类健康造成较大伤害。

雾霾的主要来源包括工业企业废气的排放、机动车汽柴油燃烧不充分释放出的碳烟颗粒物等。其中，柴油发动机排放的碳烟颗粒物PM（particulate matter）被认为是污染环境的主要元凶之一。它是除水以外的所有固态碳基颗粒和附聚在碳基颗粒表面上的无机物（比如：SO2，NO2，Pb）等物质的总称。减少碳烟颗粒物污染的最直接有效的排放后的处理方法是将碳烟颗粒直接氧化为二氧化碳和水。但由于对于碳烟颗粒的热氧化温度高达550～600℃，而柴油车的排气温度仅为175～350℃，为此，实际应用中需要较高活性的催化剂，来降低碳烟颗粒物的氧化燃烧温度，使碳烟颗粒物被完全氧化而除去。目前常用的催化剂主要包括贵金属和一些过渡金属化合物。

上述三类产生雾霾的主要成分是组成有机化学的基本物质。因此，为了更好地宣传雾霾治理知识，非常有必要在讲解有机化学课程时，向学生渗透相关知识，使他们在了解了一定知识的基础上积极参与到雾霾治理的队伍中。

（二）有机化学理论课教学过程中雾霾治理知识的渗透

1.优化课堂教学方法，补充雾霾治理知识

通过合理利用多媒体教学课件等方法，节约理论课讲解时间，在合适的章节讲授雾霾的危害及治理方法。可使学生在掌握有机化学基本理论的同时，了解环境保护知识，既增加了学习兴趣，又开阔了眼界。例如，在第三章单烯烃的第九节“石油”部分，增加清洁能源知识以及柴油机的主要排放物——碳烟颗粒污染和治理对策；在第七章芳烃一章，讲述三苯类化合物的工业排放、危害及治理技术等。在第十一章醛酮部分，从甲醛的结构、化学性质等出发，展开甲醛危害及治理的讨论。

2.改革考核内容和方式，使学生积极参与雾霾治理

考核内容是引领学生学习的风向标。科学合理的考核方式应该能使学生既掌握了基础理论知识，又提高了对知识的应用能力。所以，在期末考试中，适量增加一些雾霾治理的综合题型。如，在考试中，增加一道针对深度催化氧化苯系污染物或甲醛等问题的设计题，让学生根据自己所掌握的有机化学理论，从催化剂的选择和反应机理等方面，提出自己的治理方案。这样可使学生真正感觉到学有所用，可大大激发他们的求知欲。

三、结束语

笔者具有多年的有机化学教学经验，且多年来一直从事环境污染治理的科学研究。因此，有能力的教师在讲授有机化学理论课的基础上，适当删减一些较陈旧的知识信息，在相关章节渗透各类挥发性有机物的排放方式、治理方法等内容。构建一种新型的有机化学教学模式。这样，可使有机化学在突出基础知识的基础上，与时俱进，更具有新颖性和实用性，培养出更多应用型本科人才。

参考文献：

[1]李景宁，杨定乔，张前.有机化学（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]欒志强，郝郑平，王喜芹.工业固定源VOCs治理技术分析评估[J].环境科学，2011，32（12）：3476-3486.