淺談在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)的意義及方法

胡爾西丹·伊麻木 劉 海

新疆醫(yī)科大學(xué)化學(xué)教研室，新疆 烏魯木齊 830054

淺談在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)的意義及方法

胡爾西丹·伊麻木 劉 海

新疆醫(yī)科大學(xué)化學(xué)教研室，新疆 烏魯木齊 830054

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化既是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的重要組成部分，也是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中嶄新的課題。在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中通過合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)裝置等方法與途徑滲透并實(shí)施環(huán)保教育，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和環(huán)保責(zé)任感。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn);環(huán)保意識(shí);綠色化學(xué);微量化

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化既是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的重要組成部分，也是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中嶄新的課題。“綠色化學(xué)”(Green Chemistry)，又稱環(huán)境無害化學(xué) (Enviromental BenignChemistry)。綠色化學(xué)中使用的化學(xué)品應(yīng)遵循4R原則:不用危險(xiǎn)品 (Reject)，減少用 (Reduce)，循環(huán)使用 (Rrecycle)，回收使用 (Reuse)。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)之一就是產(chǎn)生毒性較大，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的“三廢”。雖然暫時(shí)無法將實(shí)驗(yàn)全部實(shí)行綠色化，但對(duì)部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化設(shè)計(jì)，采用多媒體輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，或采用現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段(如微波輻射合成)等也有比較重要的意義。

隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，環(huán)保問題已成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。環(huán)保意識(shí)的高低已成為衡量社會(huì)進(jìn)步和文明程度的標(biāo)志。當(dāng)前，大多數(shù)環(huán)境問題都與化學(xué)物質(zhì)有關(guān)，處理好有關(guān)的化學(xué)物質(zhì)是保護(hù)環(huán)境的重要措施之一。在高校，化學(xué)是眾多專業(yè)的主要基礎(chǔ)課之一，在化學(xué)教學(xué)中，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，在提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)護(hù)意識(shí)。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用到毒害性大、易揮發(fā)的多種有機(jī)物及試劑，如果使用時(shí)不重視，處理不當(dāng)，對(duì)人體健康帶來危害，也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染。我們認(rèn)為，在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，要著眼于減少試劑用量、縮短反應(yīng)時(shí)間以及采取一些相應(yīng)措施，以期取得滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果;不僅滿足于學(xué)生會(huì)做有機(jī)實(shí)驗(yàn)或掌握了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，更要增強(qiáng)學(xué)生在有機(jī)實(shí)驗(yàn)中對(duì)環(huán)保問題的深刻認(rèn)識(shí)。因此，近幾年來，我們將環(huán)境保護(hù)作為有機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)，結(jié)合教材，根據(jù)具體情況，制定出切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)施。

1 對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程進(jìn)行整合，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上體現(xiàn)環(huán)保意識(shí)

我們根據(jù)有機(jī)化學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，按照構(gòu)建有前瞻性、可操作性的教材體系的要求。有機(jī)化學(xué)的內(nèi)容需要結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)挑選授課內(nèi)容，在強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，引入與現(xiàn)代科學(xué)關(guān)系密切的化學(xué)新成果、新技術(shù)及方法，將經(jīng)典有機(jī)化學(xué)理論與學(xué)科前沿發(fā)展相結(jié)合，保證教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性和先進(jìn)性。在近幾年的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們將內(nèi)容上聯(lián)系密切、操作過程相似的實(shí)驗(yàn)合并在一次實(shí)驗(yàn)課上。例如:我們把紙色譜與薄層色譜兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合并為一次實(shí)驗(yàn)教學(xué);將蒸餾、分餾、折光率測定三個(gè)實(shí)驗(yàn)合并為一次實(shí)驗(yàn)教學(xué)。利用有限的教學(xué)資源和教學(xué)課時(shí)來完成較多的教學(xué)內(nèi)容，這種低耗高效的教學(xué)理念，正是綠色環(huán)保意識(shí)在教學(xué)內(nèi)容和課程體系上的直接體現(xiàn)。

2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)裝置，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上強(qiáng)化環(huán)保意識(shí)

在保證實(shí)驗(yàn)更科學(xué)合理、更安全簡便的基礎(chǔ)上，我們從保護(hù)環(huán)境入手，本著藥品投放量最少、反應(yīng)時(shí)間最短、實(shí)驗(yàn)效果最好的原則，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)現(xiàn)常量實(shí)驗(yàn)的半微量化或微量化，并努力做到零排放和零污染。為此，我們不斷結(jié)合實(shí)際，鉆研教材，將原來的實(shí)驗(yàn)反復(fù)分析改進(jìn)，以達(dá)到更安全可靠、保護(hù)環(huán)境為主的目的。例如，我們做“制備乙炔并驗(yàn)證其性質(zhì)”這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將碳化鈣 (電石)事先用無水酒精浸潤，使反應(yīng)不形成泡沫，將恒壓漏斗中的飽和NaCl換成飽和CuSO4溶液，來制取乙炔氣。通過驗(yàn)證，改進(jìn)后的方法，反應(yīng)時(shí)間短，藥品用量少，氣體不必經(jīng)過CuSO4溶液洗滌 (幾乎不含有H2S等雜質(zhì)成份)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯準(zhǔn)確，達(dá)到了理想的效果。有機(jī)實(shí)驗(yàn)中的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，常常是一些污染環(huán)境及危害健康的VOC。做實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡量做到用盡可能少的化學(xué)試劑，獲得比較明顯的反應(yīng)結(jié)果和準(zhǔn)確的化學(xué)信息。這樣不但縮短了教學(xué)課時(shí)，提高了學(xué)生的綜合能力，鞏固了學(xué)生在理論課上所學(xué)的知識(shí)，而且減少了藥品使用量，降低了廢物對(duì)環(huán)境的污染程度。

3 用先進(jìn)的多媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透環(huán)保意識(shí)

計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)在理論課教學(xué)的應(yīng)用上已經(jīng)相當(dāng)普遍，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也應(yīng)該推廣使用。將實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟等制成課件，利用聲音與圖像的結(jié)合，清晰而形象地顯示實(shí)驗(yàn)過程，且模擬實(shí)驗(yàn)軟件使學(xué)生體會(huì)到不同實(shí)驗(yàn)條件下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，既形象生動(dòng)，又節(jié)省易耗品。也可以將教學(xué)計(jì)劃之外的有創(chuàng)新性、綜合性的實(shí)驗(yàn)制成課件放在校園網(wǎng)上，學(xué)生可以根據(jù)自己的課余時(shí)間和實(shí)驗(yàn)興趣有選擇地學(xué)習(xí)，使學(xué)生開闊視野，拓展思維，充分體現(xiàn)因材施教的個(gè)性化教學(xué)特點(diǎn)。用現(xiàn)代化的教學(xué)手段既使學(xué)生掌握了豐富的科學(xué)知識(shí)，又對(duì)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)進(jìn)行了有效滲透。

4 設(shè)置綠色化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

4.1 綠色化 革除毒性大的有機(jī)制備實(shí)驗(yàn)，如由苯和液溴制備溴苯，由苯硝化還原制備苯胺等，選擇一些毒性小得多的制備實(shí)驗(yàn)來訓(xùn)練上述實(shí)驗(yàn)涉及的基本操作。對(duì)一些需大量的有毒溶劑參與的反應(yīng)，也應(yīng)盡可能的改用毒性小的溶劑替代，或在實(shí)驗(yàn)規(guī)模上考慮由常量—半微量—微量。

4.2 連續(xù)化 實(shí)驗(yàn)的連續(xù)化和系列化可減少實(shí)驗(yàn)廢棄物的排放量，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的一個(gè)重要方面。傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的合成練習(xí)只是從合成反應(yīng)的類型出發(fā)設(shè)置試驗(yàn)，這樣就使各個(gè)實(shí)驗(yàn)孤立起來，部分學(xué)生注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而忽視基本操作，做過的實(shí)驗(yàn)印象不深，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室回收了大量各種產(chǎn)品，大部分成廢棄物，污染了環(huán)境。因此，最大程度地提高試劑的利用率，且使學(xué)生對(duì)有機(jī)實(shí)驗(yàn)留下較為深刻的印象，又為保護(hù)環(huán)境出力是應(yīng)該探討的問題。為此，我們在基本操作部分首先做“工業(yè)乙醇的蒸餾”，得到的產(chǎn)品留待實(shí)驗(yàn)“萘的重結(jié)晶”做溶劑，重結(jié)晶的母液在第3個(gè)實(shí)驗(yàn)“簡單分餾”中得以分離，回收的產(chǎn)品乙醇用于“從茶葉中提取咖啡因”，提取咖啡因回收的乙醇由實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一保管，留待下一級(jí)學(xué)生新一輪實(shí)驗(yàn)開始時(shí)再做“工業(yè)乙醇的蒸餾”，從而提高了溶劑的利用率。對(duì)于制備實(shí)驗(yàn)，在考慮到單元操作訓(xùn)練和反應(yīng)類型的選擇基礎(chǔ)上，使一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品盡量成為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料，其優(yōu)點(diǎn)還在于，前面實(shí)驗(yàn)結(jié)果、產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)影響后面實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，增加了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性，使學(xué)生進(jìn)一步了解有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的多步性和復(fù)雜性。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后廢液、廢渣、廢瓶盡可能回收利用，實(shí)驗(yàn)始終貫徹加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的大量廢棄物，如隨意排放，不僅對(duì)環(huán)境造成污染，而且淡化學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，養(yǎng)成不良的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。我們將生成的廢液統(tǒng)一回收，組織學(xué)生利用學(xué)過的化學(xué)知識(shí)來回收處理，既提高了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，又鞏固了學(xué)過的知識(shí)。合成實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品一律回收利用。例如:我們將合成的“1，2一二溴乙烷”、 “1一溴丁烷”、 “乙醚”等回收，進(jìn)行洗滌、蒸餾、干燥，留做性質(zhì)實(shí)驗(yàn);“乙酰苯胺”、“2一硝基一1，3一苯二酚”回收，留著下一級(jí)同學(xué)做基本操作“重結(jié)晶”時(shí)用，得到的純凈的回收品，又可以留做“熔點(diǎn)的測定”用。這樣，我們基本上做到了實(shí)驗(yàn)室無污染、產(chǎn)品鏈?zhǔn)嚼玫牧夹匝h(huán)。對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的有毒、有害氣體，根據(jù)成分安裝氣體吸收裝置。例如:用堿液吸收HCl、SO2等酸性氣體，對(duì)于散落的汞，用S粉處理，減少汞蒸汽的污染。

綠色化學(xué)已成為當(dāng)今化學(xué)發(fā)展的主要方向，是化學(xué)發(fā)展的更高層次。作為化學(xué)教育工作者應(yīng)該肩負(fù)自己的職責(zé)，只有將綠色化學(xué)教育不斷地溶入到教學(xué)中去，從點(diǎn)滴入手，不斷探索和實(shí)踐化學(xué)的綠色化，培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)，從根本上切斷污染源，才能保護(hù)我們?nèi)祟愘囈陨娴沫h(huán)境。在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)是一項(xiàng)十分艱巨而又有益的工作。只要我們在實(shí)驗(yàn)中自始至終做到統(tǒng)籌兼顧、適當(dāng)安排、合理利用，互相監(jiān)督，就能把化學(xué)教學(xué)中環(huán)境保護(hù)的意識(shí)傳播到每位學(xué)生的心中。

［1］胡榮華，黃周璋，李樹保.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”教改淺談［J］.井岡山學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版)，2005，26(3).

［2］俞世沖，孫青類，潘亞菊，沈曉蘭，吳秋業(yè).淺談?dòng)袡C(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和綠色化學(xué)［J］.藥學(xué)實(shí)踐雜志，2004，22(4).轉(zhuǎn)貼于 中國論文下載中心http://www.studa.net.

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1007－8517(2011)15－0079－02

2011.06.29)