農(nóng)林院校應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)改革初探

王 鳳 周文明 王俊儒

（西北農(nóng)林科技大學(xué)理學(xué)院，陜西 楊凌712100）

有機(jī)化學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是將有機(jī)化學(xué)的原理、有機(jī)化合物的研究方法、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作與綜合技能融為一體的綜合性課程，是培養(yǎng)化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的綜合能力的重要組成部分[1]。我校應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室及有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期以來(lái)一直是污染最嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)室，給做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生和代課教師以及實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備人員的身體造成健康損害。造成污染嚴(yán)重的原因一方面是由于實(shí)驗(yàn)室硬件環(huán)境比較落后，實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)狀況不好；另一方面是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排比較陳舊，絕大部分是常量以及超過(guò)常量的操作，實(shí)驗(yàn)廢棄物產(chǎn)生較多；另外，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中不注意廢棄物的安全排放，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也沒(méi)有安排這方面素質(zhì)的培養(yǎng)。針對(duì)以上存在的問(wèn)題，我們調(diào)研比較了國(guó)內(nèi)外著名高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及模式，借鑒他們建設(shè)綠色有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合學(xué)校應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)際情況（實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、教師配備、學(xué)生情況、培養(yǎng)計(jì)劃等），初步建立了我校應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)新的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)體系。新教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了較大的調(diào)整優(yōu)化，取消了單純的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，安排的合成實(shí)驗(yàn)在兼顧多方面訓(xùn)練學(xué)生基本操作技能的同時(shí)增加了多步合成實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，增加設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)部分以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立研究的能力；實(shí)驗(yàn)方法上注重綠色化，從原料的選擇、試劑用量的確定以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段的更新等方面進(jìn)行整合，初步建立了應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)體系。

首先，新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作強(qiáng)調(diào)綠色化教學(xué)內(nèi)容的建立，對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了較大的調(diào)整[2]。在不影響教學(xué)目的的前提下，選擇毒性危害小，環(huán)境污染輕的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。如原來(lái)開(kāi)設(shè)柱色譜基本操作訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)為“鄰硝基苯胺和對(duì)硝基苯胺”的分離，所采用的洗脫液為“苯”和“乙醚”的混合溶劑。苯會(huì)損害人類(lèi)的造血系統(tǒng)，乙醚容易揮發(fā)。現(xiàn)在已用“菠菜色素的提取和分離”來(lái)代替柱色譜操作訓(xùn)練，洗脫液盡量采用對(duì)人毒性小的丙酮和石油醚等。

其次，將原來(lái)的常量實(shí)驗(yàn)改成半微量實(shí)驗(yàn)或微量實(shí)驗(yàn)。研究半微量和微量實(shí)驗(yàn)的初衷是為了實(shí)驗(yàn)室的安全和環(huán)境保護(hù)，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中用到的揮發(fā)性、易燃易爆、有毒有害試劑很多，所以，減少試劑用量可以減少試劑儲(chǔ)存過(guò)程中的安全隱患，減少潛在的環(huán)境污染排放[3]。我們?cè)诤铣蓪?shí)驗(yàn)中基本實(shí)現(xiàn)了投放原料為毫摩爾級(jí)的反應(yīng)，半微量實(shí)驗(yàn)減少了實(shí)驗(yàn)試劑的投入，在保證教學(xué)目的的前提下也降低了實(shí)驗(yàn)成本，最重要的是從源頭上減少了實(shí)驗(yàn)廢棄物的排放，減少了治理環(huán)境污染的壓力。

再次，采用連續(xù)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。一步合成實(shí)驗(yàn)是以訓(xùn)練學(xué)生基本操作技能為主的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，最終產(chǎn)品多為廢棄物，由實(shí)驗(yàn)室收集作為廢棄物處理。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，是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室綠色化的一個(gè)重要方面。根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求把一系列合成實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，把一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的產(chǎn)品作為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的原料來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的循環(huán)綜合利用。如安排得“正溴丁烷的合成”和“2-甲基-2-己醇的合成”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，第二個(gè)實(shí)驗(yàn)所用到的原料“正溴丁烷”是學(xué)生自己在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中制備的。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不僅最大程度地提高試劑的利用率，而且能較好地檢查學(xué)生的操作技能和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

本項(xiàng)目實(shí)施之后，對(duì)于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中環(huán)保意識(shí)和獨(dú)立科研能力的提高具有明顯促進(jìn)作用。將綠色化學(xué)的理念與高等教育結(jié)合起來(lái)，對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行更新和改進(jìn)，改變“先污染，后治理”的理念，盡可能地從源頭上切斷污染源，更新環(huán)保理念，主動(dòng)防止化學(xué)污染，為人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展提供最好的環(huán)境保障。

［1］王清廉,李瀛,高坤,等.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].3版.北京：高等教育出版社,2010.

［2］李英俊,孫淑琴,于世鈞.構(gòu)建有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2004,23(7)：61-63.

［3］楊蔭康,黃燕,張玉珠,等.依托微型化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,改革有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào),2000(化學(xué)專(zhuān)輯)：59-61.