綠色化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

＊白 都

（白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅 730900）

綠色化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

＊白 都

（白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅 730900）

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)中不可或缺的環(huán)節(jié)，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生更好的了解化學(xué)現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)化學(xué)原理本質(zhì)。但在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，最大的一個(gè)問題就是會(huì)造成一定的污染，尤其是在社會(huì)對(duì)環(huán)境資源保護(hù)觀念越發(fā)重視的今天，開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)十分重要。在本文中筆者將從綠色化學(xué)理念與發(fā)展開始分析，并提出以下綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，旨在幫助高職化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)綠色化目標(biāo)。

綠色化；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)研究

前言

高職化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)展開的教學(xué)，但由于化學(xué)實(shí)驗(yàn)是通過物質(zhì)反應(yīng)完成的，因此勢(shì)必會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的危害，由此化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化觀念被提出，而這也成為減少化學(xué)有害產(chǎn)物、降低環(huán)境污染破壞的本質(zhì)方法，因此在未來的高職化學(xué)教學(xué)中，教師要轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，注重綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施，這不僅是對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一種響應(yīng)，也可以從本質(zhì)上幫助學(xué)生形成綠色化學(xué)思維。

1.綠色化學(xué)理念與發(fā)展

綠色化學(xué)又被稱之為環(huán)境友好化學(xué)，通過名稱定義就可以發(fā)現(xiàn)，綠色化學(xué)是為了環(huán)境改善而存在的，它在思想上反思了傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺失，同時(shí)也吸收了多種新型技術(shù)，如生物技術(shù)、材料技術(shù)以及信息理論等，由此可以看出，綠色化學(xué)是新興但卻綜合交叉的學(xué)科理念。從本意上分析，綠色化學(xué)的核心是從資源重復(fù)利用角度對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)工藝的改革，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境資源的可持續(xù)發(fā)展，在眾多綠色化學(xué)理念之中，原子利用率與綠色化學(xué)十二原則被認(rèn)為是化學(xué)最核心本質(zhì)的思想，首先原子利用率，也被稱之為原子經(jīng)濟(jì)性，以倡導(dǎo)原子控制為依據(jù)，進(jìn)而減少化學(xué)反應(yīng)中目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量與廢棄物質(zhì)量，從而保障反應(yīng)物質(zhì)原料最大限度的進(jìn)入到生產(chǎn)物原料之中，極大地提高原子的經(jīng)濟(jì)性。其次，綠色化學(xué)十二原則，在此項(xiàng)原則之中，以預(yù)防化學(xué)廢棄物產(chǎn)生為主，通過合理的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，使化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)物更加安全無害，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中，提倡使用催化劑，進(jìn)而通過加快化學(xué)反應(yīng)速率，來減少實(shí)驗(yàn)過程的危害性。

2.綠色化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

(1)更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，注重綠色環(huán)保教育

若想從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，首先，教師要從自身的觀念入手，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的更新。在傳統(tǒng)的高職化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要是以化學(xué)試劑為原料，以驗(yàn)證化學(xué)實(shí)驗(yàn)理論為教學(xué)內(nèi)容，從而提升學(xué)生的操作技能，加深化學(xué)知識(shí)認(rèn)知，由此可以看出在以往的教學(xué)中，并沒有關(guān)注綠色化學(xué)這一概念，只是以知識(shí)傳授為主要目的。為此隨著教學(xué)改革的不斷深入，提出了學(xué)生雙基能力的培養(yǎng)以及以人為本的教學(xué)理念，為此教師也應(yīng)該從教學(xué)改革創(chuàng)導(dǎo)出發(fā)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以學(xué)生為主，減少實(shí)驗(yàn)過程中有毒有害物質(zhì)對(duì)學(xué)生身體的傷害，將綠色化學(xué)理念與以人為本的教學(xué)理念應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，構(gòu)建綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂。其次，在教學(xué)過程中，綠色化學(xué)理念不只是要落實(shí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，還應(yīng)該注重對(duì)學(xué)生的綠色教育，強(qiáng)化學(xué)生環(huán)保意識(shí)，具體而言，筆者認(rèn)為可以從以下三個(gè)方面做起，首先，在教學(xué)過程中，注重環(huán)保知識(shí)的滲透，將生態(tài)平衡、臭氧空洞、溫室效應(yīng)以及三廢污染等和一些著名的環(huán)境破壞事件，以圖片或者媒體課件的形式展示給學(xué)生，讓學(xué)生從心理認(rèn)可綠色化學(xué)，樹立環(huán)境保護(hù)意識(shí)，將綠色化學(xué)概念融入到實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中。其次，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師要注重尋找一些有毒試劑的代替品，并且引導(dǎo)學(xué)生研究無污染實(shí)驗(yàn)裝置以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在提升學(xué)生環(huán)保意識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。最后，高職院校內(nèi)，可以開設(shè)相關(guān)的化工環(huán)境保護(hù)概論選修課程，讓學(xué)生在業(yè)余時(shí)間中可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)綠色化學(xué)理念，強(qiáng)化學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí)，進(jìn)而讓學(xué)生將這種綠色化學(xué)意識(shí)帶入到今后的工作以及化工生產(chǎn)過程中，無論是對(duì)于學(xué)生自身，還是我國的工業(yè)建設(shè)發(fā)展都是具有重要意義。

(2)做好三廢處理，減少環(huán)境污染

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中試劑完全反應(yīng)結(jié)束后，會(huì)生產(chǎn)一定的廢氣、廢水、廢渣，這些實(shí)驗(yàn)殘留的物質(zhì)將成為破壞環(huán)境主要的污染源，被稱之為實(shí)驗(yàn)“三廢”。在綠色化學(xué)理念下，做好三廢處理十分重要。首先，實(shí)驗(yàn)廢氣就是指在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的有害氣體，這些氣體人吸入會(huì)造成一定的危害，因此在進(jìn)行試驗(yàn)研究時(shí)，主要是以“扇聞”的方式進(jìn)行觀察，如氨氣就是一種典型的廢氣，但在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，這些氣體仍然會(huì)有部分殘留，并且還會(huì)彌散在空氣之中，從而對(duì)人身體造成危害，因此必須要進(jìn)行嚴(yán)格的廢氣處理。其次，廢水就是指在實(shí)驗(yàn)過程中，產(chǎn)生的有機(jī)溶劑、廢酸溶液以及廢堿溶液等，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這些溶液分開收集，并有針對(duì)性的進(jìn)行處理。以廢酸溶液和廢堿溶液為例，在進(jìn)行處理時(shí)，可以采用酸堿中和的方式，通過溶液之間的調(diào)和，將廢液PH值控制在6．5～8．5之間，然后在進(jìn)行排放，這樣就不會(huì)對(duì)下水管道以及水源造成危害。最后，廢渣就是指在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的一些固體有害物質(zhì)，對(duì)于這些廢渣最好的處理方式就是回收并進(jìn)行二次利用。在這里筆者以“硬水軟化”實(shí)驗(yàn)為例，在實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)產(chǎn)生樹脂廢渣，但若是將這種廢渣浸泡在濃度為1mol/L的HCl溶液中，廢渣就可以二次利用成為日后實(shí)驗(yàn)中的原料，而這無疑是符合綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)概念的。除了以上的處理措施外，針對(duì)三廢環(huán)境污染，最本質(zhì)的一種方法，就是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程污染物零排放，而這也是綠色化學(xué)理念的核心。具體來說，在實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)做好相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)污染主控點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)置優(yōu)化，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)試劑以及實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行控制選擇，從而實(shí)現(xiàn)零污染、零排放的目的。為此在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以從地方能源開發(fā)以及學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)出發(fā)，在實(shí)驗(yàn)過程中為學(xué)生滲透綠色化學(xué)理念，從而改變以往的教學(xué)模式，注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與資源開發(fā)利用之間的結(jié)合。在教學(xué)過程中篩選出兩個(gè)獨(dú)立的教學(xué)板塊，第一的板塊以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)為主，第二板塊以綜合性實(shí)驗(yàn)為主。在教學(xué)過程中，所選用的實(shí)驗(yàn)材料都是無毒或者低毒的材料，然后將一些毒性大、污染強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)匯集成合成實(shí)驗(yàn)，如指示劑合成實(shí)驗(yàn)，減少采用笨、溴、氨磺酸等有害試劑使用。同時(shí)注重新型綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，如綠原酸超聲提取分離、白云石制備超細(xì)碳酸鈣、單寧酸沉淀法提取煙堿以及相色譜等，通過這些同等教學(xué)目的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?shí)施，代替原有有害有毒實(shí)驗(yàn)操作，不但可以從本質(zhì)上減少三廢污染實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生，還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與綠色化學(xué)意識(shí)，對(duì)于學(xué)生日后的工作發(fā)展都具有重要促進(jìn)作用。

(3)減少試驗(yàn)試劑用量，開展化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)

在高職化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展的目的就是讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，從而認(rèn)識(shí)化學(xué)原理本質(zhì)。因此，在實(shí)驗(yàn)過程中只要能夠起到觀察效果即可，與實(shí)驗(yàn)試劑的用量無關(guān)。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過程中，很多實(shí)驗(yàn)試劑具有一定的致癌性和腐蝕性，大量的實(shí)驗(yàn)試劑反而會(huì)對(duì)人的身體造成一定的損害，因此在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，減少實(shí)驗(yàn)試劑用量，開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)十分重要。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)被譽(yù)為二十世紀(jì)末期的化學(xué)實(shí)驗(yàn)革命，也是現(xiàn)下綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重要組成部分。其以減少實(shí)驗(yàn)試劑用量為主要目的，但卻可以獲取同樣的化學(xué)信息，在這個(gè)過程中，由于投入的化學(xué)試劑用量減少了，因此產(chǎn)生三廢的可能就會(huì)降低，這樣就可以實(shí)現(xiàn)控制環(huán)境污染，節(jié)約材料成本的目的。通常情況下，采用微型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)耗材和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)可以降低成本費(fèi)用一半以上，同時(shí)在具體實(shí)驗(yàn)時(shí)間中，也可以縮短原有實(shí)驗(yàn)時(shí)間的30%～40%左右。另外，微型實(shí)驗(yàn)充分的利用了實(shí)驗(yàn)資源，并且結(jié)果表征都是采用精密的儀器進(jìn)行操作，這可以使觀察效果更加突出。例如在進(jìn)行“乙二酸制備”以及“乙酰苯胺制備”過程中，都可以采用微型實(shí)驗(yàn)，且在實(shí)驗(yàn)過程中使用的試劑用量僅為原有實(shí)驗(yàn)試劑用量的10%～20%左右，這無疑也是綠色化學(xué)理念的一種體現(xiàn)。

(4)改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，實(shí)施網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

隨著近些年網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，在進(jìn)行高職化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)模擬與仿真實(shí)驗(yàn)代替原有的實(shí)驗(yàn)操作，可以從本質(zhì)上減少環(huán)境污染問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)具有以下三點(diǎn)好處，首先，可以降低實(shí)驗(yàn)成本，減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，是不需要使用任何實(shí)驗(yàn)試劑與實(shí)驗(yàn)器材的，對(duì)于教師而言，減少實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也降低了實(shí)驗(yàn)成本，尤其是在現(xiàn)下的高職化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，課堂教學(xué)以大課為主，實(shí)驗(yàn)開展困難，網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為教學(xué)創(chuàng)造了便利性，同時(shí)也降低了實(shí)驗(yàn)污染物的產(chǎn)生。其次，實(shí)施網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為教學(xué)時(shí)間提供了充足的保障。在現(xiàn)下的高職院校之中，總學(xué)時(shí)通常情況為400個(gè)學(xué)時(shí)左右，但在教學(xué)中具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有90個(gè)左右，而這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括基礎(chǔ)操作實(shí)驗(yàn)、化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)等，在教學(xué)過程中呈現(xiàn)出了嚴(yán)重的學(xué)時(shí)不足現(xiàn)象，這就影響了正常教學(xué)，網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為課堂節(jié)約了更多的時(shí)間，有助于教學(xué)效率提升。最后，網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)以及操作要點(diǎn)，編制在相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件之中，通過人機(jī)對(duì)話的方式進(jìn)行播放，并且可以反復(fù)的進(jìn)行練習(xí)操作，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象千變?nèi)f化，并且自帶一定的游戲性和趣味性，這樣既減少了化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染的危害性，又提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)興趣，為此在教學(xué)中，教師應(yīng)注重對(duì)網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)施應(yīng)用，而這也是對(duì)綠色化學(xué)概念的一種倡導(dǎo)。

總結(jié)

綜上所述，高職化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以有效的培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和觀察能力，繼而加深學(xué)生的化學(xué)原理認(rèn)知，而將綠色化學(xué)理念應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，不僅可以提升學(xué)生的化學(xué)素質(zhì)，還可以讓學(xué)生將這種綠色思想帶入到工作中。因此，未來的教學(xué)中教師要注重對(duì)綠色化分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究。

[1]朱鵬濤,周青．美國高中化學(xué)教材中實(shí)驗(yàn)安全教育的特點(diǎn)與啟示[J]．化學(xué)教學(xué),2016(08)．

[2]陳靜,石曉波．在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念[J]．湛江師范學(xué)院學(xué)報(bào),2015(03)．

[3]楊秀清．綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐與探索[J]．新鄉(xiāng)師范高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2015(02)．

[4]黎芳倫．化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的綠色化學(xué)與微型實(shí)驗(yàn)[J]．民族師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2015(06)．

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白都（1970～），男，白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：有機(jī)化學(xué)教學(xué)。

(責(zé)任編輯盧鳳英）

Research on the Analysis of Chemical Experiment Teaching by Greenization

Bai Du
(Baiyin Institute of Mining and Metallurgy, Gansu, 730900)

Chemical experiment is an indispensable link in the chemistry teaching, through the chemical experiment, it can help students better understand the chemical phenomena and understand the essence of chemical principle. However, in the process of chemical experiment teaching, one of the biggest problems is causing pollution, especially in today’s society of environmental resource protection concept increasingly attracts more attention so carrying out the green chemistry experiment is very important. In this article, the author will start the analysis from the concept and development of green chemistry, and put forward the following green chemistry experimental teaching strategies aiming to help the chemistry experiments of higher vocational education to realize the greenization goal.

greenization；chemical experiment；teaching research

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