有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色教學(xué)改革

高中軍，周芳霞

(濟(jì)寧學(xué)院 化學(xué)與化工系，山東 濟(jì)寧 273155)

高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是目前高等教育改革目的，重視實(shí)驗(yàn)操作能力、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是提高化學(xué)類專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)、培養(yǎng)他們創(chuàng)新能力的重要途徑之一[1-3]。近年來(lái)，隨著我國(guó)的物資文化的發(fā)展，人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，國(guó)家和黨中央對(duì)環(huán)境工作越來(lái)越重視，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境污染問(wèn)題，尤其是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注，特別是從事相關(guān)工作的化學(xué)人員的沉思，由于有機(jī)化學(xué)試驗(yàn)常會(huì)產(chǎn)生一些毒性較大，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染的廢氣、廢液、廢渣等，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)中環(huán)境危害最大的實(shí)驗(yàn)種類之一。如何減少污染，減輕對(duì)教師和學(xué)生的身體損害，更好保護(hù)環(huán)境，進(jìn)行有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化改革，就成為當(dāng)前有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的刻不容緩的問(wèn)題，也是順應(yīng)新時(shí)代發(fā)展潮流，保護(hù)環(huán)境的一項(xiàng)重要舉措。我們學(xué)校就是從以下幾個(gè)方面入手進(jìn)行有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“綠色”化改革的。

1 有機(jī)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備綠色化

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)需要用大量的實(shí)驗(yàn)儀器和試劑，在準(zhǔn)備有機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)要做到心中有數(shù)，盡可能準(zhǔn)確計(jì)算實(shí)驗(yàn)所需的試劑和玻璃儀器的用量，將用量控制在最低范圍內(nèi)，以減少在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中造成的剩余和浪費(fèi)，這樣不僅可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，而且從源頭上防止和減輕實(shí)驗(yàn)室污染問(wèn)題。如在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中做現(xiàn)象明顯的定性檢驗(yàn)時(shí)，試劑的濃度及用量均控制在最小值，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康木涂?當(dāng)需要配制一定濃度的溶液時(shí)，先了解以后的實(shí)驗(yàn)是否需要其他濃度的該溶液，以及全部實(shí)驗(yàn)所需該溶液的最小量，所需溶液的保存條件，保質(zhì)期后，首先配制較高濃度的溶液，然后根據(jù)隨時(shí)所需該溶液的濃度及用量進(jìn)行稀釋，避免試劑的變質(zhì)及浪費(fèi)，在節(jié)約成本的同時(shí)，也降低了對(duì)環(huán)境的污染。

2 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室制度管理

參照兄弟院校的實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)章制度，再結(jié)合“綠色化”要求，我們制定了詳細(xì)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)室管理制度，要求每個(gè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室將所有相關(guān)規(guī)章制度掛黑板一側(cè)的明顯處，并且將有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課大綱、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和注意事項(xiàng)貼在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室外走廊處，這樣在平時(shí)走道行走過(guò)程中就好起到一定教育和警示作用，并且在學(xué)生上第一次有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)進(jìn)行規(guī)章制度教育，使學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的總體要求有了較為準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，保證了整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的規(guī)范化[4]。

為保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安全順利，及時(shí)處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，準(zhǔn)備室有一名實(shí)驗(yàn)員值班，同時(shí)實(shí)驗(yàn)教師實(shí)在驗(yàn)室指導(dǎo)，并且負(fù)責(zé)課前課后例行檢查，包括門窗、水電、衛(wèi)生、三廢處理、實(shí)驗(yàn)試劑及實(shí)驗(yàn)儀器的使用情況，產(chǎn)品的回收等，及時(shí)將貼好標(biāo)簽的固液廢品存放到指定容器中，等待專門處理。另外要求學(xué)生在每次實(shí)驗(yàn)前都要認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，熟悉實(shí)驗(yàn)步驟及操作流程，關(guān)注反應(yīng)物和產(chǎn)物的安全性、潛在毒性和對(duì)環(huán)境的危害，寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)教師要檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告，且預(yù)習(xí)報(bào)告在實(shí)驗(yàn)成績(jī)中占據(jù)一定比例，這樣就會(huì)引起學(xué)生的重視。實(shí)驗(yàn)開始，指導(dǎo)教師首先演示實(shí)驗(yàn)操作，詳細(xì)講解哪些實(shí)驗(yàn)步驟有可能出現(xiàn)反應(yīng)物損失和污染，如何解決，應(yīng)如何避免。一旦發(fā)現(xiàn)用溫度計(jì)攪拌、打爛水銀溫度計(jì)不及時(shí)報(bào)告和回收水銀、廢有機(jī)溶液、廢酸堿不倒入特定容器等不當(dāng)行為時(shí)要批評(píng)教育并適當(dāng)予以扣分。通過(guò)這些方式，學(xué)生就會(huì)逐漸養(yǎng)成了良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，同時(shí)也提高了他們的環(huán)保意識(shí)。

3 優(yōu)化現(xiàn)有有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在有機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，我們計(jì)劃按照“綠色化學(xué)”理念的要求，通過(guò)重新修訂實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃、優(yōu)選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)體系，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中盡可能地采用無(wú)毒( 低毒) 、無(wú)污染的原料、催化劑和助劑，綜合利用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物、使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物循環(huán)利用，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件制作與應(yīng)用等，達(dá)到節(jié)約環(huán)保、減少物料的使用與排放。對(duì)一些環(huán)境污染較嚴(yán)重，對(duì)人體傷害較大的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改為達(dá)到同樣實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡钠渌幤坊蛭：π〉钠渌鼘?shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們還減少了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，增加了與現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如花生油的提取，肥皂的制備等。設(shè)計(jì)部分組合實(shí)驗(yàn)，組合實(shí)驗(yàn)即在有機(jī)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程之中，盡可能尋找每個(gè)合成實(shí)驗(yàn)間存在的聯(lián)系，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)次序的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)使上一個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的物質(zhì)成為將要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的原料物質(zhì)，最終目的是減少傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中廢棄物排放、提升試劑的利效率、循環(huán)利用[5]。另外，在組合實(shí)驗(yàn)的每個(gè)環(huán)節(jié)中，各個(gè)部分不但是獨(dú)立的而且是有一定關(guān)聯(lián)的，由于上道實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的物質(zhì)就是下道實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物，這樣做對(duì)于學(xué)生就有著更高的要求。如：《脲醛樹脂的制備》改為乙酰苯胺的制備，此次實(shí)驗(yàn)的合產(chǎn)物可為另一實(shí)驗(yàn)《重結(jié)晶提純法》實(shí)驗(yàn)提供原料，還可以減少甲醛的大量使用。

4 采取微量實(shí)驗(yàn)和半微量相結(jié)合的教學(xué)模式

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)的一項(xiàng)技術(shù)和方法，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的試劑用量是常規(guī)試劑用量的十分之一到千分之一[6]，在保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的前提下，我們對(duì)現(xiàn)有教材中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的藥品用量做了改進(jìn)，使藥品用量由常量向微量發(fā)展，這樣不僅可以盡可能用最少量的試劑完成實(shí)驗(yàn)以減少?gòu)U物產(chǎn)生，還可以節(jié)約大量實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，同時(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度和熟練的實(shí)驗(yàn)操作技能。但微量化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)有些實(shí)驗(yàn)也不合適，使合成實(shí)驗(yàn)“減量化”、“微型化”。有機(jī)合成中的原料用量要適當(dāng)減少，但不可一減再減, 否則就會(huì)失去合成的意義。這是因?yàn)樵嫌昧吭缴? 每一步操作中損失的量也越大。另外, 用量很少時(shí), 對(duì)于蒸發(fā)、蒸餾、濃縮、過(guò)濾、結(jié)晶等操作就不能正確完，因此可以采取半微量的實(shí)驗(yàn)方法，既保證了實(shí)驗(yàn)的成功率，又節(jié)約了時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。有機(jī)實(shí)驗(yàn)微型化后，學(xué)生和老師的身體健康得到保證，環(huán)保意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)得到加強(qiáng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生做有機(jī)實(shí)驗(yàn)的積極性和自覺(jué)性，使學(xué)生在愉快的環(huán)境中掌握和提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐技能，為提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量起到積極的作用。所以，在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采取微量實(shí)驗(yàn)與半微量實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化的重要手段之一[7]。

5 妥善處理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的三廢

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要及時(shí)處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢液、廢氣、廢渣。每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室指定2名學(xué)生負(fù)責(zé)三廢的回收和整理工作，其中廢酸、廢堿回收后由實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行中和稀釋，使pH值達(dá)到6～8左右。對(duì)于產(chǎn)生毒害氣體的實(shí)驗(yàn)，要通過(guò)吸收裝置吸收轉(zhuǎn)化處理、稀釋排放。有機(jī)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的溶劑及固體試劑，能利用的要回收循環(huán)使用，不能的則要回收進(jìn)行回收，每周的三廢經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理后匯總，交于實(shí)驗(yàn)中心總的三廢收集處，然后定期交給曲阜市環(huán)保局，由專業(yè)的企業(yè)去最終處理。

經(jīng)過(guò)幾年來(lái)我們對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課綠色化教學(xué)的改革和嘗試，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生的污染大大減少，實(shí)驗(yàn)安全和環(huán)境得到了保障，同時(shí)節(jié)約了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中充分發(fā)揮了主動(dòng)性和能動(dòng)性，加深了對(duì)科學(xué)、人和環(huán)境關(guān)系的認(rèn)識(shí)，提高了環(huán)保意識(shí)，取得了良好的教學(xué)效果。