化工院校專業(yè)實驗“綠色化”實施的必要性及有效途徑*

于 智，馮馨樂，于 洋，馬 馳，王 娜

(沈陽化工大學(xué)，遼寧 沈陽 110142)

隨著社會的發(fā)展，人們的綠色環(huán)保意識日益增強(qiáng)，人們對于綠色化學(xué)的重視伴隨著整個環(huán)境保護(hù)意識的提升，而人們的日常生活又處處離不開化學(xué)化工行業(yè)，二者的矛盾必然推動著綠色化學(xué)理念的建立和發(fā)展。

我國的高校特別是化工院校，專業(yè)實驗是其實踐教學(xué)的重要組成部分，幾乎每天學(xué)生都要進(jìn)行各種各樣的專業(yè)實驗，而這些專業(yè)實驗必然要消耗大量的化學(xué)藥品，并且大部分化學(xué)藥品有毒或有腐蝕性，甚至還可能導(dǎo)致實驗過程中伴隨有毒氣體或有毒物質(zhì)的產(chǎn)生。因此，在化工院校對傳統(tǒng)專業(yè)實驗如何進(jìn)行大膽的改革，如何加強(qiáng)對專業(yè)實驗教學(xué)的“綠色化”教育，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展意識，使學(xué)生了解并懂得如何減少化學(xué)實驗污染，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 化工院校專業(yè)實驗“綠色化”的必要性

綠色化學(xué)是指用化學(xué)的方法和技術(shù)來減少甚至消滅那些對人類健康、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的使用和產(chǎn)生。綠色化學(xué)的理想在于盡量少或不使用有毒、有害的物質(zhì)，盡量少或不產(chǎn)生廢物，它是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)[1]。

從科學(xué)思維的角度看，綠色化學(xué)是化學(xué)反應(yīng)過程、化學(xué)工程內(nèi)容的更新和提升，代表著化學(xué)化工行業(yè)的研究發(fā)展方向；從環(huán)境學(xué)的角度看，它追求從源頭上消除污染，保護(hù)社會生態(tài)環(huán)境；從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度看，它可以充分利用資源和能源，降低成本[2]。化工類院校的教師必須堅持可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)觀念，在日常教學(xué)中要多渠道、多層次地在思想上滲透給學(xué)生綠色化學(xué)的理念，同時在實驗教學(xué)中更應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生態(tài)環(huán)境與社會發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識與社會責(zé)任感，并要采取切實有效的教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)、正確的綠色化學(xué)觀。因此以“綠色化”專業(yè)實驗的原則為指導(dǎo)，結(jié)合化學(xué)教學(xué)實驗自身的特點，實現(xiàn)專業(yè)教學(xué)實驗綠色化的改革是勢在必行的。

2 專業(yè)實驗“綠色化”的教學(xué)意義

2.1 有助于工程教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成

為提高我國工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，工科專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求之一-畢業(yè)要求7(環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展)，要求在課程設(shè)置中必須培養(yǎng)學(xué)生具有環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的意識，而這一人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成恰好可以通過在化工院校的專業(yè)實驗教學(xué)中得以實現(xiàn)，即綠色化學(xué)理念的滲透對于工程教學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成具有重要的現(xiàn)實意義。實驗指導(dǎo)教師在專業(yè)實驗的教學(xué)過程中，要結(jié)合實驗教學(xué)適時將綠色化學(xué)理念進(jìn)行引導(dǎo)和滲透，這樣就能在潛移默化中讓學(xué)生樹立“綠色化”的觀念意識，使學(xué)生逐漸接觸并了解化學(xué)領(lǐng)域的低碳環(huán)保策略，可促進(jìn)工程教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的有效達(dá)成。

2.2 有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科專業(yè)素養(yǎng)

社會在不斷地發(fā)展與進(jìn)步，人們的環(huán)保意識正在不斷地進(jìn)步與加強(qiáng)。實驗教學(xué)中的傳統(tǒng)化學(xué)理念正在向綠色化學(xué)的新理念轉(zhuǎn)變。專業(yè)實驗“綠色化”的實施離不開嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和嚴(yán)密的邏輯思維，同樣專業(yè)實驗“綠色化”實施可以培養(yǎng)學(xué)生具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，促進(jìn)學(xué)生理性思維和創(chuàng)造性思維的養(yǎng)成，幫助學(xué)生從不同的視角認(rèn)識化學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展對現(xiàn)代社會的影響，這對于學(xué)生學(xué)科視野的開闊、學(xué)科專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)具有積極的促進(jìn)作用。

2.3 有助于激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣

專業(yè)實驗的“綠色化”教學(xué)理念，將知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高貫穿于實驗教學(xué)全過程，按照綠色化學(xué)的理念組織專業(yè)實驗教學(xué)，有助于帶動化工院校專業(yè)人才培養(yǎng)的模式的改革與創(chuàng)新，推動了實踐育人，進(jìn)一步完善和補(bǔ)充了化工院校工程型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式。

由于化工類高校專業(yè)實驗的特殊性，對學(xué)生整體的學(xué)習(xí)及動手能力要求較高，少部分學(xué)生可能會對專業(yè)實驗產(chǎn)生畏懼心理，做實驗時畏手畏腳。在專業(yè)實驗教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念，能夠使學(xué)生由淺入深細(xì)致地了解專業(yè)實驗的可操作性與實用性，同時讓學(xué)生獲得與眾不同的嶄新的實踐體驗，讓學(xué)生體驗學(xué)以致用的快樂，并在已經(jīng)建立的整體專業(yè)知識體系的基礎(chǔ)上驗證實踐，激發(fā)學(xué)生們的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，深化對專業(yè)的認(rèn)識，提高了學(xué)生的動手操作能力及工程實踐能力，使學(xué)生真正受益，對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高和學(xué)習(xí)熱情的激發(fā)具有顯著作用。

2.4 有助于推動社會的可持續(xù)發(fā)展

綠色環(huán)保是當(dāng)今社會發(fā)展的重要命題。高等院校承擔(dān)著為國家現(xiàn)代化建設(shè)輸送應(yīng)用型技術(shù)人才的首要任務(wù)，現(xiàn)階段高等院校所培養(yǎng)的專業(yè)人才最終將會成為未來國家建設(shè)各個行業(yè)的生力軍。在高度重視社會可持續(xù)發(fā)展的今天，培養(yǎng)擁有綠色化學(xué)理念的化工人才已經(jīng)成為實現(xiàn)國家未來化學(xué)工業(yè)建設(shè)的重要保障。因此，化工類高校必須高度重視自己所承擔(dān)的時代使命，確保越來越多的培養(yǎng)人才樹立可持續(xù)發(fā)展的綠色化學(xué)理念。

3 化工院校專業(yè)實驗“綠色化”的實現(xiàn)途徑

3.1 樹立專業(yè)實驗“綠色化”的教學(xué)理念，思政教育融入專業(yè)實驗教學(xué)

習(xí)近平總書記多次強(qiáng)調(diào)思政理論課是落實立德樹人根本任務(wù)的關(guān)鍵課程，要挖掘其他課程與教學(xué)方式中蘊含的思想政治資源，實現(xiàn)全員全方位育人[3]?；ぴ盒I(yè)實驗課均為必修實踐課程，專業(yè)實驗的開設(shè)目的不只是提高學(xué)生的專業(yè)知識水平與專業(yè)實踐技能，還應(yīng)當(dāng)順應(yīng)時代潮流與教育需要，立德育人，提高學(xué)生的思想政治水平。將思政教育與專業(yè)實驗課程內(nèi)容同向同行，并將思政教育融于日常課程教學(xué)中，在傳授知識的同時充分發(fā)揮實驗課程的價值引領(lǐng)作用，有助于提高學(xué)生的職業(yè)道德素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。在專業(yè)實驗中，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神、安全環(huán)保意識與責(zé)任感。因此，思政教育融入專業(yè)實驗教學(xué)勢在必行，對學(xué)生綜合素質(zhì)的全面培養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實意義。

3.2 修訂專業(yè)實驗教學(xué)大綱，將綠色化學(xué)理念植入實驗課程的教學(xué)目標(biāo)

專業(yè)實驗教學(xué)是化工類院校本科實驗教學(xué)環(huán)節(jié)不可或缺的一部分，也是實現(xiàn)專業(yè)教學(xué)目標(biāo)的重要途徑之一。通過綜合運用本專業(yè)核心課程及相關(guān)領(lǐng)域的知識及實驗技能培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力，可以為培養(yǎng)具有自主創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才提供保障[4]。這就要求專業(yè)教師在在制定專業(yè)實驗課程大綱時，不僅要將提高學(xué)生對目標(biāo)產(chǎn)物的合成制備、質(zhì)量控制、工藝設(shè)計等問題的分析和解決等能力作為課程目標(biāo)，而且要將綠色化學(xué)觀念的培育融入課程目標(biāo)。授課老師要充分認(rèn)識到，實驗教學(xué)不僅僅教授學(xué)生實驗知識和技能，更是培育學(xué)生綠色化學(xué)理念的一種有效途徑。綠色化學(xué)中蘊含著科學(xué)思維、科學(xué)方法和科學(xué)精神，其構(gòu)成了綠色化學(xué)的教育價值。專業(yè)教師應(yīng)將培育學(xué)生的綠色化學(xué)理念作為教學(xué)基本要求和教學(xué)重點，積極探索將綠色化學(xué)理論與實驗教學(xué)緊密結(jié)合的有效方式，并將學(xué)生是否建立綠色化學(xué)理念作為是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一[2]。

3.3 探索專業(yè)實驗教學(xué)新模式，突出綠色化學(xué)思想

在開設(shè)專業(yè)實驗確定實驗項目時，專業(yè)教師首先要基于“綠色化”的教學(xué)理念構(gòu)建合理科學(xué)的實驗體系并要滿足教學(xué)目標(biāo)的有效達(dá)成。為了切實提高學(xué)生的綜合實驗技能和動手能力，我們在原有驗證性專業(yè)實驗的基礎(chǔ)上，對實驗教學(xué)模式進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在專業(yè)實驗環(huán)節(jié)增加了項目式實驗教學(xué)。如在《涂料配方設(shè)計及制備》項目式實驗教學(xué)中，學(xué)生們分成項目小組，學(xué)生組內(nèi)通過查閱文獻(xiàn)及自主探索、討論，最終自行設(shè)計實驗路線和方案，并要做成PPT演示講解，在指導(dǎo)教師論證可行的基礎(chǔ)上展開實驗。通過項目式實驗教學(xué)的開展，一方面，考察和鍛煉了學(xué)生運用所學(xué)專業(yè)基本知識和基本技能的綜合分析和解決實際問題的能力，同時培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐技能，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)專業(yè)知識的積極性和主動性；另一方面，可以培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計實驗路線、實施實驗方案的過程中認(rèn)識所制備綠色環(huán)保涂料在日常生活中的重要性，同時也培養(yǎng)了學(xué)生們良好的科研素養(yǎng)和實事求是的工作作風(fēng)。

3.4 精簡優(yōu)化實驗內(nèi)容，開展微型化的專業(yè)實驗

微型化學(xué)實驗是指以常規(guī)實驗十分之一到千分之一微小的試劑量，在保證實驗效果的同時，在微型化的儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實驗。如在高分子化學(xué)專業(yè)實驗中，原有甲基丙烯酸甲酯本體聚合——有機(jī)玻璃板的制備已改成在試管內(nèi)進(jìn)行小型有機(jī)玻璃棒的制備，在保證實驗實質(zhì)等效的前提下，充分融入“綠色化”的實驗教學(xué)理念，收到了良好的實驗效果。微型化的專業(yè)實驗的有效實施，由于所用實驗試劑的量大大減少，與其相關(guān)的輔助材料、水電的消耗也大大減少，極大程度地降低了實驗成本；同時由于實驗試劑用量的大大減少，也使爆炸、燃燒、中毒等事故相應(yīng)減少，產(chǎn)生的“三廢”量也很少，提高了實驗的安全性的同時，實驗環(huán)境條件也得到有效改善，基本上從源頭解決了實驗室的污染問題，有效地保護(hù)了實驗環(huán)境。

3.5 拓展專業(yè)實驗教學(xué)的平臺建設(shè)，實施虛擬仿真實驗

化工院校專業(yè)實驗突出特點是不僅消耗大量的化學(xué)藥品和水資源，且一些化學(xué)試劑價格昂貴，部分化學(xué)試劑有毒、有害、甚至在實驗中容易引起爆炸等危險。同時在一些化工類理工科高校由于實驗條件的限制，實驗場地小、臺套數(shù)有限，造成學(xué)生動手機(jī)會少，理論課與實驗課脫節(jié)，這是理工科學(xué)生在學(xué)習(xí)中普遍遇到的問題。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，實驗教學(xué)中可以積極嘗試拓展專業(yè)實驗教學(xué)平臺，實施虛擬仿真現(xiàn)代化的教學(xué)手段，使專業(yè)實驗教學(xué)中一些由于試劑昂貴、操作危險、過程復(fù)雜等問題難以實施的實驗過程，在虛擬仿真實驗平臺中得以實現(xiàn)。如在我們專業(yè)實驗教學(xué)中自主開發(fā)了——苯乙烯的配位聚合仿真實驗，由于該實驗聚合反應(yīng)條件比較苛刻，需要在無水無氧的條件下進(jìn)行，常規(guī)的實驗條件是難以達(dá)到的，專業(yè)實驗教師自主開發(fā)利用文字、聲音、圖像、動畫等計算機(jī)多媒體技術(shù)對實驗原理、裝置、流程、實驗過程進(jìn)行虛擬仿真，讓學(xué)生在計算機(jī)屏幕上達(dá)到身臨其境的感覺，這樣既讓學(xué)生即學(xué)會了配位聚合的實驗操作方式，又使那些危險性較大、常規(guī)條件不聚合的專業(yè)實驗變成了綠色化學(xué)實驗。虛擬仿真實驗可以使“實驗室”走進(jìn)課堂，“儀器”搬上講臺，使實驗操作，微觀過程的展現(xiàn)成為可能。學(xué)生則可以通過實驗仿真模擬課件，進(jìn)行模擬實驗訓(xùn)練，這也是“綠色化”專業(yè)實驗理念的體現(xiàn)。因此，拓展專業(yè)實驗的教學(xué)平臺，進(jìn)行虛擬仿真實驗的進(jìn)行不但可以加深學(xué)生對專業(yè)實驗內(nèi)容的認(rèn)知，構(gòu)建出豐富的虛擬場景，拓寬學(xué)生的實驗研究范圍，還可以讓學(xué)生綜合運用現(xiàn)代化實驗教學(xué)手段進(jìn)一步增加學(xué)生參與實驗的積極性，有效地提升了“綠色化”專業(yè)實驗的教學(xué)效果。

4 結(jié)語

發(fā)展綠色化工是可持續(xù)發(fā)展及應(yīng)對環(huán)境與資源挑戰(zhàn)的客觀要求和必然趨勢。結(jié)合當(dāng)前高校的思政教育，高等院校的人才培養(yǎng)也要體現(xiàn)具有環(huán)境保護(hù)意識和可持續(xù)發(fā)展意識的教學(xué)目標(biāo)。在高等教育中引導(dǎo)學(xué)生樹立綠色化學(xué)的觀念，不僅對學(xué)生自身的發(fā)展具有重要的引領(lǐng)作用，對全民綜合素質(zhì)的提高也具有重要的推動作用。因此，在專業(yè)實驗教學(xué)中特別是在化工類高校的專業(yè)實驗教學(xué)中倡導(dǎo)并開展“綠色化”專業(yè)實驗教學(xué)的改革與實施是非常必要的，也是刻不容緩的，是擺在高校專業(yè)教師面前的一項艱巨的任務(wù)?；ぴ盒５膶I(yè)教師應(yīng)通過實驗教學(xué)進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的環(huán)保意識并開展“綠色化”實驗項目的設(shè)計和實施，使學(xué)生牢固樹立綠色化學(xué)理念，讓學(xué)生意識到綠色化學(xué)在可持續(xù)發(fā)展中的重要作用[5]，掌握“綠色化”專業(yè)實驗的新方法和新技術(shù)，為最終杜絕環(huán)境化學(xué)污染，保護(hù)環(huán)境，實現(xiàn)“綠色家園”的目標(biāo)而努力。