高職高專有機化學實驗綠色化教學模式研究

有機化學實驗是高校化工、分析、環保、材料等專業開設的一門重要的基礎實驗課，有機化學實驗對學生思維能力、動手能力、實踐工程意識和創新意識的培養起著非常重要的作用。傳統的有機化學實驗尤其是性質實驗常需要大量的有機試劑，其大都具有一定的致癌性、致畸性、致突變性，對實驗室工作人員和學生的身心健康可能造成一定的危害。同時，實驗過程中產生的“廢液、廢氣、廢渣”未經處理或稍加處理后即進入外界環境中，從而對環境造成了很大危害。因此，如何降低有機化學實驗過程中產生的污染，培養學生的綠色環保意識和可持續發展意識，是有機化學實驗教學改革的重點難點內容。下面，就在有機化學實驗教學中如何構建綠色化的教學模式，談一下自己的感受與體會。

一、建立綠色化學的思維方式，培養學生綠色實驗意識

綠色化學又稱環境友好化學或清潔化學，是20世紀90年代出現的一個多學科交叉的新研究領域。其核心就是利用化學原理和新化工技術的方法，從源頭上減少或消除化學工業對環境的污染，使開發的化學產品和工藝流程更加環境友好，從而從根本上實現化學工業的綠色化發展，實現經濟的可持續發展，實現人對大自然的尊重以及人與自然的和諧。

有機化學實驗客觀上存在著很大的危害性，實驗教師應具有綠色化學的思想，將綠色化教學理念滲透到平時的實驗教學過程中，加強學生的綠色環保意識。指導學生用5R原則（不用危險品、減少用量、循環使用、回收使用、再生利用）的思維方式，考慮和解決化學實驗中出現的各種污染問題，將污染減小到最低甚至無污染的程度。例如107膠制備實驗過程中，當學生們聞到有刺激性的甲醛氣味時，可告訴學生甲醛的危害性，同時告訴學生垂葉榕、蘆薈、虎尾蘭、吊蘭、常春藤等綠色植物對甲醛有很好的吸收，因此107膠制備實驗時可在窗臺上擺放幾盆吊蘭。通過這樣的處理，不僅增加了實驗興趣，學會了知識，而且更重要的是減少了污染，培養了綠色化學意識，使綠色化概念扎根于學生的頭腦中，并貫穿在今后的工作中。

二、采取多種有效措施，實現有機化學實驗的綠色化

1. 優化組合實驗內容，實現實驗教學綠色化

傳統的有機化學實驗主要分為三大類型：①基本操作實驗，②有機物性質驗證實驗，③有機物制備實驗。選擇有機化學實驗教學內容時，應根據教學目標，本著綠色化實驗教學的指導思想，精選實驗項目，突出實驗技能培養。如苯甲酸的重結晶和熔點的測定實驗中涉及的基本操作有過濾、重結晶、抽濾、熔點測定等，對學生實驗動手能力的提高有很大幫助，可予以保留；正溴丁烷的制備實驗則涉及回流、蒸餾、萃取等最基本的操作，也可予以保留。從茶葉中提取咖啡因的實驗原料是無毒無害的天然產物茶葉，提取溶劑無毒，可以回收利用，廢渣無公害而且可以用作肥料使用，因而可作為學生實驗內容。

2. 進行減量操作，推廣微型化、半微型化實驗，實現實驗教學綠色化

目前我校的實驗教學改革剛剛起步，面臨著實驗設施不完善、經費不充足，還不具備全面推廣微型化實驗的條件。而常規的小容量儀器減量半微型化實驗操作，在一定程度上也能減少污染，達到綠色化的效果，因而應著力于減量半微型化實驗操作的推廣。如常規的1-溴丁烷制備實驗中用到的硫酸、正丁醇、溴化鈉的量很大，實驗耗時長，且存在著廢氣量大等明顯的不足之處，若改為50 ml甚至25ml的圓底燒瓶進行減量半微型化操作，不僅試劑用量少，減少污染，降低事故發生率，同時又節約了時間，取得了較好的實驗效果。

3. 開設連續性實驗，充分利用實驗產物，實現實驗教學綠色化

有機化學實驗中的合成實驗一般是孤立的消耗性實驗，一次實驗下來，除原料和試劑的消耗外，生成的產物大部分都是廢棄物，造成對周圍環境的污染。將各個孤立的實驗連續起來，實現實驗的連續化和系列化，使前一個實驗的產品作為后一個實驗的起始原料，以減少廢棄物排放量的教學方法，則是對傳統實驗教學方法的創新。

4. 改進實驗方案，實現實驗教學綠色化改進

現行教材中的有機實驗注重學生實驗基本操作能力的訓練，大都方便可靠，但有的實驗在一定程度上忽視了實驗方案的可操作性，因而往往不易控制，且效率低下。對實驗方案的改進應體現在對實驗裝置、反應原料、反應條件及實驗自身危害性等因素的基礎上，盡量使改進后的實驗可操作強，且綠色環保。如乙酸乙酯的制備實驗，教材中一般采用滴液漏斗滴加裝置來進行反應，要求正好90分鐘滴加完畢，因而滴加速度不易控制，產率低，達不到應有的良好實驗教學效果。同時實驗采用濃硫酸做催化劑，存在著反應物易氧化、碳化，實際工業中還會由于酸性而腐蝕管道，不符合綠色環保要求的弊病。但若采用回流→蒸餾→萃取→分離→蒸餾的實驗步驟和使用價廉、腐蝕性小的水合硫酸氫鈉為催化劑，則不易炭化變黑，反應溫和，操作簡單、方便、安全，環境污染小。

5. 重視三廢處理，實現實驗處理綠色化

在有機化學實驗中往往會產生各種固體、液體等廢棄物，這些廢棄物均有一定的毒性。如果不對其進行處理而直接排入環境中，就會污染環境，所以應當對廢棄物進行無害化處理。少量的酸（如鹽酸、硫酸、硝酸等）或堿（如氫氧化鈉、氫氧化鉀等）在倒入下水道之前必須被中和，并用水稀釋，待達到有關排放標準時再進行排放；所有實驗廢棄物應按固體、液體、有害、無害等分類收集于不同的容器中；對能與水發生劇烈反應的試劑，處置前要用適當方法在通風櫥內進行分解；對可能致癌的物質，處理起來應格外小心，避免與手接觸；對一些難處理的有害廢物可送環保部門專門處理。通過三廢處理，不僅能減少環境污染，美化實驗環境，而且有利于學生綠色化學意識的提高。

總之，綠色化學是為適應人類的可持續發展而提出的全新觀念。有機化學實驗教學的綠色化，不僅培養了學生的實驗動手能力，減少了環境污染，更重要的是還向學生灌輸了綠色化學的觀念，有利于培養學生的環境保護和可持續發展意識。今后我們將繼續“以人為本”地轉變教學理念，不斷深入研究與探索，以便進一步實現有機化學實驗的綠色化教學。

參考文獻：

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(焦作大學化工與環境工程學院)