高等農業院校無機化學教學中綠色創新思維的培養探討

柯飛　陳培榮　王文保

摘 要：注重培養學生的綠色創新思維是當今國際人才教育發展的大趨勢。該文針對目前農業院校無機化學教育體系中存在的一些問題，并結合高等農業院校所具有的獨特優勢，提出了在無機化學教學中注入綠色創新思維培養，并對培養的具體方法和途徑進行了探討，進而激發大學生們對無機化學學習的熱情和興趣。

關鍵詞：農業院校；無機化學；創新；綠色化學

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）03-04-117-03

Research of Inorganic Chemistry Teaching in Agricultural University Based on the Green Chemistry and Innovation Training

Ke Fei et al.

（Department of Chemistry，Anhui Agricultural University，Hefei 230036，China）

Abstract：The idea of green chemistry and innovation training has attracted increasing attention by the international higher education. This paper analyzed the disadvantages existed in the teaching process of inorganic chemistry in agricultural university. Further the significance to infiltrate the idea of green chemistry and innovation training in inorganic chemistry teaching was introduced，and some constructive opinions and suggestions were also put forward.Sequentially，the students desire for knowledge can be inflamed and the effective teaching can also be raised.

Key words：Agricultural university；Inorganic chemistry；Innovation；Green chemistry

無機化學是一門內容既豐富又抽象的課程，其不僅是化學專業學生的4大基礎化學（無機化學、有機化學、分析化學、物理化學）之首，也是高等農業院校一些非化學專業學生的基礎課程，甚至是必修的入門課程之一[1-2]。該課程內容體系龐雜，理論性較強，尤其該課程面臨的授課對象是大學一年級新生。因此，無機化學課程的教學成功與否對學生們今后的學習思維模式的培養起著一定的指導作用。然而，對于農業院校的無機化學課程的教學過程，大部分的傳授者只重視課本上化學知識的傳授，而忽略了相關知識點國際最新的研究進展的介紹，忽視了對學生綠色思維能力和創新能力的培養，從而造成學生上課沒有積極主動的心態，缺少朝氣蓬勃的求知欲望，進而造成這種模式下培養的學生整體素質偏下，沒有綠色創新的概念，更沒有保護世界和改造世界的科學精神[3]。

化合物的綠色合成以及清潔能源的使用將是無機化學發展必然趨勢，同時各學科之間的互相滲透，形成了眾多的新興特色研究領域，所以無機化學是一門活躍有趣的特色學科。本文中作者結合自己的教學經歷，對如何在高等農業院校無機化學教學中注入綠色創新思維的培養，進而激發大學生的學習熱情進行了初步探討。

1 綠色創新思維理念

綠色化學理念最早產生于美國，其頒布的《Pollution Prevention Act of 1990》法令中第一次明確提出了綠色化學概念[4]。這一概念的提出，迅速得到了國際各國的支持。英國皇家化學會在1999年創辦了國際第一個綠色化學綜合期刊《Green Chemistry》，隨后，該雜志在國際影響力逐年增加，2015年其影響因子已達到了8.02。由此可見，綠色化學理念深受科學工作者們的推崇。所謂綠色化學就是在實際生產中使用清潔的能源和使用環境友好的試劑和溶劑，最大程度的利用原材料，盡可能的避免污染。然而隨著科學技術的快速發展，工業化程度的飛快推進，當今教育理念僅僅有綠色化學還不夠，還得注重學生創新能力的培養，這就要求學生具備綠色創新思維理念，這樣培養的人才在未來的國際競爭中才具有優勢。

2 無機化學教學中綠色創新理念的重要性

化學一方面創造了一個美麗的人造世界，另一方面也改變了這個美麗世界。甚至一些非化學專業的人們，一聽到化學這個詞，就聯想到危險、污染、有毒等等。因此，如果要徹底改變這一現狀，改變人們對化學的認識，這就需要發展綠色創新化學理念。

目前，隨著工農業的不斷發展，新的化合物也不斷的被發現和合成出來。與此同時，人類所面臨的環境危機也越來越重，而這些發展和危機在一定程度上都與化學關聯，化學在創造物質文明的同時，也帶來了大量的有害物質，危害到人們的健康，所以環境問題已成為國際關注的熱點問題之一。我們現在所面臨的環境問題主要有：霧霾、酸雨等大氣污染，水體富營養化、生活工業廢水等污染，農藥殘留、固體廢棄物等土壤污染等[5-6]。因此，發展綠色創新思想，推廣綠色創新教學是教育發展的大趨勢。

大學生是未來社會發展的希望，是創造物質文明主力軍，所以教師要盡自己最大努力向學生們傳授綠色創新方面的知識，然后通過大學生群體去影響周圍的人群，逐漸使大家都能有這個意識，促進整個社會的和諧健康發展。無機化學是新生入學第一門開設的大學化學課程，這是他們對大學化學認識的開始，同時也是他們學習生活習慣養成以及社會責任意識形成的關鍵階段。因此，大學老師要充分利用課堂這個重要教學陣地，認真挖掘無機化學教材中的知識點與最新研究報道成果的聯系，向學生們傳授最新的綠色創新知識，培養學生們綠色創新意識，進而按照綠色化學的原則來處理生活中的問題。因此，在高等農業院校無機化學教學中培養學生們綠色創新思維，以適應當前國際科技的高速發展非常重要。

3 無機化學教學中綠色創新理念融入的策略

目前，國內部分綜合高校化學專業已經開設了綠色化學這門新興課程，但仍然處于開始階段，對綠色創新思想的傳授相對較少，而對于農業院校來說，綠色創新研究的就更少。農業院校無機化學由過去56學時調到現在為48學時，這就要根據農業院校自身的特點和培養目標，對無機化學授課內容進行調整，那么在這有限的課時中，如何將綠色創新理念融入到課堂之中就格外重要。筆者認為，可以從以下幾個方面著手實施綠色創新教育：

3.1 加強師生的綠色創新理念的培養 隨著科技的發展，創新應用型人才對農業的發展越來越重要，高等農業院校無機化學必須把綠色創新理念作為重要的指導思想滲透到教學中。綠色創新理念的培養是對傳統的無機化學教育模式的發展，該培養理念不僅能為社會培養出高層次專業素質人才，而且還注重培養學生們可持續發展意識。這就要求傳授者自己要有綠色可持續的發展觀念，在教學工作中將綠色創新思想滲透到課堂之中。化學教育者要不斷的更新自己的知識框架，及時了解國際最新的相關領域研究進展，將課本上知識點與最新的相關綠色創新研究結合起來，課堂上以生動形象的圖片或動畫方式給學生們呈現，讓學生們在大學一年級就養成好習慣，讓綠色創新理念真正的樹立在他們的腦海中，為培養具有可持續發展理念的未來化學工作者奠定基礎。

3.2 無機化學理論課中綠色創新理念的滲透 課堂教學是學生們的接受知識的重要途徑，教師要緊跟國內外最新的綠色化學研究成果，充分挖掘課本中的理論知識，將二者結合起來，在理論教學中將最新的綠色創新思想進行滲透，并修正與該思想不相符的課本內容。引導學生們重新設計新的路線、工藝等，使整個合成綠色化，能源綠色化，避免傳統的反應方法給環境帶來的負面影響。

無機化學理論課中很多基礎知識都與創新的綠色化學有關。例如，（1）在化學動力學基礎章節中，除了介紹動力學常數的定義外，還可以介紹目前國際研究最熱的新型多孔材料對水體中有機污染物（如，有機染料、苯、農藥等）的吸附率隨時間的變化關系，進而計算其吸附動力學常數，這樣學生既了解動力學常數概念又清楚的知道怎么通過實驗得到這個動力學常數；（2）在介紹化學熱力學部分的時候，除了介紹熵、焓、吉布斯自由能的概念外，還可以介紹吸附劑吸附有害物質的吸附量隨溫度的變化關系實驗，通過該實驗可以讓學生了解吸附劑在該條件下的熵、焓、吉布斯自由能是怎么得到的，加深吉布斯自由能與化學反應自發進行方向的關系，進而知道怎么學以致用。為了方便吸附劑的回收循環使用，還可以介紹新型磁性多孔材料，既可以達到去除水體中的污染物，又可以通過簡單的外界磁場，方便的將吸附劑從水體中分離出來，達到循環使用效果；（3）介紹碳族元素的時候，除了介紹溫室效應導致全球變暖之外，還可以介紹目前利用CO2制甲烷等最新研究成果；（4）在介紹硫化合物的時候，介紹硫化鎘等等量子點光催化劑，可以利用該光催化劑在取之不竭、用之不盡的太陽光條件下進行光催化反應。此外，教師還要根據高等農業院校自身發展的特點和優勢，課堂教學中將無機化學基礎知識與農業院校的茶與食品科學、環境與能源、生物工程以及農藥等優勢學科結合起來，達到學科間的優勢互補。例如，無機化學教學中可以補充最新的制氫和儲氫材料、可見光催化材料、高催化性能或吸附性能的多孔材料、農藥降解材料、重金屬去除材料等等。總之，教師可以根據當前國際研究的熱點，有目的、有計劃的將無機化學基礎知識與這些最新的綠色創新研究有機地串聯起來，既提高了教學質量，又使學生們知道農業科技人員的研究動態，潛移默化中增強學生們的綠色創新意識。

3.3 無機化學實驗課綠色創新化 化學是以實驗為基礎的科學，實驗課是運用理論知識和驗證理論知識的渠道，也是最容易產生污染的主要場所之一。因此，實現實驗課的綠色創新是非常必要的，這是培養學生發現問題、分析問題以及解決問題能力的重要途徑，也為培養他們良好的科研素養打下基礎。

（1）加強安全教育，樹立綠色創新理念。無機化學實驗課是大學一年級開設的第一門化學實驗課程，學生沒有自己動手實驗的經驗。因此，老師在這個過程中作用至關重要。第一節實驗課，授課老師講解實驗內容之前應該對學生們進行安全教育，宣傳綠色創新理念，給學生們講解《化學實驗室安全手冊》，進行實驗室安全培訓，培訓合格的同學方可進入實驗室進行后續的實驗操作。同時在實驗室醒目位置張貼安全標志，強化學生們安全意識、綠色創新意識以及環保意識。

（2）優化實驗內容，提高綠色創新程度。使用無毒無污染的綠色原料和溶劑代替傳統的有害試劑。盡量使用蒸餾水、乙醇等綠色無毒試劑，避免使用氯仿、苯胺等毒性較大試劑。合成條件避免時間長、高溫高壓等條件，可以采用快速的超聲或微波輔助合成新方法，節約時間，增加轉化率、減少污染，實現實驗的綠色化創新。另外可以開設一些學生自主性比較大的實驗，開展一些利用可見光為能源的催化或降解實驗，讓學生們自主設計實驗原料、條件、方法等，充分開發學生們創新能力。

（3）重視實驗室廢棄物的回收，開發循環實驗。實驗室廢棄物的妥善處理這個過程非常重要，目前大部分高校實驗課都存在這種普遍的現象，實驗結束后學生們就直接將反應后的試劑和藥品直接倒入水池中，甚至包括一些毒性較大的試劑。這不僅危害自己也會危害到他人，增加后續無害化處理的負擔。實驗老師一定要指導學生將實驗廢棄物進行分類回收處理，嚴禁亂扔亂倒，這樣像乙醇這類常用溶劑我們就可以回收起來，進行重新集中蒸餾制得干凈的無水乙醇，從而可以循環使用。教師可以把實驗的后處理作為成績考核的一部分，督促學生養成好的習慣，為自己、為社會負責。

4 結語

無機化學是一門實踐性較強的課程，授課教師不僅要傳授學生們基礎的理論知識，更重要的是培養學生們具有在改造世界的同時更要保護好世界的能力。通過上述改革措施，本人自己課堂上取得了很好的教學效果，改變了以往無機化學課堂上沉悶的現象，大家積極思考、課堂氣氛活躍、年終評教獲得優秀。當然，結合最新的研究熱點，宣傳綠色創新理念是一項系統的工程，也是社會發展的趨勢，這項工作現在還是處于起點階段，每位化學教師都要不斷的探索，提升綠色創新的教學方法，為社會培養合格的化學科技者而不懈努力。

參考文獻

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（責編：徐煥斗）