綠色化分析化學實驗教學研究

＊白 都

（白銀礦冶職業技術學院 甘肅 730900）

綠色化分析化學實驗教學研究

＊白 都

（白銀礦冶職業技術學院 甘肅 730900）

化學實驗是化學教學中不可或缺的環節，通過化學實驗能夠幫助學生更好的了解化學現象，認識化學原理本質。但在進行化學實驗教學時，最大的一個問題就是會造成一定的污染，尤其是在社會對環境資源保護觀念越發重視的今天，開展綠色化學實驗十分重要。在本文中筆者將從綠色化學理念與發展開始分析，并提出以下綠色化學實驗教學策略，旨在幫助高職化學實驗實現綠色化目標。

綠色化；化學實驗；教學研究

前言

高職化學是以實驗為基礎展開的教學，但由于化學實驗是通過物質反應完成的，因此勢必會對環境造成一定的危害，由此化學實驗綠色化觀念被提出，而這也成為減少化學有害產物、降低環境污染破壞的本質方法，因此在未來的高職化學教學中，教師要轉變實驗教學理念，注重綠色化學實驗教學實施，這不僅是對可持續發展戰略的一種響應，也可以從本質上幫助學生形成綠色化學思維。

1.綠色化學理念與發展

綠色化學又被稱之為環境友好化學，通過名稱定義就可以發現，綠色化學是為了環境改善而存在的，它在思想上反思了傳統化學實驗教學的缺失，同時也吸收了多種新型技術，如生物技術、材料技術以及信息理論等，由此可以看出，綠色化學是新興但卻綜合交叉的學科理念。從本意上分析，綠色化學的核心是從資源重復利用角度對傳統化學工藝的改革，從而實現環境資源的可持續發展，在眾多綠色化學理念之中，原子利用率與綠色化學十二原則被認為是化學最核心本質的思想，首先原子利用率，也被稱之為原子經濟性，以倡導原子控制為依據，進而減少化學反應中目標產物質量與廢棄物質量，從而保障反應物質原料最大限度的進入到生產物原料之中，極大地提高原子的經濟性。其次，綠色化學十二原則，在此項原則之中，以預防化學廢棄物產生為主，通過合理的化學實驗方法，使化學反應生產物更加安全無害，同時在實驗過程中，提倡使用催化劑，進而通過加快化學反應速率，來減少實驗過程的危害性。

2.綠色化分析化學實驗教學研究

(1)更新實驗教學理念，注重綠色環保教育

若想從本質上實現綠色化學實驗教學，首先，教師要從自身的觀念入手，實現實驗教學理念的更新。在傳統的高職化學實驗教學中，主要是以化學試劑為原料，以驗證化學實驗理論為教學內容，從而提升學生的操作技能，加深化學知識認知，由此可以看出在以往的教學中，并沒有關注綠色化學這一概念，只是以知識傳授為主要目的。為此隨著教學改革的不斷深入，提出了學生雙基能力的培養以及以人為本的教學理念，為此教師也應該從教學改革創導出發，在實驗教學中以學生為主，減少實驗過程中有毒有害物質對學生身體的傷害，將綠色化學理念與以人為本的教學理念應用在實驗教學之中，進而培養學生的創新能力，構建綠色化學實驗教學課堂。其次，在教學過程中，綠色化學理念不只是要落實在實驗教學之中，還應該注重對學生的綠色教育，強化學生環保意識，具體而言，筆者認為可以從以下三個方面做起，首先，在教學過程中，注重環保知識的滲透，將生態平衡、臭氧空洞、溫室效應以及三廢污染等和一些著名的環境破壞事件，以圖片或者媒體課件的形式展示給學生，讓學生從心理認可綠色化學，樹立環境保護意識，將綠色化學概念融入到實驗學習中。其次，在實驗教學過程中，教師要注重尋找一些有毒試劑的代替品，并且引導學生研究無污染實驗裝置以及實驗設計，在提升學生環保意識的同時，培養學生的創新能力。最后，高職院校內，可以開設相關的化工環境保護概論選修課程，讓學生在業余時間中可以進一步學習綠色化學理念，強化學生的綠色化學意識，進而讓學生將這種綠色化學意識帶入到今后的工作以及化工生產過程中，無論是對于學生自身，還是我國的工業建設發展都是具有重要意義。

(2)做好三廢處理，減少環境污染

在化學實驗中試劑完全反應結束后，會生產一定的廢氣、廢水、廢渣，這些實驗殘留的物質將成為破壞環境主要的污染源，被稱之為實驗“三廢”。在綠色化學理念下，做好三廢處理十分重要。首先，實驗廢氣就是指在實驗過程中產生的有害氣體，這些氣體人吸入會造成一定的危害，因此在進行試驗研究時，主要是以“扇聞”的方式進行觀察，如氨氣就是一種典型的廢氣，但在實驗結束后，這些氣體仍然會有部分殘留，并且還會彌散在空氣之中，從而對人身體造成危害，因此必須要進行嚴格的廢氣處理。其次，廢水就是指在實驗過程中，產生的有機溶劑、廢酸溶液以及廢堿溶液等，在實驗結束后，教師應該引導學生對這些溶液分開收集，并有針對性的進行處理。以廢酸溶液和廢堿溶液為例，在進行處理時，可以采用酸堿中和的方式，通過溶液之間的調和，將廢液PH值控制在6．5～8．5之間，然后在進行排放，這樣就不會對下水管道以及水源造成危害。最后，廢渣就是指在化學實驗過程中產生的一些固體有害物質，對于這些廢渣最好的處理方式就是回收并進行二次利用。在這里筆者以“硬水軟化”實驗為例，在實驗過程中會產生樹脂廢渣，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驗中的原料，而這無疑是符合綠色化學實驗概念的。除了以上的處理措施外，針對三廢環境污染，最本質的一種方法，就是實現實驗過程污染物零排放，而這也是綠色化學理念的核心。具體來說，在實驗過程中，應做好相應的實驗污染主控點，通過實驗設置優化，對實驗材料、實驗裝置、實驗試劑以及實驗方法進行控制選擇，從而實現零污染、零排放的目的。為此在進行實驗時，教師可以從地方能源開發以及學生的創新能力培養出發，在實驗過程中為學生滲透綠色化學理念，從而改變以往的教學模式，注重實驗教學內容與資源開發利用之間的結合。在教學過程中篩選出兩個獨立的教學板塊，第一的板塊以網絡技術與仿真實驗技術為主，第二板塊以綜合性實驗為主。在教學過程中，所選用的實驗材料都是無毒或者低毒的材料，然后將一些毒性大、污染強的實驗匯集成合成實驗，如指示劑合成實驗，減少采用笨、溴、氨磺酸等有害試劑使用。同時注重新型綠色化學實驗教學研究，如綠原酸超聲提取分離、白云石制備超細碳酸鈣、單寧酸沉淀法提取煙堿以及相色譜等，通過這些同等教學目的綠色化學實驗模式實施，代替原有有害有毒實驗操作，不但可以從本質上減少三廢污染實驗產生，還可以培養學生的創新意識與綠色化學意識，對于學生日后的工作發展都具有重要促進作用。

(3)減少試驗試劑用量，開展化學微型實驗

在高職化學實驗教學中，實驗教學開展的目的就是讓學生通過實驗現象的觀察，從而認識化學原理本質。因此，在實驗過程中只要能夠起到觀察效果即可，與實驗試劑的用量無關。同時，在實驗過程中，很多實驗試劑具有一定的致癌性和腐蝕性，大量的實驗試劑反而會對人的身體造成一定的損害，因此在實驗設計過程中，減少實驗試劑用量，開展微型化學實驗十分重要。微型化學實驗被譽為二十世紀末期的化學實驗革命，也是現下綠色化學實驗中的重要組成部分。其以減少實驗試劑用量為主要目的，但卻可以獲取同樣的化學信息，在這個過程中，由于投入的化學試劑用量減少了，因此產生三廢的可能就會降低，這樣就可以實現控制環境污染，節約材料成本的目的。通常情況下，采用微型實驗，實驗耗材和實驗經費可以降低成本費用一半以上，同時在具體實驗時間中，也可以縮短原有實驗時間的30%～40%左右。另外，微型實驗充分的利用了實驗資源，并且結果表征都是采用精密的儀器進行操作，這可以使觀察效果更加突出。例如在進行“乙二酸制備”以及“乙酰苯胺制備”過程中，都可以采用微型實驗，且在實驗過程中使用的試劑用量僅為原有實驗試劑用量的10%～20%左右，這無疑也是綠色化學理念的一種體現。

(4)改善實驗教學環境，實施網絡虛擬仿真實驗

隨著近些年網絡技術的不斷發展，在進行高職化學實驗教學時，運用網絡模擬與仿真實驗代替原有的實驗操作，可以從本質上減少環境污染問題，進而實現綠色化學實驗教學。運用網絡虛擬仿真實驗具有以下三點好處，首先，可以降低實驗成本，減少實驗設備投入。在進行網絡虛擬仿真實驗時，是不需要使用任何實驗試劑與實驗器材的，對于教師而言，減少實驗準備勞動強度，同時也降低了實驗成本，尤其是在現下的高職化學實驗教學中，課堂教學以大課為主，實驗開展困難，網絡虛擬仿真實驗為教學創造了便利性，同時也降低了實驗污染物的產生。其次，實施網絡虛擬仿真實驗為教學時間提供了充足的保障。在現下的高職院校之中，總學時通常情況為400個學時左右，但在教學中具體的實驗項目有90個左右，而這些實驗項目包括基礎操作實驗、化學性質實驗等，在教學過程中呈現出了嚴重的學時不足現象，這就影響了正常教學，網絡虛擬仿真實驗為課堂節約了更多的時間，有助于教學效率提升。最后，網絡虛擬仿真實驗有助于提升學生學習興趣。網絡虛擬仿真實驗是利用計算機網絡技術，將實驗知識點以及操作要點，編制在相應的計算機軟件之中，通過人機對話的方式進行播放，并且可以反復的進行練習操作，實驗現象千變萬化，并且自帶一定的游戲性和趣味性，這樣既減少了化學實驗污染的危害性，又提升了學生的實驗學習興趣，為此在教學中，教師應注重對網絡虛擬仿真實驗的實施應用，而這也是對綠色化學概念的一種倡導。

總結

綜上所述，高職化學實驗教學可以有效的培養學生的動手能力和觀察能力，繼而加深學生的化學原理認知，而將綠色化學理念應用在實驗教學過程中，不僅可以提升學生的化學素質，還可以讓學生將這種綠色思想帶入到工作中。因此，未來的教學中教師要注重對綠色化分析化學實驗教學研究。

[1]朱鵬濤,周青．美國高中化學教材中實驗安全教育的特點與啟示[J]．化學教學,2016(08)．

[2]陳靜,石曉波．在化學教學中滲透綠色化學理念[J]．湛江師范學院學報,2015(03)．

[3]楊秀清．綠色化學實驗教學的實踐與探索[J]．新鄉師范高等專科學校學報,2015(02)．

[4]黎芳倫．化學實驗教學中的綠色化學與微型實驗[J]．民族師范高等專科學校學報,2015(06)．

[5]馬志成,項光其,張衛兵,劉妙昌．基礎化學實驗綠色化探討[J]．實驗室研究與探索,2014(02)．

白都（1970～），男，白銀礦冶職業技術學院，研究方向：有機化學教學。

(責任編輯盧鳳英）

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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