大學普通化學教學中引入綠色化學初探

宋小杰 馮紹杰 趙東林

摘要：隨著和諧社會和科學發展觀的逐步推進，綠色化學應運而生，漸漸地成為未來社會發展和人類進步的重要方向。綠色化學又稱環境友好化學，其核心是利用化學反應原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染。本文主要介紹了大學化學理論教學和實驗教學過程中開展綠色化學教育的探索與實踐，提出了教學過程[作者簡介：宋小杰（1981-），女，講師，漢，在職博士研究生，參與建設應用化學特色專業（2016tszy025，2014tz02）和“校企共建”應用化學實踐教學基地（2016xqj01），參與基礎化學課程教學團隊（2013jxtd026）。]中實施綠色化的具體措施。

關鍵詞：大學；普通化學教學；綠色化學；探索與實踐

1. 綠色化學概念的提出

綠色化學（Green Chemistry）又稱為環境友好化學（Environmentally Friendly Chemistrv）、環境無害化學（Environmentally Benign Chemjstrv）、清潔化學（Clean Chemistry），是指在化工生產中能夠有效使用原料，盡量較少或避免使用有毒、有害的試劑并能夠消除廢棄物，在進行化學反應過程中以“原子經濟性”為基本原則，其核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染，反應物的原子全部轉化為期望的最終產物[1]，既充分利用資源，又不產生污染，建立環境友好型的反應制備工藝，使化學工業得以可持續發展。綠色化學產生于20 世紀90 年代，是化學領域的年輕學科[2]，綠色化學是節約資源和從源頭防止污染的化學技術和方法，在進行大學系列化學的教育過程中具有非常深遠的指導意義[3-4]。

進入本世紀后，各本科院校相繼開設了綠色化學。大學普通化學應該在教學和研究中采用多學科交叉和多方位傳授的方法向學生灌輸綠色和可持續發展化學的理念，需要涉及到科學、技術、工程和數學學科與經濟、政治、社會學和心理學等的協作，重點包括綠化實驗室實驗、可再生能源、使用可再生資源作為化學給料和發展良性的無污染過程。

2. 大學普通化學中綠色化學

大學普通化學包括無機化學、分析化學和物理化學，它們都是以實驗為基礎的自然科學。如何將綠色化學的理念滲入到各基礎化學的課程教學過程之中，如何使學生將這種化學觀念融入到自己的思想之中并指導將來的學習和工作，對于一個化學教育工作者來說是一項長期的重要的任務。筆者在多年的教學過程當中，在各個教學環節進行了積極的實踐與探索。

首先能夠正確認識有毒有害的污染物對環境造成破壞的嚴重性；對于學生，在課堂上，從第一節化學課開始，就要對他們進行綠色教育，從思想上確立環保意識，使他們意識到保護環境的重要性，以及在學習生活過程中如何養成良好的習慣[5]。理論教學的過程，是在教學大綱的基礎上對理論知識進行梳理，在涉及到綠色化學領域的知識點的時候，教育工作者能夠積極的將知識點與綠色化學聯系起來，將綠色化學的理念滲入到具體的知識點之中，潛移默化地使學生體會并掌握綠色化學的概念。舉例如下：

2.1 內容探討

綠色化學就是盡可能小地對環境造成副作用，是實現污染預防的基本和重要的科學手段。綠色化學研究的內容顯然要包括化學反應過程的三個基本要素：一是研究、變換、設計、選擇對人類健康和環境友好的原材料或起始物；二是研究最好的轉換反應和催化劑；三是設計或重新設計對人類健康和環境更安全的目標化合物。這三個內容基本上就構成了綠色化學的全部，也是化學為人類做貢獻的重要體現。

比如在碳族元素的教學過程中，介紹二氧化碳氣體是引起全球溫室效應的主要原因，另一方面當二氧化碳被壓縮到超過其臨界點的時候會成為超臨界流體，它具有很多優良的性能，可以成為一種優良的環保的綠色化學溶劑[6]。在氧族元素與氮族元素的教學過程中，介紹酸雨的形成原因（由二氧化硫、二氧化氮等氧化物與水蒸氣反應形成）及危害，引導學生在今后的科研與工作過程中盡量避免產生這些氧化物氣體。在電化學腐蝕知識點講授過程中，介紹工業生產和生活中應用的鍍鋅白鐵，由于金屬鋅在空氣中的反應活性即還原能力比鐵大，將金屬鋅電鍍于單質鐵的表面，可以有效防止單質金屬鐵腐蝕造成的危害。

2.2 方法改革

1）微型化化學實驗教學。實驗教學的目的是為了讓學生對所學習的理論知識進行驗證。例如，在無機化學性質實驗中，只要能觀察到實驗現象，要求學生所加試劑用量一般為2-3滴，除特殊要求外，一般不允許超過5滴，盡可能減小實驗規模。

2）改進實驗方法，優化實驗步驟。對實驗過程和方法的合理優化是實現實驗教學綠色化的有效途徑。例如，在實驗教學中“滴定分析的操作練習”實驗中已經標定的氫氧化鈉溶液，可以留待下一次實驗接著使用，提高效率的同時也減少了對環境的污染。

3）通過多媒體演示仿真實驗。既能讓學生直觀的看到實驗現象，又能從根本上解決廢液污染問題。一些污染性比較高的實驗可以錄制一次實驗過程或者從互聯網上下載一個視頻文件供學生觀看。

3.普通化學中綠色化學未來的發展模式

綠色化學是化學學科中的研究熱點和前沿。綠色化學的內涵、原理目標和研究內容需要不斷地完善和充實，綠色化學的發展對保持良好的環境、社會和經濟的可持續發展都有重要的意義，通過綠色化學的途徑，從科學發展出發發展環境友好的化學，才能解決化境污染和經濟可持續發展的矛盾。

3.1 研制對環境無害的新型材料和新型燃料

自然界資源、能源都是有限的，所以人類生產的各種化學品能否回收、再生和循環使用也是綠色化學研究的主要領域。以塑料為例，西歐各國提出了三R 原則，也就是reduce、reuse、recycle，同時這三個原則對能源、燃料化學品等許多方面同樣適用。機動車燃燒汽油和柴油產生的廢氣是大氣污染的根源。為適應綠色化學的要求，汽油的組成發生了深刻變化，既限制汽油的蒸氣壓、苯含量、芳烴、烯烴含量，還要求在汽油中加人數量相當的含氧化合物。而在我國能源結構中，煤是主要能源，應將研究、開發潔凈煤化學技術視為當務之急，以利于大氣保護。大學普通化學教學不能只注重課本，遵照本本主義，應該把所學的知識與實踐結合在一起，不能夠只躲在實驗室里做實驗，應該走向現實并且去解決現實中的種種問題，這才是大學化學的真正意義所在。

3.2 開發和應用綠色化學工藝是實現可持續發展的關鍵

曾為人類文明做出過不可磨滅貢獻的有機化學化工，在21世紀，依然面臨著新的機遇和挑戰。大學化學中的有機化學應該要強調實用的、環境友好的、資源可持續利用的，也就是從簡單易得的原料出發，在溫和的條件下經過簡單的步驟，快速、高選擇性地轉化為目標分子。這就需要教師從理念、原理、方法等方面對學生進行鼓勵、支持、引導。由于綠色化學的發展必然會推動人類社會的進步，所以在大學化學教學過程中一定要十分重視對此概念、想法的滲透，幫助學生去了解、學習、研究綠色化學，最終造福于社會。

4.結語

綠色化學教育理念在大學系列化學教學過程中的實踐與應用，可以顯著增強教育工作者與學生的綠色化意識，從源頭減少對環境的污染，也為學生將來的工作和生活奠定良好的綠色化思想基礎和實踐基礎。教師應當在綠色化學教學過程中將自己和學生融入這種改變之中，將綠色化學理念真正滲透入學生大腦，使他們在以后的學習、工作中始終不忘綠色化學是可持續發展的有效途徑，唯有如此，本課程的教學目的才能達到。

參考文獻：

[1]馬秀芳. 學以致用，培養意識—現代生活化學教學體會[J]. 科教文匯，2012（6）：46-47.

[2]馮文華，常桂梅. 綜合高校開設公共選修課《化學與現代生活》的探討[J]. 內江科技，2014（5）：113-114.

[3]王元蘭，趙芳，文瑞芝. 有機化學實驗綠色化教學的探索與實踐[J].中南林學院學報：社科版，2007（1）：236-237.

[4]馮守華，譚持恒.化學的黃金時代[J].化學通報，1998（7）：9-14.

[5]尹國杰，席曉晶.高校化學實驗教學的綠色化[J].大眾科技，2009（11）：145-146.

[6]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2005，26（6）：132-134.

作者簡介：

宋小杰（1981-），女，講師，漢，在職博士研究生，參與建設應用化學特色專業（2016tszy025，2014tz02）和“校企共建”應用化學實踐教學基地（2016xqj01），參與基礎化學課程教學團隊（2013jxtd026）。