高校有機化學實驗“綠色化”教改模式探討

劉曉暢，林琳(沈陽醫學院，遼寧 沈陽 110031)

0 引言

高校化學實驗室開展綠色化改革是由經濟、環保等多方面要求決定的，應該在有機化學實驗中保障師生安全、實驗安全、以及環境安全等多方面安全，以減少實驗室污染物產出，進而達到減小實驗室對環境影響的目的。

1 化學實驗室綠色化改革的必要性

化學實驗是一門理論高度聯系實踐的學科，它的學習需要基于龐大的理論知識，之后進行實際操作，以理論與實驗結合的方式進行學習，才能更好的對化學世界進行探索，因此化學實驗在化學學習的過程中至關重要。但是在進行實驗的過程中，幾乎所有的實驗都伴隨著副產物，有些副產物對于學生健康有影響，對環境更是能造成巨大的損害。尤其是在合成一些有毒物質時，很多學生由于各種原因，會造成有毒物質的泄漏，對環境及實驗室安全都有很大威脅。另外，由于近些年我國教育的擴張，導致很多高校很多專業大量擴招學生，使得化學專業的學生數量一直呈上揚趨勢。學生人數增大導致實驗數量增多，進而導致化學實驗中使用的試劑量增多、實驗中產生的環境污染物數量增大，更加大對環境的影響。因此，高校必須秉持社會責任感，推行化學實驗室綠色化改革，以最大程度的消滅或者減少環境污染物的產出，有效控制實驗中產生的有毒有害固、液、氣體排放，增加學校周邊環境的安全性，降低學生實驗的危險性，保障學生的人身安全以及學校的財產安全。

2 進行綠色化實驗室改革的措施

2.1 規范學生實驗操作，樹立綠色化學觀

化學實驗中，正確且規范的操作是實驗成功的基礎，更能在源頭上保障學生及學校周邊環境的安全。化學實驗以及化工生產中，因“跑、冒、滴、漏”等操作中的不規范行為導致的化工事故屢見不鮮。這種化學事故通常伴隨著火災、有毒氣體、液體、固體的排放以及化學設備的損毀，會帶來巨大的經濟損失及人員傷亡，同時還在造成較為惡劣的社會影響。因此，在化學實驗室施行綠色化改革，首先應該防患于未然，從培養學生的規范操作入手，力爭從源頭上減少化工事故出現的可能。

同時，在對學生進行教學時，應該對學生進行化學實驗綠色化理念教育。化學實驗的基本操作講解與教學通常會在大學一年級開展教學，這時的學生剛剛從高中升入大學。通常來講，學生在高中受到的實驗訓練并不多，其進行實驗操作的機會也較少，大部分時候是觀看教師進行實驗擦操作并聽取教師的實驗講解，因此對實驗知之甚少。因此，大一的實驗基本操作教學課程是學生進行深度化學學習與實驗前的啟蒙課程，在這時候對學生進行嚴格的操作規范教學并灌輸綠色化學思想將對學生起到重要的影響。而學生一旦吸取了綠色化學實驗的理念，形成了綠色化學的意識，再受到嚴格的操作規范約束，非常有利于學生養成良好的實驗習慣，并在之后較長的實驗生涯中保持。

2.2 選擇適宜的實驗，優化實驗環節

化學實驗的很多環節具有可替代性，很多實驗所需物品以及所需試劑也具有可替代性。當教師為學生布置實驗課題時，應充分考慮實驗各環節可能產生的有害物質，并思考各實驗環節中可進行優化的地方，在保證實驗目的以及實驗現象的基礎上，對實驗流程進行優化，進而減少有害物的排放，降低實驗對于學生的威脅性。對化學實驗的過程進行綠色化改進，不僅能夠減少對環境的污染，同時還能在改進過程中加強對該實驗本質的理解，鞏固自己的相關專業知識，一舉兩得。

2.2.1 對化學試劑進行合理選擇

在進行一些所需試劑環境危害性較大或較危險的物品時，可在保證試驗目標及實驗現象相同的情況下，優先選取低低危險性、污染性的試劑。化學實驗是基于化學理論的操作，如果化學理論掌握不夠扎實或者化學實驗操作不夠規范，則很容易出現實驗失敗導致浪費試劑的情況出現。高校的化學專業學生，尤其是新生，通常接觸化學實驗不久，很容易在實驗中出現各種問題導致試劑使用量較大。如果試劑是一些對環境不友好的物質，則對環境損害較大，也容易對學生人身安全造成威脅。因此教師在為學生選擇實驗課題時，應該充分考慮這方面因素，盡量選擇一些低危險性的實驗及生成物與試劑危害性較小的實驗。若一些實驗必不可少，則可考慮對該實驗的試劑進行優化，在保證實驗目的的同時選用更綠色、更環保、威脅性更小的試劑。

在學生對基礎知識已經有一定的掌握度后，高校教師也可讓學生自行對實驗進行優化。例如讓學生對實驗中生成的有害物質進行分析處理，并探討如何有效利用，讓學生對如何處理“三廢”有更進一步的認知，在處理“三廢”的同時引導學生樹立更深刻的綠色化實驗觀念。同時也應引導學生對實驗可替代試劑進行思考，在保障安全與實驗現象、成果的基礎上，讓學生對其進行討論，能有效的加強學生對于基礎理論的理解，達到活學活用的效果。

2.2.2 合理運用儀器分析代替常規實驗

通常來講，化學實驗化學反應過程中副產物不可避免會伴隨生成物產生，這是導致大部分化學實驗對環境不夠友好的重要原因。科技在發展，當前已經有一些儀器能夠在一些程序上代替傳統的實驗形式，其試劑消耗量相比于人工實驗有大幅度的降低，并且用時更短，效率更高。教師在安排學生實驗時，對于一些可用儀器進行的分析應盡量使用儀器，以減少化學試劑的使用，進而減少環境污染。例如測定熔點時，傳統的實驗流程需要用到濃硫酸約50mL，但運用微量熔點測定儀，則通常禁用約2mg就能測得熔點，其濃硫酸使用量大大降低，且其耗能少 、用時少，對環境更為友好。另外，學生在使用測定儀時，也能增加儀器操作的熟練度，對于學生以后進行化學研究有積極作用。

2.2.3 制作多媒體實驗

在教學過程中不可避免的需要學生掌握一些生成物毒性較大、危險性較高的實驗，其操作過程難度大，產生含“三廢”難以處理。當教師講解這一類實驗時，可在合理選擇后考慮使用多媒體演示，或者現場演示，讓學生了解其實驗理論、流程、操作方式、注意事項，避免讓學生動手操作，以減少污染物、有害物產出。同時在進行一些常規實驗操作前，教師也可使用多媒體設備對學生進行演示，讓學生充分了解實驗的操作，加深印象，以減少學生在操作過程中失誤的可能，降低試劑使用量。

2.2.4 開展半微型化學實驗

一些要求學生掌握的實驗不具備高危險性，但是其實驗過程試劑消耗量較多，同時實驗生成物對環境影響較大，這種實驗進行綠色化改革可考慮使用“半微型實驗技術”開展半微型化學實驗，以降低其試劑使用量及實驗產生生成量。這種實驗改良方式，其使用的試劑消耗量通常是常規情況消耗量的1/3或者1/2，對環境更為友好。另外，學生在進行半微型化學實驗的過程中，需要自行或在教師的指導下對試劑使用量進行把控，這能有效考察學生對于基礎知識的掌握程度，同時也能加強其對理論知識的理解。在優化過程中，學生還需探尋如何降低實驗副產物的有害性，這對于對該實驗本質的理解有著重要的積極作用。

2.3 優化評價模式

高校的學生考核體系中，其參考項一般是學生的課堂出勤率以及期末的試卷成績，兩項乘以一個比例得到學生的該科目最終成績，化學也不例外。平常學生在實驗過程中，最關心的就是自己能不能按時做完實驗以及實驗結果是否符合預期，“綠色化學”理念通常容易被拋在腦后，因為實驗對其期末成績有影響，而“綠色化學”理念與期末成績毫不相干，大部分學生最關心的畢竟還是成績。教師可基于學生的這類心態，將“綠色化學”理念根植于學生的思想，讓學生時刻謹記。

在進行實驗前，通常需要學生進行預習實驗報告。預習實驗報告可以使學生對實驗的目的、原理以及操作流程有一定的基礎認知，這是有效降低學生實驗失敗率的重要手段。但很多學生對于預習實驗報告敷衍了事，這就導致其在實驗前對實驗各方面了解度不夠，進而引起實驗失敗率上升，實驗試劑消耗量巨大，不符合實驗“綠色化”理念。因此教師可將學生的預習實驗報告納入期末考核，讓學生對其充分重視。

3 實驗室廢棄物的處理

實驗總是伴隨著各類產物，一些是有害、有毒物質。若對其肆意排放，則很容易引對環境的惡劣影響。因此實驗室“綠色化”改革必須重視實驗室廢棄物的處理。在實驗廢物處理方面，化學實驗一般可以以一個實驗項目為目標，所制備的產品在實驗項目結束后就可能成為“廢物”。但所謂的廢物只是相對而言，將其回收后完全可以根據產品的特點再利用、再生后利用、三廢處理教學使用或者根據“三廢”處理標準處理。廢棄物的處理綜合處理辦法體系包括分類收集、回收利用、合理存儲等多種方式，同時一些所謂“廢棄試劑”可被回收使用。如熔點測定污染的大量濃硫酸，我們可以嘗試使用硝酸鉀消色，也可以嘗試以被污染的濃硫酸為合成試劑進行合成反應，增加合成實驗的操作難度。通過這種形式，讓學生自主或半自主參與到廢棄物處理制度的制定方法與發展原則，讓學生可以更好總結對于各類廢棄物的處理方法，讓學生的實踐能力獲得自主性提高，為其后續的學習、發展以及就業過程夯實基礎，使學生切身感受目前化學工業的發展路徑與“5R”精神的使用方法與獲取的成效。

4 結語

化學實驗是一種基于理論的實踐學科，它的學習過程必須伴隨實驗進行。但實驗過程同行伴隨著大量的試劑消耗、有毒有害物質產生，這是化學實驗對環境不友好的根源問題。經濟已經較為發達的今天，關心環境、提倡環保是時代的主題。對化學實驗進行“綠色化”改革能降低試驗成本，減少有害物質產出與排放，同時教育學生秉承“人與自然和諧發展”的理念，是合格化學工作者的天職。