化工院校專業實驗“綠色化”實施的必要性及有效途徑*

于 智，馮馨樂，于 洋，馬 馳，王 娜

(沈陽化工大學，遼寧 沈陽 110142)

隨著社會的發展，人們的綠色環保意識日益增強，人們對于綠色化學的重視伴隨著整個環境保護意識的提升，而人們的日常生活又處處離不開化學化工行業，二者的矛盾必然推動著綠色化學理念的建立和發展。

我國的高校特別是化工院校，專業實驗是其實踐教學的重要組成部分，幾乎每天學生都要進行各種各樣的專業實驗，而這些專業實驗必然要消耗大量的化學藥品，并且大部分化學藥品有毒或有腐蝕性，甚至還可能導致實驗過程中伴隨有毒氣體或有毒物質的產生。因此，在化工院校對傳統專業實驗如何進行大膽的改革，如何加強對專業實驗教學的“綠色化”教育，培養學生的環境保護和可持續發展意識，使學生了解并懂得如何減少化學實驗污染，具有重要的現實意義。

1 化工院校專業實驗“綠色化”的必要性

綠色化學是指用化學的方法和技術來減少甚至消滅那些對人類健康、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑、產物、副產物等的使用和產生。綠色化學的理想在于盡量少或不使用有毒、有害的物質，盡量少或不產生廢物，它是一門從源頭上阻止污染的化學[1]。

從科學思維的角度看，綠色化學是化學反應過程、化學工程內容的更新和提升，代表著化學化工行業的研究發展方向；從環境學的角度看，它追求從源頭上消除污染，保護社會生態環境；從經濟學角度看，它可以充分利用資源和能源，降低成本[2]。化工類院校的教師必須堅持可持續發展的科學觀念，在日常教學中要多渠道、多層次地在思想上滲透給學生綠色化學的理念，同時在實驗教學中更應引導學生關注生態環境與社會發展，引導學生加強環境保護意識與社會責任感，并要采取切實有效的教學手段引導學生樹立科學、正確的綠色化學觀。因此以“綠色化”專業實驗的原則為指導，結合化學教學實驗自身的特點，實現專業教學實驗綠色化的改革是勢在必行的。

2 專業實驗“綠色化”的教學意義

2.1 有助于工程教育人才培養目標的達成

為提高我國工程教育人才培養質量，工科專業畢業生達到行業認可的質量標準要求之一-畢業要求7(環境和可持續發展)，要求在課程設置中必須培養學生具有環境和可持續發展的意識，而這一人才培養目標的達成恰好可以通過在化工院校的專業實驗教學中得以實現，即綠色化學理念的滲透對于工程教學人才培養目標的達成具有重要的現實意義。實驗指導教師在專業實驗的教學過程中，要結合實驗教學適時將綠色化學理念進行引導和滲透，這樣就能在潛移默化中讓學生樹立“綠色化”的觀念意識，使學生逐漸接觸并了解化學領域的低碳環保策略，可促進工程教育人才培養目標的有效達成。

2.2 有助于培養學生的學科專業素養

社會在不斷地發展與進步，人們的環保意識正在不斷地進步與加強。實驗教學中的傳統化學理念正在向綠色化學的新理念轉變。專業實驗“綠色化”的實施離不開嚴謹的科學態度和嚴密的邏輯思維，同樣專業實驗“綠色化”實施可以培養學生具備嚴謹的治學態度，促進學生理性思維和創造性思維的養成，幫助學生從不同的視角認識化學領域的技術發展對現代社會的影響，這對于學生學科視野的開闊、學科專業素養的培養具有積極的促進作用。

2.3 有助于激發學生的專業學習興趣

專業實驗的“綠色化”教學理念，將知識傳授、能力培養、素質提高貫穿于實驗教學全過程，按照綠色化學的理念組織專業實驗教學，有助于帶動化工院校專業人才培養的模式的改革與創新，推動了實踐育人，進一步完善和補充了化工院校工程型、應用型人才的培養模式。

由于化工類高校專業實驗的特殊性，對學生整體的學習及動手能力要求較高，少部分學生可能會對專業實驗產生畏懼心理，做實驗時畏手畏腳。在專業實驗教學中滲透綠色化學理念，能夠使學生由淺入深細致地了解專業實驗的可操作性與實用性，同時讓學生獲得與眾不同的嶄新的實踐體驗，讓學生體驗學以致用的快樂，并在已經建立的整體專業知識體系的基礎上驗證實踐，激發學生們的專業學習興趣，深化對專業的認識，提高了學生的動手操作能力及工程實踐能力，使學生真正受益，對學生學習興趣的提高和學習熱情的激發具有顯著作用。

2.4 有助于推動社會的可持續發展

綠色環保是當今社會發展的重要命題。高等院校承擔著為國家現代化建設輸送應用型技術人才的首要任務，現階段高等院校所培養的專業人才最終將會成為未來國家建設各個行業的生力軍。在高度重視社會可持續發展的今天，培養擁有綠色化學理念的化工人才已經成為實現國家未來化學工業建設的重要保障。因此，化工類高校必須高度重視自己所承擔的時代使命，確保越來越多的培養人才樹立可持續發展的綠色化學理念。

3 化工院校專業實驗“綠色化”的實現途徑

3.1 樹立專業實驗“綠色化”的教學理念，思政教育融入專業實驗教學

習近平總書記多次強調思政理論課是落實立德樹人根本任務的關鍵課程，要挖掘其他課程與教學方式中蘊含的思想政治資源，實現全員全方位育人[3]。化工院校專業實驗課均為必修實踐課程，專業實驗的開設目的不只是提高學生的專業知識水平與專業實踐技能，還應當順應時代潮流與教育需要，立德育人，提高學生的思想政治水平。將思政教育與專業實驗課程內容同向同行，并將思政教育融于日常課程教學中，在傳授知識的同時充分發揮實驗課程的價值引領作用，有助于提高學生的職業道德素養和人文素養。在專業實驗中，應培養學生的團隊合作精神、安全環保意識與責任感。因此，思政教育融入專業實驗教學勢在必行，對學生綜合素質的全面培養具有重要的現實意義。

3.2 修訂專業實驗教學大綱，將綠色化學理念植入實驗課程的教學目標

專業實驗教學是化工類院校本科實驗教學環節不可或缺的一部分，也是實現專業教學目標的重要途徑之一。通過綜合運用本專業核心課程及相關領域的知識及實驗技能培養學生分析和解決實際問題的能力，可以為培養具有自主創新能力的高素質應用型人才提供保障[4]。這就要求專業教師在在制定專業實驗課程大綱時，不僅要將提高學生對目標產物的合成制備、質量控制、工藝設計等問題的分析和解決等能力作為課程目標，而且要將綠色化學觀念的培育融入課程目標。授課老師要充分認識到，實驗教學不僅僅教授學生實驗知識和技能，更是培育學生綠色化學理念的一種有效途徑。綠色化學中蘊含著科學思維、科學方法和科學精神，其構成了綠色化學的教育價值。專業教師應將培育學生的綠色化學理念作為教學基本要求和教學重點，積極探索將綠色化學理論與實驗教學緊密結合的有效方式，并將學生是否建立綠色化學理念作為是否達到教學目標的衡量標準之一[2]。

3.3 探索專業實驗教學新模式，突出綠色化學思想

在開設專業實驗確定實驗項目時，專業教師首先要基于“綠色化”的教學理念構建合理科學的實驗體系并要滿足教學目標的有效達成。為了切實提高學生的綜合實驗技能和動手能力，我們在原有驗證性專業實驗的基礎上，對實驗教學模式進行了適當的調整，在專業實驗環節增加了項目式實驗教學。如在《涂料配方設計及制備》項目式實驗教學中，學生們分成項目小組，學生組內通過查閱文獻及自主探索、討論，最終自行設計實驗路線和方案，并要做成PPT演示講解，在指導教師論證可行的基礎上展開實驗。通過項目式實驗教學的開展，一方面，考察和鍛煉了學生運用所學專業基本知識和基本技能的綜合分析和解決實際問題的能力，同時培養了學生的創新能力和實踐技能，激發了學生的學習專業知識的積極性和主動性；另一方面，可以培養學生在設計實驗路線、實施實驗方案的過程中認識所制備綠色環保涂料在日常生活中的重要性，同時也培養了學生們良好的科研素養和實事求是的工作作風。

3.4 精簡優化實驗內容，開展微型化的專業實驗

微型化學實驗是指以常規實驗十分之一到千分之一微小的試劑量，在保證實驗效果的同時，在微型化的儀器裝置中進行的化學實驗。如在高分子化學專業實驗中，原有甲基丙烯酸甲酯本體聚合——有機玻璃板的制備已改成在試管內進行小型有機玻璃棒的制備，在保證實驗實質等效的前提下，充分融入“綠色化”的實驗教學理念，收到了良好的實驗效果。微型化的專業實驗的有效實施，由于所用實驗試劑的量大大減少，與其相關的輔助材料、水電的消耗也大大減少，極大程度地降低了實驗成本；同時由于實驗試劑用量的大大減少，也使爆炸、燃燒、中毒等事故相應減少，產生的“三廢”量也很少，提高了實驗的安全性的同時，實驗環境條件也得到有效改善，基本上從源頭解決了實驗室的污染問題，有效地保護了實驗環境。

3.5 拓展專業實驗教學的平臺建設，實施虛擬仿真實驗

化工院校專業實驗突出特點是不僅消耗大量的化學藥品和水資源，且一些化學試劑價格昂貴，部分化學試劑有毒、有害、甚至在實驗中容易引起爆炸等危險。同時在一些化工類理工科高校由于實驗條件的限制，實驗場地小、臺套數有限，造成學生動手機會少，理論課與實驗課脫節，這是理工科學生在學習中普遍遇到的問題。

隨著現代信息技術的發展，實驗教學中可以積極嘗試拓展專業實驗教學平臺，實施虛擬仿真現代化的教學手段，使專業實驗教學中一些由于試劑昂貴、操作危險、過程復雜等問題難以實施的實驗過程，在虛擬仿真實驗平臺中得以實現。如在我們專業實驗教學中自主開發了——苯乙烯的配位聚合仿真實驗，由于該實驗聚合反應條件比較苛刻，需要在無水無氧的條件下進行，常規的實驗條件是難以達到的，專業實驗教師自主開發利用文字、聲音、圖像、動畫等計算機多媒體技術對實驗原理、裝置、流程、實驗過程進行虛擬仿真，讓學生在計算機屏幕上達到身臨其境的感覺，這樣既讓學生即學會了配位聚合的實驗操作方式，又使那些危險性較大、常規條件不聚合的專業實驗變成了綠色化學實驗。虛擬仿真實驗可以使“實驗室”走進課堂，“儀器”搬上講臺，使實驗操作，微觀過程的展現成為可能。學生則可以通過實驗仿真模擬課件，進行模擬實驗訓練，這也是“綠色化”專業實驗理念的體現。因此，拓展專業實驗的教學平臺，進行虛擬仿真實驗的進行不但可以加深學生對專業實驗內容的認知，構建出豐富的虛擬場景，拓寬學生的實驗研究范圍，還可以讓學生綜合運用現代化實驗教學手段進一步增加學生參與實驗的積極性，有效地提升了“綠色化”專業實驗的教學效果。

4 結語

發展綠色化工是可持續發展及應對環境與資源挑戰的客觀要求和必然趨勢。結合當前高校的思政教育，高等院校的人才培養也要體現具有環境保護意識和可持續發展意識的教學目標。在高等教育中引導學生樹立綠色化學的觀念，不僅對學生自身的發展具有重要的引領作用，對全民綜合素質的提高也具有重要的推動作用。因此，在專業實驗教學中特別是在化工類高校的專業實驗教學中倡導并開展“綠色化”專業實驗教學的改革與實施是非常必要的，也是刻不容緩的，是擺在高校專業教師面前的一項艱巨的任務。化工院校的專業教師應通過實驗教學進一步強化學生的環保意識并開展“綠色化”實驗項目的設計和實施，使學生牢固樹立綠色化學理念，讓學生意識到綠色化學在可持續發展中的重要作用[5]，掌握“綠色化”專業實驗的新方法和新技術，為最終杜絕環境化學污染，保護環境，實現“綠色家園”的目標而努力。