高校实施绿色化学实验教学的改革与探索

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摘要：绿色化学成为化学界研究的热点和前沿，是可持续发展的重要途径，应用绿色化学的新概念对化学实验进行改革，正逐渐成为化学工作者的共识。本文阐述了绿色化学的内涵及理念、高校实施绿色化学实验教学改革的必要性以及实施绿色化学实验教学改革的具体措施。

关键词：绿色化学；化学实验；教学改革；措施

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）46-0269-02

一、绿色化学的内涵及理念

在现代工业化的进程中，传统化学行业创造了辉煌成就，取得了举世瞩目的业绩。在大量生产、使用化学用品的同时，有毒废物的排放也愈来愈多，从而引起全球范围的生态环境危机，人类也因此面临着生存危机。世界各国在经历了千方百计的治理而效果并不理想的情况下重新审视已经走过的环境保护历程。当前社会有待解决的问题是如何在保持经济飞速发展、给人类创造更多财富同时，能够有效消除传统化学带来的危害，实现可持续发展。因此，绿色化学应运而生[1，2]。那么，什么是绿色化学？绿色化学又被称为环境友好型化学、环境无害性化学以及清洁型化学。它是采用化学原理及手段来减少甚至消除因原料、试剂、催化剂等带来的对人类健康、社会环境有害的物质。传统上只是采用依靠大量人力、物力以及财力先污染后治理的保护措施，虽然在一定程度上减少了环境污染，但却不能从根本上解决环境污染问题。绿色化学则是从源头上减少和消除化学对环境的污染，它通过改变化学产品或过程的内在本质，最低量使用或不使用有毒化学物品，避免化学产品的设计、制造等过程中产生有害物质，从而实现整个化学过程环境友好[3]。根据绿色化学的原则，绿色化学实验主要包括以下方面：①绿色原料，即尽可能选用无毒无公害材料。②绿色催化剂、溶剂等。③选择产率高的工艺路线，减少有毒副产品的生成，实现“零排放”。④无公害的目标产物。化学实验全过程绿色化，在不可避免地会产生有害有腐蚀物质时，采用“微型实验”使有毒物质用量达到最小却不影响实验效果，同时对实验“三废”采取恰当处理措施，确保污染最低[4]。可见，绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学。绿色化学必将成为新世纪化学发展的方向和基础，它真正做到了绿色环保、环境友好、技术先进、经济可靠。

二、高校实施绿色化学实验教学改革的必要性

在学生学习知识、掌握动手操作技能和进行科学研究的过程中，化学实验发挥着无可替代的重要作用。在进行实验的同时，也产生并向环境排放着“三废”，由此产生的环境污染和对师生健康的危害是不可忽视的。因此，在实验中要主动地减少和消除化学污染。增强学生的环保意识，改进实验方式，设计合理的实验内容，减少和分类处理有害废弃物等，绿色化学实验是高校教育改革发展的必然趋势。绿色化学在高校的开展极具重要的战略意义及现实意义。首先实现社会经济的可持续发展，要求学生从节约资源和能源、保护环境和经济发展的角度出发，改变以往单纯注重效益而忽视生存环境恶化的做法；培养他们探索发展既有良好性能或功能，又对资源和能源消耗较低的思想理念，绿色化学理念作为学生素质培养的重要组成部分加以引导，培养学生的绿色化学理念和环境保护意识，强化学生高度的社会责任感，才能适应现代社会和经济发展的需要[5]。其次，只有科技界和教育界才有能力研究并解决问题的绿色化学是需要多科学支撑的高层次化学，它是作为对传统化学的一次革命而提出的全新概念。高等教育应该培养高素质人才，那么，专业教育不仅包括了“化学绿色”，其更深层的含义是如何做人的“非化学绿色”。学科发展的综合化、交叉化是学科发展的必然趋势，绿色化学是符合教育部学科专业建设要求的高层次交叉学科，它是符合高等教育改革的形势，符合新世纪人才培养要求的；作为高等院校人才培养目标的创新精神、实践能力和挑战传统化学的思维方式，绿色化学可以通过其本身遵循的涉及多学科的原理、方法和技术的十二条原则来对高等院校的学生进行培养教育。因此，高等化学教育工作者需要在教学中不断向学生传达绿色化学的思想理念，并在化学研究中身体力行，减少化学实验对于环境以及人体的危害，提高学生的综合素质以及社会责任感，并将其贯穿于整个化学教育的始终。可见，在面对绿色化学的新概念、新理念和新要求的情况下，在化学实验的教学中，绿色化学改革是必然的。

三、实施绿色化学实验教学改革的具体措施

如何使化学实验绿色化是高校化学教育工作者要面对的一个严峻课题。近年来，我校的实验教学的指导思想是绿色化学，培养学生具有绿色化学思想观念并且使得学生掌握绿色化学的理论、方法和技术，将绿色化的化学实验进一步探索与实践，取得了明显的效果。

1.化学实验的微型化。和常规的实验相比较，微型化学实验是运用新的方法与技术，可以达到双赢的效果，即不污染环境而且降低实验成本。而不是大家理解的在微型仪器中进行。多年来，我们改进了传统的实验，我们大多数实验都可以用现有实验仪器完成，采用“性质实验点滴化，分析实验减量化，合成实验微型化”的方针，实现了用尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验目标。微型化学实验拥有溶剂、其他的辅助、水电耗量的减少等优点，实验成本得以降低，实验安全性也得以提高；由于“三废”量很少，改善了实验的环境条件，改善了环境。[7]化学实验的微型化积极调动了学生的创新意识，同时我们教师也要教育他们保护环境，节约能源。我们应该大力提倡这种意识。

2.化学试剂的绿色化。在实验过程中，不仅要尽量使用无毒无害的试剂和溶剂，合理设计实验过程，从而实现实验的绿色化，还应尽量较少试剂的用量，鼓励学生动动脑筋思考怎样减少实际的用量，同时达到理想的实验结果。

3.妥善处理实验产生的“三废”。“三废”危害我们都很清楚，因此要提高对实验室“三废”处理重要性的认识，积极采取措施妥善处理实验室“三废”。应将实验室的环境维护规范化、制度化，按照国家要求的排放标准进行处理，各种废液如酸类、碱类、盐类、废渣妥善倒入各自的回收容器内，将废弃物归类，采取相应的正确方法来处理废弃物；实验过程中产生大量有毒有害及腐蚀性的气体，在通风橱内完成实验，并将尾气集中收集，采用吸收、中和等方法集中处理[7]；在无机化学实验过程中产生了含酸、碱、铬、镉、铅、汞等化合物的废液，很多情况下错误地将废液直接倒掉，对环境产生了及其恶劣的影响。近年来，我们采用了以下方法：酸碱中和、尽量让重金属离子生成沉淀、加氧化剂或配合剂将CN-离子转化等。但是由于经费等方面的问题，我们的处理是远远不够的。今后需引起足够重视，加大研究及处理的力度。

4.串联实验或组合实验。在实验过程中，我们加入自己的创新，使得实验的产物可以作为下一个实验的原料，不仅提高了学生的创新意识，而且降低了试验成本。如硫代硫酸钠的制备及其质量分数的测定和硫酸铜的制备及其质量分数的测定，我们可以将两个基本化学实验相串联，不仅节约时间、药品，而且也有利于提高学生的创新意识，激发他们对于实验的兴趣。

5.开放研究性课题，让学生自主探求解决环境问题的新方式。研究性课题的设置，意在培养学生独立思考、自主学习能力，应加以合理引导，从课题选择上适当调整，促进学生关注社会、关注环境的意识[8]。我们在教学过程中为学生设计的研究性课题有：①香烟烟雾的有害物质。②废旧电池中的有害物质。③某河的水质及污染物调查。④中学化学实验室的废水综合处理。⑤对不同城市固体废弃物品种和重新利用的调查。

总之，实现化学实验绿色化的道路曲折而漫长，但是并非遥不可及，需要广大师生将创新意识和环保意识溶于实验过程中，化学实验绿色化不再是口号，不再是形式了。

参考文献：

[1]朱清时.绿色化学的进展[J].大学化学，1997，（6）：7-10

[2]闵恩泽，傅军.绿色化学进展[J].化学通报，1999，（1）：10

[3]贾寿华，盛峰，王玉华.搞好“三废”综合治理，创建绿色化学实验室[J].实验技术与管理，2004，21（2）：139～142.

[4]汪朝阳，李景宁.大学化学教学中绿色化学教育的渗透[J].大学化学，2001，16（2）：19.

[5]唐建生，王健.化学教学中渗透可持续发展教育的探索[J].湘潭师范学院学报（自然科学版），2005，（4）：129-131.

[6]张荣国，杨静，郭丽萍等.大学绿色化学实验体系设想[J].高等工程教育研究，2002，（6）：81-82.

[7]韩志芳，应奇才.绿色化学在高校化学实验教学中的实施[J].2005，（04）：108.

[8]蔡万玲.绿色化学与化学实验教学[J].新疆师范大学学报，2004，（03）：98.