有机实验的绿化教学改革问题

作者：王晓红 郝臣 单位：江苏大学化学化工学院

高素质、创新型人才的培养是目前高等教育改革的终极目的，也是评价高等教育质量和教育效益的重要指标。重视实验教学、加强实验室建设、改革实验教学方法是提高学生综合素质、培养学生创新能力的重要途径之一。近年来，高校不断加大实验教学投入，优化实验教学资源，探索行之有效的教学方法，提高实验教学效果，此举大大促进了高等教育质量和综合效益的全面提升。随着人们环保意识的不断增强，化学实验的环境保护问题越来越引起人们的关注，试验的绿色化教学正逐渐被越来越多的人所认识和倡导。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点重新审视和改革传统化学，从而使人们对环境的治理从治标转向治本。它对环境保护和可持续发展具有重大的意义。有机化学试验常会产生一些毒性较大，对环境产生污染的废气、废液、废渣等，是科学实验中环境危害最大的实验种类之一。如何减少环境污染，进行有机化学实验绿色化改革，既是试验改革的重要部分，也是有机化学实验教学中的崭新课题;是顺应时展潮流，保护环境的一项重要举措。如何实现实验的绿色化，作者认为应该从如下4个方面着手。

1环保意识的培养

有机化学实验培养的对象大多是大学生，他们将来都是国家的栋梁之才，将在各个岗位上发挥着重要作用，因此学生环保意识的培养显得尤为重要。在实验教学中注重向学生灌输“绿色化”观念，培养学生的环保概念和可持续发展意识，将绿色化贯穿于试验始终，让学生切身体会，关心废物的产生及相应的处理方法，并将绿色环保意识、环保责任保留到今后的工作中，从源头上阻止污染，维护化学和环境的协调发展。

2实验内容的更新

更新实验内容，筛选和开发具有环保性的实验项目，尽量避免或减少有毒试剂的使用，而用一些常规的无污染的试剂来代替，从而降低环境污染。

2.1整合实验内容，开设综合性多步合成实验在有机化学实验中，大部分是合成试验。现有的有机合成实验内容是相对独立的实验项目，各自考查了1个有机化学反应类型。实践表明，可根据教材上的实验内容，将多个实验整合成1组大实验，这1组大实验反应物的投料，只在第1步的实验中投放，而后的几步实验都是利用自己上一步实验的产品继续使用。由于上一个实验的产物就是下一个实验的原料，一旦上一步合成实验失败，则下一个实验就无法进行，所以必须保证每一步合成都成功，才能得到最终想要的目标产物。这种多步骤实验要求更高，更利于训练学生的操作技能，培养学生严肃认真的科学态度和耐心细致的工作习惯。而在多步骤有机合成实验中，因每个学生每次实验产品的产率和产量都不同，他们必须根据实际合成产品的多少来确定下次实验中各反应物的用量和配比，因此学生必须参阅有关资料，综合运用所学的实验原理和方法，找出最佳反应条件，并写出实验设计方案。通过这种复杂的有机合成实验，使学生掌握各类有机化学反应的机理、各种官能团之间转化的方法，从而全面了解有机化合物的内在关系。经过这样严格的科学实验方法训练，学生的综合实验能力必将大大提高。此外开设综合性多步合成实验减少了药品经费的开支，减少了回收产品量，从而也降低了产品给环境所带来的负面影响，符合绿色化试验的教学要求。

2.2常量、小量、微量实验有机结合“微型化学试验”是近20年来发展很快的一种化学试验新方法，新技术，被誉为“化学试验的革命”。时至今日，化学实验小型化，微型化的趋势已成为化学学科发展的必然趋势。有机化学实验所用的试剂大多毒性大，且易燃、易爆、易挥发，实验微型化后，实验试剂的用量为常规实验用量的几分之一到几十分之一，有的甚至能节约到90以上。这样不但节约了试剂，提高了有机化学实验的安全性，反应时间也有很大程度的缩短，而且也极大地减少了潜在环境污染，且可以最大限度地完成教学大纲的内容和要求，使学生在有限的时间内学习和掌握更多的实验操作技能。然而大多数学生在中学阶段未经过有机化学实验技能训练，如果直接进入微量实验，容易造成实验失败，将使学生产生畏惧情绪。考虑到学生的起点，与中学教学的衔接，以及后面系列实验的特点等因素，开展常量—小量—微量有机化学实验渐进法教学有利于学生由易到难、循序渐进地学习掌握有机化学实验的基本技能和各种试验技术，可以弥补学生对常规实验仪器缺乏认识的不足，克服一开始就进行微型实验导致的跨度过大的缺陷，使学生对常规实验和微型实验有概括的了解和比较，有利于培养学生严谨的科学态度，规范化的操作及动手能力，有利于提高实验课的教学质量。微量试验所用试剂用量小，环境污染小，其安全性和低成本更有利于进行设计性和开放性试验，符合试验的绿色化教学的要求。

3实验方法、手段的更新

3.1引进微波、超声波等实验新技术微波作为一种新型能源形式可用于许多有机反应，微波作用下的有机化学反应速率比传统加热技术快数倍甚至数千倍［9］。在2006年德国召开的IUPAC(国际理论和应用化学联合会)第一届绿色化学会议中，微波化学就是其中的重要一项议题［10］。微波反应具有反应条件温和，操作方便，时间短，节能，高效，环保，试剂用量少等诸多优点，引入微波技术是有机化学实验“绿色化”的一个重要手段。超声波可引发、促进化学反应，可使反应时间缩短，反应速度加快，使许多以往不能进行的反应能顺利进行，超声技术的引入，无疑也为有机化学反应减少环境污染提供了一条切实可行的途径。

3.2引进多媒体等图像技术多媒体集文字、图形、影像、声音于一体，再加上与网络技术的结合，使其成为最具潜力的教学方法和模式之一。将多媒体技术应用于实验教学，是实验教学的发展趋势。将那些污染很重，目前还无法通过改进而减少污染实现绿色化的经典实验，通过网络、多媒体等形式将实验过程展示在屏幕上，将试验过程通过动画的形式一步步展现出来，让学生有一个直观的认识，也可让学生参与动画的制作过程，拓展学生的知识面。

3.3合理安排实验顺序，实现不同学科实验的对接有机化学实验有合成实验也有性质测定实验，可以通过合理安排实验顺序，把合成的样品再来做熔点、沸点测定等性质实验，减少药品浪费。可以将有机实验与仪器分析实验对接，将学生有机实验中合成的样品，拿到仪器分析中做红外光谱、色谱、核磁共振、差热等分析测试，既达到了仪器分析的实验目的，也检测了学生所合成的样品的纯度等数据，使学生了解了从合成到分析的全过程，增加了兴趣，同时也节约了资源，减少了环境的污染。

4实现废弃物的循环利用，避免废弃物对环境的污染

有机实验中产生大量的废弃物，如不及时处理，随意排放，不仅对环境造成污染，而且会淡化学生的环保意识，养成不良的实验习惯。将实验合成的样品以及产生的废液、废渣回收统一处理，如有机实验中苯甲酸的制备所得到的样品，进行回收，可以用来做熔点测定的试剂，还可以在无机实验中用来做重结晶实验，从而得到纯净的重结晶样品，实现了药品的循环使用。又如茶叶中咖啡因的提取，提取的咖啡因可以做仪器分析实验的样品，回收的大量乙醇可以反复使用，做下一批学生的溶剂，也可以做灯用酒精等。另外还可以在实验室中利用现有条件，采用物理、化学或生化的方法对废液、废渣进行处理，实在不能处理的废弃物，切不可随意丢弃，可采用固定地点掩埋等方式处理。实验中的废瓶集中存放，与厂家协商统一回收。

5结束语

总之，实现有机化学实验“绿色化”教学，是时展的大趋势，是减少污染，保护环境的重要措施。只有在试验中不断探索、不断研究绿色化反应条件，加强绿色化教育和环保意识教育，不断深化有机实验的绿色化改革，才能最终创造有机化学实验与环境的和谐。