有機化學實驗的綠色教學改革

高中軍，周芳霞

(濟寧學院 化學與化工系，山東 濟寧 273155)

高素質、創新型人才的培養是目前高等教育改革目的，重視實驗操作能力、加強實驗室建設、改革實驗教學方法是提高化學類專業學生綜合素質、培養他們創新能力的重要途徑之一[1-3]。近年來，隨著我國的物資文化的發展，人們環保意識的不斷增強，國家和黨中央對環境工作越來越重視，化學實驗的環境污染問題，尤其是有機化學實驗的環境污染問題越來越引起人們的關注，特別是從事相關工作的化學人員的沉思，由于有機化學試驗常會產生一些毒性較大，對環境產生污染的廢氣、廢液、廢渣等，是科學實驗中環境危害最大的實驗種類之一。如何減少污染，減輕對教師和學生的身體損害，更好保護環境，進行有機化學實驗綠色化改革，就成為當前有機化學實驗教學中的刻不容緩的問題，也是順應新時代發展潮流，保護環境的一項重要舉措。我們學校就是從以下幾個方面入手進行有機化學實驗教學“綠色”化改革的。

1 有機實驗準備綠色化

有機化學實驗需要用大量的實驗儀器和試劑，在準備有機實驗時要做到心中有數，盡可能準確計算實驗所需的試劑和玻璃儀器的用量，將用量控制在最低范圍內，以減少在實驗過程中造成的剩余和浪費，這樣不僅可以節約實驗成本，而且從源頭上防止和減輕實驗室污染問題。如在實驗過程中做現象明顯的定性檢驗時，試劑的濃度及用量均控制在最小值，達到實驗目的就可;當需要配制一定濃度的溶液時，先了解以后的實驗是否需要其他濃度的該溶液，以及全部實驗所需該溶液的最小量，所需溶液的保存條件，保質期后，首先配制較高濃度的溶液，然后根據隨時所需該溶液的濃度及用量進行稀釋，避免試劑的變質及浪費，在節約成本的同時，也降低了對環境的污染。

2 加強實驗室制度管理

參照兄弟院校的實驗室管理規章制度，再結合“綠色化”要求，我們制定了詳細規范的實驗室管理制度，要求每個有機化學實驗室將所有相關規章制度掛黑板一側的明顯處，并且將有機化學實驗課大綱、實驗內容和注意事項貼在有機化學實驗室外走廊處，這樣在平時走道行走過程中就好起到一定教育和警示作用，并且在學生上第一次有機化學實驗課時進行規章制度教育，使學生對有機化學實驗的總體要求有了較為準確的認識，保證了整個實驗教學的規范化[4]。

為保證實驗教學的安全順利，及時處理實驗過程中的各種問題，實驗教學時，準備室有一名實驗員值班，同時實驗教師實在驗室指導，并且負責課前課后例行檢查，包括門窗、水電、衛生、三廢處理、實驗試劑及實驗儀器的使用情況，產品的回收等，及時將貼好標簽的固液廢品存放到指定容器中，等待專門處理。另外要求學生在每次實驗前都要認真做好實驗預習，熟悉實驗步驟及操作流程，關注反應物和產物的安全性、潛在毒性和對環境的危害，寫好預習報告，實驗教師要檢查學生的預習報告，且預習報告在實驗成績中占據一定比例，這樣就會引起學生的重視。實驗開始，指導教師首先演示實驗操作，詳細講解哪些實驗步驟有可能出現反應物損失和污染，如何解決，應如何避免。一旦發現用溫度計攪拌、打爛水銀溫度計不及時報告和回收水銀、廢有機溶液、廢酸堿不倒入特定容器等不當行為時要批評教育并適當予以扣分。通過這些方式，學生就會逐漸養成了良好的實驗習慣，同時也提高了他們的環保意識。

3 優化現有有機化學實驗內容

在有機實驗教學改革中，我們計劃按照“綠色化學”理念的要求，通過重新修訂實驗教學計劃、優選實驗項目、設計實驗體系，在實驗過程中盡可能地采用無毒( 低毒) 、無污染的原料、催化劑和助劑，綜合利用實驗產物、使實驗產物循環利用，改進實驗方法、實驗教學課件制作與應用等，達到節約環保、減少物料的使用與排放。對一些環境污染較嚴重，對人體傷害較大的實驗內容改為達到同樣實驗目的的其它藥品或危害小的其它實驗。在實驗教學中，我們還減少了性質實驗，增加了與現實生活相關的實驗，如花生油的提取，肥皂的制備等。設計部分組合實驗，組合實驗即在有機化學的實驗教學過程之中，盡可能尋找每個合成實驗間存在的聯系，通過對實驗次序的調整，實現使上一個實驗產生的物質成為將要進行實驗的原料物質，最終目的是減少傳統的實驗教學中廢棄物排放、提升試劑的利效率、循環利用[5]。另外，在組合實驗的每個環節中，各個部分不但是獨立的而且是有一定關聯的，由于上道實驗產生的物質就是下道實驗的反應物，這樣做對于學生就有著更高的要求。如：《脲醛樹脂的制備》改為乙酰苯胺的制備，此次實驗的合產物可為另一實驗《重結晶提純法》實驗提供原料，還可以減少甲醛的大量使用。

4 采取微量實驗和半微量相結合的教學模式

微型化學實驗是綠色化學的一項技術和方法，微型化學實驗的試劑用量是常規試劑用量的十分之一到千分之一[6]，在保證實驗現象明顯的前提下，我們對現有教材中實驗項目的藥品用量做了改進，使藥品用量由常量向微量發展，這樣不僅可以盡可能用最少量的試劑完成實驗以減少廢物產生，還可以節約大量實驗經費，同時有利于培養學生嚴謹認真的工作態度和熟練的實驗操作技能。但微量化學實驗對有些實驗也不合適，使合成實驗“減量化”、“微型化”。有機合成中的原料用量要適當減少，但不可一減再減, 否則就會失去合成的意義。這是因為原料用量越少, 每一步操作中損失的量也越大。另外, 用量很少時, 對于蒸發、蒸餾、濃縮、過濾、結晶等操作就不能正確完，因此可以采取半微量的實驗方法，既保證了實驗的成功率，又節約了時間和經費。有機實驗微型化后，學生和老師的身體健康得到保證，環保意識和可持續發展意識得到加強，調動學生做有機實驗的積極性和自覺性，使學生在愉快的環境中掌握和提高實驗實踐技能，為提高實踐教學質量起到積極的作用。所以，在有機化學實驗教學中采取微量實驗與半微量實驗相結合的方法是有機化學實驗教學綠色化的重要手段之一[7]。

5 妥善處理實驗產生的三廢

實驗結束后要及時處理化學實驗過程中產生的廢液、廢氣、廢渣。每次實驗時，每個實驗室指定2名學生負責三廢的回收和整理工作，其中廢酸、廢堿回收后由實驗人員進行中和稀釋，使pH值達到6～8左右。對于產生毒害氣體的實驗，要通過吸收裝置吸收轉化處理、稀釋排放。有機實驗產生的溶劑及固體試劑，能利用的要回收循環使用，不能的則要回收進行回收，每周的三廢經過簡單的處理后匯總，交于實驗中心總的三廢收集處，然后定期交給曲阜市環保局，由專業的企業去最終處理。

經過幾年來我們對有機化學實驗課綠色化教學的改革和嘗試，實驗教學過程中產生的污染大大減少，實驗安全和環境得到了保障，同時節約了實驗經費。學生在實驗過程中充分發揮了主動性和能動性，加深了對科學、人和環境關系的認識，提高了環保意識，取得了良好的教學效果。