高職院校綠色化學實驗教學的優化
來源:用戶上傳
作者:
摘 要：近年來，化學污染與環境保護已逐漸引起人們的關注，探討和推行化學實驗的綠色化已成為化學實驗教學改革的必然趨勢。本文在分析高職化學實驗教學現狀的基礎上，重點探討實施化學實驗綠色化的具體措施。
關鍵詞：綠色化學;環境污染;綠色化學實驗
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-4437（2019）02-0061-03
化學實驗是化學學科的基石，是體現綠色化學、培養學生綠色意識的主要途徑。尤其是高職教育旨在培養技能型和實用型人才，更需注重實驗教學。然而，在具體開展化學實驗教學時，化學污染尤其是高職院校的化學實驗污染還沒有引起足夠的重視。在實驗過程中，許多試劑、藥品毒性較大，容易給生態環境與人類健康帶來巨大危害，化學實驗污染亟待解決。
一、綠色化學實驗教學的意義
?。ㄒ唬┳寧熒鷺淞⒕G色環?？沙掷m理念
觀念的轉變是根本上的轉變，高職院校進行綠色環?；瘜W實驗教學的首要任務就是讓師生樹立綠色環?？沙掷m的理念，在實驗中避免浪費、保護實驗器材、保護環境，也保護實驗者自身。
?。ǘp少污染，保護環境
采用化學綠色環保實驗教學，更好處理化學廢物，可以最大程度減少污染的幾率，保護大氣、水源，保護居民的生活環境。
（三）實現教學實驗室及器材循環利用
高職院校對于實驗教學的經費投入有限，但是實驗的參與人員多、使用頻率高，實驗器材的損耗很高，采用化學綠色環保實驗教學，更新實驗內容，模擬實驗或循環利用，可以降低實驗室及儀器的損耗，提高器材循環利用率，實現可持續發展。
（四）保護實驗參與者，減少不必要的傷害
很多化學實驗具有一定的危險性，如果操作不當會對參與者造成傷害。比如高腐蝕的液體、有毒氣體、易燃易爆物等。不久前北京交通大學市政環境工程的學生在進行垃圾滲濾液污水處理科研實驗期間，實驗現場發生爆炸，事故造成3名參與實驗的學生死亡。實施化學綠色環保實驗教學可以保護實驗參與者，減少不必要的傷害。
?。ㄎ澹p少化學實驗所需要的費用
高職院校的實驗經費有限，采用綠色環?；瘜W實驗教學，可以循環利用化學試劑，或用多媒體技術模擬化學實驗、采用微量和半微量實驗等，可以節約經費，避免浪費。
二、高職院?；瘜W實驗教學現狀分析
?。ㄒ唬嶒灲虒W資金投入不足
化學實驗教學花費較大，而部分院校對實驗教學資金投入不足，實驗室設備陳舊、儀器老化，實驗經費只能勉強用于購買實驗藥品，能夠開設的化學實驗很有限，更沒有科學處理實驗“三廢”（即廢液、廢氣、廢渣）的能力，因而對防治化學實驗污染顯得無能為力。雖然社會上有些專門進行廢液回收的機構幫助處理化學廢料，由于高校經費的原因也很難采取這種方式進行廢料處理。
?。ǘ┕芾碚咚枷胝J識不到位
部分學校領導層思想認識不到位，缺乏科學有效的管理。部分實驗室管理者環保意識薄弱，更有甚者認為實驗室產生的這些污染對環境構不成污染，這就導致在藥品的使用上存在浪費現象，廢物排放處置較隨意，進一步增大了化學實驗對環境的污染。此外，部分實驗管理人員和指導老師在對學生實驗管理上也存在不足，沒有很好要求學生，而許多學生在實驗中也缺少相關環保意識，普遍存在違規操作，如亂丟雜物、亂倒廢液、廢渣等現象。
?。ㄈ嶒灠才挪缓侠?
化學實驗在教學上牽涉面較廣，包括實驗教材、實驗計劃、實驗內容等方面。部分學校仍然沿用舊教材，所做實驗已沿襲多年，缺乏創新性，部分實驗內容不合理。此外，大多數的化學實驗教材只注重實驗的完整性，如要求學生掌握實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗現象和結果，而對實驗中所使用的實驗原料、實驗過程及后處理可能產生的“三廢”污染及如何減少這些污染涉及較少，不利于建立學生的環保意識，不利于學生的全面發展。
?。ㄋ模?缺乏專門針對化學廢棄物回收處理的指導
化學實驗廢棄物種類繁多，處理方法各異，收集整理工作較困難，目前還沒有較全面的整理。因此，迫切需要有關化學實驗室廢棄物回收處理方面的書籍或者出臺相關的條例，以便進行參考和使用，從而能夠更加合理的開展實驗。
三、高職院校綠色化學實驗教學的優化
（一）優化實驗教學內容
1.更新實驗內容，進行綠色化學實驗教學改革
化學教師應該不斷更新實驗內容，減少實驗中的污染和危害。應盡量采用無毒試劑、溶劑或催化劑等綠色實驗藥品[1]。綠色化學的教學理念體現在每個實驗里，更要滲透到每個學生的心里。比如在探討鋅和濃硫酸的反應產物是二氧化硫還是氫氣的實驗中，其實探討的是：Zn+2H2SO4（濃）= SO2↑+ZnSO4+2H2O，還是Zn+H2SO4（濃）=H2↑+ZnSO4，反應產物中既有二氧化硫又有氫氣的問題，其中的二氧化硫對人類健康和環境均有較大的危險。通過改進和發展新工藝，可將上述反應裝置改為：向盛有少量水的水槽中輕輕放一塊高度高于水面的方形大理石，并把200ml的燒杯輕放到大理石的中部，最后再用大燒杯倒扣在小燒杯上，從而避免二氧化硫的污染。
2.調整實驗順序，建立串聯體系，循環利用化學制劑
在化學實驗中，每一個實驗都是為建立完整的知識體系而存在的，彼此之間都隱隱約約地存在著某種關聯。串聯實驗是綠色環?；瘜W實驗教學改革重要舉措，在不改變教學任務的前提下，可以重新安排實驗順序，開展串聯實驗。 例如：我們做過的乙酸乙酯和乙酰乙酸乙酯的制備實驗，通過串聯乙酸乙酯的制備和乙酰乙酸乙酯的制備實驗不僅可以節約時間和經費，避免對環境造成危害，而且有助于學生建立完整的知識系統，更好掌握所學的理論知識，為將來進一步的實驗研究打下堅實的基礎。
（二） 優化實驗教學手段
1.模擬、演示和仿真實驗
通過實驗模擬可以完成以前不敢做也沒有條件完成的實驗。例如：在探究硫化氫的制取和性質的實驗中，該實驗的實驗原理為：FeS+H2SO4（濃）==FeSO4+H2S↑，硫化氫是一種無色、易燃、有毒的氣體，會給實驗帶來很大的危險性。如果在實驗技術網絡虛擬與仿真實驗室中探究硫化氫的制取和性質，那么實驗將很理想地完成。因為該實驗技術不僅有原料零投入、污染物零排放的優點，而且可以多次操作、反復觀察實驗現象，提高化學實驗教學效果。
2.引入新型能量
在化學反應中有一種加熱快、易控制的新型能量，這種新型能量我們稱之為微波，微波化學的引入受到了很多科研工作者的好評，尤其是節能環保方面得到許多研究者的認可。因此微波化學也是綠色環保化學實驗教學改革的一個重要部分，不僅有助于學生對新技術、新方法的了解，還有助于激發學生的求知欲，為化學人才的培養打下基礎。
3.引入其他新技術
超臨界流體萃取技術、膜分離技術和超聲波溶解技術等新技術的引入可以大大節省實驗時間、提高實驗效率、減少試劑用量，實現綠色環保化學實驗教學。
（三）優化實驗教學技術
1.強化微量和半微量實驗，杜絕浪費，減少污染
微量實驗是由美國首先提出的新技術。微量化學實驗是指用常規實驗試劑量的十分之一甚至千分之一，在微型儀器中進行實驗，并且獲得比較明顯的實驗現象和理想的實驗結果。由于微量實驗一般在微型儀器中進行，導致微量實驗所需的經費較高，而且學生不能準確把握所用試劑的量，各種原因使得微型實驗在很多高職院校不能得以推廣，我們可以從半微量操作模式做起。半微量實驗是指所用試劑量為常規量的五分之一到十分之一，至少可以節約百分之八十的試劑。使用的試劑少、排放少、污染少，充分體現了綠色環?；瘜W理念。
隨著社會的發展和科學技術的進步，許多的常規實驗在不斷走向微量實驗。例如，在有機酸摩爾質量的測定實驗中，我們巧妙地運用了微型滴定法。由于最新的實驗技術不僅節約試劑而且同樣具有較高的準確度，完全符合綠色環?；瘜W實驗理念，在高?；瘜W實驗教學中正逐步普及。
2.選擇綠色環保型試劑，減少使用毒性試劑
在化學實驗中，使用毒性試劑或產生有毒的產物是避免不了的，但是教師必須始終堅持學生的安全是第一位的宗旨，尤其是針對剛剛步入實驗室的初學者。初學者對實驗室的許多試劑和儀器充滿了好奇心，潛意識地會用手去觸碰或用鼻子去嗅，這是很危險的動作，有時可能危及生命。對于化學實驗教學要求的毒性實驗，必須做好防范措施，不能忽略任何細節，并在教師的嚴格監控下完成實驗。所以，任何人在實驗室都必須繃緊神經、謹慎行事，減少使用毒性試劑，尋找一些無污染的、無毒性生物性的試劑代替，保障實驗人員的身體健康和人生安全。
3.規范處理各種實驗產生的廢棄物
實驗后，對實驗產生的不同廢棄物要采取不同的處理方式，必須把產生的廢氣、廢液和廢渣分類收集到指定位置，由專業人員嚴格按照要求科學合理地處理，不能隨意丟棄。
探討和推行化學實驗的綠色化，不僅能夠節約大量的實驗藥品、降低辦學成本，而且能夠最大程度地減少對環境的污染。通過不斷更新和發展傳統化學思維模式、優化實驗教學內容、教學手段和教學技術，建立化學實驗綠色化的教學理念，為培養新世紀環保型化學人才、早日實現中國夢而添磚加瓦。
參考文獻：
[1]胡勁松，賀海.基于綠色化學理念的有機化學教學[J].宿州學院學報，2013，28（10）：81-82.
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/1/view-15005258.htm
