有机化学实验的绿色教学改革

高中军，周芳霞

(济宁学院 化学与化工系，山东 济宁 273155)

高素质、创新型人才的培养是目前高等教育改革目的，重视实验操作能力、加强实验室建设、改革实验教学方法是提高化学类专业学生综合素质、培养他们创新能力的重要途径之一[1-3]。近年来，随着我国的物资文化的发展，人们环保意识的不断增强，国家和党中央对环境工作越来越重视，化学实验的环境污染问题，尤其是有机化学实验的环境污染问题越来越引起人们的关注，特别是从事相关工作的化学人员的沉思，由于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。如何减少污染，减轻对教师和学生的身体损害，更好保护环境，进行有机化学实验绿色化改革，就成为当前有机化学实验教学中的刻不容缓的问题，也是顺应新时代发展潮流，保护环境的一项重要举措。我们学校就是从以下几个方面入手进行有机化学实验教学“绿色”化改革的。

1 有机实验准备绿色化

有机化学实验需要用大量的实验仪器和试剂，在准备有机实验时要做到心中有数，尽可能准确计算实验所需的试剂和玻璃仪器的用量，将用量控制在最低范围内，以减少在实验过程中造成的剩余和浪费，这样不仅可以节约实验成本，而且从源头上防止和减轻实验室污染问题。如在实验过程中做现象明显的定性检验时，试剂的浓度及用量均控制在最小值，达到实验目的就可;当需要配制一定浓度的溶液时，先了解以后的实验是否需要其他浓度的该溶液，以及全部实验所需该溶液的最小量，所需溶液的保存条件，保质期后，首先配制较高浓度的溶液，然后根据随时所需该溶液的浓度及用量进行稀释，避免试剂的变质及浪费，在节约成本的同时，也降低了对环境的污染。

2 加强实验室制度管理

参照兄弟院校的实验室管理规章制度，再结合“绿色化”要求，我们制定了详细规范的实验室管理制度，要求每个有机化学实验室将所有相关规章制度挂黑板一侧的明显处，并且将有机化学实验课大纲、实验内容和注意事项贴在有机化学实验室外走廊处，这样在平时走道行走过程中就好起到一定教育和警示作用，并且在学生上第一次有机化学实验课时进行规章制度教育，使学生对有机化学实验的总体要求有了较为准确的认识，保证了整个实验教学的规范化[4]。

为保证实验教学的安全顺利，及时处理实验过程中的各种问题，实验教学时，准备室有一名实验员值班，同时实验教师实在验室指导，并且负责课前课后例行检查，包括门窗、水电、卫生、三废处理、实验试剂及实验仪器的使用情况，产品的回收等，及时将贴好标签的固液废品存放到指定容器中，等待专门处理。另外要求学生在每次实验前都要认真做好实验预习，熟悉实验步骤及操作流程，关注反应物和产物的安全性、潜在毒性和对环境的危害，写好预习报告，实验教师要检查学生的预习报告，且预习报告在实验成绩中占据一定比例，这样就会引起学生的重视。实验开始，指导教师首先演示实验操作，详细讲解哪些实验步骤有可能出现反应物损失和污染，如何解决，应如何避免。一旦发现用温度计搅拌、打烂水银温度计不及时报告和回收水银、废有机溶液、废酸碱不倒入特定容器等不当行为时要批评教育并适当予以扣分。通过这些方式，学生就会逐渐养成了良好的实验习惯，同时也提高了他们的环保意识。

3 优化现有有机化学实验内容

在有机实验教学改革中，我们计划按照“绿色化学”理念的要求，通过重新修订实验教学计划、优选实验项目、设计实验体系，在实验过程中尽可能地采用无毒( 低毒) 、无污染的原料、催化剂和助剂，综合利用实验产物、使实验产物循环利用，改进实验方法、实验教学课件制作与应用等，达到节约环保、减少物料的使用与排放。对一些环境污染较严重，对人体伤害较大的实验内容改为达到同样实验目的的其它药品或危害小的其它实验。在实验教学中，我们还减少了性质实验，增加了与现实生活相关的实验，如花生油的提取，肥皂的制备等。设计部分组合实验，组合实验即在有机化学的实验教学过程之中，尽可能寻找每个合成实验间存在的联系，通过对实验次序的调整，实现使上一个实验产生的物质成为将要进行实验的原料物质，最终目的是减少传统的实验教学中废弃物排放、提升试剂的利效率、循环利用[5]。另外，在组合实验的每个环节中，各个部分不但是独立的而且是有一定关联的，由于上道实验产生的物质就是下道实验的反应物，这样做对于学生就有着更高的要求。如：《脲醛树脂的制备》改为乙酰苯胺的制备，此次实验的合产物可为另一实验《重结晶提纯法》实验提供原料，还可以减少甲醛的大量使用。

4 采取微量实验和半微量相结合的教学模式

微型化学实验是绿色化学的一项技术和方法，微型化学实验的试剂用量是常规试剂用量的十分之一到千分之一[6]，在保证实验现象明显的前提下，我们对现有教材中实验项目的药品用量做了改进，使药品用量由常量向微量发展，这样不仅可以尽可能用最少量的试剂完成实验以减少废物产生，还可以节约大量实验经费，同时有利于培养学生严谨认真的工作态度和熟练的实验操作技能。但微量化学实验对有些实验也不合适，使合成实验“减量化”、“微型化”。有机合成中的原料用量要适当减少，但不可一减再减, 否则就会失去合成的意义。这是因为原料用量越少, 每一步操作中损失的量也越大。另外, 用量很少时, 对于蒸发、蒸馏、浓缩、过滤、结晶等操作就不能正确完，因此可以采取半微量的实验方法，既保证了实验的成功率，又节约了时间和经费。有机实验微型化后，学生和老师的身体健康得到保证，环保意识和可持续发展意识得到加强，调动学生做有机实验的积极性和自觉性，使学生在愉快的环境中掌握和提高实验实践技能，为提高实践教学质量起到积极的作用。所以，在有机化学实验教学中采取微量实验与半微量实验相结合的方法是有机化学实验教学绿色化的重要手段之一[7]。

5 妥善处理实验产生的三废

实验结束后要及时处理化学实验过程中产生的废液、废气、废渣。每次实验时，每个实验室指定2名学生负责三废的回收和整理工作，其中废酸、废碱回收后由实验人员进行中和稀释，使pH值达到6～8左右。对于产生毒害气体的实验，要通过吸收装置吸收转化处理、稀释排放。有机实验产生的溶剂及固体试剂，能利用的要回收循环使用，不能的则要回收进行回收，每周的三废经过简单的处理后汇总，交于实验中心总的三废收集处，然后定期交给曲阜市环保局，由专业的企业去最终处理。

经过几年来我们对有机化学实验课绿色化教学的改革和尝试，实验教学过程中产生的污染大大减少，实验安全和环境得到了保障，同时节约了实验经费。学生在实验过程中充分发挥了主动性和能动性，加深了对科学、人和环境关系的认识，提高了环保意识，取得了良好的教学效果。