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綠色低碳下如何改革有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文
從 20XX 年開始，聯(lián)合國環(huán)境署連續(xù) 4 年將“世界環(huán)境日”主題確定為綠色發(fā)展和低碳經(jīng)濟(jì)，與此同時包括中國在內(nèi)的許多國家將綠色低碳發(fā)展納入經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中。以低能耗、低物耗、低排放、低污染為特征的綠色低碳經(jīng)濟(jì)正成為 21 世紀(jì)世界各國轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的新選擇[1 -2].在大學(xué)教育當(dāng)中，必然要把綠色低碳理念傳授給每個學(xué)生，只有這樣，才能夠進(jìn)一步促進(jìn)“節(jié)能環(huán)保”、“環(huán)境保護(hù)”等觀念深入人心，為國家培養(yǎng)出走新型工業(yè)化道路的綜合性人才，最終促進(jìn)整個社會的可持續(xù)發(fā)展[3 -4].
化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，而有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)又是各高�；瘜W(xué)及相關(guān)專業(yè)的重要實(shí)驗(yàn)課程之一。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的藥品試劑，大多數(shù)以煤、石油、天然氣為原料，通過人工方法深加工制得，而且實(shí)驗(yàn)過程中又會產(chǎn)生廢氣、廢液和廢渣等化學(xué)污染物。因此，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)注定與“綠色低碳”有著密切的聯(lián)系。如何將“綠色低碳”理念貫徹到大學(xué)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，對于社會的可持續(xù)發(fā)展有著不可估量的作用。
1 培養(yǎng)綠色低碳理念。
黨的十六大提出了以人為本的全面協(xié)調(diào)可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展觀，其中“人的全面發(fā)展”是科學(xué)發(fā)展觀的重要內(nèi)涵。而教育事業(yè)的核心，就是要以學(xué)生為中心，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。
高校教師在進(jìn)行思想教育和專業(yè)教育的同時，要把“綠色低碳”、環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展等思想滲透到有機(jī)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)當(dāng)中，讓學(xué)生切身體會到廢棄物的產(chǎn)生及處理、資源化利用的方法，增強(qiáng)大學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。
2 更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
2. 1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的調(diào)整。
有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中需要的試劑和藥品很多都是強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有毒、易揮發(fā)、易腐蝕，而且反應(yīng)的過程不僅有危險而且產(chǎn)生廢棄物，處理不當(dāng)就會對學(xué)生的人身安全和環(huán)境保護(hù)造成危害。因此在有機(jī)實(shí)驗(yàn)的安排中，應(yīng)淘汰高危險、高污染的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，補(bǔ)充污染小和環(huán)保型的實(shí)驗(yàn)。例如，在做減壓蒸餾的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，用的試劑是苯乙酮，苯乙酮不僅對身體有害而且還會污染環(huán)境，此實(shí)驗(yàn)完全可以用自來水代理，既學(xué)會了基本的操作又不會污染環(huán)境； 傳統(tǒng)的“乙酰苯胺的制備”實(shí)驗(yàn)，所用的�；噭┦且宜狒�，此實(shí)驗(yàn)可用毒性更低、價格更便宜的乙酸代替； 用“1 - 溴丁烷的制備”實(shí)驗(yàn)來代替“溴苯的制備”,回避了苯和液溴的污染性和危險性，而改用溴化鈉來制備溴化氫氣體，并且學(xué)會了有害氣體的吸收裝置。
2. 2 實(shí)驗(yàn)規(guī)模的調(diào)整。
有機(jī)實(shí)驗(yàn)所用的藥品試劑大多有毒有害，減小實(shí)驗(yàn)規(guī)模后，所用的試劑量為常規(guī)用量的幾分之一到幾十分之一。這樣不僅減少了試劑用量，節(jié)省了時間，而且提高了實(shí)驗(yàn)的安全性，減小了有機(jī)實(shí)驗(yàn)對環(huán)境的污染。但是，減小實(shí)驗(yàn)規(guī)模也有它的缺點(diǎn)，尤其是對有機(jī)實(shí)驗(yàn)操作還不是很熟練的學(xué)生來說，減少試劑用量，如果操作不慎，一不留心，就很有可能得不到產(chǎn)品，會對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性造成打擊，因而通常采用常量實(shí)驗(yàn)。雖然縮小實(shí)驗(yàn)規(guī)模的半微量化實(shí)驗(yàn)是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的趨勢，但是對于蒸餾、分餾、減壓蒸餾等重要的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，要仍然采用常量實(shí)驗(yàn)，待學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作熟練之后，對于有危險性、污染性的實(shí)驗(yàn)可以采用減小實(shí)驗(yàn)規(guī)模的方法。通過常量和半微量的實(shí)驗(yàn)操作結(jié)合，不僅能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，而且增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識，利于培養(yǎng)適應(yīng)于社會發(fā)展的新型人才。
3 更新實(shí)驗(yàn)方法。
3. 1 微波、超聲波等新實(shí)驗(yàn)技術(shù)的引進(jìn)。
微波技術(shù)是近一個世紀(jì)以來最重要的科學(xué)技術(shù)之一。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，借助微波技術(shù)進(jìn)行有機(jī)反應(yīng)，不僅反應(yīng)速度較傳統(tǒng)的加熱方法快數(shù)十甚至上千倍，而且具有操作簡便、產(chǎn)率高及產(chǎn)品易純化、安全衛(wèi)生等特點(diǎn)[5].在有機(jī)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用超聲波技術(shù)，不但可以縮短反應(yīng)時間、提高反應(yīng)產(chǎn)率和選擇性，而且還可以改變反應(yīng)的方向和途徑，使一些在通常條件下不能進(jìn)行的反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)[6].因此，在有機(jī)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)當(dāng)中，如果引進(jìn)微波和超聲波技術(shù)，將不僅能夠節(jié)省大量的時間，而且反應(yīng)需要的試劑量少，既節(jié)約能源，又有利于環(huán)境保護(hù)，還能讓學(xué)生學(xué)習(xí)微波技術(shù)。引入微波和超聲波技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色低碳”的一個重要手段。
3. 2 新教學(xué)模式的引進(jìn)。
“慕課”是英文 MOOC 的音譯詞，為 Massive Open OnlineCourse（ 大規(guī)模開放網(wǎng)絡(luò)課程） 的縮寫，是近年來開放教育領(lǐng)域出現(xiàn)的一種新課程模式，其本意是“大規(guī)模、開放性的在線課程”[7].目前的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的危險性小且難度不大，但是有機(jī)實(shí)驗(yàn)還包括貴重藥品、劇毒、高溫、高壓、無水無氧等。對于這些實(shí)驗(yàn)，很多實(shí)驗(yàn)室難以實(shí)現(xiàn)，且對老師和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能要求較高。而慕課的載體為微視頻，老師可以為這些實(shí)驗(yàn)制作視頻，真實(shí)展示條件要求苛刻的有機(jī)實(shí)驗(yàn)的操作過程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及危險的處理方法。這樣不僅可以使學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理和方法，更重要的是節(jié)約了藥品，減少了對環(huán)境的污染。
3. 3 不同學(xué)科實(shí)驗(yàn)的對接。
雖然目前大學(xué)不同學(xué)科設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課程較多，但是實(shí)驗(yàn)都相對獨(dú)立，不同學(xué)科實(shí)驗(yàn)沒有銜接。學(xué)�？梢詫⒂袡C(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)與儀器分析實(shí)驗(yàn)對接起來，用學(xué)生在課上合成出來的樣品進(jìn)行分析檢測實(shí)驗(yàn)。比如有機(jī)實(shí)驗(yàn)中合成出來的苯甲酸可以拿去做熔點(diǎn)的測定實(shí)驗(yàn)和紅外光譜實(shí)驗(yàn)，1 - 溴丁烷可以去做折光率、核磁共振等分析測定實(shí)驗(yàn)。這樣既分析了實(shí)驗(yàn)樣品的純度又讓學(xué)生學(xué)習(xí)了圖譜的分析方法。
3. 4 廢物循環(huán)利用。
有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的一大弊端就是會產(chǎn)生很多的廢液和廢渣，如果將廢渣堆積，或者將廢液直接倒入下水道，不僅會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，而且還會淡化學(xué)生的環(huán)保意識。比如“從茶葉中提取咖啡因”實(shí)驗(yàn)中提取的咖啡因可以做分析測定的實(shí)驗(yàn)，而回收的乙醇既可以成為下一批學(xué)生的溶劑，又可以用做“乙酸乙酯的制備”實(shí)驗(yàn)中的試劑。在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件下對于能夠處理的廢液和廢渣，要用物理或化學(xué)方法進(jìn)行預(yù)處理，對不能夠處理的要集中收集存放，與相關(guān)處理廠家聯(lián)系進(jìn)行統(tǒng)一回收。
4 結(jié)束語。
總之，在有機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫徹綠色低碳理念，對于從事化學(xué)教學(xué)的老師來說還有很多工作要做，如實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的更新、環(huán)境友好試劑的選用、慕課等新教學(xué)模式的探索等等，更要讓學(xué)生時刻樹立環(huán)境保護(hù)、合理利用資源的責(zé)任心，為國家培養(yǎng)出走新型工業(yè)化道路的人才。貫徹綠色低碳理念是新世紀(jì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展方向，也是時代賦予化學(xué)相關(guān)工作者的艱巨任務(wù)。
參考文獻(xiàn)。
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