高职院校绿色化学实验教学的优化
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摘 要：近年来，化学污染与环境保护已逐渐引起人们的关注，探讨和推行化学实验的绿色化已成为化学实验教学改革的必然趋势。本文在分析高职化学实验教学现状的基础上，重点探讨实施化学实验绿色化的具体措施。
关键词：绿色化学;环境污染;绿色化学实验
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-4437（2019）02-0061-03
化学实验是化学学科的基石，是体现绿色化学、培养学生绿色意识的主要途径。尤其是高职教育旨在培养技能型和实用型人才，更需注重实验教学。然而，在具体开展化学实验教学时，化学污染尤其是高职院校的化学实验污染还没有引起足够的重视。在实验过程中，许多试剂、药品毒性较大，容易给生态环境与人类健康带来巨大危害，化学实验污染亟待解决。
一、绿色化学实验教学的意义
（一）让师生树立绿色环保可持续理念
观念的转变是根本上的转变，高职院校进行绿色环保化学实验教学的首要任务就是让师生树立绿色环保可持续的理念，在实验中避免浪费、保护实验器材、保护环境，也保护实验者自身。
（二）减少污染，保护环境
采用化学绿色环保实验教学，更好处理化学废物，可以最大程度减少污染的几率，保护大气、水源，保护居民的生活环境。
（三）实现教学实验室及器材循环利用
高职院校对于实验教学的经费投入有限，但是实验的参与人员多、使用频率高，实验器材的损耗很高，采用化学绿色环保实验教学，更新实验内容，模拟实验或循环利用，可以降低实验室及仪器的损耗，提高器材循环利用率，实现可持续发展。
（四）保护实验参与者，减少不必要的伤害
很多化学实验具有一定的危险性，如果操作不当会对参与者造成伤害。比如高腐蚀的液体、有毒气体、易燃易爆物等。不久前北京交通大学市政环境工程的学生在进行垃圾渗滤液污水处理科研实验期间，实验现场发生爆炸，事故造成3名参与实验的学生死亡。实施化学绿色环保实验教学可以保护实验参与者，减少不必要的伤害。
（五）减少化学实验所需要的费用
高职院校的实验经费有限，采用绿色环保化学实验教学，可以循环利用化学试剂，或用多媒体技术模拟化学实验、采用微量和半微量实验等，可以节约经费，避免浪费。
二、高职院校化学实验教学现状分析
（一）实验教学资金投入不足
化学实验教学花费较大，而部分院校对实验教学资金投入不足，实验室设备陈旧、仪器老化，实验经费只能勉强用于购买实验药品，能够开设的化学实验很有限，更没有科学处理实验“三废”（即废液、废气、废渣）的能力，因而对防治化学实验污染显得无能为力。虽然社会上有些专门进行废液回收的机构帮助处理化学废料，由于高校经费的原因也很难采取这种方式进行废料处理。
（二）管理者思想认识不到位
部分学校领导层思想认识不到位，缺乏科学有效的管理。部分实验室管理者环保意识薄弱，更有甚者认为实验室产生的这些污染对环境构不成污染，这就导致在药品的使用上存在浪费现象，废物排放处置较随意，进一步增大了化学实验对环境的污染。此外，部分实验管理人员和指导老师在对学生实验管理上也存在不足，没有很好要求学生，而许多学生在实验中也缺少相关环保意识，普遍存在违规操作，如乱丢杂物、乱倒废液、废渣等现象。
（三）实验安排不合理
化学实验在教学上牵涉面较广，包括实验教材、实验计划、实验内容等方面。部分学校仍然沿用旧教材，所做实验已沿袭多年，缺乏创新性，部分实验内容不合理。此外，大多数的化学实验教材只注重实验的完整性，如要求学生掌握实验目的、实验原理、实验步骤、实验现象和结果，而對实验中所使用的实验原料、实验过程及后处理可能产生的“三废”污染及如何减少这些污染涉及较少，不利于建立学生的环保意识，不利于学生的全面发展。
（四） 缺乏专门针对化学废弃物回收处理的指导
化学实验废弃物种类繁多，处理方法各异，收集整理工作较困难，目前还没有较全面的整理。因此，迫切需要有关化学实验室废弃物回收处理方面的书籍或者出台相关的条例，以便进行参考和使用，从而能够更加合理的开展实验。
三、高职院校绿色化学实验教学的优化
（一）优化实验教学内容
1.更新实验内容，进行绿色化学实验教学改革
化学教师应该不断更新实验内容，减少实验中的污染和危害。应尽量采用无毒试剂、溶剂或催化剂等绿色实验药品[1]。绿色化学的教学理念体现在每个实验里，更要渗透到每个学生的心里。比如在探讨锌和浓硫酸的反应产物是二氧化硫还是氢气的实验中，其实探讨的是：Zn+2H2SO4（浓）= SO2↑+ZnSO4+2H2O，还是Zn+H2SO4（浓）=H2↑+ZnSO4，反应产物中既有二氧化硫又有氢气的问题，其中的二氧化硫对人类健康和环境均有较大的危险。通过改进和发展新工艺，可将上述反应装置改为：向盛有少量水的水槽中轻轻放一块高度高于水面的方形大理石，并把200ml的烧杯轻放到大理石的中部，最后再用大烧杯倒扣在小烧杯上，从而避免二氧化硫的污染。
2.调整实验顺序，建立串联体系，循环利用化学制剂
在化学实验中，每一个实验都是为建立完整的知识体系而存在的，彼此之间都隐隐约约地存在着某种关联。串联实验是绿色环保化学实验教学改革重要举措，在不改变教学任务的前提下，可以重新安排实验顺序，开展串联实验。 例如：我们做过的乙酸乙酯和乙酰乙酸乙酯的制备实验，通过串联乙酸乙酯的制备和乙酰乙酸乙酯的制备实验不仅可以节约时间和经费，避免对环境造成危害，而且有助于学生建立完整的知识系统，更好掌握所学的理论知识，为将来进一步的实验研究打下坚实的基础。
（二） 优化实验教学手段
1.模拟、演示和仿真实验
通过实验模拟可以完成以前不敢做也没有条件完成的实验。例如：在探究硫化氢的制取和性质的实验中，该实验的实验原理为：FeS+H2SO4（浓）==FeSO4+H2S↑，硫化氢是一种无色、易燃、有毒的气体，会给实验带来很大的危险性。如果在实验技术网络虚拟与仿真实验室中探究硫化氢的制取和性质，那么实验将很理想地完成。因为该实验技术不仅有原料零投入、污染物零排放的优点，而且可以多次操作、反复观察实验现象，提高化学实验教学效果。
2.引入新型能量
在化学反应中有一种加热快、易控制的新型能量，这种新型能量我们称之为微波，微波化学的引入受到了很多科研工作者的好评，尤其是节能环保方面得到许多研究者的认可。因此微波化学也是绿色环保化学实验教学改革的一个重要部分，不仅有助于学生对新技术、新方法的了解，还有助于激发学生的求知欲，为化学人才的培养打下基础。
3.引入其他新技术
超临界流体萃取技术、膜分离技术和超声波溶解技术等新技术的引入可以大大节省实验时间、提高实验效率、减少试剂用量，实现绿色环保化学实验教学。
（三）优化实验教学技术
1.强化微量和半微量实验，杜绝浪费，减少污染
微量实验是由美国首先提出的新技术。微量化学实验是指用常规实验试剂量的十分之一甚至千分之一，在微型仪器中进行实验，并且获得比较明显的实验现象和理想的实验结果。由于微量实验一般在微型仪器中进行，导致微量实验所需的经费较高，而且学生不能准确把握所用试剂的量，各种原因使得微型实验在很多高职院校不能得以推广，我们可以从半微量操作模式做起。半微量实验是指所用试剂量为常规量的五分之一到十分之一，至少可以节约百分之八十的试剂。使用的试剂少、排放少、污染少，充分体现了绿色环保化学理念。
随着社会的发展和科学技术的进步，许多的常规实验在不断走向微量实验。例如，在有机酸摩尔质量的测定实验中，我们巧妙地运用了微型滴定法。由于最新的实验技术不仅节约试剂而且同样具有较高的准确度，完全符合绿色环保化学实验理念，在高校化学实验教学中正逐步普及。
2.选择绿色环保型试剂，减少使用毒性试剂
在化学实验中，使用毒性试剂或产生有毒的产物是避免不了的，但是教师必须始终坚持学生的安全是第一位的宗旨，尤其是针对刚刚步入实验室的初學者。初学者对实验室的许多试剂和仪器充满了好奇心，潜意识地会用手去触碰或用鼻子去嗅，这是很危险的动作，有时可能危及生命。对于化学实验教学要求的毒性实验，必须做好防范措施，不能忽略任何细节，并在教师的严格监控下完成实验。所以，任何人在实验室都必须绷紧神经、谨慎行事，减少使用毒性试剂，寻找一些无污染的、无毒性生物性的试剂代替，保障实验人员的身体健康和人生安全。
3.规范处理各种实验产生的废弃物
实验后，对实验产生的不同废弃物要采取不同的处理方式，必须把产生的废气、废液和废渣分类收集到指定位置，由专业人员严格按照要求科学合理地处理，不能随意丢弃。
探讨和推行化学实验的绿色化，不仅能够节约大量的实验药品、降低办学成本，而且能够最大程度地减少对环境的污染。通过不断更新和发展传统化学思维模式、优化实验教学内容、教学手段和教学技术，建立化学实验绿色化的教学理念，为培养新世纪环保型化学人才、早日实现中国梦而添砖加瓦。
参考文献：
[1]胡劲松，贺海.基于绿色化学理念的有机化学教学[J].宿州学院学报，2013，28（10）：81-82.
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