綠色化學(xué)在大學(xué)化學(xué)教育中的融入范文

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高等學(xué)校是培養(yǎng)未來(lái)工程師的搖籃，化學(xué)是理工農(nóng)醫(yī)類各專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，因此在高等教育中滲透綠色化學(xué)的理念，進(jìn)而從高等教育的源頭上杜絕環(huán)境污染是十分必要的。綠色化學(xué)(GreenChemistry)，又稱環(huán)境友好化學(xué)(EnvironmentallyFriendlyChemistry)，是以化學(xué)反應(yīng)“原子經(jīng)濟(jì)性”為基本原則，即在獲取新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)中充分利用參與反應(yīng)的每個(gè)原料原子，在始端就采用實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，因而過(guò)程和終端均為零排放和零污染，是一門從源頭阻止污染的化學(xué)。它不但是化學(xué)科學(xué)與化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路，還是2l世紀(jì)化學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向，已成為當(dāng)今國(guó)際化學(xué)科學(xué)研究的前沿。將綠色化學(xué)理念融入化學(xué)教育的全過(guò)程，使學(xué)生樹(shù)立起綠色意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)研究能力，提高科學(xué)素質(zhì)水平，成為高等學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)之一。為此，我們?cè)?a href="http://www.ruiyinglinkage.com/dyjy/hxjylw/682470.html" target="_blank">大學(xué)化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的各環(huán)節(jié)，構(gòu)建新的教學(xué)體系，對(duì)學(xué)生灌輸綠色化學(xué)理念，培養(yǎng)適應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的高素質(zhì)綜合型人才。

1大學(xué)化學(xué)教學(xué)中灌輸綠色化學(xué)理念的重要性與必要性

近年來(lái)，隨著環(huán)境污染的愈發(fā)嚴(yán)重和公眾對(duì)環(huán)境問(wèn)題的日益關(guān)心，尤其是近年來(lái)我國(guó)多地連續(xù)出現(xiàn)大面積的霧霾天氣，迫使人們思考保護(hù)環(huán)境和發(fā)展經(jīng)濟(jì)的兩者關(guān)系問(wèn)題。究竟是先發(fā)展經(jīng)濟(jì)后治理環(huán)境，還是在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)就杜絕環(huán)境污染的發(fā)生？人們開(kāi)始對(duì)化學(xué)工業(yè)提出質(zhì)疑，認(rèn)為這一切主要是由化學(xué)造成的。面對(duì)這種情況，化學(xué)教師在日常教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)理念教育就顯得尤為必要，是培養(yǎng)具有綠色意識(shí)和環(huán)保能力高素質(zhì)人才的基礎(chǔ)，也是解決環(huán)境問(wèn)題的根本出路。同時(shí)化學(xué)工作者也應(yīng)該深刻反思，回過(guò)頭去看看化學(xué)給環(huán)境帶來(lái)了哪些負(fù)面影響，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，按照綠色化學(xué)12條原則的要求，研究出新的原子經(jīng)濟(jì)合成路線，開(kāi)發(fā)出新的綠色化合物。綠色化學(xué)與環(huán)境保護(hù)不同之處在于：綠色化學(xué)不是被動(dòng)地治理環(huán)境污染，而是主動(dòng)地防止化學(xué)污染，從而在根本上切斷污染源。目前綠色化學(xué)在節(jié)約能源、防治污染、保障人類健康與安全等方面發(fā)揮著日益顯著的作用，受到了社會(huì)的極大關(guān)注，發(fā)展綠色化學(xué)成為當(dāng)今社會(huì)的迫切需要和大勢(shì)所趨。讓學(xué)生們堅(jiān)信，化學(xué)在創(chuàng)造出更多的高新技術(shù)材料的同時(shí)，也一定能避免無(wú)用的、有害的物質(zhì)產(chǎn)生。教師應(yīng)該用實(shí)際生動(dòng)的范例充實(shí)我們課堂教學(xué)的內(nèi)容，按照范例所涉及的知識(shí)點(diǎn)，自然地、形象地滲透到大學(xué)化學(xué)中。滿足社會(huì)的需要是大學(xué)化學(xué)教學(xué)的重要目的之一，21世紀(jì)社會(huì)需要的是具備高科學(xué)素質(zhì)的“綠色工程師”，他們肩負(fù)著建設(shè)祖國(guó)未來(lái)的使命，是國(guó)家的棟梁之才。學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段就牢固樹(shù)立起綠色化學(xué)和環(huán)境保護(hù)的意識(shí)，使他們自覺(jué)的成為未來(lái)環(huán)境的保護(hù)者。因此，作為培養(yǎng)未來(lái)高級(jí)專業(yè)人才的高等學(xué)校，為適應(yīng)21世紀(jì)社會(huì)對(duì)高級(jí)人才培養(yǎng)需求，在大學(xué)化學(xué)的教學(xué)中，融入綠色化學(xué)的理念，使學(xué)生了解綠色化學(xué)，認(rèn)識(shí)綠色化學(xué)，構(gòu)建起綠色化學(xué)思維，方能從根本上預(yù)防環(huán)境污染事件的發(fā)生，解決目前環(huán)境面臨的困境。

2大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中構(gòu)建綠色化學(xué)理念的探索

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在大學(xué)化學(xué)教學(xué)中有舉足輕重的作用，但實(shí)驗(yàn)也是產(chǎn)生污染的主要渠道之一。人們的傳統(tǒng)思想是化學(xué)實(shí)驗(yàn)造成污染是不可避免的事情，“環(huán)境保護(hù)”就是治理污染，更不會(huì)想到還可以從源頭上防止污染的產(chǎn)生。首先我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中，堅(jiān)持讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容預(yù)習(xí)，并寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告，在預(yù)習(xí)報(bào)告中包含設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)步驟，盡量減少試劑用量，實(shí)驗(yàn)結(jié)束對(duì)實(shí)驗(yàn)室廢液的如何處理，減少“三廢”的排放，以降低污染和減少浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的理想和目標(biāo)，其次對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行“綠色化”改革和創(chuàng)新，在保證學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能得以訓(xùn)練的前提下，盡可能開(kāi)設(shè)對(duì)環(huán)境友好的實(shí)驗(yàn)。具體來(lái)說(shuō)要做好以下兩方面的工作。一方面，改革實(shí)驗(yàn)部分內(nèi)容。遵照綠色化學(xué)的理念，從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容抓起，從源頭上阻止污染。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的綠色化，最先考慮的是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置，既要能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，又要能達(dá)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“綠色化”。如沉淀溶解平衡實(shí)驗(yàn)，經(jīng)典的Pb(NO3)2和K2CrO4生成黃色PbCrO4沉淀，盡管現(xiàn)象明顯，但Pb、Cr都是有毒重金屬，會(huì)對(duì)水資源造成嚴(yán)重污染。為此選擇Na2SO4和BaCl2作為沉淀試劑，生成白色BaSO4沉淀，現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)效果良好，既達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康模譁p少了有毒物質(zhì)的使用和排放。對(duì)于某些與綠色化學(xué)理念相悖有毒的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，亦不能提高學(xué)生的綜合操作技能，則予以刪除，選取具有代表性的無(wú)毒的實(shí)驗(yàn)來(lái)鍛煉學(xué)生的基本操作技能。如有機(jī)化學(xué)醛酮、糖等性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，所用化學(xué)試劑毒性很大，取而代之的是測(cè)定葡萄糖旋光度的實(shí)驗(yàn)，徹底杜絕了有毒物質(zhì)的使用和排放。

另一方面處理實(shí)驗(yàn)廢棄物，杜絕污染物的排放。我們?cè)诖笠恍律鷦傞_(kāi)始做第一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，就以綠色化學(xué)理念引導(dǎo)學(xué)生正確處理實(shí)驗(yàn)室廣泛使用的鉻酸洗液。若不經(jīng)處理的含鉻廢水直接排入下水道，就會(huì)造成嚴(yán)重的鉻污染，這樣既消除了鉻的污染，又得到副產(chǎn)品Cr(OH)3和Fe(OH)3。再如廢酸廢堿的中和處理，含銀鹽的廢液通過(guò)加入金屬鋅進(jìn)行還原回收金屬銀，變廢為寶，一舉兩得，保證實(shí)驗(yàn)全過(guò)程的綠色化。第三利用現(xiàn)代信息技術(shù)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，將有毒實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)演示。例如沉淀溶解平衡碘化汞沉淀的生成，碘化銀在氰化鉀中溶解等實(shí)驗(yàn)，分別需要用到極毒試劑氯化汞和氰化鉀，實(shí)驗(yàn)后的廢液雖經(jīng)過(guò)處理但仍對(duì)環(huán)境造成極大危害。將類似的有毒實(shí)驗(yàn)由老師集中做并現(xiàn)場(chǎng)錄像或從網(wǎng)上下載有關(guān)視頻，制作成多媒體光盤掛在網(wǎng)上，供學(xué)生下載觀看。同時(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)管理，嚴(yán)格要求操作規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)環(huán)境的損害降到最低限度。把綠色環(huán)保的辦學(xué)理念滲透到實(shí)驗(yàn)細(xì)微之處，將綠色化學(xué)的理念印入腦海，提高環(huán)保意識(shí)，達(dá)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的宗旨。

3大學(xué)化學(xué)理論教學(xué)內(nèi)容的綠色化

大學(xué)化學(xué)涵蓋無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)等內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容十分豐富，其中的綠色化學(xué)反應(yīng)例子很多，為綠色化學(xué)教學(xué)提供廣闊的平臺(tái)。教師應(yīng)該在教學(xué)中須對(duì)教材進(jìn)行優(yōu)化重組、拓展和創(chuàng)新，結(jié)合具體的內(nèi)容對(duì)學(xué)生灌輸綠色理念。教材中涉及到綠色化學(xué)的反應(yīng)加以重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，對(duì)未體現(xiàn)出綠色化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)充、適當(dāng)?shù)耐貙挕＠缫蚁┍谎趸森h(huán)氧乙烷[8]制備重要化工原料乙二醇的反應(yīng)就符合原子經(jīng)濟(jì)性原則。在講授碳的氧化物時(shí)，介紹CO2在綠色化學(xué)中的重要用途，當(dāng)CO2在臨界點(diǎn)(溫度31.1℃，壓力73.8個(gè)大氣壓)以上時(shí)，CO2具有液體的密度和常規(guī)液態(tài)溶劑的強(qiáng)度；同時(shí)它又具有氣體的粘度，因而有很高的傳質(zhì)速度，而且具有很大的可壓縮性，這些特點(diǎn)使超臨界二氧化碳成為一種優(yōu)良的溶劑，它無(wú)毒、不可燃、而且價(jià)廉，已發(fā)現(xiàn)許多反應(yīng)能在超臨界二氧化碳中進(jìn)行。因此，研究超臨界二氧化碳溶劑代替揮發(fā)性有機(jī)化合物作溶劑，從而消除它們對(duì)環(huán)境的污染，這就符合綠色化學(xué)不使用有毒溶劑的理念。農(nóng)作物秸稈的綜合利用是當(dāng)前我國(guó)面料的實(shí)際難題之一，植物生物質(zhì)的主要成分是木質(zhì)素~纖維素和半纖維素，它們都可以轉(zhuǎn)化成極為寶貴的能源和化工原料。但是為了充分和高效地轉(zhuǎn)化它們，必須在木質(zhì)素降解酶催化下水解，得到葡萄糖等小分子物質(zhì)之后，再把它們轉(zhuǎn)化成需要的有機(jī)化學(xué)制品，從而實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)替代石油作化工原料。例如，氫氣是綠色清潔能源，但氫氣的制取一直困擾著氫氣的推廣使用。用木材及農(nóng)作物殘?jiān)鼮樵希訬aOH作催化劑，用Ca(OH)2作CO2吸收劑。該工藝優(yōu)點(diǎn)：不使用氰化物和甲醛，操作安全，生產(chǎn)步驟少，產(chǎn)率高。

大學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中有關(guān)綠色化學(xué)的例子很多，只要教師耐心去挖掘，改變講課思路，使學(xué)生在潛移默化中受到綠色化學(xué)教育，增加綠色素養(yǎng)，同時(shí)也使學(xué)生加深對(duì)所講內(nèi)容的印象和理解，收到事半功倍的效果。我們教師應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，開(kāi)拓創(chuàng)新，充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段。將現(xiàn)代教育方法融入課堂教學(xué)中，利用多媒體技術(shù)集圖、文、聲、像和三維動(dòng)畫(huà)為一體的特性，開(kāi)發(fā)使用多媒體教學(xué)課件，展示綠色化學(xué)理念下的化學(xué)理論教學(xué)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、綠色化學(xué)工藝、綠色能源等。使綠色化學(xué)理念在學(xué)生頭腦中生根發(fā)芽，視環(huán)境保護(hù)為己任，將來(lái)走向工作崗位后，為改善我們居住的環(huán)境，看見(jiàn)碧水藍(lán)天做出貢獻(xiàn)。

作者：張長(zhǎng)水 單位：河南科技大學(xué) 化工與制藥學(xué)院