教學論文投稿綠色化學理念在有機化學及實驗教學中的應用

　　近年來，綠色化學所倡導的理念已經成為國內外高校關注的熱點，下面是小編搜集整理的一篇教學論文投稿：綠色化學理念在有機化學及實驗教學中的應用，供大家閱讀參考。

　　[摘 要]隨著我國工業化程度不斷提高，污染越來越嚴重。為此，有機化學的課堂實驗應將“綠色化學”理念作為重點教學內容，可以采取的具體措施如下：(1)利用多媒體設備;(2)用微量及半微量操作代替傳統的常量實驗;(3)鼓勵學生參與到綜合性的合成實驗中去。通過這一系列措施在實驗中降本增效，最小化污染物排放，真正地將綠色化學理念植根于學生的腦海中。

　　[關鍵詞]綠色化學 有機化學 實驗 環境保護

　　最先提出“綠色化學”理念的是美國化學會(American Chemical Society)，由于順應經濟社會發展的客觀規律，很快即在世界范圍內廣泛流傳。綠色化學，簡單地說，是采用適當的化學原理減少，甚至消除工業生產對于生態環境的污染。

　　近年來，隨著環境污染事件不斷升級以及人們的環保意識不斷增強，[1]“綠色化學”所倡導的理念已經成為國內外高校關注的熱點。眾多大學化學教材以及高校的教學計劃均納入了綠色化學相關內容，積極向廣大學生推廣該理念，以期未來他們能將其運用在工作中。

　　一、 “綠色化學”理念在有機化學理論教學中的應用

　　(一)加強緒論課的教學

　　緒論課是一門課程的序幕，其教學的目的是使學生明確學習綠色化學的終極目標，啟發他們學習該課程的自覺性，激發學習興趣。因此，緒論課必須具備兩大特性：(1)概念性：緒論課應界定綠色化學的準確定義和涵蓋范圍，將綠色化學的產生、發展融會于化學史的整個進程中介紹給學生，保證化學學習的連續性;(2)方向性：緒論課應指出綠色化學現階段的發展狀況以及未來的發展方向，同時需要指導學生如何進行該方向的學習，需要具備怎樣的知識結構。

　　因此我們應當首先開場白式地介紹綠色化學的“前世今生”，以著名化學家、化學實驗、化工企業的事例證明綠色化學出現的重要性，從而形象生動地描述其對于化工產業、環境保護乃至全人類發展的偉大意義。在介紹有機化學的發展歷程時，簡單陳述生命力學說、實驗室的獲得、分子組成的確定、有機化合物和有機化學的定義、結構學說的建立等里程碑式的事件。通過這一過程使學生明白：其一，綠色化學的出現符合客觀世界的發展規律;其二，在具有探索精神和社會責任感的學者的努力下，綠色化學正在飛速地發展，并不斷取得里程碑式的成就。

　　然后向學生介紹國內外該領域的發展現狀。目前很多發達國家已經大范圍普及了綠色化學相關技術，從源頭上遏制了污染的排放量。但國內的工業污染物治理方法還停留在“末端治理技術”階段，因此大幅度增加了社會可持續發展的經濟成本，而且加大了原本已經十分脆弱的生態環境的負擔。

　　(二)通過實例說明“綠色化學”的好處

　　在課堂教學中通過對有機合成反應方法的對比，可以說明綠色合成的優點。本文以苯酚的制備反應和炔烴的水合反應為例。

　　(1)苯酚的制備反應

　　目前共有三種方法可以獲取苯酚：一是苯磺酸堿熔法，二是芳鹵衍生物水解法，三是異丙苯氧化法。苯磺酸堿熔法是將氫氧化鈉與苯磺酸鈉鹽共熔，即堿熔后便可以得到苯酚鈉，再經酸化，即得到苯酚。該法的優點在于轉化率高、設備簡單、產品純度佳;缺點則是產生廢液多、生產工序多、酸堿消耗量大。芳鹵衍生物水解法是加入大量酸堿，當鹵原子的鄰對位產生強的吸電子基團時進行水解反應。而異丙苯氧化法是一種綠色合成方法，以異丙苯在催化劑紫外線或過氧化物的作用下得到過氧化異丙苯，接著使用稀硫酸將其分解成丙酮和苯酚。該法的優點是可以得到有價值的副產品，每產生一噸的苯酚同時可得到0.6噸的副產品丙酮。顯而易見，從綠色化學的角度，我們應當舍棄苯磺酸堿熔法和芳鹵衍生物水解法，選擇異丙苯氧化法，以節約大量原料，并能減少污染。這個例子充分說明了在課堂上有效傳輸“綠色化學”理念的可行性。

　　(2)炔烴的水合反應

　　作為有機合成中官能團轉換的最重要的基礎反應——炔烴水合反應，現在已經有了更綠色的實驗方法。傳統的工業生產是以汞鹽為催化劑，加入炔烴與水反應得到醛和酮。該方法在生產乙醛上得到了廣泛的應用，但由于汞鹽是很難回收處理的，且反應中需要大量的硫酸，該方法已被發達國家淘汰。

　　在指導學生設計合成反應時，應將污染納入最佳合成路線的考量因素，綜合原料易得性、反應步驟數目、轉化率高低、分離提純難易等各個方面對其進行評估，做到真正無毒無害地實驗。通過這樣的說明，使學生理解“綠色化學”的理念，在未來的職業生涯中能夠利用化學創造更加清潔的環境。

　　二、“綠色化學”理念在有機化學實驗教學中的應用

　　(一)實驗教學中使用多媒體輔助教學

　　多媒體教學融會了聲音、動畫、圖片等，能夠極大程度地優化化學實驗：第一，可以增強實驗的可見度，從而使得實驗的演示效果更加逼真;第二，模擬實驗可以避免污染;第三，可以模擬工業化生產過程。比如學生對于接觸法制硫酸、氨氧化法制硝酸等大多數未見過的實驗，缺乏感性認識，而用計算機等高科技手段能真實表現出所有的生產環節，并可調整視圖大小反復播放，強化記憶;第四，可模擬化學鍵的斷裂和重新組合等肉眼難以看到的化學反應過程。

　　目前多媒體化學實驗教學資料豐富，為此，筆者建議開展如下教學改革：在總學時不變的基礎上，增加觀看多媒體錄像的課時，利用多元化教學手段，保證學生既能清晰地理解實驗原理，又能明確實驗的規范化操作。引入多媒體使得有機化學的實驗實現教學相長，確保學生能夠有機會了解并研究比較難以實現或者具有污染性的化學反應。

　　(二)提倡半微量化操作模式，嘗試探索微型化實驗

　　常量有機化學實驗由于是經過多次實驗的方案，因此通常操作便捷無需另行設計且反應現象非常明顯。但是，時代的進步和人們對于生活環境質量要求的提高使得傳統的常量實驗的缺點凸顯出來，比如試劑消耗量大、廢棄物污染嚴重等;除此之外，常量實驗的目的往往是為了復制、驗證，缺乏創新性、探索性，違背了大學教學的本質目的，不利于培養學生的科學意識。 　　基于此，許多學者對此進行了一些嘗試性的探索，目的是在減少藥品用量的同時又不影響實驗結果及實驗現象的觀察，半微量化操作模式漸漸在大學教學中流行起來。筆者也進行了半微量化操作模式的教學嘗試，實踐證明這樣不僅可行性較強，還能節省實驗成本和教學時間，給學生更加充分的實踐機會。

　　此外，筆者也在教學改革中引入了微型實驗這一與“綠色化學”緊密相連的概念。這一概念是由Butcher等[3]美國學者于1985年首次設計提出，經歷了較長發展和修正的時間，已經成為運用較為廣泛的化學實驗模式之一。其與半微量化模式相似，但是在實踐范圍上拓展到了化學實驗的完整過程中，也因此大大節約了成本 (一般節約開支90%[4])，從而也更加有效地減少對環境的污染。

　　(三)整合教學模塊，改革實驗內容，創新設計綜合實驗

　　傳統的有機化學實驗教學通常分為三大模塊：基本操作模塊、驗證性實驗模塊和合成實驗模塊?；静僮髂K是指化學實驗的入門操作，比如化學藥品的存放、反應器和容器的加熱蒸餾、計量儀器的使用、玻璃工操作等;驗證性實驗模塊是指各類化合物的性質驗證，比如銀鏡反應、不飽和烴和溴水的反應、酚與三氯化鐵的顯色反應等;合成實驗模塊是指考查學生完成化學實驗的整套流程，以及設計并完成綜合實驗的技能，比如樟腦的合成、間硝基苯酚的合成、八溴醚的合成等。目前這三大模塊在教學安排上較獨立，導致多數學生的實驗技能不夠熟練，常犯低級錯誤，因此也更遑論進一步獨立設計實驗了。另外，由于合成實驗模塊常常由于試劑利用率過低而導致其廢棄后對環境造成較大污染，嚴重有悖于綠色化學的4R原則。如果將這三大模塊有效結合起來，不僅能夠提高教學的質量，還能為環境保護做出貢獻。

　　先進實驗技術的引進、計算機輔助教學、實驗內容的推陳出新、引導學生選取環境友好型的化學試劑、微型化實驗規模、系列化實驗內容等，構成了有機化學“綠色化”的創新改革方向。只有在實驗教學中，由細節入手，深入對比、研究、探索綠色化學反應，加強綠色化學教育和環保意識，才有可能從根本上切斷污染源。綠色化學是進入成熟期的化學，雖然我們距離“零排放”這個目標很遙遠，與發達國家也存在差距，但是作為化學教學工作者，為環境減少污染是我們教學與科研的共同目標。

　　參考文獻

　　[1] 朱文祥.綠色化學與綠色化學教育[J].化學教育， 2000(1)：1.

　　[2] 鮑時安，張家登.化學史教育與教學[J].化學教育，2000(1)：44

　　[3] 林群.美國化學實驗教學改革——微型實驗簡介[J].化學教育，1994(10)：46-48.

　　[4] 廖蓉蘇.微型化學實驗教學改革的新趨勢[J].教學園地，1994(4)：42-43.

　　[5] 王琳.談高?；A有機化學的教學[J].高等教育論壇，2000(4)：54-56.