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摘 要：化学是一门以实验为基础的自然科学，实验教学贯穿于化学教学的始终。化学实验室的三废问题不仅会对环境造成一定的破坏，最重要的是对学生产生不良影响。本文探讨了目前国内各高校在实验教学改革中的几项措施，并举例说明了我校在化工专业实验教学改革中所做的工作。
关键词:化学实验；教学改革；绿色化学
一、化学实验室三废问题的现状
我国著名的化学家戴安邦先生曾说过：“化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式。”化学是一门以实验为基础的自然科学，实验教学贯穿于化学教学的始终。化学实验在激发学生学习兴趣、培养科学态度，培养观察能力、思维能力、设计能力、实践能力、训练科学方法等方面，具有课堂讲授等其他手段不可替代的作用。化学实验体现了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三位一体的课程功能。
然而，在化学实验过程中，产生或释放有毒、有害的物质不可避免地对环境造成污染。目前，大部分高校的化学实验室都是一个环境的污染源，大量的废水、废气、废渣等未经处理就直接排放到了下水道或散发到了大气中。随着高校扩招和科研活动的日益频繁，高校实验室排放物已成为一种不容忽视的污染源，实验室的三废问题不仅会对环境造成一定的破坏，最重要的是对学生产生不良影响。
为规范和加强高校实验室排污管理，天津市教委将转发教育部、国家环保总局的《关于加强高等学校实验室排污管理的通知》，将高校实验室纳入环境监管范围，此外，在《天津市高校实验室评估标准（试行）》中，也对高校实验室的环境安全、废弃物的处理做了明确规定。高校培养的化学化工类人才，今后都将是我国化学化工行业的顶梁柱，将直接影响我国化学化工行业的发展。作为高等院校化学化工专业的学生，若不具备绿色化学意识，对实验过程中产生的各种残渣、废液任意处理，将既污染环境，又造成资源浪费，违背可持续发展的社会意识。
二、绿色化学实验室
绿色化学（Green Chemistry）又称环境无害化学（Environmentally Benign Chemistry）、环境友好化学（Environmentally Friendly Chemistry）或清洁化学（Clean Chemistry），是指从污染预防的基本思想出发，在化工生产、化学实验始端就采用预防的科学手段，使整个过程和终端达到零排放（Zero emission）或零污染。绿色化学是研究如何从化学反应的设计、反应的进行、产物的使用及废弃过程中使污染减少到最小的新兴科学，是一门从源头上阻止污染的化学，被认为是未来化学发展的方向。
建立绿色化学与化工实验室被认为是解决实验室三废问题的主要途径，已成为一种必然的趋势。进入21世纪，国内外建立绿色化学实验室的呼声逐年提高，国内有多所大学，如大连大学、山东农业大学、二炮工程学院、浙江工业大学、四川师范学院、深圳教育学院以及沈阳农业大学等，都先后建立或提出建立绿色化学实验室，甚至一些中学也都提出建立绿色化学实验室的概念。
建立绿色化学实验室，其根本目的是从节约资源和防治污染的观点来重新审视和改革传统化学与化工实验，采用“3R”（减量化Reduce、再利用Reuse、再循环Recycle）原则解决化学与化工实验中出现的污染问题，目的是减少和消除对环境的污染，培养学生的绿色环保意识。
成立绿色化学实验室，将减少化学实验污染，与绿色化学零距离接触，将绿色化学融合于化学课程教材改革和课堂教学改革中，使绿色化学成为化学教育的一个重要的组成部分，这是当前化学教育面临的一项崭新课题。
三、化学实验教学改革措施探讨
如何改革化学实验室，使其成为绿色化学实验室，是目前的首要任务，笔者认为，可以从以下三个方面改革。
1.演示实验
演示实验是化学教学中广为应用，最为有效的一种教学形式，它可用于许多场合，用于化学概念、化学基本理论的教学，能为学生提供感性认识材料。用在课的开始，可起到激发学生兴趣，调动求知欲望的积极作用；用于验证假说，有助于培养学生进行推断、作出结论、解决问题的能力；用于学生提出问题，可以考核学生观察、记忆和运用知识的能力；用于解答化学问题，能启发学生解题的思路。演示实验可以使学生学到正确、规范的实验操作方法和技能，受到教师良好实验习惯和严谨认真的科学态度的熏陶和感染。
教师可运用录像、VCD和多媒体课件等手段优化实验教学，调动学生的积极性，突出重点、突破教学难点。演示实验应使每位同学都能看清楚，对于一些现象细微或瞬间完成的实验教师应借助实物投影仪把实验放大，使学生看得真切；传统的实验教学遇到一些要求高、设备贵重的实验往往难以开出，多媒体正好可弥补这一缺陷。例如：(1)物质条件受限制的化学实验；(2)爆炸、毒性较大且不易控制的一些危险实验；(3)易出错误的实验，多媒体模拟一些错误的实验，可使学生亲眼感受错误操作的危险性，从而避免错误的发生；(4)微观物质结构及其运动的实验。有时通过语言描述比较困难，结构模型的使用又不方便，而借助多媒体三维图功能则可以有利于学生对微观世界的理解，有利于空间想象能力的培养。
2.微型实验
微型化学实验是20世纪80年代崛起、国际公认能体现绿色化学理念的一种化学实验的新技术和新方法，其基本特征是仪器微型化和试剂用量少，具有污染少、现象明显、快速、节约、安全等优点。微型实验的开设对毒性大、药品贵、耗量大、易燃、易爆、污染严重、操作复杂的化学实验尤为重要，它能杜绝或明显减少实验过程中给环境带来的污染，体现了绿色化学的原则。化学实验微型化是微型化学实验的重要组成部分，更是当前化学实验教学改革的重点，对不断增强学生的动手、创新能力，具有重要的意义。
微型化学实验相对大多数常规实验是有优势的，但是，微型化学实验也不可避免地存在着一些不足。微型实验由于仪器、装置都小，实验的可见度低，如果不采用投影放大实验现象的补救方法，或边讲边实验的方法就不宜用于演示实验。另外，微型化学实验在搅拌、抽滤、分液、控温实验操作上难度较高。
因此，在大学应推广微型化学实验，但这么做并不意味着要用微型化学实验取代所有的常规实验，而是要使两者取长补短。
3.循环实验
“发展循环经济，实施清洁生产”是国内外很多化学化工企业近年来的发展口号，其实在大学化学化工实验室也应提出“发展循环经济，实现清洁实验”的口号。
我校在循环实验方面取得了一个成功的实例。大学的物理化学实验《二元液系相图》是一个重要的基础实验项目。该项实验使用无水乙醇和环己烷试剂，在玻璃蒸馏器中两种试剂配成不同组成的混合物，测定混合物的沸点和汽液相组成，绘制出具有最低恒沸点的二元液系相图。通常，每组实验要产生近200mL的乙醇-环己烷废液，试剂费用也较大。一直以来，实验结束后，都将废液倒入下水道，既污染了环境，又浪费了资源，不符合绿色化学的思想，也对学生产生了不好的影响。
依据学校化学化工实验室现状及面临的形势，理学院提出跨院系建立绿色化学化工实验室的设想：在理学院化学实验中心与化工学院化学工程实验室之间，开展绿色化学化工实验改革。从节约资源、防治污染的角度，重新审视和改革传统化学化工实验，最大限度地减少实验对环境的污染，培养学生绿色环保意识。
2005年设想一经提出，迅速得到学校领导及相关部门大力支持，学校立即设专项资金用于绿色实验室的建设。“建立绿色化学实验”项目立项以来，化学工程系教师与物化实验室老师积极配合，对专业实验教学进行改革。经过多次的实验摸索，教师们尝试将专业实验之一《共沸精馏实验》变更为《实验室乙醇-环己烷废液的分离与回收》。如今，物化实验室的老师们指导同学将实验废液收集起来，送到化工实验室进行实验回收，回收后的无水乙醇、环己烷可重新用于物化实验。在节省化学药品、减少实验开支的同时，绿色循环实验的开设有效引导学生全方位树立环保、循环经济以及绿色化学意识。目前，已有六届物化实验、化工专业实验学生参与了该项实验项目的改革，实验改革成果已在中国轻工教育上发表。在实验教学中融入绿色化学与可持续发展的理念，注重培养学生的环保意识和节约资源的意识，将绿色化学理念贯穿实验教学始终。
《实验室乙醇-环己烷废液的分离与回收》实验改革，化学工程系老师带领学生不仅尝试了新的实验内容，还尝试了新的实验教学模式：由原来教师做好实验各项准备工作后学生单纯机械地进行实验操作，转变为学生独立查阅资料、自主设计实验、准备实验和独立操作实验。从仪器的配套选择、安装测试、药品的领取、溶液的配制以及废液处理等方面，实现学生全方位参与，极大提高了学生的实验兴趣和积极性。实验涉及萃取、蒸馏、精馏、检测等四大环节，综合化工原理、化工热力学、分离工程和仪器分析等多门课程的几种实验技术，在培养学生动手能力、相关知识和技能融会贯通的能力外，大大锻炼了同学们良好的团队合作精神。
近年来，同学们主动积极参与科研，踊跃参与各项开放性实验和教师的科研项目，并先后多人次在天津市及全国性课外科技活动大赛上取得好成绩。
总之，化学化工专业实验教学改革是大学教学中一个永不褪色的题目，在大学化学教学中，我们需要不断探索，实现多种实验方法相结合，实现真正的“绿色”教学。
参考文献：
[1]李克华，李爱国，童金强等.实验教学改革与学生创新能力培养[J].长江大学学报(自然科学版)，2009,（02）：399-400.
[2]衣守志，杨迎花，肖玲.建立绿色化学与化工实验室的设想[J].中国轻工教育，2006,（35）：3-4.
[3]徐汉生.绿色化学导论[M].武汉:武汉大学出版社，2000：5-10.
[4]王秋长，解涛，孙雁.理科化工实验教学改革实践[J].高等理科教育，2003,（01）：56-58.
[5]杨仁柱，朱福华.用微型实验探究化学演示实验[J].唐山师范学院学报，2006,（02）：54-56.
[6]吴燕，衣守志，刘丹凤等.实验室乙醇-环己烷废液的分离与回收[J].中国轻工教育，2006,（35）：27-28.
注：本文为天津科技大学教育教学改革课题项目。
关键词:化学实验；教学改革；绿色化学
一、化学实验室三废问题的现状
我国著名的化学家戴安邦先生曾说过：“化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式。”化学是一门以实验为基础的自然科学，实验教学贯穿于化学教学的始终。化学实验在激发学生学习兴趣、培养科学态度，培养观察能力、思维能力、设计能力、实践能力、训练科学方法等方面，具有课堂讲授等其他手段不可替代的作用。化学实验体现了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三位一体的课程功能。
然而，在化学实验过程中，产生或释放有毒、有害的物质不可避免地对环境造成污染。目前，大部分高校的化学实验室都是一个环境的污染源，大量的废水、废气、废渣等未经处理就直接排放到了下水道或散发到了大气中。随着高校扩招和科研活动的日益频繁，高校实验室排放物已成为一种不容忽视的污染源，实验室的三废问题不仅会对环境造成一定的破坏，最重要的是对学生产生不良影响。
为规范和加强高校实验室排污管理，天津市教委将转发教育部、国家环保总局的《关于加强高等学校实验室排污管理的通知》，将高校实验室纳入环境监管范围，此外，在《天津市高校实验室评估标准（试行）》中，也对高校实验室的环境安全、废弃物的处理做了明确规定。高校培养的化学化工类人才，今后都将是我国化学化工行业的顶梁柱，将直接影响我国化学化工行业的发展。作为高等院校化学化工专业的学生，若不具备绿色化学意识，对实验过程中产生的各种残渣、废液任意处理，将既污染环境，又造成资源浪费，违背可持续发展的社会意识。
二、绿色化学实验室
绿色化学（Green Chemistry）又称环境无害化学（Environmentally Benign Chemistry）、环境友好化学（Environmentally Friendly Chemistry）或清洁化学（Clean Chemistry），是指从污染预防的基本思想出发，在化工生产、化学实验始端就采用预防的科学手段，使整个过程和终端达到零排放（Zero emission）或零污染。绿色化学是研究如何从化学反应的设计、反应的进行、产物的使用及废弃过程中使污染减少到最小的新兴科学，是一门从源头上阻止污染的化学，被认为是未来化学发展的方向。
建立绿色化学与化工实验室被认为是解决实验室三废问题的主要途径，已成为一种必然的趋势。进入21世纪，国内外建立绿色化学实验室的呼声逐年提高，国内有多所大学，如大连大学、山东农业大学、二炮工程学院、浙江工业大学、四川师范学院、深圳教育学院以及沈阳农业大学等，都先后建立或提出建立绿色化学实验室，甚至一些中学也都提出建立绿色化学实验室的概念。
建立绿色化学实验室，其根本目的是从节约资源和防治污染的观点来重新审视和改革传统化学与化工实验，采用“3R”（减量化Reduce、再利用Reuse、再循环Recycle）原则解决化学与化工实验中出现的污染问题，目的是减少和消除对环境的污染，培养学生的绿色环保意识。
成立绿色化学实验室，将减少化学实验污染，与绿色化学零距离接触，将绿色化学融合于化学课程教材改革和课堂教学改革中，使绿色化学成为化学教育的一个重要的组成部分，这是当前化学教育面临的一项崭新课题。
三、化学实验教学改革措施探讨
如何改革化学实验室，使其成为绿色化学实验室，是目前的首要任务，笔者认为，可以从以下三个方面改革。
1.演示实验
演示实验是化学教学中广为应用，最为有效的一种教学形式，它可用于许多场合，用于化学概念、化学基本理论的教学，能为学生提供感性认识材料。用在课的开始，可起到激发学生兴趣，调动求知欲望的积极作用；用于验证假说，有助于培养学生进行推断、作出结论、解决问题的能力；用于学生提出问题，可以考核学生观察、记忆和运用知识的能力；用于解答化学问题，能启发学生解题的思路。演示实验可以使学生学到正确、规范的实验操作方法和技能，受到教师良好实验习惯和严谨认真的科学态度的熏陶和感染。
教师可运用录像、VCD和多媒体课件等手段优化实验教学，调动学生的积极性，突出重点、突破教学难点。演示实验应使每位同学都能看清楚，对于一些现象细微或瞬间完成的实验教师应借助实物投影仪把实验放大，使学生看得真切；传统的实验教学遇到一些要求高、设备贵重的实验往往难以开出，多媒体正好可弥补这一缺陷。例如：(1)物质条件受限制的化学实验；(2)爆炸、毒性较大且不易控制的一些危险实验；(3)易出错误的实验，多媒体模拟一些错误的实验，可使学生亲眼感受错误操作的危险性，从而避免错误的发生；(4)微观物质结构及其运动的实验。有时通过语言描述比较困难，结构模型的使用又不方便，而借助多媒体三维图功能则可以有利于学生对微观世界的理解，有利于空间想象能力的培养。
2.微型实验
微型化学实验是20世纪80年代崛起、国际公认能体现绿色化学理念的一种化学实验的新技术和新方法，其基本特征是仪器微型化和试剂用量少，具有污染少、现象明显、快速、节约、安全等优点。微型实验的开设对毒性大、药品贵、耗量大、易燃、易爆、污染严重、操作复杂的化学实验尤为重要，它能杜绝或明显减少实验过程中给环境带来的污染，体现了绿色化学的原则。化学实验微型化是微型化学实验的重要组成部分，更是当前化学实验教学改革的重点，对不断增强学生的动手、创新能力，具有重要的意义。
微型化学实验相对大多数常规实验是有优势的，但是，微型化学实验也不可避免地存在着一些不足。微型实验由于仪器、装置都小，实验的可见度低，如果不采用投影放大实验现象的补救方法，或边讲边实验的方法就不宜用于演示实验。另外，微型化学实验在搅拌、抽滤、分液、控温实验操作上难度较高。
因此，在大学应推广微型化学实验，但这么做并不意味着要用微型化学实验取代所有的常规实验，而是要使两者取长补短。
3.循环实验
“发展循环经济，实施清洁生产”是国内外很多化学化工企业近年来的发展口号，其实在大学化学化工实验室也应提出“发展循环经济，实现清洁实验”的口号。
我校在循环实验方面取得了一个成功的实例。大学的物理化学实验《二元液系相图》是一个重要的基础实验项目。该项实验使用无水乙醇和环己烷试剂，在玻璃蒸馏器中两种试剂配成不同组成的混合物，测定混合物的沸点和汽液相组成，绘制出具有最低恒沸点的二元液系相图。通常，每组实验要产生近200mL的乙醇-环己烷废液，试剂费用也较大。一直以来，实验结束后，都将废液倒入下水道，既污染了环境，又浪费了资源，不符合绿色化学的思想，也对学生产生了不好的影响。
依据学校化学化工实验室现状及面临的形势，理学院提出跨院系建立绿色化学化工实验室的设想：在理学院化学实验中心与化工学院化学工程实验室之间，开展绿色化学化工实验改革。从节约资源、防治污染的角度，重新审视和改革传统化学化工实验，最大限度地减少实验对环境的污染，培养学生绿色环保意识。
2005年设想一经提出，迅速得到学校领导及相关部门大力支持，学校立即设专项资金用于绿色实验室的建设。“建立绿色化学实验”项目立项以来，化学工程系教师与物化实验室老师积极配合，对专业实验教学进行改革。经过多次的实验摸索，教师们尝试将专业实验之一《共沸精馏实验》变更为《实验室乙醇-环己烷废液的分离与回收》。如今，物化实验室的老师们指导同学将实验废液收集起来，送到化工实验室进行实验回收，回收后的无水乙醇、环己烷可重新用于物化实验。在节省化学药品、减少实验开支的同时，绿色循环实验的开设有效引导学生全方位树立环保、循环经济以及绿色化学意识。目前，已有六届物化实验、化工专业实验学生参与了该项实验项目的改革，实验改革成果已在中国轻工教育上发表。在实验教学中融入绿色化学与可持续发展的理念，注重培养学生的环保意识和节约资源的意识，将绿色化学理念贯穿实验教学始终。
《实验室乙醇-环己烷废液的分离与回收》实验改革，化学工程系老师带领学生不仅尝试了新的实验内容，还尝试了新的实验教学模式：由原来教师做好实验各项准备工作后学生单纯机械地进行实验操作，转变为学生独立查阅资料、自主设计实验、准备实验和独立操作实验。从仪器的配套选择、安装测试、药品的领取、溶液的配制以及废液处理等方面，实现学生全方位参与，极大提高了学生的实验兴趣和积极性。实验涉及萃取、蒸馏、精馏、检测等四大环节，综合化工原理、化工热力学、分离工程和仪器分析等多门课程的几种实验技术，在培养学生动手能力、相关知识和技能融会贯通的能力外，大大锻炼了同学们良好的团队合作精神。
近年来，同学们主动积极参与科研，踊跃参与各项开放性实验和教师的科研项目，并先后多人次在天津市及全国性课外科技活动大赛上取得好成绩。
总之，化学化工专业实验教学改革是大学教学中一个永不褪色的题目，在大学化学教学中，我们需要不断探索，实现多种实验方法相结合，实现真正的“绿色”教学。
参考文献：
[1]李克华，李爱国，童金强等.实验教学改革与学生创新能力培养[J].长江大学学报(自然科学版)，2009,（02）：399-400.
[2]衣守志，杨迎花，肖玲.建立绿色化学与化工实验室的设想[J].中国轻工教育，2006,（35）：3-4.
[3]徐汉生.绿色化学导论[M].武汉:武汉大学出版社，2000：5-10.
[4]王秋长，解涛，孙雁.理科化工实验教学改革实践[J].高等理科教育，2003,（01）：56-58.
[5]杨仁柱，朱福华.用微型实验探究化学演示实验[J].唐山师范学院学报，2006,（02）：54-56.
[6]吴燕，衣守志，刘丹凤等.实验室乙醇-环己烷废液的分离与回收[J].中国轻工教育，2006,（35）：27-28.
注：本文为天津科技大学教育教学改革课题项目。