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摘 要:随着人类环保意识的不断增强以及构建生态文明社会的新要求,化学实验绿色化已成为化学教学发展的必然趋势。通过对绿色化学理念的介绍,阐述高职药学专业化学实验绿色化的重要性和必要性,并就实施化学实验绿色化的途径,从建立管理体系、规范实验操作、优化实验内容、整合实验项目、推行微型化实验改革、采用多媒体仿真实验手段等方面进行探讨。
关键词:化学实验 绿色化学 环境保护
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1673-1875(2008)03-027-03
当今人类面临的十大全球性环境问题都跟化学有着直接或间接的关系,化学面临着人类可持续发展、环境保护等的巨大挑战。近二十年来,随着全球性环境污染的加剧、能源的匮乏、资源的短缺,全人类在必须保护自身赖以生存的自然环境这一严峻问题上达成共识,在追求经济和社会发展的同时,必须重视环保,治理改善环境,并从更高的层次上深刻认识到为适应社会可持续发展的需要,环境保护要从“先污染、后治理”改变为“从源头上根除污染”,由此绿色化学应运而生,并越来越显示出其强大的创新性、科技性、社会性、发展性和高效益性。
化学作为一门实验性的学科,离不开实验这一基本教学实践环节,而在实验过程中免不了会产生大量的废弃物,这对师生健康的直接影响和对环境的污染是不可忽视的。特别是近年来,随着高校招生规模的扩大、学科的发展、化学教育的改革,化学实验室的利用率不断提高,新建实验室的数量不断增加,实验废弃物的污染问题也越来越引起人们的关注。如何把绿色化学融于实验教学改革之中,用绿色化学的理念和原则来指导化学实验的设计和开展,构建化学实验绿色化体系,防止、减少和消除化学实验造成的环境污染,增强广大师生环保意识、绿色意识,为人类经济社会的可持续发展培养符合新世纪要求的实用性技能型人才,是我们高校化学教育工作者需认真思考和探讨的一个新课题,也是一项重要的职责。
1、绿色化学理念
1.1绿色化学简介
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,它从源头上避免和消除对生态环境有毒有害的原料、催化剂、溶剂和试剂的使用和副产物的产生,力求使化学反应具有“原子经济性”,实现废物的“零排放”。绿色化学追求高选择性化学反应,极少副产品,甚至达到原子经济性[1]。绿色化学从节约资源和防止污染的观点重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理从治标(即从末端治理污染)转向治本(即开发清洁工艺技术、减少污染源头、生产环境友好产品),是进行环境保护的最根本和最有效的方法,是当今国际化学科学研究的前沿课题。其研究目标是运用物理和化学方法,研究和开发环境友好的新反应、新工艺、新技术、新产品,包括使用的化学原料、化学和化工过程、以及最终的产品,对人类的健康和环境都应该是友好的,因而,绿色化学的研究成果对解决环境问题有着重大的现实意义。
1.2绿色化学与环境保护
环境保护是我国的一项基本国策,是可持续发展的重要内容和根本保障,人类的生存与发展离不开化学,更离不开环境,保护环境与化学有密切的关系[2]。努力建设资源节约型和环境友好型社会,是我国政府近年来提出的全面落实科学发展观、实现经济社会全面协调可持续发展的新战略。党的十七大报告又提出了“生态文明”新理念,把建设生态良好的文明社会列为全面建设小康社会的重要目标之一,体现了“绿色”发展路线的新目标、新要求。生态文明理念,强调在产业发展、经济增长、改变消费模式的进程中,尽最大可能积极主动地节约能源资源和保护生态环境,强调要建立人与自然的和谐相处关系,把资源节约、环境治理、生态保护、人口数量的控制与素质的提高都包括在发展概念之中,以实现社会、经济、环境的可持续发展。而绿色化学作为世界各国普遍接受和大力实施可持续发展方针、实现生态文明目标的重要组成部分,已越来越彰显其在环境保护方面的突出地位和重要作用。随着世界环保浪潮的兴起,绿色产品已经成为国际市场的新宠,绿色产品从生产、使用、消费到回收处置,整个过程符合特定的环境保护要求,对生态环境和人体健康无害或危害极小,有利于资源再生和回收利用。
2、以绿色化学理念指导实验教学
2.1化学实验绿色化的现实性和紧迫性
绿色化学实验是以绿色化学的理论和方法为核心和基本原则,对化学实验进行改进,尽可能减少环境污染或无污染,使化学实验过程达到绿色化的方法。化学实验的绿色化问题不仅关系到师生健康与环境,而且还直接影响到化学实验室在环境教育中的重要作用,关系到学生科学素养、环保意识和社会伦理观念的培养。近年来,随着高职学院招生规模的快速扩大、学科的发展,化学实验的开放率成倍增加。药学专业化学实验由于涉及的学科专业门类多,实验项目内容覆盖面大,所用的化学药品种类多、消耗量大,因而产生的污染物品种类多、范围广、不便于集中管理,特别是实验过程中大量有机试剂的使用所造成的环境污染已不容忽视,已经成为化学实验教学中一个比较突出的难点问题。因此,在化学实验中提倡化学实验绿色化,对学生进行环境保护教育是十分重要的。然而由于不少高职院校是新合并组建而成,在实验室管理、硬件设施建设、资金投入等方面都还不能到位,使得化学实验过程中造成的环境污染问题已俞发严峻。而随着人们环境保护意识的提高及环境保护工作的深入,实验教学的环境保护问题越来越被社会重视,因而,化学实验绿色化是化学实验教学发展的必然趋势,是新世纪化学实验课程改革的重点方向和崭新课题。我们应以绿色化学的原则为指导,用绿色化学的理念对化学实验进行改革,从防止环境污染和节约资源的观点来重新审视和改革传统化学实验,更新教学理念、改革教学方法、选择教学内容,减少有毒物质的产生与使用,降低对环境的污染。结合当前素质教育,把绿色化学教育理念贯穿于化学实验教学的全过程之中,使学生了解环境问题,增强环保意识,树立可持续发展观念。
2.2树立绿色化学教育理念
在全球绿色浪潮兴起的今天,绿色化学思想已经逐步渗透于化学教育中,成为我们培养21世纪公民基本化学素养的指导思想。绿色化学的教育目标,是建立一种新的绿色观念体系,强调人类对环境与发展的责任感,培养学生以“科技与社会”之间的和谐发展为基础的道德、伦理和科学价值观念。而面对化学学科快速发展与化学学科教育发展的滞后性,教师的绿色化学课程意识对于开展化学学科教育就显得尤为重要[3]。
化学实验是学习化学科学的重要方法,也是化学教学的重要手段,更是学生获取化学知识的重要途径。而化学作为高职药学专业的重要基础课程之一,无论是无机化学、有机化学,还是分析化学、天然药物化学等的教学,其实验课教学在整个教学中占有较大比重,这就要求教师将绿色化学理念内化于实验教学和管理中,把环境教育作为素质教育的一个重要内容融入到实验教学中,使学生在知识能力、素质培养和训练中,不断受到熏陶。绿色化学实验的目标和任务是主动地减少和消除实验室的化学污染,而不是被动地治理污染,这与绿色化学倡导的零污染或零排放理念是一致的。在实验中实施绿色化学教学,不但能够节约资源,从源头上阻止污染,而且能让学生在实验中牢固树立绿色化学思想和可持续发展意识,养成良好的环境保护习惯,提高环境保护意识,增强环境保护责任感,并将这种意识贯穿在他们今后的工作中。
3、构建化学实验绿色化体系
3.1建立并完善实验室环境管理体系
实验室是师生进行实践技能操作的重要场所,随着高职学院管理水平的不断提高和教学对实验室需求的不断增长,应尽快建立起新的模式和注入新的管理理念,形成规范的、可操作的绿色化学实验室环境管理体系。制定相应规章制度,规范实验室环境行为,力争减小每一个过程的环境影响;加强人员管理和培训,提高实验室工作人员的思想素质和业务素质,不断提升实验室管理水平。
3.2选用绿色化学试剂,有效预防污染
化学药品对人体和环境都有不同程度的危害,绿色化学要求反应物及反应过程中应尽量采用无毒害、无污染或低毒害、低污染的试剂替代毒性较强的试剂,产品应是环境友好的。如在定性分析实验中,硫化氢系统分析会产生有毒的硫化氢气体,可以采用硫代乙酰胺代替硫化氢水溶液,从而使气体污染降低到最低限度;在分析化学实验中,不选择有汞法测定铁,而选择用无汞盐法测定铁,消除了HgCl的毒性;有机化学实验中,用“甲苯”代替“苯”作为更安全的有机溶剂,用“肉桂酸”代替“喹啉”,避免了“硝基苯”“苯胺”等致癌、有毒试剂等。
3.3规范实验操作,妥善处理废弃物
实验废弃物的处理应根据“变废为宝、化害为利、分别处理”的原则,分门别类地进行无害化处理、回收再利用,根据废弃物的性质,采取不同的方法进行处理,致力于从源头上制止污染的发生,最大限度减少污染物的排放。如常见的废气,可经吸附、吸收、氧化或分解等方法处理后排放;常见的废液,可采取直接稀释法、化学处理法、回收利用法和燃烧法等,通过中和、萃取、化学沉淀、氧化还原等方法进行处理;有毒或含有贵重金属有回收价值的废液,应妥善保存,待实验结束后统一安排学生进行废液综合处理实验;对实验结束后回收的乙醇、乙醚、甲醇、氯仿等试剂要进行蒸馏、提纯,进行再利用,这样既可节约资源、变废为宝、变害为利,又增强了学生的绿色化学意识。
3.4合理整合实验内容,优化实验过程
对教学大纲的实验内容进行适当调整并加以整合,巧妙合理地安排实验项目和实验次序,把几个分散的实验设计成一个整体,使上一个实验的产物成为下一个实验的原料使用,节省了专门针对基础操作和性质验证实验所需的化学药品和试剂,能够尽可能减少化学试剂的消耗和废液的排放,既能有效提高试剂的利用率,节约实验时间,使学生养成资源循环利用的好习惯,减少环境污染,又使学生对实验现象和实验过程中的知识点有更清楚的认识,有利于强化高职高专的教学目标,突出实验技能培养,是实现化学实验“绿色化”的一个重要途径。例如粗盐的制备与提纯的产物就可用做氯化钠含量测定的原始物;乙醇的普通蒸馏收集的乙醇可作为制备乙酸的原料,合成的乙酸乙酯可进一步作为合成乙酰乙酸乙酯的原料;有机实验乙酰水杨酸的合成中的产品就可以用做分析实验阿司匹林含量测定的原材料;分析化学实验中“盐酸滴定液的配制与标定”（实验A）、“氢氧化钠滴定液的配制与标定”(实验B)和“苯甲酸含量的测定”(实验C)三个实验可合并在一起作为综合性实验,实验B可用实验A中配制的盐酸作为滴定液,实验C可用实验B中配制的氢氧化钠作为滴定液,这样一是避免了重复配制溶液,减少浪费,节约实验经费开支,二是配制好的溶液能及时用于实验,减小误差,提高准确度。
3.5减少药品用量,探索微型化学实验改革
微型化学实验,是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。它具有现象明显、效果良好、节约时间和材料、减少污染、安全、便于携带等优点[4]。微型实验可实现实验器材微型化、实验药品微量化及点滴化,能有效降低污染物的排放量,从而达到绿色环保的要求,是绿色化学新理念、新方法和新技术在化学实验中的应用,是实验绿色化的重要途径。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必要。一些微型实验装置可以充分利用废弃物制作,比如将安瓿瓶和青霉素瓶制作反应器、集气瓶、酒精灯;将医用废弃输液管、饮料吸管和旧圆珠笔芯管制作长颈漏斗、干燥管或气体导管:将果冻的塑料杯改制成烧杯(在不加热的情况下,如用于配制溶液、尾气吸收等):将胶囊或西药包装板制成井穴板:将泡沫塑料制成试管架;将易拉罐制成燃烧匙、药匙[5];将矿泉水瓶底部截取约3cm制成水槽等。现在,成套的微型化学玻璃仪器已有厂家生产,但费用较高,而不少高职院校面临着实验设施不完善、经费不充足等问题,因而微型实验的普及受到制约。为了减少环境污染,在逐步推广微型化学实验的基础上,可着重进行半微量或减量化实验改革,即在保证实验教学效果的前提下,用常量仪器减少试剂用量来进行实验,能明显减少对环境的污染。
3.6利用信息化技术,采用多媒体仿真实验辅助教学
在实验教学中,计算机辅助教学模拟化学实验(仿真实验)是一种化学试剂和仪器装置“零投入”和“废弃物零排放”的特殊实验方式,对教学大纲要求的,但实验过程中毒害大,又没有有效的预防措施,后处理困难,反应速度慢和操作条件要求苛刻,常规实验无法开展,但又是很重要的实验项目,可利用计算机模拟仿真的手段,以生动有趣的多媒体形式表现出来。如蛋白质电泳、有机物燃烧、苯的硝化反应等实验进行了模拟,就能从根本上实现整个实验过程的绿色化。这样不仅可以减少药品的损耗,节约资金并且安全可靠,防止环境污染,又使学生观察到了实验现象和操作过程,加深了对理论知识的理解,在无毒、无害、无污染的绿色化学环境之中进行学习,寓教于乐,能取得良好的教学效果。目前,互联网上模拟性质的实验及性质实验演示录像等资源较多,对其加以合理的利用将能有效地减少污染。
构建资源节约型、环境友好型及生态文明社会的新要求,需要我们化学教育工作者大力推动实施绿色化的化学实验教学,这是一项紧迫、艰巨而长期的任务,我们要把绿色化学理念贯穿于整个实验教学的全过程,培养学生的绿色化学意识和环境保护意识,树立科学发展观,为全面实现经济社会的可持续发展而积极探索,不懈努力。
参考文献:
[1]林宝凤.基础化学实验技术绿色化教程[M].北京:化学工业出版社.2003.
[2]钱易,唐孝炎.环境保护与可持续发展[M].北京:高等教育出版社.2000.
[3]高成,李鹤亭.绿色化学课程意识及其课程设计方法论[J].化学教育,2005,6:13-15
[4]周宁怀.微型无机化学实验[M].北京:化工出版社.2000.
[5]范杰.化学实验论[M].山西:山西科学技术出版社.2001.
关键词:化学实验 绿色化学 环境保护
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1673-1875(2008)03-027-03
当今人类面临的十大全球性环境问题都跟化学有着直接或间接的关系,化学面临着人类可持续发展、环境保护等的巨大挑战。近二十年来,随着全球性环境污染的加剧、能源的匮乏、资源的短缺,全人类在必须保护自身赖以生存的自然环境这一严峻问题上达成共识,在追求经济和社会发展的同时,必须重视环保,治理改善环境,并从更高的层次上深刻认识到为适应社会可持续发展的需要,环境保护要从“先污染、后治理”改变为“从源头上根除污染”,由此绿色化学应运而生,并越来越显示出其强大的创新性、科技性、社会性、发展性和高效益性。
化学作为一门实验性的学科,离不开实验这一基本教学实践环节,而在实验过程中免不了会产生大量的废弃物,这对师生健康的直接影响和对环境的污染是不可忽视的。特别是近年来,随着高校招生规模的扩大、学科的发展、化学教育的改革,化学实验室的利用率不断提高,新建实验室的数量不断增加,实验废弃物的污染问题也越来越引起人们的关注。如何把绿色化学融于实验教学改革之中,用绿色化学的理念和原则来指导化学实验的设计和开展,构建化学实验绿色化体系,防止、减少和消除化学实验造成的环境污染,增强广大师生环保意识、绿色意识,为人类经济社会的可持续发展培养符合新世纪要求的实用性技能型人才,是我们高校化学教育工作者需认真思考和探讨的一个新课题,也是一项重要的职责。
1、绿色化学理念
1.1绿色化学简介
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,它从源头上避免和消除对生态环境有毒有害的原料、催化剂、溶剂和试剂的使用和副产物的产生,力求使化学反应具有“原子经济性”,实现废物的“零排放”。绿色化学追求高选择性化学反应,极少副产品,甚至达到原子经济性[1]。绿色化学从节约资源和防止污染的观点重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理从治标(即从末端治理污染)转向治本(即开发清洁工艺技术、减少污染源头、生产环境友好产品),是进行环境保护的最根本和最有效的方法,是当今国际化学科学研究的前沿课题。其研究目标是运用物理和化学方法,研究和开发环境友好的新反应、新工艺、新技术、新产品,包括使用的化学原料、化学和化工过程、以及最终的产品,对人类的健康和环境都应该是友好的,因而,绿色化学的研究成果对解决环境问题有着重大的现实意义。
1.2绿色化学与环境保护
环境保护是我国的一项基本国策,是可持续发展的重要内容和根本保障,人类的生存与发展离不开化学,更离不开环境,保护环境与化学有密切的关系[2]。努力建设资源节约型和环境友好型社会,是我国政府近年来提出的全面落实科学发展观、实现经济社会全面协调可持续发展的新战略。党的十七大报告又提出了“生态文明”新理念,把建设生态良好的文明社会列为全面建设小康社会的重要目标之一,体现了“绿色”发展路线的新目标、新要求。生态文明理念,强调在产业发展、经济增长、改变消费模式的进程中,尽最大可能积极主动地节约能源资源和保护生态环境,强调要建立人与自然的和谐相处关系,把资源节约、环境治理、生态保护、人口数量的控制与素质的提高都包括在发展概念之中,以实现社会、经济、环境的可持续发展。而绿色化学作为世界各国普遍接受和大力实施可持续发展方针、实现生态文明目标的重要组成部分,已越来越彰显其在环境保护方面的突出地位和重要作用。随着世界环保浪潮的兴起,绿色产品已经成为国际市场的新宠,绿色产品从生产、使用、消费到回收处置,整个过程符合特定的环境保护要求,对生态环境和人体健康无害或危害极小,有利于资源再生和回收利用。
2、以绿色化学理念指导实验教学
2.1化学实验绿色化的现实性和紧迫性
绿色化学实验是以绿色化学的理论和方法为核心和基本原则,对化学实验进行改进,尽可能减少环境污染或无污染,使化学实验过程达到绿色化的方法。化学实验的绿色化问题不仅关系到师生健康与环境,而且还直接影响到化学实验室在环境教育中的重要作用,关系到学生科学素养、环保意识和社会伦理观念的培养。近年来,随着高职学院招生规模的快速扩大、学科的发展,化学实验的开放率成倍增加。药学专业化学实验由于涉及的学科专业门类多,实验项目内容覆盖面大,所用的化学药品种类多、消耗量大,因而产生的污染物品种类多、范围广、不便于集中管理,特别是实验过程中大量有机试剂的使用所造成的环境污染已不容忽视,已经成为化学实验教学中一个比较突出的难点问题。因此,在化学实验中提倡化学实验绿色化,对学生进行环境保护教育是十分重要的。然而由于不少高职院校是新合并组建而成,在实验室管理、硬件设施建设、资金投入等方面都还不能到位,使得化学实验过程中造成的环境污染问题已俞发严峻。而随着人们环境保护意识的提高及环境保护工作的深入,实验教学的环境保护问题越来越被社会重视,因而,化学实验绿色化是化学实验教学发展的必然趋势,是新世纪化学实验课程改革的重点方向和崭新课题。我们应以绿色化学的原则为指导,用绿色化学的理念对化学实验进行改革,从防止环境污染和节约资源的观点来重新审视和改革传统化学实验,更新教学理念、改革教学方法、选择教学内容,减少有毒物质的产生与使用,降低对环境的污染。结合当前素质教育,把绿色化学教育理念贯穿于化学实验教学的全过程之中,使学生了解环境问题,增强环保意识,树立可持续发展观念。
2.2树立绿色化学教育理念
在全球绿色浪潮兴起的今天,绿色化学思想已经逐步渗透于化学教育中,成为我们培养21世纪公民基本化学素养的指导思想。绿色化学的教育目标,是建立一种新的绿色观念体系,强调人类对环境与发展的责任感,培养学生以“科技与社会”之间的和谐发展为基础的道德、伦理和科学价值观念。而面对化学学科快速发展与化学学科教育发展的滞后性,教师的绿色化学课程意识对于开展化学学科教育就显得尤为重要[3]。
化学实验是学习化学科学的重要方法,也是化学教学的重要手段,更是学生获取化学知识的重要途径。而化学作为高职药学专业的重要基础课程之一,无论是无机化学、有机化学,还是分析化学、天然药物化学等的教学,其实验课教学在整个教学中占有较大比重,这就要求教师将绿色化学理念内化于实验教学和管理中,把环境教育作为素质教育的一个重要内容融入到实验教学中,使学生在知识能力、素质培养和训练中,不断受到熏陶。绿色化学实验的目标和任务是主动地减少和消除实验室的化学污染,而不是被动地治理污染,这与绿色化学倡导的零污染或零排放理念是一致的。在实验中实施绿色化学教学,不但能够节约资源,从源头上阻止污染,而且能让学生在实验中牢固树立绿色化学思想和可持续发展意识,养成良好的环境保护习惯,提高环境保护意识,增强环境保护责任感,并将这种意识贯穿在他们今后的工作中。
3、构建化学实验绿色化体系
3.1建立并完善实验室环境管理体系
实验室是师生进行实践技能操作的重要场所,随着高职学院管理水平的不断提高和教学对实验室需求的不断增长,应尽快建立起新的模式和注入新的管理理念,形成规范的、可操作的绿色化学实验室环境管理体系。制定相应规章制度,规范实验室环境行为,力争减小每一个过程的环境影响;加强人员管理和培训,提高实验室工作人员的思想素质和业务素质,不断提升实验室管理水平。
3.2选用绿色化学试剂,有效预防污染
化学药品对人体和环境都有不同程度的危害,绿色化学要求反应物及反应过程中应尽量采用无毒害、无污染或低毒害、低污染的试剂替代毒性较强的试剂,产品应是环境友好的。如在定性分析实验中,硫化氢系统分析会产生有毒的硫化氢气体,可以采用硫代乙酰胺代替硫化氢水溶液,从而使气体污染降低到最低限度;在分析化学实验中,不选择有汞法测定铁,而选择用无汞盐法测定铁,消除了HgCl的毒性;有机化学实验中,用“甲苯”代替“苯”作为更安全的有机溶剂,用“肉桂酸”代替“喹啉”,避免了“硝基苯”“苯胺”等致癌、有毒试剂等。
3.3规范实验操作,妥善处理废弃物
实验废弃物的处理应根据“变废为宝、化害为利、分别处理”的原则,分门别类地进行无害化处理、回收再利用,根据废弃物的性质,采取不同的方法进行处理,致力于从源头上制止污染的发生,最大限度减少污染物的排放。如常见的废气,可经吸附、吸收、氧化或分解等方法处理后排放;常见的废液,可采取直接稀释法、化学处理法、回收利用法和燃烧法等,通过中和、萃取、化学沉淀、氧化还原等方法进行处理;有毒或含有贵重金属有回收价值的废液,应妥善保存,待实验结束后统一安排学生进行废液综合处理实验;对实验结束后回收的乙醇、乙醚、甲醇、氯仿等试剂要进行蒸馏、提纯,进行再利用,这样既可节约资源、变废为宝、变害为利,又增强了学生的绿色化学意识。
3.4合理整合实验内容,优化实验过程
对教学大纲的实验内容进行适当调整并加以整合,巧妙合理地安排实验项目和实验次序,把几个分散的实验设计成一个整体,使上一个实验的产物成为下一个实验的原料使用,节省了专门针对基础操作和性质验证实验所需的化学药品和试剂,能够尽可能减少化学试剂的消耗和废液的排放,既能有效提高试剂的利用率,节约实验时间,使学生养成资源循环利用的好习惯,减少环境污染,又使学生对实验现象和实验过程中的知识点有更清楚的认识,有利于强化高职高专的教学目标,突出实验技能培养,是实现化学实验“绿色化”的一个重要途径。例如粗盐的制备与提纯的产物就可用做氯化钠含量测定的原始物;乙醇的普通蒸馏收集的乙醇可作为制备乙酸的原料,合成的乙酸乙酯可进一步作为合成乙酰乙酸乙酯的原料;有机实验乙酰水杨酸的合成中的产品就可以用做分析实验阿司匹林含量测定的原材料;分析化学实验中“盐酸滴定液的配制与标定”（实验A）、“氢氧化钠滴定液的配制与标定”(实验B)和“苯甲酸含量的测定”(实验C)三个实验可合并在一起作为综合性实验,实验B可用实验A中配制的盐酸作为滴定液,实验C可用实验B中配制的氢氧化钠作为滴定液,这样一是避免了重复配制溶液,减少浪费,节约实验经费开支,二是配制好的溶液能及时用于实验,减小误差,提高准确度。
3.5减少药品用量,探索微型化学实验改革
微型化学实验,是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。它具有现象明显、效果良好、节约时间和材料、减少污染、安全、便于携带等优点[4]。微型实验可实现实验器材微型化、实验药品微量化及点滴化,能有效降低污染物的排放量,从而达到绿色环保的要求,是绿色化学新理念、新方法和新技术在化学实验中的应用,是实验绿色化的重要途径。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必要。一些微型实验装置可以充分利用废弃物制作,比如将安瓿瓶和青霉素瓶制作反应器、集气瓶、酒精灯;将医用废弃输液管、饮料吸管和旧圆珠笔芯管制作长颈漏斗、干燥管或气体导管:将果冻的塑料杯改制成烧杯(在不加热的情况下,如用于配制溶液、尾气吸收等):将胶囊或西药包装板制成井穴板:将泡沫塑料制成试管架;将易拉罐制成燃烧匙、药匙[5];将矿泉水瓶底部截取约3cm制成水槽等。现在,成套的微型化学玻璃仪器已有厂家生产,但费用较高,而不少高职院校面临着实验设施不完善、经费不充足等问题,因而微型实验的普及受到制约。为了减少环境污染,在逐步推广微型化学实验的基础上,可着重进行半微量或减量化实验改革,即在保证实验教学效果的前提下,用常量仪器减少试剂用量来进行实验,能明显减少对环境的污染。
3.6利用信息化技术,采用多媒体仿真实验辅助教学
在实验教学中,计算机辅助教学模拟化学实验(仿真实验)是一种化学试剂和仪器装置“零投入”和“废弃物零排放”的特殊实验方式,对教学大纲要求的,但实验过程中毒害大,又没有有效的预防措施,后处理困难,反应速度慢和操作条件要求苛刻,常规实验无法开展,但又是很重要的实验项目,可利用计算机模拟仿真的手段,以生动有趣的多媒体形式表现出来。如蛋白质电泳、有机物燃烧、苯的硝化反应等实验进行了模拟,就能从根本上实现整个实验过程的绿色化。这样不仅可以减少药品的损耗,节约资金并且安全可靠,防止环境污染,又使学生观察到了实验现象和操作过程,加深了对理论知识的理解,在无毒、无害、无污染的绿色化学环境之中进行学习,寓教于乐,能取得良好的教学效果。目前,互联网上模拟性质的实验及性质实验演示录像等资源较多,对其加以合理的利用将能有效地减少污染。
构建资源节约型、环境友好型及生态文明社会的新要求,需要我们化学教育工作者大力推动实施绿色化的化学实验教学,这是一项紧迫、艰巨而长期的任务,我们要把绿色化学理念贯穿于整个实验教学的全过程,培养学生的绿色化学意识和环境保护意识,树立科学发展观,为全面实现经济社会的可持续发展而积极探索,不懈努力。
参考文献:
[1]林宝凤.基础化学实验技术绿色化教程[M].北京:化学工业出版社.2003.
[2]钱易,唐孝炎.环境保护与可持续发展[M].北京:高等教育出版社.2000.
[3]高成,李鹤亭.绿色化学课程意识及其课程设计方法论[J].化学教育,2005,6:13-15
[4]周宁怀.微型无机化学实验[M].北京:化工出版社.2000.
[5]范杰.化学实验论[M].山西:山西科学技术出版社.2001.