有机化学实验教学中如何体现绿色化学

期刊: 环球科学 2023年第16期 DOI: PDF下载

宋新鲁

(山东理工职业学院,山东省济宁市,272067)

摘要

随着全球环境问题和可持续发展的日益突出,绿色化学作为一种新兴的化学理念和方法,逐渐引起人们的关注。有机化学实验教学作为化学教育的重要组成部分,主要是培养学生实验操作技能和科学研究能力,传统教学活动中常常使用一些有害物质和能源消耗较大的实验方法,给环境和人体健康带来一定的风险和影响。因此,本文通过探究有机化学实验教学中如何体现绿色化学,为实验教学提供借鉴和参考。


关键词

有机化学;实验教学;绿色化学

正文


在有机化学实验教学中,学生们通常会接触到各种化学原料和试剂,以及反应产生的废物。如果这些化学物质在实验过程中没有得到妥善处理,直接排放到自然环境中,就会对生态环境造成严重的污染和破坏。因此,需要融入绿色化学理念通过采用环境友好的实验方法和技术来减少对环境的影响,降低废弃物的产生,并提高资源利用率。这种绿色化学的实践不仅培养学生的环保意识和能力,使他们成为具有可持续发展思维的专业人才,还符合全球的环保要求,为实现碳达峰和碳中和目标做出贡献[1]

一、理论教学中灌输绿色化学理念

教材作为有机化学教学的基础,通过添加体现绿色化学理念的内容,可以使学生在日常理论课堂中接触到最新的绿色化学理论知识。教师可以选择在相关章节中加入绿色化学的原则、方法和应用案例,让学生了解到绿色化学在有机化学领域的重要性和应用价值。在教材编写过程中,编写人员应紧跟时代发展步伐,具备创新精神,现代化的绿色化学知识案例增加到教材当中。例如,可以引入绿色溶剂的使用,如离子液体或水作为替代传统有机溶剂的选择;讨论绿色合成策略,如多组分反应、微波辅助合成等提高学生有机化学理论课程的兴趣和积极性。实验是培养学生实践能力和动手能力的重要环节教师需要将绿色化学的理念融入实验教学中,如使用环保溶剂、减少废弃物产生、优化反应条件等通过实际操作,学生能够亲身体验到绿色化学的重要性和实际应用。此外,在教学过程中,教师应注重绿色环保意识,通过案例分析、讨论等方式,让学生了解绿色化学在环境保护和可持续发展方面的作用,激发学生的环保意识[2]

二、构建多元化的教学方法

多元化的教学方法可以充分考虑学生的不同学习风格和兴趣,提供更丰富的学习体验,激发学生的学习兴趣和主动性。在教学中通过使用视频和教学软件等多媒体技术,实验过程和相关实验原理生动、全面地展示出来,使学生能够直观地了解实验步骤和操作方法。这样不仅可以提高学生对实验的理解和掌握,还可以激发学生的实验兴趣,增加他们参与实验的积极性。并且在实验预习期间学生通过多媒体技术查阅相关的参考材料,深入理解实验的原理、步骤和可能的反应机制减少实验中对环境的污染、降低化学品的使用量等方式,实现更环保和可持续发展的实验实践。并且,学生通过深入思考和准备,更好地理解实验的目的和意义,提高实验的成功率,减少实验失败和意外发生的可能性,从而减轻学生的实验焦虑和压力[3]

此外,在有机化学实验中采用微量化或半微量化的方法,通过减少试剂用量和实验时间来降低对环境的污染。相较于传统的大型实验设备,微量实验所使用的设备较小,这要求学生在操作上更加规范,并且能够提升学生的分析观察动手操作能力。在实验过程中使用微量化方法有时会出现一些不明显的现象,这时学生通过半微量化的方法来解决这种现象。例如在制备乙酸乙酯的实验中,可以采用半微量化的方法来实现实验的进行,并且能够节省成本和避免浪费,从而培养他们的环境保护意识和节约资源的观念

三、合理调整实验教学内容

为了更好地体现绿色化学的理念,减少对人类健康和环境的负面影响,并培养学生的环保意识和实践能力,需要合理调整实验教学内容。首先,绿色化学要求我们避免使用剧毒的化学试剂,因此需要将实验内容中含有剧毒化学试剂的部分删除,并替换为符合绿色化教学要求的实验内容。例如,乙醇作为一种无毒的试剂,可以使用乙醇从茶中提取咖啡因的实验,在实验学生能够学习怎么样将天然产物提取出来并了解和掌握索氏提取器的原理、基本实验应用方法等相关知识和技巧。

其次,将不同的实验环节有机地连接在一起,使学生在完成一个实验的同时,能够顺利地进行下一个实验,从而提高他们的实验技能。例如:乙酸乙酯的制备实验结合有机化合物折光率测定的实验学生通过合成反应将乙醇和乙酸反应得到乙酸乙酯之后使用自己制作的乙酸乙酯样品进行有机化合物折光率测定实验让学生亲身参与实验的制备过程,更好地理解实验的原理和步骤。

最后,通过虚拟模拟的方式进行一些易爆、易燃试剂实验内容,虚拟模拟实验可以通过计算机软件或在线实验平台实现,让学生在安全的环境下进行实验操作和观察结果,最大程度的保障实验的安全性。

四、打造绿色实验环境,建立循环实验

在有机化学实验教学中改进硬件设施,配备良好的通风系统,以确保有机溶剂、酸碱等有毒气体及时排出,有效提升实验室的绿色化水平,创造一个安全、清洁、高效的实验环境。并且安全设施如紧急停电装置、应急喷淋系统等也应得到完善,以应对实验中可能发生的突发情况。同时,优化日常管理程序营造安全清洁的实验环境,减少废弃物和污染物的产生。实验室应制定严格的实验室操作规程,确保实验人员按照规定的程序操作,避免不必要的事故和污染管理人员应定期检查实验室设备的正常运行情况,及时维修和更换老化的设备,以提高设备的效率和安全性

此外,建立循环实验,通过将前一个实验的产物作为后一个实验的起始原料,实现试剂的充分利用和产品的回收利用。这样可以节约实验试剂,减少废弃物的产生,达到资源的可持续利用。特别重视有机实验垃圾的处理,让学生认识有机垃圾对环境的威胁,并教育他们正确处理和分类垃圾。通过建立垃圾分类和回收体系鼓励实验人员进行废物的再利用和回收,以减少对环境的污染。达到绿色化学的教学目标。

结语

在有机化学实验教学中主要通过灌输绿色化学理念、构建多元化的教学方法、合理调整实验教学内容、打造绿色实验环境和建立循环实验等措施体现绿色化学,不仅可以培养学生的环境意识和创新思维,促进学生对有机化学知识的理解和应用能力的提升,还可以减少实验操作中的危险性和污染性,保护教师和学生的健康和安全。因此,绿色化学实验教学是有机化学教学中不可或缺的一部分,也是推动教育可持续发展的重要途径。希望通过绿色化学实验教学的不断探索和创新,能够为培养具有创新能力和环境意识的有机化学人才做出贡献。

参考文献

[1]马忠,张续,贾明民等.“双碳”目标下绿色化学理念融入有机化学实验教学的探究[J].云南化工,2023,50(07):194-197.

[2]韩玲钰.绿色化学理念下高校有机化学实验教学改革——评《有机化学》[J].化学工程,2021,49(04):3.

[3]虞召朋.绿色化学理念在有机化学实验教学的应用实践探究[J].云南化工,2020,47(01):191-192.

 


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