劉二東

(曲阜師范大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，山東 曲阜 273100)

“科教興國(guó)”是我國(guó)一直執(zhí)行的一項(xiàng)基本國(guó)策，經(jīng)過多年的發(fā)展我國(guó)高校的規(guī)模越來越大，大學(xué)生的數(shù)量越來越多[1]。很多專業(yè)院校都需要開設(shè)化學(xué)相關(guān)課程，比如化工、生物、醫(yī)藥、農(nóng)林等專業(yè)都需要學(xué)習(xí)一些化學(xué)知識(shí)。隨著學(xué)習(xí)化學(xué)課程學(xué)生數(shù)量的大幅度增加，化學(xué)實(shí)驗(yàn)中藥品消耗越來越多，帶來的環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。某些大學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，距離很遠(yuǎn)都能聞到刺鼻的藥品氣味，這一特點(diǎn)甚至成了學(xué)生辨別實(shí)驗(yàn)室位置的工具，可見化學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來的環(huán)境污染問題已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重亟待解決?；瘜W(xué)是現(xiàn)代科學(xué)體系中的一門基礎(chǔ)學(xué)科，在社會(huì)生活的很多行業(yè)和領(lǐng)域，化學(xué)都有著重要作用。在專業(yè)院校中開始化學(xué)課程，可以豐富學(xué)生的知識(shí)體系，提高科學(xué)研究的素質(zhì)和加強(qiáng)專業(yè)技能?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)體系中的重要組成部分，尤其當(dāng)今重視實(shí)施素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育，大學(xué)院校普遍加大了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容[2]。在實(shí)驗(yàn)課中，高校大學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，可以加深對(duì)化學(xué)反應(yīng)的理解和提高對(duì)化學(xué)原理的掌握。然而，開設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課由于要用到一些化學(xué)藥品和產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因此實(shí)質(zhì)上來說實(shí)驗(yàn)課有兩面性: 在豐富了學(xué)生知識(shí)的同時(shí)，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的破壞。和化學(xué)工廠相比，化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)雖然污染物排放量不大，但是多次累積聚少成多，其造成的污染不容忽視。

為了解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的污染問題，綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理念在這些年逐步興起。綠色化學(xué)也叫做“環(huán)境友好化學(xué)”，通過名字可以知道綠色化學(xué)是為了保護(hù)環(huán)境改善環(huán)境而提出的[3]。“綠色化學(xué)”提法第一次出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代的美國(guó)。以后美國(guó)通過多種政策推廣此戰(zhàn)略，世界上其他一些國(guó)家也開始效仿推廣綠色化學(xué)。綠色化學(xué)很快發(fā)展成為一個(gè)世界性重要研究課題。綠色化學(xué)的核心理念是不要等已經(jīng)環(huán)境污染了再治理，而是從源頭入手盡量減少或避免出現(xiàn)污染環(huán)境問題[4]。綠色化學(xué)的重點(diǎn)可以總結(jié)為5R，即Reduction、Reuse、Recycling、Regeneration、Rejection五個(gè)方面。綠色化學(xué)通過減少用量、重復(fù)利用、再循環(huán)、再生、拒用危害品五個(gè)途徑來達(dá)到避免環(huán)境污染和保護(hù)環(huán)境的目的。在我國(guó)清華大學(xué)最先提出綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，之后許多大專院校相繼著手對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行綠色化改造。經(jīng)過多年的研究與探索，我國(guó)高校在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。

1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化的必要性

現(xiàn)代社會(huì)是以經(jīng)濟(jì)發(fā)展為特色的時(shí)代，隨著經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步貧富差距問題逐步顯現(xiàn)，社會(huì)的壓力使經(jīng)濟(jì)效益成為人們極度重視的問題。一些地方為了追求經(jīng)濟(jì)效益，盲目的擴(kuò)大工業(yè)規(guī)模。不斷擴(kuò)大的工廠特別是化學(xué)相關(guān)行業(yè)，產(chǎn)生了大量的廢棄物排放。一些工廠污染物排放控制不當(dāng)，造成了巨大的環(huán)境污染。中國(guó)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中很早就注意到了這個(gè)問題。堅(jiān)持綠水青山就是金山銀山成為中國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的指導(dǎo)思想。為了建設(shè)美麗的中國(guó)環(huán)境生態(tài)，全體社會(huì)都應(yīng)貢獻(xiàn)自己的力量，高等院校作為社會(huì)精英薈萃的地方更應(yīng)該為生態(tài)文明建設(shè)作出表率[5]。化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)廢棄物排放量雖然不大，但是對(duì)環(huán)境的影響也不能忽視。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)應(yīng)該減少對(duì)資源的浪費(fèi)，使實(shí)驗(yàn)廢棄物排放對(duì)環(huán)境的污染最低，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)、環(huán)境保護(hù)和社會(huì)發(fā)展的統(tǒng)一。

化學(xué)是現(xiàn)代自然科學(xué)體系中的一門基礎(chǔ)學(xué)科，它的發(fā)展對(duì)提高人類社會(huì)的進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)，已被公認(rèn)為支持未來社會(huì)發(fā)展的重要科學(xué)。讓學(xué)生掌握豐富的化學(xué)知識(shí)和一定的化學(xué)技能是化學(xué)和化學(xué)相關(guān)專業(yè)教學(xué)的重要目的?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，為了達(dá)到教學(xué)目的，除了理論課教學(xué)之外大量的實(shí)驗(yàn)鍛煉是必不可少的。對(duì)于當(dāng)今的化學(xué)教學(xué)，除了知識(shí)和技能的培養(yǎng)外，正確的觀念也是應(yīng)當(dāng)重視的[6]。在整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)學(xué)生綠色化學(xué)觀念的培養(yǎng)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)該讓學(xué)生知道，人類社會(huì)的發(fā)展不能以破壞生態(tài)環(huán)境為代價(jià)。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)該了解實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，知道相關(guān)化學(xué)試劑的毒性和環(huán)保影響。學(xué)生樹立了綠色實(shí)驗(yàn)觀念，在實(shí)驗(yàn)過程中就會(huì)自覺的注意相關(guān)操作，對(duì)于實(shí)驗(yàn)廢棄物也會(huì)正確的排放和回收。除了課堂上時(shí)間之外，在工作生活中，正確的觀念也會(huì)促使學(xué)生注意保護(hù)環(huán)境，為踐行科學(xué)發(fā)展觀做貢獻(xiàn)。

2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化的途徑

2.1 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)管理和配套服務(wù)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化是一個(gè)系統(tǒng)工程，單憑教師和學(xué)生做好是不能將實(shí)驗(yàn)綠色化工作徹底和完美完成的。為了實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化開展，首先應(yīng)該做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)的配套服務(wù)和管理工作。有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室根本沒有配備實(shí)驗(yàn)廢液廢渣的回收設(shè)施，那么學(xué)生做化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生化學(xué)廢液只能倒入下水道，產(chǎn)生化學(xué)廢渣只能倒入垃圾桶，如果化學(xué)廢棄物有毒，那么就會(huì)造成環(huán)境污染。近年來部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)室意識(shí)到這個(gè)問題，開始在實(shí)驗(yàn)室配備專門的化學(xué)廢液廢渣回收設(shè)施，化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的液體固體廢棄物就不會(huì)進(jìn)入下水道和生活垃圾中，這樣就為化學(xué)廢棄物的處理提供了有力的基礎(chǔ)保障。化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢棄物經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?，就不?huì)對(duì)環(huán)境造成污染。做好實(shí)驗(yàn)室的配套措施后，還要加強(qiáng)管理。對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室要制定詳細(xì)使用制度和廢棄物排放要求，使用實(shí)驗(yàn)室的人員都要遵守相關(guān)制度，這樣才能保證實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)行。

2.2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)已經(jīng)極大的改變了人們的生活，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬仿真實(shí)驗(yàn)也得到了大量的應(yīng)用?；瘜W(xué)仿真實(shí)驗(yàn)通過計(jì)算機(jī)程序模仿傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系，以三維動(dòng)畫形式展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)的一項(xiàng)重大革新，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的一個(gè)重要手段。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生仍然可以觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時(shí)也可以親自操作。就是說，學(xué)生通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)同樣可以學(xué)到實(shí)驗(yàn)知識(shí)和部分技能。但是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)并不需要真正用到化學(xué)試劑，也不會(huì)真的有化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)生，從這個(gè)方面看，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境是零污染的。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的另外一個(gè)好處是成本非常低，如果學(xué)生一次沒有掌握，很容易大量重復(fù)的練習(xí)并且不消耗化學(xué)藥品。對(duì)于一些污染過于嚴(yán)重或者危險(xiǎn)過大的實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般不會(huì)開展。利用虛擬仿真技術(shù)，就可以開展這些實(shí)驗(yàn)，增加學(xué)生的知識(shí)和技術(shù)。

2.3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

基礎(chǔ)化學(xué)在很多行業(yè)都要用到，因此很多大學(xué)專業(yè)都需要開設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的學(xué)生多，每學(xué)期開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程多，所需要的化學(xué)試劑種類多數(shù)量大，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物五花八門且部分污染性強(qiáng)。大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有嚴(yán)格的“量”的概念，如果某個(gè)數(shù)量錯(cuò)誤就容易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求嚴(yán)格，近幾十年來化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材很少有大的改變。長(zhǎng)期以來，學(xué)生做化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，也是按教材進(jìn)行操作。為了加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，貫徹科學(xué)發(fā)展觀，新時(shí)代的化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該符合綠色化要求。對(duì)于一個(gè)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)可能有多種實(shí)驗(yàn)方法可供選 擇，應(yīng)當(dāng)首先選擇那些對(duì)環(huán)境沒有污染的方法。在制定教學(xué)方案時(shí),在不影響教學(xué)質(zhì)量的前提下,盡量選擇化學(xué)毒性小、廢棄物少的實(shí)驗(yàn)。教師還可以嘗試把廢棄物處理加入到實(shí)驗(yàn)中,選擇合適的廢棄物處理方案,讓學(xué)生參與廢棄物處理的過程。這樣不但減少了污染物排放,還能提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和動(dòng)手能力。

3 結(jié)語

21世紀(jì)的人類社會(huì)是科技高度發(fā)展文明程度非常先進(jìn)的時(shí)代。未來人類社會(huì)應(yīng)該走可持續(xù)發(fā)展的道路，不能夠?yàn)榱艘粫r(shí)的利益而破壞生態(tài)環(huán)境。綠色化實(shí)驗(yàn)教學(xué)提升了高等教育的質(zhì)量，同時(shí)也加大了對(duì)實(shí)驗(yàn)教師的要求?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)以高度的責(zé)任感和極大的熱情投身于綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展中，培養(yǎng)學(xué)生建立綠色化學(xué)的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)提高，為國(guó)家和社會(huì)的科學(xué)發(fā)展做出偉大的貢獻(xiàn)。