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绿色化教学理念下高校《有机化学实验》教学改革探索
摘要:伴随社会发展,国民更加重视绿色化教学,《有机化学实验》已成为很多高校开设的基础教学课程之一。通过开展有效、科学地绿色教学活动,一方面能够对学生动手操作能力加以培养,另一方面利于提升其创新与实践意识,使之能够有效学习,进而促进学生全方面发展、更好地学习专业知识。与此同时,基于绿色化教学,能够将现阶段高校具备的教学理念体现出来,对其他类似学校产生一定影响,构建全新教学模式,提升学生的综合素养,充分调动其学习积极性,进一步获得理想教学效果。本文围绕《有机化学实验》教学展开讨论,概述实验教学改革中应用绿色化教学理念的意义,并分析绿色化《有机化学实验》教学现状,提出高校实验教学改革中应用绿色化教学理念的对策,以供参考。
关键词:有机化学实验;高校;绿色化教学理念;教学改革
现如今,国民环保意识更强,可持续绿色发展观念得到广泛认可,对发展化学化工提出更多的环保要求,需重视发展绿色化学。应用绿色化学理念是降低化学化工污染的一个重要举措,合理融入绿色化理念利于降低废弃物排放量,促进零排放的实现。由此可知,发展化学化工的过程中,绿色化是非常关键且必要的,为实现人类文明发展添砖加瓦。这便要求高校开展《有机化学实验》教学将绿色化视作目标,重点关注人和自然相处的和谐性,打造实验良好环境,创新培养人才的方式。开展实验教学时渗透绿色化理念,这对高校教学工作来说是一项重大创新与改革的内容,利于推动课程发展与创新。
1高校实验教学改革中应用绿色化教学理念的意义
首先,绿色化实验教学改革是化学教学长期发展的趋势。环境无害化与友好化是绿色化学教学关注的重点内容,同时也是绿色化学的特征与内涵,与传统化学间存在一定差异[1]。针对实验中产出的化学物质进行环境影响方面的研究,将减少化学反应中给环境带来的污染视为关键目的,将化学实验开发与环保视为重点目标。这也是当前生态环境持续恶化背景下发展化学学科的重要趋势与方向,也是现阶段高校培养化工人才的基础性要求。
其次,绿色化学充分展示了化学与科学技术的结合。从根本上考虑,绿色化学是基于科学技术的化学,其是推动国家化工产业顺利转型升级的核心力量。全世界化工业改革进程的基础上,先产生污染、后进行治理这一发展模式会对生态产生严重破坏,后续治理成本居高不下,还会引起诸多不可逆性破坏[2]。以往治理化工污染中存有的诸多问题,化工污染会致使企业持续增加生产投入成本,对企业竞争力的提升产生不利影响。除此以外,若污染无法取得有效科学治理,也会给行业及企业带来不良影响。正因如此,高校教师需在实际教学中重点关注绿色化理念,不断完善课程教学的方式,促进《有机化学实验》教学朝着绿色化方向发展,为之后绿色化发展化工产业奠定良好基础,使更多人理解并认可绿色化理念,保证在日后化工化学经营生产过程中保持环境友好型这一模式,降低污染率,提高生产效率。
最后,高校开展化学实验教学改革的关键内容之一即绿色化有机化学实验。高等教育时期是培养学生素质的关键阶段,绿色化理念对其素质的培养十分重要。绿色化学属于新世纪高层次化学,同时也是发展有机化学的重点方向,开展实验教学深化绿色理念,始于理念指导,建立系统育人目标,促进课程教学创新与改革[3]。借此可知,开展实验教学的过程中融合绿色化理念,对高校发展与教学改革十分重要。
2高校绿色化《有机化学实验》教学现状
考虑有机化学实验污染状况,某些高校实验教学中含有一定量的易燃易爆、有毒有害物质,部分实验用品存在较强的腐蚀性,多数以液态形式保存。有机化学实操中,可能会产出某些有害物质,不仅会对环境造成污染,还会引起安全隐患问题。因此,高校有必要积极探索绿色化实验教学模式,降低实验污染率,确保实验安全。
2.1不够重视绿色化学理念
现阶段,高校对于绿色化管理有机化学实验还存有不小的问题,有关管理制度尚未完善。从教学宣传角度考虑,高校不够重视绿色化实验教学,致使工作人员在实验用品管理、实验操作方面存在合理性、规范性欠佳的状况[4]。从高校绿色化实验教学状况来看,因绿色化重视程度不够,使得绿色化理念结合效果不佳的状况,某些化学实验无法严格依照绿色标准展开剂量搭配与选择,未能根据要求处置实验废弃物,将废弃物直接排进下水道,致使污染扩散,与绿色教学理念严重不符。
2.2实验设计的合理性较差
高校教师设计的有机化学实验涵盖教学计划、内容、流程以及实验设计方案等内容,不过因理念方面存在差异,高校教师设计的实验内容与实验操作有明显差异。在化学用品使用与操作设备仪器方面的规范性较差,易致使实验完成后处置化学“三废”的方式不合理,进一步引起二次污染[5]。高校教师未能形成正确的绿色化实验教学理念、高校实验室仪器破旧、软件与硬件设施更新换代慢、投入经费受限、化学教材更新慢等,均会致使实验教学难以落实绿色化理念。
2.3实验器材存在滞后性
高校建设化学实验室、后续维护和使用均需要投入较多经费,不过现阶段诸多高校在建设实验室方面投入的资金成本有限,实验室有关器材、设备与用品不足等是常见现象。部分化学仪器破旧、实验室缺少防护用具与设备、通风建设欠佳等问题十分普遍。实验教学条件的落后性致使绿色化实验教学欠缺基础,对高校教师创新教学模式、更新教学理念造成一定影响,不利于高校学生在实验基础上掌握实验操作技术与方法[6]。除此以外,从化学实验教材更新状况角度考虑,绿色化实验教学改革是高校教学改革所关注的重点内容。化学教材虽结合了绿色化学的原则与理念,但依旧存在诸多空白,增加了化学实验的盲目性、随意性。
3高校实验教学改革中应用绿色化教学理念的对策
高校在新时期开展《有机化学实验》的绿色化教学改革,需坚持绿色化教学思想,重视培养高校学生的绿色化学理念,引导其掌握相应化学技术方法与基础理论,积极探索化学实验绿色化,推动高校教学的稳定发展。
3.1深化绿色化学理念,完善教学方法
以往实验教学中,高校学生需提前完成预习工作,不过在实践过程中,教师需考虑实验存在的风险性,针对有机实验中部分存在较高危险系数的实验内容加以修改,致使高校学生很难实现实验学习目的,对提高高校学生实验能力产生不利影响[7]。正因如此,开展《有机化学实验》相关教学的过程中,高校教师需通过完善教学方法,在“课前化学教师线上导学-高校学生运用虚拟仿真平台进行预习与练习-高校师生在实验室一同讨论并进行操作-课后答疑与综合考评”全新教学模式帮助下,分解与提炼实验细节,规范实验操作,重点关注实验中易被忽视的各种问题,让高校学生掌握实验重点与难点,真正意识到实验绿色化的重要性。开展实验教学之前,高校教师需了解并掌握教学内容。在实验教学中,带领学生顺利完成各项实验操作,在动手实践的基础上完成实验问题的处理,让学生细致观察,耐心完成实验,进而达成实验教学目标。另外,还有利于培养青年教师个人的教学能力,可协助其在第一时间内发现实验问题并对课程教学加以优化,并践行绿色理念,使学生意识到化学实验绿色化的重要性,并掌握绿色化实验操作。同时,高校教师需掌握绿色化渗透核心环节,做好引导工作,提醒学生展开各种绿色化操作,降低材料消耗,合理并科学地处置化学废弃物,保证实验室卫生洁净,打造实验良好环境。
3.2合理科学处置“三废”
在有机化学实验中产出的化学“三废”会对环境造成较大危害,因此高校需重视起化学“三废”的合理科学处置,制定并优化“三废”规范化处理制度,与具体要求相结合制定明确的排放标准,保证不同废液之中的废渣、盐类和酸碱类等均可以被有关容器收回,做好废弃物的归类与处置,对于不同的废弃物采取不一样的处置方法。对于实验中产出的有害、有毒、腐蚀性气体,可采取中和与吸收等举措加以处置,不可直接排放化学实验完成后的固体废弃物、废气与废水等。处置化学“三废”时,常规采取重金属离子沉淀、加入氧化剂、酸碱中和等手段。高校对危险化学品进行实验室安全管理的过程中,需做好化学“三废”实验室规范处理和安全管理、实验室内生物安全防护和管理、实验室消防安全和辐射安全等保障,实验室应急演练实践、应用与展示全新技术与智能化装备等内容。为确保高校教学及各项化学实验顺利开展,保护参与实验的高校师生身体健康,避免污染环境,高校需制定有关制度并加以执行[8]。比如,对于有机化学实验中产出的废液制定以下处理制度:第一,酸、碱性废液根据化学性质展开中和处置。第二,集中二甲苯等废液之后,置入灯芯进行燃烧处置。第三,采取稀释和放置等方法处置放射性废液,符合排放标准之后才可以排放。第四,尽可能避免使用或使用较少含量的重金属化学品展开实验。第五,针对实验产出具有毒性物质、重金属以及有机物的废液,高校能够购入专用容器进行分类保存,根据国家所提出的规定要求,请一些具备专业资质的单位加以集中处置。
3.3化学实验微型化
与以往化学实验相比较,微型化学实验更加关注全新技术与方法的使用,达成双赢局面,保证环境友好,尽量避免环境污染。开展微型化学实验并不等于在微型仪器之中进行各种实验。微型化实验存在较多优势,该类型的化学实验对水电消耗量较小且使用的溶剂较少,加之其他辅助举措,可以在极大程度上减少实验教学所付出的成本,确保实验安全[9]。微型化实验操作形成较少的化学“三废”,可对实验环境加以改良,降低污染。微型化实验能够在某种程度上激起高校学生学习主动性,也可以教育高校学生节约资源与环保意识,该意识的培养对高校学生成长、发展来说十分重要。
3.4化学实验绿色化
高校教师开展有机化学实验教学时需秉承绿色化理念,保证在实验中尽可能不使用有害、有毒溶液与试剂,优化实验流程设计,保证实验绿色化[10]。另外,实际开展有机化学实验教学时,能够增设某些绿色化的化学实验项目。例如,茶叶提取咖啡因、菠菜色素分离与提取、茶叶提取烟碱、从元宝枫种壳中提取单宁等各种绿色化学实验项目,实验中所使用的原料均是天然产品,反应溶剂大多是各种无毒有机物,所获得的产品能够回收再次利用,且废渣能够当作无公害肥料。实验中牵涉的熔点测定、升华、柱层析、分液及蒸馏萃取等基础技能与操作,不仅能够锻炼高校学生自身的实践能力,并对其参与有机实验的兴趣加以培养,还能够增强其绿色化学的意识,保护环境,增强其环保责任心,与当前高校开展有机化学实验教学的侧重点相符。
4结语
现阶段,国民环保意识越来越强。化工化学产业会给环境带来较为严重的污染,为实现可持续发展,需处理好污染问题,推动绿色发展。正因如此,在培养化学化工人才的过程中,高校教师需重点关注绿色教学理念,探究《有机化学实验》相关绿色化教学对策减少实验教学污染与资源消耗,促进化工化学稳定、持续发展。
参考文献:
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[10]曹忠耀,吉庆,陶雪,等. 基于绿色化教学的高校有机化学实验教学改革分析[J]. 电脑爱好者(校园版),2023(5):4-6.
基金项目:安徽省教学研究项目(2022jyxm1485、2022jyxm1044、2021JXYJ37);安徽省线下课程(2021xxkc171);安徽省课程思政示范课程(2022kcsz267);黄山学院校级产教融合发展教学案例专项(2021CJRH02).
作者简介:兰艳素(1985-),女,瑶族,广西河池,硕士研究生,讲师,研究方向:有机高分子膜材料合成及应用、药物分析。