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有机化学实验教学改革和实践
来源查字典化学网| 2017-09-09 发表| 269 人浏览| 教学经验分类:化学论文

教学经验

本文从树立绿色化意识出发,对有机化学实验进行深入分析,并提出利用绿色化学的理念对有机化学实验教学进行改革的思路,实践表明,我们达到了良好的教学效果,培养并增强了学生良好环保和创新意识。

关键词:低碳;绿色化学;微型有机化学实验;教学改革

有机化学是一门以实验为基础的科学,许多有机化学的理论和规律都是从实验中总结出来的,同时对任何理论的应用和评价也都依赖于实验的探索和检验,因此实验对于有机化学学科来说是至关重要的。有机化学实验是化学、应用化学及相关专业开设的一门重要基础实验课,它是有机化学课程的重要组成部分。有机化学实验课教学既可加深、巩固学生对有机化学理论的认识和理解,又可培养学生观察分析、归纳总结及动手、创新能力,同时也可培养学生科学、严谨的态度和踏实的工作作风。有机化学实验所需化学试剂和药品种类较多、用量大、挥发性强且有毒,因此在实验过程中会产生大量的废溶剂、废气和有毒有害的污染物,过去对这些污染物常常直接排放自然环境中,造成环境污染,同时师生的身体健康也受到严重的影响。随着人们保护环境意识的增强,绿色化学理念应运而生。绿色化学最先由美国环境保护署提出,其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染,反应物的原子全部转化为期望的最终产物[1]。绿色化学的核心是从源头上减少并消除污染,主要体现在:减量(reduce)、重复使用(reuse)、回收(recycling)、再生(regeneration)、拒用(rejection),即绿色化学应该遵循5R原则。因此,在有机化学实验教学过程中,必须贯彻低碳绿色环保的理念,将绿色化学持续到教学的各个环节中,南昌航空大学环境与化学工程学院结合本院的实际情况,并依据5R原则对有机化学实验实施绿色化教学改革。

一树立低碳绿色环保意识

(一)倡导绿色化学概念

加强环保教育,重视绿色化学理论和思想教育。在实验过程中养成良好的环保素质。实验教师在传授实验教学内容的同时,渗透绿色化学内容对学生进行教育,引导学生养成绿色化学意识,增强学生自主创新绿色化学实验的兴趣[2]。另外,增加开设与绿色化学理念相关的选修课题,如我院已经在材料化学、应用化学、环境工程和给排水专业开设《绿色化学》和《绿色化学和化工过程》两门课程。

(二)教学过程中践行低碳绿色理念

1.养成良好的实验习惯。实验过程中,应当倡导学生注意环境保护,尤其是废液、废水的处理。比如很多同学在进行萃取实验时,水层直接倒入下水道,产品蒸馏时的溶剂也不注意回收,应当引导学生养成将废水废液导入指定的废液桶的习惯。2.各实验相互衔接。有机化学实验可以相互衔接,这一次的有机化学实验产品用作下次实验的原料,这样减少了产品存放、产品销毁而产生的环境污染,比如蒸馏法提取乙醇得到的乙醇可以用作乙酸乙酯、无水乙醇的制备实验的原料。又或者乙酰苯胺的制备实验中,得到的乙酰苯胺可以用作对位红的制备及棉布染色实验的原料。这样也会加深学生的环保意识。

二更新实验内容

(一)对基础实验的内容进行更新

有机化学实验中用到的强酸、强碱、有毒、有害、易挥发、易燃、易腐蚀的溶剂比较多,不仅在实验过程中注意安全防范,还在后续处理中产生了大量的废气废液,给环境带来污染,因此在实验安排中应当改进或者减少这类实验项目,而取代以环保型实验[3]。比如在水蒸汽蒸馏实验中,溴苯与水水蒸气蒸馏进行分离,其中用到的溴苯具有毒性、易燃性、刺激性,改为水蒸气蒸馏法从橙皮中提取柠檬烯,减少了有毒物质的使用,同时学生的兴趣性也大大提高。

(二)加大微型化学实验的开展

微型化学实验追求尽可能少地使用化学试剂,获得比较明显的实验效果,因此微型有机化学实验是实现有机化学绿色化的有效途径。比如在乙酰苯实验中,用到的原料为苯胺,为有毒有害物质,原用量为5ml,改为微量实验后苯胺用量为1ml,仍然得到了很好的乙酰苯胺,既降低了有毒有害物质的使用,又锻炼了学生的实际操作动手能力。

三教学方法和手段多样化

(一)利用现代技术模拟实验

目前多媒体等现代技术广泛用于理论教学,但是在实验课程中应用较少,开设的实验项目危险性小且难度不大,但是有机化学实验还包括了贵重药品、剧毒、高温、高压、无水无氧等条件,对于这些实验,实验条件要求高,对实验操作技能要求高,实验室内很难达到,因此可以通过微课的形式展现,真实展现实验要求条件苛刻的有机化学实验的操作过程、实验现象以及危险情况的处理等等,采用多媒体实验教学演示生动、逼真的现场实验,有助于学生理解掌握实验知识。利用仿真实验可以增大课堂容量,自主选择实验,无需考虑环境污染问题。这样不仅让学生掌握了实验原理,更是减少了环境的污染[4]。

(二)教学方法的绿色化

教师努力改变教学方法,让学生由被动的学转为主动的学,主要措施有:在教学前强化学生的实验预习,要求在实验前完成预习报告,另外可以通过网络登录(或手机登录)我们的网页进行网上预习报告的撰写和操作练习,这样便于先让学生自主查找相关实验知识和设定实验方案,提高学生的学习主动性,并将学生的兴趣爱好与实验操作训练相统一,从而大大减少了学生实验过程中因不熟练而重做导致的药品浪费的情况,在取得良好教学效果的同时提高了药品的利用率和效率。

四改革成果

经过有机化学课程组的全体教师和实验技术人员的共同努力,几年来我们取得了丰硕的成果。2014年我们承担的有机化学课程被评为江西省优质精品公开课程。主编的《微型有机化学实验》和参与编著的《有机化学》教材均入选为十二五规划教材,其中《微型有机化学实验》获2013年江西省高校优秀教材二等奖。另外获得南昌航空大学教学成果奖一等奖1项和二等奖2项。作者本人也获得江西省首届高校微课比赛一等奖和全国首届高校微课比赛优秀奖的荣誉称号。2015年在江西省首届大学生化学实验竞赛上,我院参赛的8名同学全部获奖,其中一等奖3名,二等奖3名,三等奖2名,并荣获团体总分第二名。另外,近五年,经过我们实验室培养的本科生获得全国挑战杯科技作品竞赛一等奖1项、二等奖1项、三等奖3项、全国挑战杯科技作品竞赛江西赛区一等奖3项,二等奖2项和全国高校环保科技创意设计大赛金奖1项等荣誉。几年来的教学实践证明,我们所进行的实验教学改革探索是成功的。

五结语

总之,有机化学实验绿色化是有机化学发展的必然趋势和要求,有机化学教师要不断提高自身素质和环保意识,优化实验项目,调整实验内容,设计污染小、低碳环保的微量、半微量和虚拟实验,重视三废处理,积极探索和研究,将绿色化学理念贯穿整个有机化学实验教学过程中,为培养具有环保意识和创新意识的高级人才奠定坚实基础。

参考文献

[1]卢凌.绿色化学与微型有机化学实验研究[J].开封教育学院学报,2015,(10):285-286.

[2]商桂君.绿色化学与微型有机化学实验研究与实践分析[J].价值工程,2014,(7):307-308.

[3]刘志森等.基于绿色低碳的有机化学实验教学改革[J].山东化工,2016,45(1):107-108.

[4]李彩红.有机化学实验绿色化设计[J].考试周刊,2015,(55):141.

作者:邢秋菊 黄智敏 童永芬 李婷婷 单位:南昌航空大学

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