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綠色化學前沿范文1
一、綠色化學12條原則
Anastas和Warner提出了綠色化學的12條原則,這些原則可作為實驗化學家開發和評估一條合成路線、一個生產過程、一個化合物是不是綠色的指導方針和標準:
(1) 最好是防止廢物的產生而不是產生后再來處理;
(2) 合成方法應設計成能將所有的起始物質嵌并入最終產物中;
(3) 只要可能,反應中使用和生成的物質應對人類健康和環境無毒或毒性很小;
(4) 設計的化學產品應在保持原有功效的同時,盡量使其無毒或毒性很小;
(5) 應盡量不使用輔物質(如溶劑、分離試劑等),如果一定要用,也應使用無毒物質;
(6) 能量消耗越小越好,應能為環境和經濟方面的考慮所接受;
(7) 只要技術上和經濟上可行,使用的原材料應是能再生的;
(8) 應盡量避免不必要的衍生過程(如基團的保護與去保護,物理與化學過程的臨時性修改等);
(9) 盡量使用選擇性高的催化劑,而不是靠提高反應物的配料比;
(10) 設計化學產品時,應考慮當該物質完成自己的功能后,不再滯留于環境中,而可降解為無毒的產物;
(11) 分析方法也需要進一步研究開發,使能做到實時、現場監控,以防有害物質的形成;
(12) 一個化學過程中使用的物質或物質的形態,應考慮盡量減小實驗事故的潛在危險,如氣體釋放、爆炸和著火等。
綜觀以上12條,可以看出:綠色化學提出的目標和任務不是被動地治理環境污染,而是主動地防止化學污染。這也是綠色化學與環境保護二個概念不同的地方。綠色化學是“防”,環境保護是“治”,只有從根本上切斷污染源,才能真正做到保護環境。同時,我們也看到,綠色化學是一舉多得的事情。
二 、開展綠色化學實驗教學的嘗試
(1) 開展微型化學實驗 微型化學實驗(microscalechemicalexperiment或microscalelaboratory簡稱M.L.)是20世紀80年代經濟發達國家的高校為解決化學專業,耗資巨大的三廢處理問題、實驗安全問題及一些試劑價格過于昂貴而發展興起的一種新實驗方法,它的試劑用量是常量實驗的十分之一至千分之一。微型化學實驗是綠色化學實驗的重要組成部分,我們應該把握住微型化學實驗的精髓,積極開展化學實驗的微型化研究。微型化學實驗是以盡可能少的試劑,來獲取所需化學信息的實驗原理與技術,而不一定要在微型儀器中進行。由于試劑用量大大減少,產生的“三廢”量也非常少,基本解決了對環境的污染問題,也大大地節約了實驗費用。多年來,我們對傳統的實驗進行了改進,采用了“性質實驗點滴化,分析實驗減量化,合成實驗微型化”,用已有的儀器就能完成大多數實驗,從而實現了“以盡可能少的試劑獲取所需化學信息”的目標。如性質實驗,在不影響實驗效果的前提下,盡可能降低試劑的濃度,減少試劑的用量;滴定分析實驗,將標液的濃度由0.1mol·L降至0.01mol·L~0.02mol·L,滴定管使用25mL的,錐形瓶改用100mL微型化學實驗的主要優越性在于:試劑用量大大減少,減少了相關輔助材料、水電的消耗,降低了實驗成本,也提高了實驗的安全性;產生的“三廢量很少,改善了實驗環境條件,極大的減少了對環境的污染。微型化學實驗具有減少污染、安全、節約實驗經費與時間等優點,是化學實驗綠色化的重要手段,值得大力提倡和采用。
(2) 串聯實驗以及試劑的回收利用 串聯實驗是指通過調整實驗次序,使一個實驗的產物成為下一個實驗的原料。如把萃取和蒸餾實驗安排在一起,利用四氯化碳萃取碘的水溶液,得到碘的四氯化碳溶液,然后在碘的四氯化碳溶液中加入氫氧化鈉溶液至紫色剛好消失,利用反萃取把四氯化碳分離出來,最后進行蒸餾,使四氯化碳回收再利用串聯實驗以及試劑的回收利用在一定程度上減輕了常規實驗對環境的污染,有利于環境保護。
(3) 尋找替代性試劑、溶劑、催化劑 實現同一變換可能存在幾種可供選擇的試劑、溶劑、催化劑,只要可能,實驗過程中應盡量尋找實現同一變換最無害的試劑替代有毒有害的試劑;通過改變反應的溶劑,用不易揮發、無害的溶劑(H2O)代替揮發、有毒的溶劑;用高效、無毒、無害的催化劑代替腐蝕性嚴重的催化劑。如無機實驗中,可用硫代乙酰胺替代有毒的硫化氫進行陽離子沉淀實驗;有機實驗中,甲苯可用來代替苯作為更安全的有機溶劑;酯類合成實驗中,可用無機鹽、離子交換樹脂、高效固體酸Fe2O3-SO4代替濃H2SO4作催化劑,不僅具有較高的選擇性、轉化率,還可避免濃H2SO4腐蝕性,而且反應速度快,催化劑易于分離回收重復使用等特點是一類理想的環保催化劑。
(4) 妥善處理實驗產生的“三廢” 化學實驗室的環境保護應規范化、制度化,應對每次產生的“三廢”進行處理。把用過的酸類、堿類、鹽類等各種廢液、廢渣,分別倒入各自的回收容器內,按照國家要求的排放標準進行處理,可采取中和、吸收、燃燒、回收循環利用等方法來處理廢棄物,對于實驗過程中產生大量有毒有害及腐蝕性的氣體,在通風櫥內完成實驗,并將尾氣進行集中收集,采用吸收、中和等方法集中處理,對于重金屬廢液一般采用回收的方法進行處理。在開放實驗中,鼓勵學生設計一些廢液的處理或回收實驗,如銀廢液回收銀、含碘廢液回收碘、含鉻廢水的處理等,這有利于提高學生的環保意識。
三、實現綠色化學實驗教學的其他途徑
(1) 開放研究性課題,讓學生自主探求解決環境問題的新方式。研究性課程的設置,意在培養學生獨立思考、自主學習,應加以合理引導,抓住機遇,從課題選擇上適當調整,促進學生關注社會、關注環境的意識。
(2) 提高教師
綠色化學前沿范文2
1.藥物化學實驗教學中實行“綠色化學”的意義
近幾年來,國內許多高校意識到在實驗教學過程中衍生出了一些對環境有害的化學產物,為解決這種問題所造成的弊端,都在積極探索“綠色化學”在實驗教學中的可適用性,并取得了明顯的成效。針對解決我國高等院校實驗教學中普遍存在的環境污染問題,以“綠色化學”為理念構建大學實驗課程新體制是一項有效的措施,體現了環境保護、可持續發展的教育理念m。我院藥物化學作為藥學相關專業的一門主要課程,實驗課占總學時的48%,因此實驗課在藥物化學的授課中占著近似一半的比重,是-門重要的學科。
藥物化學在實驗教學中所產生的“三廢”對環境造成相當大的污染,如廢液:貫穿整個藥物化學實驗課程中產生的各種殘液、廢酸、廢堿等是廢液的主要成分,污染物的種類較多。如殘渣:苯佐卡因合成中使用的重鉻酸鈉,富含重金屬的污染。對于以上這些未加處理的廢液、殘渣最常見的處理方式是直接倒進下水道中,這一行為會對與下水道相連的飲用水造成嚴重的污染,另外藥物化學實驗課中產生的如NO、H2S等有毒氣體對空氣也產生一定的污染。因此,為避免這些“三廢”的污染,需要切實可行的推進“綠色化學”的應用進程,保證藥物化學實驗教學與環境的相適應性。
2.“綠色化學”在藥物化學實驗教學中的應用途徑
2.1優化實驗方案
遵循“綠色化學”的宗旨,選擇毒性小的實驗,減少實驗中有毒溶劑和催化劑的使用,對藥物化學的實驗進行優化,改用毒性小,可操控性大的實驗來替代毒性大的實驗,對于相同作用的溶劑、催化劑,在實驗過程中盡量使用最無害的試劑。如苯妥英鈉的合成實驗中安息香的制作過程,若采用氰化鈉制 作,則會產生很大的毒性,氰化鈉本身是劇毒藥品,微量可致死;但是改用維生素B1和水制備安息香以后,毒性則會降低很多。這一改變不僅有利于對環境的保護,同時也極大的保護了操作者的安全。
改進實驗過程我院的藥物化學實驗課同時開課四個實驗室共計48組學生,每周循環4次。因此,在實驗過程中所產生的“三廢”對學生的健康和校園環境具有很大的危害。對此可以采取以下措施。
2.2.1藥物化學實驗課中試行微量或半微量的實驗
以微小量的試劑,在微量化的儀器裝置中進行化學實驗即微型化學實驗,其特點是保證實驗效果的前提下,減少試劑用量、縮短實驗時間、減少殘渣和有害氣體的產生、最終減少對環境的污染,將藥物化學實驗向綠色環保型實驗轉化[3]。如磺胺醋酰鈉合成實驗中,常規實驗中磺胺用量為17.2g,醋酐的用量為13.6mL,若采用半微量實驗,磺胺用量為8.6g,醋酸酐的用量為6.8mL。由此可以看到微量法中藥品的用量比常規實驗減少一半,所得目標產物大約在4~5g之間,這一改變既使最終產物能用于熔點測定,又滿足了實驗要求,從而達到了減少實驗污染的最終目的。
2.2.2在藥物化學實驗課中引進微波技術
微波是一種新型實驗技術,其反應速度比傳統的藥物化學實驗技術如油浴、電動攪拌等快數倍甚至千倍,具有反應條件溫和、操作方便、時間短、產率高、對環境污染小等優點。在藥物化學實驗教學中引人微波技術,不但能減少環境污染、節約化學原料,還有助于學生對先進實驗技術的了解,激發學生的求知興趣。這些先進技術的使用對確?;瘜W實驗課程的綠色化有十分重要的作用,因而也是實現藥物化學實驗綠色化的一個重要方式。
2.2.3在藥物化學實驗課中引進多媒體教學
為避免對學生身體的傷害,對于藥物化學實驗中產生有毒氣體的實驗,例如:產生NO氣體的苯妥英鈉的合成實驗,可以采用計算機多媒體教學的方法進行,這類教學是通過文字、聲音、圖像、動畫等的相互交匯使用在不同的界面上,對實驗的原理、裝置、過程以及注意事項進行模擬演練。讓學生在電腦屏幕上做仿真實驗,這樣不僅能鞏固藥物化學知識,還可以利用動畫技術,將復雜的實驗原理生動地呈現在學生面前,對于激發學生的學習興趣、調動學生學習的積極性和對知識的掌握有重要促進作用W。而且,整個教學過程都沒有對環境的造成傷害,完全達到了“零污染”。
2.3有效處理實驗“三廢”
對于藥化實驗課中一些不可避免產生的“三廢”:如廢液,可在實驗室中分別設立“廢酸回收瓶”和“廢堿回收瓶”,并中和處理兩種廢液,蒸餾回收可用的溶劑,不能回收的則需統一管理對于富含重金屬的實驗殘渣如鉻金屬,可以采用還原劑(如鐵粉、亞硫酸鈉、二氧化硫等),在酸性條件下使&6+還原為&3+,后加入堿(如氫氧化鈉等),調節pH值,生成低毒的Cr(0H)3沉淀,分離沉淀,排放清液,用焙燒法處理沉淀,填埋處理后的鉻渣,避免二次污染而對于在藥化實驗反應中產生的有毒氣體,也可采用溶液吸附和固體吸附的方法處理,如NO可以在NaOH堿性水溶液中吸附、H2S氣體可以使用活性炭吸附。
3.前景展望
“綠色化學”作為綠色環保的理念,可持續發展目標的體現,需要被高校所接受和有效實行。國外一些發達國家的學校實驗室,在進行化學實驗時特別提倡“綠色化學實驗”并執行“綠色化學實驗”的“5R”原則。gpReject,拒用危險品;Reduce,減量使用;Recycle,循環使用;Reuse,重新使用;Regenerate,再生使用。遵從綠色化學的理念,減少實驗教學中對環境污染,是我們每個教學工作者的義務和責任,我們在培養學生理論知識的同時,也需要培養他們的綠色環保的概念,在實驗教學中貫徹執行環保措施,為環境保護,也為學生的健康樹立一道有力的屏障。
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關鍵詞:無機及分析化學 實驗室 綠色 建設
環境問題是當今世界各國所面臨的最重要的問題之一。針對人類所面臨的化學污染(如酸雨、農藥、粉塵、尾氣、致癌物、溫室效應等)的環境問題,科學家們提出了綠色化學的概念。綠色化學是指在生產、使用化學品時,最大限度地利用原料,盡量避免使用危險、有毒的化學試劑和藥品,消除廢棄物的產生,建立環境友好的生產方法和工藝,最大限度地減少了廢氣、廢液、廢渣的排放,達到從源頭防止污染、根治環境污染問題的目的,實現化學工業的可持續發展。
近年來,隨著高校招生規模的擴大、學生人數的增多,化學實驗教學過程中產生的廢氣、廢液、廢渣亦隨之增加。綠色化學是現代化學發展的必然趨勢。在這一趨勢下,將綠色化學的理念融入實驗教學的整個過程中,實現無機及分析化學實驗室的綠色化建設,既能使學生和實驗教學人員有一個良好的學習、工作環境;又能使高校的新生一開始就在腦海中植入綠色化學的理念,并通過實驗教學過程中的潛移默化,形成綠色化學實驗的習慣。這對培養學生的環保意識和節儉美德,樹立學生科學的環境觀和資源觀具有相當重要的意義。
一、將綠色化學教育融入無機及分析化學實驗教學過程中
無機及分析化學實驗是我校生物化工、食品工程、制藥工程、紡織工程專業大學一年級新生開設的基礎實驗課,是學生檢驗無機及分析化學理論知識、獲得和累積化學經驗知識的重要手段, 是提高學生科學素質和化學實驗操作技能的重要途徑[1]。在無機及分析化學實驗的教學過程中,應充分將環保意識、環境化學知識與實驗教學聯系起來,在實驗室進行環保、安全和節能減排教育,加強化學實驗廢棄物處理技術教育,使得學生對一些常見的環境污染治理方法及防范措施有所了解,通過規范化的實驗操作,節省試劑和藥品用量,減少實驗環境污染,引導學生探索治理環境污染的途徑。加深學生對一些化學品的毒性、危險性以及給環境帶來的危害的認識,培養學生良好的化學實驗習慣及綠色環保意識。
二、結合綠色化學理念,優化實驗安排
無機及分析化學實驗室綠色化建設必須從源頭上減少有毒、有害廢棄物的產生[2]。具體實施方案如下:A. 整體統籌實驗項目,合理安排實驗順序,將相互關聯的實驗項目串連起來,實現產物、副產物的循環使用和剩余試劑的回收再利用;B. 合理設計實驗教學方案,減少重復和浪費,減少試劑的用量; C. 優化每一個實驗項目,盡可能達到:原材料廉價易得、副反應少、使用的試劑無毒無害、生成物無毒或毒害性小且易處理、節約能源、對環境無污染等。
此外,對于一些較時間長、毒性強、危險大的化學實驗,可以采用仿真實驗(計算機輔助教學模擬化學實驗)的方式進行實驗教學。仿真實驗是指利用多媒體技術對實驗過程進行仿真的特殊實驗方式,其最大的優點是實現了化學試劑和儀器裝置“零投入”和“廢棄物零排放”。仿真實驗將那些毒性大、危險性較大的實驗變成了不會對人體和環境造成污染的綠色化學實驗。
三、控制藥品數量、保證藥品質量、使用無污染藥品
在無機及分析化學實驗教學過程中,為避免不必要的浪費,實驗教師應加強對學生實驗的指導和監督,嚴格控制實驗試劑的用量。同時,根據最少污染的原則,實驗員應結合學生實驗人數、實驗試劑用量, 精確計算出藥品使用量。在保證實驗效果的前提下, 溶液濃度就低不宜高,易揮發的試劑每次實驗后必須回收密封保存,固體試劑用量宜少不宜多,嚴格控制貴重藥品的用量并回收再利用,易氧化、易分解的固體藥品隨用隨購。
同時,根據實驗目的,遵循從源頭上阻止污染的原則,在取得同樣教學效果的前提條件下,盡量用低毒或無毒化學試劑替代有毒化學試劑[3]。如: 用硫代乙酞胺代替有毒的硫化氫做陽離子沉淀實驗;用煤油代替四氯化碳消除四氯化碳逸散到空氣中生成劇毒的光氣;五水硫酸銅的制備,用過氧化氫代替濃硝酸作氧化劑, 避免產物中有毒的氮氧化物產生等。研究表明:選擇替代品后的實驗效果非常好,現象很明顯,在達到了實驗目的的同時,而且減少了有毒物質的使用和排放。
四、妥善處理三廢, 達到綠色排放
在無機及分析化學實驗教學過程中,會產生一定量的廢氣(如Cl2、NH3、 H2S、SO2、NO、NO2、CO等氣體)、廢液(如鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等酸、堿廢液)和廢渣(如固體產物、剩余的固體原料、破碎的玻璃儀器、廢紙等固體廢棄物)。實驗室產生的廢氣、廢液、廢渣,如處理不及時、不合理,將對實驗室人員、居民的身體健康與環境直接造成影響[4]。如:若將酸、堿廢液直接倒入水槽,會腐蝕、損壞排水管道;若將重金屬廢液直接排入水體,不但是一種浪費,還會污染實驗室周邊的水體,而且重金屬一般不能被微生物所分解,甚至某些重金屬能通過微生物作用產生毒性更大的金屬有機物,經過食物鏈的傳遞,最終進入人體[5]。因此,在實驗教學過程中,三廢一旦產生,應及時處理,如實驗過程中產生的一些有毒廢氣,學生可以通過自制的除尾氣裝置進行處理。而對于一些難處理的三廢,由實驗室管理員按照三廢處理標準進行處理。在實驗教學過程中,我們應始終用綠色化學的理念來準備實驗和指導實驗,從源頭上阻止污染,使傳統化學實驗變為清潔、無害、環境友好的綠色化學實驗。
五、倡導節約、清潔實驗行為
5 R 原則(即reduce,reuse,rejection,recycling,regeneration)是綠色化學實驗的基本原則。綠色化學實驗要求我們主動地減少和消除化學實驗室對環境的污染,而不是被動地治理環境污染。因此,在無機及分析化學實驗教學過程中,實驗教師和學生應依據綠色化學、節省成本、循環利用、回收利用的整體思維方式, 結合所學的化學知識, 物盡其用、以廢治廢, 盡可能地減少實驗室三廢的直接排放。在保證實驗效果的前提下,充分利用日常生活中常見的廢棄材料和用品, 就地取材、變廢為寶, 盡量節省資金。如利用青霉素藥瓶制作試劑瓶、集氣瓶,利用廢電池制備碳電極,利用廢棄的玻璃電極改造為銀電極等。從5R 層面上積極開展綠色清潔的無機及分析化學實驗的教學準備工作[6]。
六、結論
將綠色化學的理念滲透到無機及分析化學實驗教學及實驗室建設中,對實驗教學過程進行優化設計、統籌安排;控制藥品數量、保證藥品質量、使用無污染藥品;合理地處理廢棄物等。這不僅可以節省實驗經費、減少環境污染,還可以提高實驗安全,改善實驗環境。建設綠色化無機及分析實驗室,需要教師及學生共同努力來完成。要做到實驗室的全面的綠色化,任重而道遠。在實驗室的綠色化建設進程中,教師、實驗室管理人員及學生都要提高綠色化學實驗的思想認識,增強環境保護的責任心和緊迫感,切實負起保護環境的責任,綠色化學實驗室將不再遙遠。
參考文獻
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綠色化學前沿范文4
科學技術的發展日新月異,要使有機化學實驗內容與教學方法與時俱進,我們必須對有機化學實驗教學內容和教學方法進行改進,必須加強應用實驗、趣味實驗和科學前沿課題的新知識實驗。當前一些有機化學實驗教材內容陳舊,除基本操作外,都是一些驗證性實驗,缺乏應用性、趣味性和前沿性的實驗內容。學生每次都像“照方抓藥”那樣地進行實驗,根本不認真預習、思考,這樣學生的綜合能力和創新能力難以得到提高,有機化學實驗教學效果不佳。因之,對有機化學實驗教學內容進行兼并整合,合理構建實驗內容體系是當務之急。
1.1整合強化基本操作內容
根據教育部高等學?;瘜W類(即師范類)專業教學指導委員會制定的“化學專業實驗教學基本內容”,將基本操作和基本技能作為一個單元單獨訓練,該階段主要訓練學生的基本技能,強調操作的規范性。在開始基礎訓練階段,我們發給學生寫實驗預習報告的樣本,要求學生按規范的樣本格式寫好預習報告和實驗報告。要求學生在預習報告中要查閱寫上實驗所用藥品試劑的物理常數。實驗報告一定要實事求是的詳細記錄實驗步驟現象,實驗目的原理,要總結出實驗的重難點、實驗成敗的關鍵步驟和操作、問題討論及說明等。這樣既要求學生在實驗中動手,又要動腦。對于難度較大的基本操作實驗如:減壓蒸餾、紙層色譜、薄層色譜、重結晶、熔點測定、分餾、旋光度測定、萃取與洗滌等獨立安排實驗進行,并要求學生單人單做。對較簡單的基本操作實驗如:蒸餾及沸點的測定、折光率的測定、液體化合物的干燥、機械攪拌、磁力攪拌及密閉合成攪拌等均在相應的合成實驗中一并進行,這樣可使學生在少學時下學到更多的實驗技能。其次刪掉一些簡單陳舊的實驗,增加一些復雜的應用實驗,趣味實驗及前沿科學的新知識實驗。該實驗教學內容的重組提高了學生對實驗的興趣,激發了學生的求知欲,強化了學生嫻熟的基本操作能力的訓練。
1.2在實驗內容的安排上注意實用性、趣味性、時代性
經典的有機化學實驗都是成熟的驗證性實驗,對于師范本科生而言,通過這些實驗掌握了相關的基礎知識、基本操作技能、基本實驗原理和方法,在培養學生的邏輯思維、推理、嚴謹的科學態度等方面是有益的。而且符合學生的認知規律。但我們要培養學生的創新能力,必須改進有機化學實驗教學內容的知識結構,加強應用實驗、趣味實驗和涉及科學前沿課題的實驗。如刪去了一些簡單陳舊缺乏應用性、趣味性的傳統實驗,增加了一些應用性實驗,如:①藥物阿司匹林的合成;②磺胺藥物的合成;③從槐米中提取藥物有效成分蘆丁及鼠李糖;④從黃連中提取黃連素等。增加了一些趣味性實驗如:①從煙葉中提取煙堿;②從茶葉中提取咖啡因;③合成減少農作物落花落果的防落素對氯苯氧乙酸;④合成除草劑2,4-二氯苯氧乙酸。增加一些與時俱進的前沿科學實驗如:①冠醚合成;②納米材料的合成與應用;③手性化合物的合成拆分及表征。通過增添應用實驗、趣味實驗和涉及科學前沿課題的實驗,激發學生的學習興趣和創新精神,將不愿學變為我要學。同時開闊了學生的知識視野,增加了學習的廣度和深度,使學生看到了在人類生產和生活中有機實驗的重要性,形成了自覺渴求新知識的意識,促進了教與學,提高了教學質量和水平。
1.3加強有機化學實驗綠色化
化學專業培養的師范生是肩負著教育下一代重任的人類靈魂工程師—中學化學教師,故“安全—環?!崩砟詈鸵庾R的形成以及具體實施就顯得尤為重要[2],且具有深遠的社會效益和現實意義。為此我們在以下幾個方面進行了實踐:
1.3.1采用半微量實驗和微量實驗
有機實驗易耗品多、產率低、“三廢”排放多、能耗大、污染重。為此我們在不影響實驗效果的情況下將教材上化學實驗的藥品用量均減半,或用半微量實驗或微量實驗方式進行,這樣不僅大大降低了實驗成本,實驗環境也變得清潔,最重要的是學生的節能減排和環境保護意識也得到培養和強化。且有機化學實驗的綠色化也得到彰顯。
1.3.2盡可能減少或不用有毒害的化學試劑或原料
有機合成實驗所用的化學試劑、溶劑、催化劑或多或少有一定的毒性,為了使有機化學實驗綠色化,我們在實驗內容的安排上減少或去除毒性大的有機實驗,棄用毒性大的有機試劑或溶劑。如將水蒸氣蒸餾實驗中早期使用的有毒性的苯胺、苯甲醛和溴苯改為花椒和桂皮,使之為純天然的綠色實驗。將從茶葉中提取咖啡因和煙葉中提取煙堿的裝置改用乙醇在索氏提取器中進行,這樣既將實驗時間縮短了2h,又消除了毒性。在有機合成實驗中刪除一些毒性大的實驗,如苯和溴制溴苯、硝基苯的制備、苯胺的制備等。并結合專業特點新增一些對環境友好的藥物合成實驗如:合成口服治療尿道感染藥物扁桃酸、局部麻醉劑苯佐卡因等。將乙酰乙酸乙酯合成實驗中用的有毒溶劑二甲苯和鈉珠原料改為鈉絲,用鈉絲可不用二甲苯溶劑,從而有效地減少了環境污染,所有這些均使綠色化學教學在實驗中對學生起到了潛移默化的作用,培養了學生的綠色化意識。
1.3.3采用“一條龍”化學實驗
在有機化學實驗中我們安排了“一條龍”合成實驗,即將多個合成實驗串聯起來,前一個實驗的產品作為后一個實驗的原料,這樣既節約了化學試劑,防止和減少了環境污染,又使學生把學過的知識系統化,也培養了學生綜合分析問題和解決問題的能力[4]。如我們將苯胺乙?;阴1桨穼σ阴0被交酋B葘σ阴0被交酋0穼Π被交酋0?磺胺)。在甲基橙制備實驗中將3個串聯起來,即苯胺磺化對氨基苯磺酸(重氮化)重氮鹽(偶聯)甲基橙。在局部麻醉劑苯佐卡因的制備中,將2個實驗串聯,即對硝基苯甲酸酯化對硝基苯甲酸乙酯(還原)對氨基苯甲酸乙酯(即苯佐卡因)。
2在有機化學實驗教學內容的組織上分層次分階段進行教學
有機化學實驗教學內容改革重組后,以基本操作、簡單合成、多步合成、綜合實驗、設計實驗、開放實驗的順序組織教學內容。這樣一個從基本技能訓練、應用技能訓練、綜合技能訓練到創新能力訓練的四個層次的實驗體系,使學生由淺入深、由簡到繁、由單元技能訓練到綜合能力訓練、再至創新能力訓練,使學生的實驗技能循序漸進,逐步提高,最終初步掌握簡單的科學研究方法和創新能力。在實驗操作中,又將合成、分離提純及鑒定測試或表征等環節連成一體,形成系列化實驗。這樣做可使學生看到自己的實驗成果,他們會更認真主動完成和掌握實驗的全過程,并給他們帶來成就感,從而調動學生的學習積極性和主動性,不斷地提高教學質量。
3有機化學實驗教學方式的改革使教學質量穩步提高
3.1要求學生課前認真預習,培養學生自學能力和查閱文獻資料能力
學生每次進行實驗前,教師要認真檢查學生的實驗預習報告,無預習報告者不得進入實驗室做實驗,寫實驗預習報告的目的是使學生在做每個實驗前,必須認真查閱所使用藥品試劑的理化性質,明確實驗原理、目的及步驟,了解有關藥品、儀器的使用方法,掌握實驗的重難點,挖掘實驗成敗的關鍵問題及注意事項,明確每一步操作的目的任務,做到有的放矢,為做好每個實驗奠定基礎。通過檢查學生的預習報告和口頭提問,促進了學生學習的主動性和積極性,激發了學生做好實驗的熱情。通過在預習中查閱資料和網絡化學資源,不僅可以幫助學生了解有機物的理化性質,解釋實驗現象,預測實驗結果和選擇正確的合成路線,而且還可以使學生了解相關科研方向的研究現狀與最新進展。并使學生掌握了查閱文獻的基本方法。從而培養了學生的綜合能力、獨立分析問題和解決問題的能力、創新能力以及初步的科研能力[5]。
3.2在課堂上認真講解耐心指導
在教學內容改革整合后,教學方式對于落實教學目的起至關重要的作用。在基本操作實驗部分,教師必須抓住重難點講清實驗原理,實驗成敗的關鍵問題,讓學生理解每一步操作的原理,然后在學生做實驗過程中認真檢查學生的每一步操作,耐心糾正不規范操作。如在分餾和蒸餾的基本操作中,注意檢查學生的裝置是否規范美觀,冷凝管的選擇是否正確,溫度計插得高低是否得當等,所有這些細節問題都直接影響到實驗的效果和規范性。通過這部分基本操作培訓,不僅培養了學生的動手能力,還培養了學生實事求是的科學態度和嚴肅認真的工作作風。
3.3在“一條龍”實驗、綜合實驗、設計實驗、開放性實驗中進行分組實驗教學
即讓每組成員以既相對獨立,又相互合作的方式完成整個實驗。這樣學生在獨立完成部分實驗之后與其他組員之間共享實驗成果,共同分析解決實驗中所遇到的問題。這種組合實驗教學方式,可以培養學生的團隊精神和協作精神,提高學生的科研素養和責任心。
3.4應用信息化教學手段和多媒體教學以提高教學質量
綠色化學前沿范文5
【關鍵詞】農林院校 大學化學 問卷調查
大學化學課程在我農林院校有著舉足輕重的地位,它涉及幾乎所有的農林專業范圍,如園藝、設施、園林、食工、農學、植科、植保、動醫等各個專業,是學生今后學習的專業基礎課。為了進一步搞好教學,真正實現我校培養實用型人才的教學目標。明確教學改革方向,對我校已學過這門課程的在校學生進行問卷調查,聽取反饋意見,以便找出影響我校學生學習化學課程的主要因素,提出解決問題的有效方案。
一、調查對象與方法
本次調查對象為我校已學過這門課程的在校2011級(大三)和2012級(大二)學生共計270人。調查采取不記名問卷方式.在教師的指導下由學生填寫。共發出問卷270份,收252份,回收率為93.33%。
二、對大學化學課程的認識和態度調查
1. 你認為化學在日常生活和生產中是否有著重要的意義?A:是 B:否
2. 你是否關注化學前沿相關的知識?A:經常 B:偶爾 C:很少 D:從不
3. 在日常生活中,你是否關注過化學與食品安全、環保等相關的新聞或常識?
A:經常 B:偶爾 C:很少 D:從不
4. 你對化學是否有濃厚的學習興趣?A:是 B:一般 C:沒有
5. 若是有機會參加化學類競賽,你希望參加哪一方面的?
A:化學基礎知識競賽 B:實驗技能操作類競賽 C:科研創新類競賽 D:課外拓展類競賽(趣味實驗、生活小發明等) E:其他
6. 除了教材外,你是否經常閱讀一些和化學有關的課外書?A:經常 B:偶爾 C:從不
7. 化學學習過程中,你最感興趣的部分是?(7-11選項相同)
A:基本概念理論 B:化學計算 C:元素化合物 D:有機化學 E:化學實驗 F:化學前沿
8. 你認為化學課程內容重點應該放在?
9. 你認為化學課程內容難點是?
10. 認為化學課程內容與你專業聯系緊密的是?
11. 與你所學專業關系不大的是?
12. 你對化學實驗的態度怎樣?
A:喜歡且想嘗試 B:喜歡但害怕操作 C:一般但不至于反感 D:不喜歡且害怕受傷
13. 對化學實驗中產生某些現象與書本不一致時,你會?
A:盡可能提出可能產生的原因 B:去問老師或與同學討論 C:等待老師的解釋
14. 以下的學習方法中,你最喜歡哪一種?
A:靠老師的傳播 B:自學 C:結合老師的指導,課后繼續探索 D:小組學習
15. 您目前對于化學學科的態度是
A:很有發展前途 B:非常普通 C:專業性很強 D:危險性很高
三、結果分析
問題l中有86.11%(217人)的學生認為認為化學在日常生活和生產中有著重要的意義,說明大多數學生能夠從日常生活中充分感受化學與生活聯系的緊密性,是不可缺少的重要基礎知識。
問題2中接近80%(199人)的學生很少或者根本不關注化學前沿相關的知識,更有甚者(14人)根本不知道什么是化學前沿,因此在課堂上適當添加前沿的相關內容,如每年的化學諾貝爾獎、現行的化學熱點、焦點等等。
幾乎每天電視、網絡等媒體都在報道食品安全、環保等相關的新聞或常識,但是問題3中只有28.17%(71人)的學生經常關注,多數對之不聞不問,這就充分說明食品安全、環境等給人類所帶來的危害沒有引起學生的足夠重視,應加強相關知識的教育。
問題4僅有17.46%(44人)的學生對化學有著濃厚的興趣,大多數一般(153人)或者沒興趣(55人)。這就應該引起我們教學人員的重視,如何培養學生的興趣是我們所要探討的問題。
問題5結果顯示同學們比較喜歡實驗技能操作類競賽(187人),因此在實驗過程中我們應該加強實驗基本操作技能。
問題6超過85%以上的學生只是偶爾(152人)或者根本沒有接觸到(64人)有關化學的課外書,這也許是對化學不感興趣的原因之一。因此在課程中應設法引起學生的學習興趣。
問題7至11的調查結果分布比較均衡,但是普遍顯示課程的難點重點在化學計算,而此塊內容與其專業聯系并不是特別的緊密。這就說明在學習這塊內容時,我們應該選擇具有代表性的一些例題,講精講透即可,不要花費大量的時間在化學計算上。例如,在學習酸堿平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡和氧化還原平衡這四大平衡,對其重點進行歸納,實質就一個問題――平衡常數。
問題12僅有6.1%(15人)的學生對化學實驗的態度是不喜歡且害怕受傷,102人喜歡并想嘗試,47人喜歡但害怕操作,88人一般但不至于反感。這說明大多數學生還是認為通過實驗課既可以增強自己的動手能力,又可以加深對相關理論知識的理解,所以我們可以針對不同的專業適當加大實驗學時。
問題13當化學實驗中產生某些現象與書本不一致時,有17.46%(44人)的學生只是被動地等待老師的解答,多數同學喜歡通過相互討論或者詢問(148人)來解決,這說明相對理論知識來講,學生更喜歡實驗課程。
問題14學生學習方式的調查,56人選擇靠老師的傳播,84人選擇自學,81人選擇結合老師的指導,課后繼續探索,31人選擇小組學習,這就說明不同學生有著不同的學習方式。我們在實施課程教學中可以針對課程內容選擇不同的學習方式,如,分組討論、辯論、讓學生自己到講臺上講解等。這樣既可以豐富課堂形式,又可以提高學習效果。
化學是一門歷史悠久而又富有活力的學科,它的成就是社會文明的重要標志。但問題15中53.17%(134人)的學生認為化學是一門非常普通的科學。學生們沒有認識到這一點,可能是由于沒有認識到化學與社會、生產、生活之間的密切聯系,沒有認識到化學的重要性。
四、對策
1. 優化整合教學內容
通過數據分析,我們可以對教學內容進行優化。首先,剔除大部分專業普遍反映的與所學專業關系不大的一些內容,選擇部分教學內容作為各專業的共性基礎化學。此外,與各相關學院、各專業相結合設置專業特色內容。如:食品工程專業應加強食品安全、儀器分析的學習,園藝、農學、植保、植科專業應加強環境化學、土壤分析的學習,畜牧獸醫則應加強生物化學相關知識,其他相關專業加強綠色化學、化學與生活、化學與營養、化學與健康等的學習,從而形成特色教學體系。因此,我們在實施教學時補充相應的擴展內容,同時注重平、高起點,注重反映化學在現代科技中的應用,注重對學生自學能力和思維方法的培養。
2. 教學內容模塊化
我們在組織教學內容的過程中,從當今大學生應具備的基本科學素質的高度來構架高校大學化學教學體系和框定教學內容,從培養學生科學素質、創新能力出發,以工程技術的觀點來組織教學。刪除了那些陳舊的或能夠被新理論所涵蓋的內容,增添與專業技術和社會熱點有關的內容,將課程按“模塊”構造,“把知識放進構造得很好的模式里面”,教給學生學科的基本結構。因此,我們可以將教學內容分為三大模塊。
第一模塊:化學反應的基本規律包括:化學熱力學基礎、化學反應速率、化學平衡
第二模塊:物質結構:原子結構與周期系、化學鍵與分子結構、晶體結構
第三模塊:化學與人類、社會:化學與食品營養、環境與化學、化學與能源、化學與分子生物學、現代分析測試技術
這三模塊在內容上既相互聯系,又保持一定的獨立性。可以靈活選擇教學模塊,進行組合,以適應不同專業、不同層次的需要。
3. 拓展教學內容
學生思維活躍,觀念開放,他們不滿足于書本上已有知識的講授,厭倦照本宣科式的教學,因此教師應因勢利導,多向學生講解一些課本以外的知識,適當穿插化學史教育,體現化學在社會生產中的實際應用。例如在講解原子結構時,我們就可以增加一些在薛定諤、海森堡、玻爾、普朗克、愛因斯坦等偉人在學術上孜孜追求的故事,消除理論知識的枯燥乏味,豐富教學內容,提高學生的人文素質。
4. 鼓勵學生參加課外科技活動
無論是講授有關章節,還是介紹課外知識,教師都要采取各種辦法以引起學生注意,激發學生興趣,加強對科學結論獲取過程的科學思想的分析和闡述??梢圆贾靡恍┛萍夹≌撐念}目,讓學生查閱資料,提高學生學習的主動性,刺激學生的求知欲望。這樣不僅能激發化學專業學生朝成為優秀化工人才的欲望,也會促使《大學化學》受到非化學專業學生的重視和歡迎。
5. 注重實驗教學,強化學生動手能力的培養
實踐是一切知識的源泉?;瘜W是完全憑借實驗發展起來的科學。通過實驗,不僅可以幫助學生形成概念,理解和鞏固所學的知識,而且可以培養良好的實驗習慣和科學的、嚴謹的工作作風以及觀察問題、分析問題和解決問題的能力。還可以培養學生動手能力及創新能力。
首先,要對原來的教材內容進行精簡、更新,將陳舊的、實用性較差的內容精簡掉,適當增加現代社會需要的、體現現代化學思想和方法的先進的實驗內容,增加與社會發展有密切關聯的實驗內容。其次,增加綜合與設計性實驗內容。傳統的基礎化學實驗驗證性實驗較多,學生只是機械地照做,沒有新奇感。因此,我們可以在保證基礎實驗教學的基礎上,增加綜合性和設計性內容,將實驗教學內容。還可以將科研成果及學科發展動態引入課堂教學和實驗教學,以激發學生的學習興趣,引導學生進行科學思考,鼓勵學生積極參與科研實踐,以調動學生的學習積極性和主動性。培養學生的探索精神、創新能力和優秀科學品質。例如:黃酮類化合物因其獨特的化學結構具有許多重要的生理、生化作用,如抗菌、抗病毒、抗感染、抗癌、防癌、抗過敏、抗炎等而成為研究的熱門,因此我們可以增加天然物中黃酮的提取項目,激發學生的學習興趣。最后,立足專業背景,增加專業性強的一些實驗項目。如:食品檢驗專業可以增設蛋白質檢驗試驗,園藝、農學專業增加土壤成分分析等等。
6. 編寫學習指導書
該學習指導依據大學化學教材設立章節,各章分設:知識點歸納、典型題剖析、拓展題解析、綜合能力自測題等欄目,同時附有“大學化學”教材中部分難度大的習題與解答。通過配套《大學化學學習指導》中知識點的歸納和思考題、習題的訓練,引導大學一年級學生入門新課程的學習,并將課程要點融會貫通,力求使學生在接受知識的同時,學習科學的思維方法,提高創新意識。
【參考文獻】
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綠色化學前沿范文6
教師在化學教學中利用多媒體可使教學過程增添情趣,活躍氣氛;使化學知識更加易于理解;使學生煩躁的心情得以緩釋,緊張運轉的思維得以平穩切換,為完成教學目標起到積極的輔助作用。其具體可表現為以下幾個方面。
一、可以在課前調節學生的心情,開闊視野
在課前一段時間里,教師可利用事先準備好的有關教學內容的知識通過大屏幕展顯出來,讓學生在課前休息的同時了解一些化學知識,并調節學生的心情,為即將進行的化學課做好準備。
展示的可以是化學與生活方面知識:如在講堿金屬的重要化合物一節前,可放映油條的制作,先發面即用酵母與面粉一起加水揉合,使面團發酵到一定程度后,再加入適量純堿、食鹽和明礬進行揉合,然后切成1厘米左右的條狀,把每條上下疊好,旋轉后拉長放入熱油中去炸,就炸出一根又黃又香的油條。讓學生利用課余時間了解一些化學與生活的知識,這樣會使學生覺得化學離他們的生活很近、很親切,學化學有很大的實用價值。
也可以展示最新科學技術知識,尤其是化學領域的知識。例如在講膠體一節前可以展示“納米科技”“納米材料”等方面的知識;學習蛋白質知識前可展示“親子鑒定”等方面知識。展示一些化學前沿課題、科技成果、最新科技動態可以讓喜歡化學的學生提高認識,滿足學生的好奇心和求知欲。
還可以展示與化工生產有關的知識:學習硅酸鹽工業制法前,可播放水泥工業、玻璃工業、陶瓷工業的實景圖片;學習硫酸工業制法前,可播放沸騰爐、吸收塔、接觸室等設備的資料;學習鋁及化合物一節內容時可展示紅寶石、藍寶石的圖文及文字說明。
二、可以簡化難點,為所講解的知識畫龍點睛
在教學中總會有一些口頭說不清楚,傳統媒體如掛圖和模型等難以達到預期效果的知識內容,這些看不見、摸不著的內容的微觀分析可以通過多媒體呈現相關課件達到目的。
如在“核外電子運動狀態”一節中有關電子云問題,雖然可以通過課本上的照片來解釋,也可以用相關模型進行直觀教學,但學習效果不理想。前者由于缺乏運動而使學生誤以為電子的運動有一定的規律,后者則會讓學生認為電子是一些實心的幾何體。為了讓電子動起來,教師可利用多媒體制作一些模擬電子繞核運動的多種動畫,從而讓學生認識并理解電子的運動的特點及其描述的方法。
再比如有些化學實驗,由于受到各方面條件的限制,按常規演示難以完成,但利用多媒體進行模擬演示,就能取得良好的效果。如可模擬有毒有害物質實驗可減少污染:例如NO2的性質,由于NO2引起的光化學煙霧能夠損害人的呼吸系統甚至危及生命,實驗當然不能做,于是利用多媒體為學生們展示多幅有光化學煙霧所造成的污染圖畫和它給人們的生命造成的威脅,引起學生情感上的共鳴,使學生對NO2的危害有深刻的認識。還可模擬化學反應過程:對一些化工生產過程如接觸法制硫酸、氨的氧化法制硝酸等,大多數學生未見過,缺乏感性認識,用多媒體可反復演示或局部放大。另外,還可模擬反應過程:斷開化學鍵和形成化學鍵是有機反應的本質,如乙醇與金屬鈉、溴化氫、濃硫酸、氧氣(銅作催化劑)等物質反應時,究竟哪些共價鍵斷開,哪些共價鍵形成,可利用多媒體Flas展示給學生,使學生加深理解。
三、增加學習趣味性
在講課中途或主要教學任務基本完成之后,教師可以增添與化學知識相關的趣味性內容,如幽默故事、幽默畫或笑話,以休整學生的學習思維,使學生自始自終都保持良好的聽課狀態,增添學習趣味性。
四、為教師傳授知識和拓展知識提供便利
課堂教學中有時為了教師的教和學生的學的便利,運用多媒體以幫助教師更好地解釋和表達教學內容。如對于圖表較多的章節,往往知識點較零碎雜亂,教師無論是講起來還是寫在黑板上,都是既費時又費力,學生的學習效果也很不好,這時若用多媒體將各種圖表做成課件,既清晰又直觀地展示給學生,一定會收到很好的效果。例如在講“影響化學反應速率的條件及影響化學平衡的條件”時,可設計成兩個表格即“條件變化對化學速率的影響”和“條件變化對化學平衡的影響”,把這些表格內容做成幻燈片,對重點、難點知識進行特別區分,如顯示閃動或特殊顏色等。上課時邊講邊放映,這樣不僅能加快學生對知識技能技巧的形成,而且能將知識系統化,較好地完成教學任務。再如在各章復習或總復習時,往往設計內容較多,這時可教師利用多媒體把所要復習的內容分類總結制作成幻燈片,同時添加一些播放效果:先顯示提綱,讓學生回答問題,再顯示提綱以下內容。待復習內容串講后將整個內容在大屏幕上顯示,這樣使學生很容易弄清楚知識的脈絡,便于系統理解和掌握。
在拓展知識方面,可拓展化學前沿的知識:如學完金屬晶體的導電性后,可以呈現超導體的基本知識和產品圖片,供學生閱讀,擴大學生的視野。還可拓展與所授知識相關的化學史知識:如在學習碳酸鈉一節時,可呈現侯德榜的事跡及圖片資料,以加強學生的情感教育。也可拓展與課本知識相關的能開拓視野知識:學習金屬的冶煉中涉及礦物的知識時,呈現“綠色植物中的化學知識”的材料,里面介紹了科學工作者借助植物尋找礦藏的知識;學習乙醇的知識時,可以呈現“魚類腥味及去腥辦法”的材料,讓學生了解魚腥產生的原因及其除腥的方法。