論化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗教學(xué)改革
建立綠色化學(xué)與化工實驗室被認為是解決實驗室三廢問題的主要途徑,怎樣分析化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗教學(xué)改革?
一、化學(xué)實驗室三廢問題的現(xiàn)狀
大家都知道,做實驗的過程中肯定會有有毒的、有害的物質(zhì)產(chǎn)生,這些物質(zhì)會污染環(huán)境。就目前來看,大部分的化學(xué)實驗室都是污染源,很多沒有被處理過的廢水、廢氣會被排到地下和空氣中,這會使學(xué)校和附近的學(xué)生和居民受到很大的影響。
高校實驗室排污管理要規(guī)范和加強,將高校實驗室納入環(huán)境監(jiān)管范圍,在《天津市高校實驗室評估標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中,也對高校實驗室的環(huán)境安全、廢棄物的處理做了明確規(guī)定。高校培養(yǎng)的化學(xué)化工類人才,今后都將是我國化學(xué)化工行業(yè)的頂梁柱,將直接影響我國化學(xué)化工行業(yè)的發(fā)展。作為高等院校化學(xué)化工專業(yè)的學(xué)生,若不具備綠色化學(xué)意識,對實驗過程中產(chǎn)生的各種殘渣、廢液任意處理,將既污染環(huán)境,又造成資源浪費,不符合可持續(xù)發(fā)展的社會意識。
二、綠色化學(xué)實驗室
綠色化學(xué)是指從污染預(yù)防的基本思想出發(fā),在化工生產(chǎn)、化學(xué)實驗始端就采用預(yù)防的科學(xué)手段,使整個過程和終端達到零排放或零污染。綠色化學(xué)是研究如何從化學(xué)反應(yīng)的設(shè)計、反應(yīng)的進行、產(chǎn)物的使用及廢棄過程中使污染減少到最小的新興科學(xué),是一門從源頭上阻止污染的化學(xué),被認為是未來化學(xué)發(fā)展的方向。
建立綠色化學(xué)與化工實驗室被認為是解決實驗室三廢問題的主要途徑,已成為一種必然的趨勢。進入21世紀(jì),國內(nèi)外建立綠色化學(xué)實驗室的呼聲逐年提高,國內(nèi)有多所大學(xué)都先后建立或提出建立綠色化學(xué)實驗室,甚至一些中學(xué)也都提出建立綠色化學(xué)實驗室的概念。
建立綠色化學(xué)實驗室,其根本目的是從節(jié)約資源和防治污染的觀點來重新審視和改革傳統(tǒng)化學(xué)與化工實驗,采用“3R”(減量化Reduce、再利用Reuse、再循環(huán)Recycle)原則解決化學(xué)與化工實驗中出現(xiàn)的污染問題,目的是減少和消除對環(huán)境的污染,培養(yǎng)學(xué)生的綠色環(huán)保意識。
建立綠色化學(xué)實驗室,將減少化學(xué)實驗污染,與綠色化學(xué)零距離接觸,將綠色化學(xué)融合于化學(xué)課程教材改革和課堂教學(xué)改革中,使綠色化學(xué)成為化學(xué)教育的一個重要的組成部分,這是當(dāng)前化學(xué)教育面臨的一項嶄新課題。
三、化學(xué)實驗教學(xué)改革措施探討
如何改革化學(xué)實驗室,使其成為綠色化學(xué)實驗室,是目前的首要任務(wù),我們可以從以下三個方面改革:
1.演示實驗
演示實驗是化學(xué)教學(xué)中廣為應(yīng)用和最為有效的一種教學(xué)形式,它可用于許多場合,用于化學(xué)概念、化學(xué)基本理論的教學(xué),能為學(xué)生提供感性認識材料。用在課的開始,可起到激發(fā)學(xué)生興趣,調(diào)動求知欲望的積極作用;用于驗證假說,有助于培養(yǎng)學(xué)生進行推斷、作出結(jié)論、解決問題的能力;用于學(xué)生提出問題,可以考核學(xué)生觀察、記憶和運用知識的能力;用于解答化學(xué)問題,能啟發(fā)學(xué)生解題的思路。演示實驗可以使學(xué)生學(xué)到正確、規(guī)范的實驗操作方法和技能,受到教師良好實驗習(xí)慣和嚴(yán)謹認真的科學(xué)態(tài)度的熏陶和感染。
教師可運用錄像、VCD和多媒體課件等手段優(yōu)化實驗教學(xué),調(diào)動學(xué)生的積極性,突出重點,突破教學(xué)難點。演示實驗應(yīng)使每位學(xué)生都能看清楚,對于一些細微或瞬間完成的實驗,教師應(yīng)借助實物投影儀把實驗放大,使學(xué)生看得真切。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中遇到一些要求高、設(shè)備貴重的實驗往往難以開展,多媒體正好可彌補這一缺陷。例如:(1)物質(zhì)條件受限制的化學(xué)實驗;(2)爆炸、毒性較大且不易控制的一些危險實驗;(3)易出錯誤的實驗,多媒體模擬一些錯誤的實驗,可使學(xué)生親眼感受錯誤操作的危險性,從而避免錯誤的發(fā)生;(4)微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其運動的實驗。這些實驗有時通過語言描述比較困難,結(jié)構(gòu)模型的使用又不方便,而借助多媒體三維圖功能則有利于學(xué)生對微觀世界的理解,有利于學(xué)生空間想象能力的培養(yǎng)。
2.微型實驗
微型化學(xué)實驗是20世紀(jì)80年代崛起、國際公認能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的一種化學(xué)實驗的新技術(shù)和新方法,其基本特征是儀器微型化和試劑用量少,具有污染少、現(xiàn)象明顯、快速、節(jié)約、安全等優(yōu)點。微型實驗的開設(shè)對毒性大、藥品貴、耗量大、易燃、易爆、污染嚴(yán)重、操作復(fù)雜的化學(xué)實驗尤為重要,它能杜絕或明顯減少實驗過程中給環(huán)境帶來的污染,體現(xiàn)了綠色化學(xué)的原則。化學(xué)實驗微型化是微型化學(xué)實驗的重要組成部分,更是當(dāng)前化學(xué)實驗教學(xué)改革的重點,對不斷增強學(xué)生的動手、創(chuàng)新能力,具有重要的意義。
微型化學(xué)實驗相對于大多數(shù)常規(guī)實驗是有優(yōu)勢的,但是,微型化學(xué)實驗也不可避免地存在著一些不足。微型實驗由于儀器、裝置都小,實驗的可見度低,如果不采用投影放大實驗現(xiàn)象的補救方法,或邊講邊實驗的方法就不宜用于演示實驗。另外,微型化學(xué)實驗在攪拌、抽濾、分液、控溫實驗操作上難度較高。
因此,在大學(xué)應(yīng)推廣微型化學(xué)實驗,但這么做并不意味著要用微型化學(xué)實驗取代所有的常規(guī)實驗,而是要使兩者取長補短。
3.循環(huán)實驗
“發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,實施清潔生產(chǎn)”是國內(nèi)外很多化學(xué)化工企業(yè)近年來的發(fā)展口號,其實在大學(xué)化學(xué)化工實驗室也應(yīng)提出“發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,實現(xiàn)清潔實驗”的口號。
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