化工院校专业实验“绿色化”实施的必要性及有效途径*

于 智，冯馨乐，于 洋，马 驰，王 娜

(沈阳化工大学，辽宁 沈阳 110142)

随着社会的发展，人们的绿色环保意识日益增强，人们对于绿色化学的重视伴随着整个环境保护意识的提升，而人们的日常生活又处处离不开化学化工行业，二者的矛盾必然推动着绿色化学理念的建立和发展。

我国的高校特别是化工院校，专业实验是其实践教学的重要组成部分，几乎每天学生都要进行各种各样的专业实验，而这些专业实验必然要消耗大量的化学药品，并且大部分化学药品有毒或有腐蚀性，甚至还可能导致实验过程中伴随有毒气体或有毒物质的产生。因此，在化工院校对传统专业实验如何进行大胆的改革，如何加强对专业实验教学的“绿色化”教育，培养学生的环境保护和可持续发展意识，使学生了解并懂得如何减少化学实验污染，具有重要的现实意义。

1 化工院校专业实验“绿色化”的必要性

绿色化学是指用化学的方法和技术来减少甚至消灭那些对人类健康、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。绿色化学的理想在于尽量少或不使用有毒、有害的物质，尽量少或不产生废物，它是一门从源头上阻止污染的化学[1]。

从科学思维的角度看，绿色化学是化学反应过程、化学工程内容的更新和提升，代表着化学化工行业的研究发展方向；从环境学的角度看，它追求从源头上消除污染，保护社会生态环境；从经济学角度看，它可以充分利用资源和能源，降低成本[2]。化工类院校的教师必须坚持可持续发展的科学观念，在日常教学中要多渠道、多层次地在思想上渗透给学生绿色化学的理念，同时在实验教学中更应引导学生关注生态环境与社会发展，引导学生加强环境保护意识与社会责任感，并要采取切实有效的教学手段引导学生树立科学、正确的绿色化学观。因此以“绿色化”专业实验的原则为指导，结合化学教学实验自身的特点，实现专业教学实验绿色化的改革是势在必行的。

2 专业实验“绿色化”的教学意义

2.1 有助于工程教育人才培养目标的达成

为提高我国工程教育人才培养质量，工科专业毕业生达到行业认可的质量标准要求之一-毕业要求7(环境和可持续发展)，要求在课程设置中必须培养学生具有环境和可持续发展的意识，而这一人才培养目标的达成恰好可以通过在化工院校的专业实验教学中得以实现，即绿色化学理念的渗透对于工程教学人才培养目标的达成具有重要的现实意义。实验指导教师在专业实验的教学过程中，要结合实验教学适时将绿色化学理念进行引导和渗透，这样就能在潜移默化中让学生树立“绿色化”的观念意识，使学生逐渐接触并了解化学领域的低碳环保策略，可促进工程教育人才培养目标的有效达成。

2.2 有助于培养学生的学科专业素养

社会在不断地发展与进步，人们的环保意识正在不断地进步与加强。实验教学中的传统化学理念正在向绿色化学的新理念转变。专业实验“绿色化”的实施离不开严谨的科学态度和严密的逻辑思维，同样专业实验“绿色化”实施可以培养学生具备严谨的治学态度，促进学生理性思维和创造性思维的养成，帮助学生从不同的视角认识化学领域的技术发展对现代社会的影响，这对于学生学科视野的开阔、学科专业素养的培养具有积极的促进作用。

2.3 有助于激发学生的专业学习兴趣

专业实验的“绿色化”教学理念，将知识传授、能力培养、素质提高贯穿于实验教学全过程，按照绿色化学的理念组织专业实验教学，有助于带动化工院校专业人才培养的模式的改革与创新，推动了实践育人，进一步完善和补充了化工院校工程型、应用型人才的培养模式。

由于化工类高校专业实验的特殊性，对学生整体的学习及动手能力要求较高，少部分学生可能会对专业实验产生畏惧心理，做实验时畏手畏脚。在专业实验教学中渗透绿色化学理念，能够使学生由浅入深细致地了解专业实验的可操作性与实用性，同时让学生获得与众不同的崭新的实践体验，让学生体验学以致用的快乐，并在已经建立的整体专业知识体系的基础上验证实践，激发学生们的专业学习兴趣，深化对专业的认识，提高了学生的动手操作能力及工程实践能力，使学生真正受益，对学生学习兴趣的提高和学习热情的激发具有显著作用。

2.4 有助于推动社会的可持续发展

绿色环保是当今社会发展的重要命题。高等院校承担着为国家现代化建设输送应用型技术人才的首要任务，现阶段高等院校所培养的专业人才最终将会成为未来国家建设各个行业的生力军。在高度重视社会可持续发展的今天，培养拥有绿色化学理念的化工人才已经成为实现国家未来化学工业建设的重要保障。因此，化工类高校必须高度重视自己所承担的时代使命，确保越来越多的培养人才树立可持续发展的绿色化学理念。

3 化工院校专业实验“绿色化”的实现途径

3.1 树立专业实验“绿色化”的教学理念，思政教育融入专业实验教学

习近平总书记多次强调思政理论课是落实立德树人根本任务的关键课程，要挖掘其他课程与教学方式中蕴含的思想政治资源，实现全员全方位育人[3]。化工院校专业实验课均为必修实践课程，专业实验的开设目的不只是提高学生的专业知识水平与专业实践技能，还应当顺应时代潮流与教育需要，立德育人，提高学生的思想政治水平。将思政教育与专业实验课程内容同向同行，并将思政教育融于日常课程教学中，在传授知识的同时充分发挥实验课程的价值引领作用，有助于提高学生的职业道德素养和人文素养。在专业实验中，应培养学生的团队合作精神、安全环保意识与责任感。因此，思政教育融入专业实验教学势在必行，对学生综合素质的全面培养具有重要的现实意义。

3.2 修订专业实验教学大纲，将绿色化学理念植入实验课程的教学目标

专业实验教学是化工类院校本科实验教学环节不可或缺的一部分，也是实现专业教学目标的重要途径之一。通过综合运用本专业核心课程及相关领域的知识及实验技能培养学生分析和解决实际问题的能力，可以为培养具有自主创新能力的高素质应用型人才提供保障[4]。这就要求专业教师在在制定专业实验课程大纲时，不仅要将提高学生对目标产物的合成制备、质量控制、工艺设计等问题的分析和解决等能力作为课程目标，而且要将绿色化学观念的培育融入课程目标。授课老师要充分认识到，实验教学不仅仅教授学生实验知识和技能，更是培育学生绿色化学理念的一种有效途径。绿色化学中蕴含着科学思维、科学方法和科学精神，其构成了绿色化学的教育价值。专业教师应将培育学生的绿色化学理念作为教学基本要求和教学重点，积极探索将绿色化学理论与实验教学紧密结合的有效方式，并将学生是否建立绿色化学理念作为是否达到教学目标的衡量标准之一[2]。

3.3 探索专业实验教学新模式，突出绿色化学思想

在开设专业实验确定实验项目时，专业教师首先要基于“绿色化”的教学理念构建合理科学的实验体系并要满足教学目标的有效达成。为了切实提高学生的综合实验技能和动手能力，我们在原有验证性专业实验的基础上，对实验教学模式进行了适当的调整，在专业实验环节增加了项目式实验教学。如在《涂料配方设计及制备》项目式实验教学中，学生们分成项目小组，学生组内通过查阅文献及自主探索、讨论，最终自行设计实验路线和方案，并要做成PPT演示讲解，在指导教师论证可行的基础上展开实验。通过项目式实验教学的开展，一方面，考察和锻炼了学生运用所学专业基本知识和基本技能的综合分析和解决实际问题的能力，同时培养了学生的创新能力和实践技能，激发了学生的学习专业知识的积极性和主动性；另一方面，可以培养学生在设计实验路线、实施实验方案的过程中认识所制备绿色环保涂料在日常生活中的重要性，同时也培养了学生们良好的科研素养和实事求是的工作作风。

3.4 精简优化实验内容，开展微型化的专业实验

微型化学实验是指以常规实验十分之一到千分之一微小的试剂量，在保证实验效果的同时，在微型化的仪器装置中进行的化学实验。如在高分子化学专业实验中，原有甲基丙烯酸甲酯本体聚合——有机玻璃板的制备已改成在试管内进行小型有机玻璃棒的制备，在保证实验实质等效的前提下，充分融入“绿色化”的实验教学理念，收到了良好的实验效果。微型化的专业实验的有效实施，由于所用实验试剂的量大大减少，与其相关的辅助材料、水电的消耗也大大减少，极大程度地降低了实验成本；同时由于实验试剂用量的大大减少，也使爆炸、燃烧、中毒等事故相应减少，产生的“三废”量也很少，提高了实验的安全性的同时，实验环境条件也得到有效改善，基本上从源头解决了实验室的污染问题，有效地保护了实验环境。

3.5 拓展专业实验教学的平台建设，实施虚拟仿真实验

化工院校专业实验突出特点是不仅消耗大量的化学药品和水资源，且一些化学试剂价格昂贵，部分化学试剂有毒、有害、甚至在实验中容易引起爆炸等危险。同时在一些化工类理工科高校由于实验条件的限制，实验场地小、台套数有限，造成学生动手机会少，理论课与实验课脱节，这是理工科学生在学习中普遍遇到的问题。

随着现代信息技术的发展，实验教学中可以积极尝试拓展专业实验教学平台，实施虚拟仿真现代化的教学手段，使专业实验教学中一些由于试剂昂贵、操作危险、过程复杂等问题难以实施的实验过程，在虚拟仿真实验平台中得以实现。如在我们专业实验教学中自主开发了——苯乙烯的配位聚合仿真实验，由于该实验聚合反应条件比较苛刻，需要在无水无氧的条件下进行，常规的实验条件是难以达到的，专业实验教师自主开发利用文字、声音、图像、动画等计算机多媒体技术对实验原理、装置、流程、实验过程进行虚拟仿真，让学生在计算机屏幕上达到身临其境的感觉，这样既让学生即学会了配位聚合的实验操作方式，又使那些危险性较大、常规条件不聚合的专业实验变成了绿色化学实验。虚拟仿真实验可以使“实验室”走进课堂，“仪器”搬上讲台，使实验操作，微观过程的展现成为可能。学生则可以通过实验仿真模拟课件，进行模拟实验训练，这也是“绿色化”专业实验理念的体现。因此，拓展专业实验的教学平台，进行虚拟仿真实验的进行不但可以加深学生对专业实验内容的认知，构建出丰富的虚拟场景，拓宽学生的实验研究范围，还可以让学生综合运用现代化实验教学手段进一步增加学生参与实验的积极性，有效地提升了“绿色化”专业实验的教学效果。

4 结语

发展绿色化工是可持续发展及应对环境与资源挑战的客观要求和必然趋势。结合当前高校的思政教育，高等院校的人才培养也要体现具有环境保护意识和可持续发展意识的教学目标。在高等教育中引导学生树立绿色化学的观念，不仅对学生自身的发展具有重要的引领作用，对全民综合素质的提高也具有重要的推动作用。因此，在专业实验教学中特别是在化工类高校的专业实验教学中倡导并开展“绿色化”专业实验教学的改革与实施是非常必要的，也是刻不容缓的，是摆在高校专业教师面前的一项艰巨的任务。化工院校的专业教师应通过实验教学进一步强化学生的环保意识并开展“绿色化”实验项目的设计和实施，使学生牢固树立绿色化学理念，让学生意识到绿色化学在可持续发展中的重要作用[5]，掌握“绿色化”专业实验的新方法和新技术，为最终杜绝环境化学污染，保护环境，实现“绿色家园”的目标而努力。