有机化学实验教学探索及实践

摘要：基于有机化学实验教学自身特点，如实验室化学试剂用量大、存放多种易燃、易爆、有毒甚至剧毒的物品等，将安全意识与安全知识融入实验教学，贯穿有机化学实验课程各个环节，有利于提高有机化学实验教学质量。通过有机化学实验教学，有效地培养了学生安全意识，促使学生注重有机化学的实验细节，提高了实验教学质量，为培养合格化学人才提供了安全思想保障。

关键词：有机化学；安全教育；实验教学

教育部部长陈宝生同志指出：本科不牢，地动山摇。人才培养是大学的本质职能，本科教育是大学的根与本，在高等教育中是具有战略地位的教育、是纲举目张的教育。世界一流大学，首先要有一流的本科教育。高质量本科人才培养，无论是文科、还是理科，实验教学都是大学教学的重要组成部分，因此各高校必须高度重视实验室的安全运行。在以化学为基础的相关专业的实验课程中，有机化学实验是必修的专业基础课程。通过有机化学实验课程学习，学生不仅能够扩展有机化学基础理论知识，增强理论联系实际的能力，而且能够培养学生严密的科学思维方式、严肃认真的工作作风[1]。如果要上好有机化学实验课程，并达到预期的教学目的，需要学生清楚地了解整个实验的内容、步骤，不仅要掌握有机化学实验的一般知识，而且要深入了解整个实验过程中的安全注意事项、仪器设备的性能与安全使用方法。有机化学实验所使用的试剂与无机、分析、物化等实验有很大程度的区别。有机化学实验所用试剂大多为易挥发、易燃烧、易爆炸、有毒性，反应物、产物及副产物均为有机化合物，均为化学危险品，特别是副产物是未知的化学物质，具有不确定的安全隐患[2-3]。因此，在整个教学过程中，从课前预习、实验过程到课后实验报告的撰写都必须贯穿安全教育，强化学生的安全意识。通过将安全教育贯穿有机化学实验教学的全过程，要求学生掌握实验原理，精选实验方案，优化实验步骤，完善实验装置，深入实验思考，从而达到实验教学目的，提高实验教学质量[4]。

1安全意识贯穿有机化学实验教学全过程

有机化学是一门实践性很强的学科，有机实验对有机化学的发展起着至关重要的作用，有机化学实验课与有机化学理论课是学生培养计划中两门平行的独立课程。有机化学实验与无机化学实验、分析化学实验与物理化学实验相比，其特点之一是在实验过程中容易出现安全事故，如实验试剂具有刺激性、腐蚀性、毒性或者易燃易爆，实验装置组装比较繁琐，实验操作涉及高温加热、加压、减压，实验过程中容易引发火灾和伤害事故等。学生在工作中只有形成了良好的安全意识及强烈的责任心，才能减少安全事件，防止安全事故发生。有机化学实验室正是培养学生具有这种意识的有效场所[5-9]。因此，提高学生安全意识，加强学生的安全教育是有机化学实验教学的必要任务。1.1强化学生安全意识。在本科人才培养方案中，有机化学实验课程覆盖化学、应用化学、材料、药学、食品、医学、生物、海洋科学等几十个专业，而有机化学实验课一般安排在大学一年级的第二学期。由于在中学时受实验条件的限制，有机化学实验课开设很少，多数学生几乎没有亲手做过有机化学实验。在大学时期进入有机化学实验室时，许多学生面对有机化学实验室和有机化学实验的特点，有些不知所措，更缺乏安全意识，稍不注意就有可能发生安全事故。因此，有机化学实验开始之前必须强化学生的安全意识，如进入实验室必须养成穿实验服和戴护目镜的习惯，不许将食品及饮料带入实验室，实验过程中要戴手套，保持实验室通风良好，离开实验室要洗手及关掉水闸、电闸、气闸等。1.2强化实验教学安全意识。大学基础化学实验分为无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验与高分子化学实验等5大基础实验课程。有机化学研究的对象为有机化合物，具有种类较多、结构复杂、性质特殊（易燃、稳定性差、有毒、一般难溶或不溶于水等）、反应复杂（反应慢、非单一反应）等特点，这些特点必然导致有机化学实验在开展的过程中会遇到如下问题：（1）具有一定安全隐患；（2）试剂消耗量大；（3）训练的操作程序多，且多为连续操作；（4）需要的时间长；（5）使用大量有机溶剂等。有机化学实验的一些安全隐患已经涵盖无机化学实验、分析化学实验、物理化学实验及高分子化学实验所存在的安全隐患，因此在有机化学实验教学中必须强化学生的安全意识。1.3安全意识融于有机化学实验教学中。在有机化学实验的整个过程中始终存在不安全因素，因此有机化学实验课程教学自始至终要提醒学生注意安全，稍不小心，就会发生烧伤、割伤或被试剂灼伤，严重的可能出现爆炸、伤人致命。基础有机化学实验课程的内容分为3大模块，有机化合物分离、有机化合物合成与有机化学性质。有机化合物的分离基本实验包含蒸馏、分馏、萃取、柱色谱、薄层色谱、重结晶与水蒸汽蒸馏等。有机化合物性质实验包含烷烃性质、芳烃性质、卤代烃性质、醇酚醚性质与醛酮羧酸性质。从以上有机化学实验的内容可以看出，有机化学实验无论是原料，还是产物都属于危化品，属于易燃、易爆类化合物，存在不安全因素。因此，在有机化学实验教学整个过程中都要贯穿安全教育。如开始称取化学样品时，要告诉学生针对试剂（样品）不同的化学性质，采用不同取样器皿；实验结束后，所有的试剂及实验中产生的废弃物，要针对其化学性质，采用不同的回收器具，用不同的办法进行保存，确保安全。

2安全知识融于有机化学实验教学各个环节

有机化学实验课是一门重要的基础课，起到理论与实践结合的桥梁作用，培养学生独立操作与动手的能力。由于有机化学实验具有一定的不可预测性，可能会出现不同的实验状况，需要灵活面对、临机处置，这就要求学生掌握好有机化学的基础理论知识，同时要求教师通过有机化学实验课程帮助学生掌握好这些知识与技能。本文把有机化学实验课程教学分为4个教学阶段，即课前预习、课程讲解、实验操作和撰写报告[10-12]。为了培养学生的安全意识，把安全知识融于有机化学实验教学的每个阶段。对于教师来说，该课程不仅是有机化学实验知识的教学，而且是有机实验安全知识的教学。对于学生来说，通过该课程的学习，学生不仅获取有机化学实验知识、提高实验操作能力，同时也学到了有机化学安全知识，达到了培养学生的目的。2.1课前预习——评估安全风险。如果要达到有机化学实验课程的教学目的，确保实验课程的教学质量，必须要求学生做好课前预习，以及指导学生如何进行课前预习，同时把实验过程中的安全事项融于预习之中。为了提高实验效率，把学生将要在课堂上进行操作的实验，全部制作成多媒体课件，供学生课前预习。如在预习“乙醇蒸馏”实验时，课件告诉学生如何选择热源，如何控制蒸馏时不能将烧瓶中液体蒸干，避免发生火灾或爆炸危险。另外，从安全角度考虑，学生一定要学会安全风险评估，对实验课程中的每一个步骤、每一个环节，都要做好风险评估，确保每次实验课的安全。通过预习实验步骤，学生要牢记如何安装仪器、将要用到哪些仪器、实验过程会出现什么现象等。同时通过预习，学生要了解在每一步操作中会遇到哪些安全风险、如何避免、如何解决；一旦出现安全事件，如何采取应急措施，立即解决。如在预习“熔点测定”实验时，该实验要防止如下安全事件，如温度计打破、水银散落，温度计套管上的小洞不能指向旁边的学生，防止酒精灯起火，防止烫伤、烧伤，b形管必须干燥，防止有水，以免甘油外溅。为了有效防止以上安全事故的发生，必须进行风险评估，采取相应的应急预案。如在预习“四氢呋喃除水”实验时，该实验最大的风险是产生氢气，氢气见光容易爆炸。针对这一安全风险，必须采取相应的措施消除安全隐患，如必须具备良好的通风设施，先要在敞口容器里，钠反应一段时间，必须使用微小的钠粒，使反应缓慢。此外，在预习阶段，师生还要准备好应对可能出现的安全事故的应急预案。2.2课程讲解——注重安全细节。课程讲解阶段是在学生动手实验操作之前，教师对本次实验内容进行系统讲解的过程。在该教学阶段，教师应告诉学生实验目的、实验原理、实验方法，明确所需仪器设备、药品的种类和用量，讲明实验条件、实验中将出现的情况等，特别是让学生了解在实验操作中、实验反应中的安全知识。在该教学阶段，培养学生在实验开始之前掌握好相关的安全知识，避免安全事故的发生，以此提高实验教学质量。如在讲解乙酰苯胺重结晶实验时，该实验掌握的安全知识包括如何避免沸水外溅烫伤、趁热过滤时烫伤、玻璃打破的刮伤等安全知识。2.3实验操作——警惕安全事件。实验操作是有机化学实验的关键环节，能够培养学生的观察能力以及规范的实验操作能力。此外，实验成败的关键直接关系到学生实验课程的成绩，关系到学生是否对有机化学实验课程感兴趣。在此阶段，由于学生独立操作，以及有机化学实验的独特性，可能因学生操作流程发生的变化、化学药品数量的称量不准确等，都会导致化学反应发生变化，引发安全事故。因此，学生在实验操作中，要特别警惕安全事件的发生。如在“正丁醚的制备”实验操作中，为了确保实验安全，警惕以下事项：实验装置必须规范，三口瓶与冷凝管夹子必须固定在同一铁架台上形成一个整体，摇动时避免玻璃断裂，使正丁醚着火；浓硫酸取用必须按规程操作，否则容易灼伤；反应前在三口瓶中加入沸石，防止反应暴沸；检查分水器是否漏液体，以免正丁醇燃烧等。2.4实验报告——扎牢安全意识。有机化学实验教学的最后教学环节——撰写实验报告，也就是实验总结。基于实验安全的角度，要求学生在撰写实验报告时，一定认真分析此次实验要注意哪些安全事项，使学生的安全知识、安全意识得到升华，潜移默化地培养学生的综合素养。如在撰写“正溴丁烷的制备”的实验报告时，一定要总结该实验的安全知识，如使用浓硫酸，要如何避免发生意外事故；反应中生成酸性气体溴化氢，除用吸收装置外，应在通风条件下进行操作，防止中毒事件发生；正丁醇及副产物正丁醚和1-丁烯都易燃烧，要防止着火事件发生；因此，对实验产物正溴丁烷应全部回收，登记入账管理等。

3结语

安全教育是一个系统工程。首先，教师需要高度重视，教师不仅教会学生如何获取有机化学知识，观察有机化学实验现象，思考有机化学起因，学会正确使用仪器设施等，而且要教导学生在获取化学知识的过程中如何获取安全知识，提高安全意识，学会自保、自救。其次，学生本身要有高度的安全责任感，以及安全意识，一踏入实验室的门槛，从实验内容到周围环境需建立实验安全路线图。在有机化学实验教学中，把安全意识及安全知识与有机化学实验教学融为一体，使其安全教育全程化、多样化。同时，加强师生的安全教育、提高安全意识、防止安全事故的发生，保证实验教学顺利进行，是提高人才培养质量的基本保障。

作者:徐石海  单位:暨南大学