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1高校綠色化學(xué)實驗教育現(xiàn)狀

1.1綠色化學(xué)概念的普及。綠色化學(xué)，聽起來很簡單，但是教師要將其豐富的內(nèi)涵發(fā)掘出來讓每一個藥學(xué)研究生熟悉卻并不簡單。學(xué)生普遍認為綠色化學(xué)強調(diào)的是環(huán)境保護，是讓盡可能多的實驗步驟都趨向綠色方向。然而，真正意義上的綠色化學(xué)卻是將傳統(tǒng)實驗綠色化的開發(fā)過程與實驗的效果放在同樣重要的地位進行自身的調(diào)整并研究的［2］。教師只有將綠色化學(xué)這種兼顧實驗效能與環(huán)境友好的理念傳遞給學(xué)生，才能從思想上根本扭轉(zhuǎn)學(xué)生對于綠色化學(xué)不會影響課題實驗進度或者效果的偏見。1.2實驗室管理制度。實驗室是藥學(xué)專業(yè)研究生的科研第一陣地，因此實驗室的管理無論對于保證每個學(xué)生實驗的順利進行還是貫徹綠色化學(xué)實驗制度都十分重要。隨著綠色化學(xué)理念的普及，全國高校實驗室，特別是研究生進行科研課題的實驗室大部分是學(xué)校軟件與硬件設(shè)施都是最好的實驗室，一些經(jīng)典的綠色化學(xué)實驗制度都寫進了實驗室的管理制度中。比如早期提出的5R原則，但是由于學(xué)校實驗室管理人員或者導(dǎo)師對于學(xué)生綠色化學(xué)實驗方面監(jiān)督力度不夠，研究生在實驗時往往容易疏忽。1.3課題的設(shè)計。藥學(xué)研究生課題的來源大都是國家、部門或者地區(qū)相關(guān)科研基金的申請。目前，越來越多的專家評委開始從綠色化學(xué)實驗的角度去評審項目申請書。比如在天然產(chǎn)物的提取過程中要求全程不使用有機試劑，其目的就是為了保證用于細胞和動物實驗的天然產(chǎn)物不受污染，保障實驗人員的安全，更是為環(huán)境保駕護航，所以，藥學(xué)類綠色化學(xué)實驗不僅僅是保護環(huán)境，更是保護人類自身身體健康不受有毒化學(xué)物質(zhì)的損害。1.4實驗室差距。我國藥學(xué)專業(yè)研究生實驗室大都集中在醫(yī)科大學(xué)、中醫(yī)藥大學(xué)和綜合性大學(xué)的藥學(xué)院，由于地區(qū)和綜合實力等差異往往造成各校實驗室硬件設(shè)施的差距很大，有些大學(xué)對于綠色化學(xué)實驗的主觀重視程度往往不夠，此外由于經(jīng)費不夠、設(shè)施不完善等客觀因素造成的沒有能力配套相關(guān)綠色化學(xué)實驗設(shè)施，致使綠色化學(xué)實驗的開展情況存在差距。1.5綠色化學(xué)實驗的具體應(yīng)用。1.5.15R原則。5R原則，即在綠色化學(xué)實驗中:拒用危險品(Reject);減量使用(Reduce);循環(huán)使用(Recycle);重新使用(Reuse);再生(Regenerate)［3］，是目前推廣的較為典型的綠色化學(xué)策略。各高校無論從無機化學(xué)、有機化學(xué)到藥物化學(xué)的實驗教學(xué)還是實驗室的教育管理都已應(yīng)用該原則。白廣梅［4］等將經(jīng)典的5R原則應(yīng)用到了高校化學(xué)的實驗教育中，在多相離子平衡實驗中將傳統(tǒng)的沉淀離子及沉淀劑Pb2+和K2CrO4經(jīng)過反復(fù)實驗更換成Cu2+和NaOH，避免了Pb、Cr有毒重金屬的使用，實驗現(xiàn)象顯著。曹忠［5］等在針對教研室研究生的綠色化學(xué)教學(xué)研究中，從基礎(chǔ)化學(xué)實驗抓起，從研一開始就灌輸學(xué)生綠色化學(xué)的理念，利用博士直接監(jiān)管研究生的機制配合5R原則，將強酸強堿試劑進行中和后再回收，取得了一定的成果。1.5.2半微量實驗。微量實驗不僅僅是減少試劑的使用量那么簡單，其要求實驗室配套的設(shè)施也應(yīng)在常量操作的基礎(chǔ)上有所調(diào)整。比如稱量用具、反應(yīng)容器、測定儀器都要進行一定程度的更新。介于微量實驗對于綠色化學(xué)實驗改革帶來的效果最為明顯，并且改革不需要耗費太多的精力用于替代反應(yīng)或者試劑的摸索，故該法常被許多實驗室所采納。付引霞［6］等在推進有機化學(xué)實驗微量化改革的實踐中，先通過推廣半微量化實驗在學(xué)生實驗具體操作中的應(yīng)用，進行教學(xué)改革評估后再對微量化實驗改革進行設(shè)計，效果顯著。因微量化實驗不僅對學(xué)校實驗設(shè)施的更新上有一定的要求，而且更主要對實驗操作人員技術(shù)提出挑戰(zhàn)。因為傳統(tǒng)的經(jīng)典實驗，特別是驗證性的實驗經(jīng)過多年的發(fā)展其反應(yīng)試劑的量已經(jīng)控制得很小，再進行微量的改進勢必造成誤差的放大，無論對于學(xué)生還是教師都是一種考驗。但是，微量實驗是今后發(fā)展的必然趨勢，隨著科學(xué)研究水平的提高，細胞、分子和基因水平的科學(xué)研究已成為熱點，培養(yǎng)藥學(xué)專業(yè)研究生微量化學(xué)實驗的能力，有助于他們更好地完成研究課題。1.5.3實驗廢棄物的綠色化處理。藥學(xué)專業(yè)研究生化學(xué)實驗所產(chǎn)生的廢物大都是一些強酸強堿或者有毒物質(zhì)。對于此類廢棄物的處理，高校實驗室大部分都有著明確的規(guī)定，有專門的人員負責(zé)回收，也有固定的時間、場地和容器統(tǒng)一回收。像垃圾分類那樣，實驗廢棄物可簡單地分為無機試劑和有機試劑，而有些國家卻將可以回收的垃圾再次細分，而將化學(xué)試劑廢棄物盡可能精細地分類是新時期綠色化學(xué)的更高要求。馬曉光［7］在研究高?；瘜W(xué)實驗廢棄物的分類回收時提出了按照實驗廢棄物的具體理化性質(zhì)進行處理后再回收的方法，將實驗廢棄物對環(huán)境的污染降低后再丟棄。比如一些劇毒的金屬鹽類廢棄物，可以將金屬沉淀后使其與電解質(zhì)溶液分開再進行回收。1.5.4新型實驗技術(shù)與方法的引入。藥物合成實驗中經(jīng)常用到有毒、有害、易燃易爆的試劑，而且廢氣、廢液和廢渣的排放如果不合理處置也會對環(huán)境造成一定的污染。對這些試劑及廢物的回收已經(jīng)不是解決綠色化學(xué)實驗的根本所在，而應(yīng)該從實驗試劑和實驗方法的更換上去著手。任巧等［8］提出了將高效能的生物催化劑和過渡金屬催化劑引入藥物合成實驗過程中，以提高反應(yīng)效率，節(jié)省實驗試劑使用量;在實驗方法上引入離子液體、超臨界CO2和超臨界H2O代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機溶劑。

2藥學(xué)研究生綠色化學(xué)實驗教育改革

基于當(dāng)前全國高校綠色化學(xué)實驗的現(xiàn)狀及改革方向分析，結(jié)合本校自身特點，筆者提出以下幾點改革建議。2.1研究生綠色化學(xué)意識的培養(yǎng)。2.1.1綠色化學(xué)基礎(chǔ)理論的教育。藥學(xué)專業(yè)的研究生不只來源于藥學(xué)專業(yè)，通常還包括農(nóng)林、生物、化工、醫(yī)學(xué)及護理等跨專業(yè)的生源。針對有些本科化學(xué)基礎(chǔ)薄弱的研究生，教師要推廣綠色化學(xué)實驗教育，首先要幫助他們鞏固掌握基礎(chǔ)化學(xué)實驗原理和提高操作技能。教師可以在開展正式課題實驗之前安排他們參加本科生的化學(xué)實驗課程，使他們掌握相關(guān)化學(xué)實驗的基本原理，操作步驟，這樣有助于更好地開展綠色化學(xué)實驗教育。2.1.2綠色化學(xué)教育考核的推進。本校研究生實驗室由學(xué)校統(tǒng)一進行管理，每名研究生在進實驗室之前都有入站培訓(xùn)教育，通過考核后才能進站。目前，對于入站的培訓(xùn)大多數(shù)內(nèi)容都是針對實驗室安全方面的，所以研究生對于實驗室的安全守則掌握較好，那么適當(dāng)?shù)丶尤刖G色化學(xué)實驗的培訓(xùn)與考核機制，使綠色化學(xué)實驗的考核結(jié)果與其能否進站以及平時的考評掛鉤，將使綠色化學(xué)實驗的地位得到顯著提升，可增強研究生綠色化學(xué)實驗的意識。2.1.3少數(shù)民族研究生的教育。本校藥學(xué)研究生有一半以上為新疆少數(shù)民族學(xué)生，這些學(xué)生中又有一大部分為本科“民考民”生源，他們的漢語水平相對較弱，這就造成在一定程度上綠色化學(xué)實驗的推廣會遇到語言文字溝通方面的障礙。比如少數(shù)民族研究生導(dǎo)師和實驗室管理人員是漢族，那么綠色化學(xué)實驗的具體教育就會受到影響，因為它不同于傳統(tǒng)的教育模式，更多的要求新思維和新信息的滲入，有些概念即使?jié)h族學(xué)生領(lǐng)會起來也沒有那么容易。所以學(xué)?？梢钥紤]為這類研究生安排一位少數(shù)民族實驗室管理人員或者漢語水平高的研究生對其指導(dǎo)。2.2實驗試劑的入庫管理。本校地處祖國西部邊陲，化學(xué)試劑生產(chǎn)企業(yè)較少，藥學(xué)研究生使用的試劑大部分需由內(nèi)地試劑生產(chǎn)企業(yè)或經(jīng)銷商經(jīng)長途運輸送達。由于許多化學(xué)試劑性質(zhì)不穩(wěn)定，廠家在考慮運輸問題時往往又忽視了長途和極端氣候的影響，這些因素會造成部分試劑在運輸過程中出現(xiàn)一系列問題。比如95%乙醇常會由于運輸過程中的震蕩造成容器密封性降低，引起揮發(fā)。所以各個課題組在采購試劑時應(yīng)盡可能多地考慮到長途運輸過程對試劑造成的影響，選擇正規(guī)廠家，做到試劑入庫前的檢查，以防止失效或者變質(zhì)試劑流入實驗過程中，從而對整個實驗造成影響，避免浪費更多的化學(xué)試劑，從源頭試劑質(zhì)量的控制上來節(jié)省試劑。2.3實驗室節(jié)能減排。綠色化學(xué)實驗不僅要求對化學(xué)試劑的綠色處理，更要求整個實驗過程的綠色化。學(xué)校實驗室由于采用公共平臺管理模式，每個課題組水電的使用情況都得不到統(tǒng)計，這極易造成研究生節(jié)能減排意識淡薄。比如旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的使用過程需要循環(huán)水的接入冷卻，而且其水的使用量很大，水龍頭一開就是幾個小時，造成自來水嚴重浪費，那么引入一套自來水的回收加冷卻裝置便可以解決這個問題。2.4實驗室試劑的回收循環(huán)利用。乙醇是目前藥物提取實驗中耗費比較多的一種試劑，其常作為某些藥物的溶劑或者沉淀劑使用，藥物提取出來后又需將其除去，而乙醇是一種易揮發(fā)物質(zhì)，收集相對簡單，而且回收后的溶劑純度較高，可以在經(jīng)過一定雜質(zhì)和濃度的檢定后反復(fù)使用。一些催化劑，比如［Ru2Cl3(p-cymene)2］［PF6］也可以通過萃取反復(fù)循環(huán)使用［9］。所以利用化學(xué)實驗自身的一些特點，使更多試劑可循環(huán)利用，將為綠色化學(xué)實驗的構(gòu)建增加更多的內(nèi)容。2.5仿真實驗的引入。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，越來越多的軟件被開發(fā)出來應(yīng)用于各行各業(yè)，朱平平等［10］將檸檬酸法制備SDC的實驗操作步驟放入了電腦中，方便學(xué)生的學(xué)習(xí)。陳田［11］利用計算機虛擬實驗室軟件對一些高危實驗進行了模擬操作教學(xué)，讓學(xué)生在電腦上動手操作每一個步驟。這樣學(xué)生不僅避免了有害試劑的接觸，也在增加他們興趣的同時讓其掌握了更多實驗。實驗往往避免不了操作不當(dāng)帶來的誤差，操作的失誤不僅影響整個實驗結(jié)果，而且會造成試劑和實驗材料的浪費。教師利用計算機軟件模擬研究生藥學(xué)實驗，讓學(xué)生實驗前先在電腦上操作一遍，包括試劑的處理、儀器的操作、反應(yīng)條件的選擇及結(jié)果的預(yù)期分析等每一個步驟，使學(xué)生做到心中有數(shù)，可以從一定程度上降低預(yù)實驗的操作失誤，提高實驗效率。所以，各課題組或者實驗室可以根據(jù)自己實驗的需要購買相對應(yīng)的軟件，模擬實驗操作，避免試劑不必要的浪費與污染。2.6微信平臺的搭建現(xiàn)代研究生時刻都在關(guān)注微信，因為學(xué)校的重要通知以及導(dǎo)師的工作安排幾乎都是通過微信平臺進行傳遞。相關(guān)實驗室可構(gòu)建一個綠色化學(xué)實驗公眾號或者交流群讓所有實驗室的管理人員和實驗人員進入，管理員可以綠色化學(xué)實驗的最新動態(tài)、制度和具體要求，方便實驗人員及時了解遵守;實驗人員也可以在線提問，方便實時溝通和交流。此方式將綠色化學(xué)實驗融入實驗人員每天的學(xué)習(xí)工作中去，讓其變成科研實驗的一部分。

3結(jié)語

綠色化學(xué)實驗是目前全社會都在提倡的一種實驗新思維，藥學(xué)實驗應(yīng)當(dāng)努力深化綠色化學(xué)的理念，構(gòu)筑人類的綠色健康，藥學(xué)專業(yè)研究生更要樹立綠色化學(xué)實驗的意識，積極實踐，相關(guān)教師也要加大綠色化學(xué)實驗的教育，更好地指導(dǎo)研究生參與綠色化學(xué)實驗。雖然目前全國高校實驗室綠色化學(xué)實驗的推進存在一定的問題，但也取得了一定的成果，每位教育工作者從自身工作崗位出發(fā)，不斷地提出新問題、新思路和新方法必將為全社會的綠水青山貢獻出自己的一份力量。

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作者:海力茜•陶爾大洪 單位:新疆醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院