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高校有机化学实验教学研究

有机化学是一门以实验为基础的学科。有机化学实验课程也是化学及其相关专业必修课程。它是一门实验实践课程,学生通过实验实践学习,一方面可以更深刻的认识有机化学中的基本概念和基本理论知识,另一方面还可以培养创新实践能力。因此,有机化学实验课程是一门理论教学不可替代的课程[1-2]。通过对我院有机化学实验课程长时间的观察与分析,我们发现有机化学实验课程与我们的培养目标还存在一定的差距。今年我院举办了实验技能竞赛,从竞赛的过程中反应出许多的问题,如学生实验基本操作技能不扎实、知识迁移能力不足、缺乏创新等。学生的问题折射学校教学的问题,因此我们一致认为有必要对我院有机化学实验教学进行改革。

1有机实验教学存在的问题

目前我们的有机化学实验课程总课程主要分为两类:基础有机化学实验和有机物制备,课程分两个学期完成。此外还开设了综合实验和精细品化工实验(专业选修课)。从课程的安排可以看出,第一学期主要培养学生的基本实验操作能力,然后在掌握好基本操作之后将其融入到有机物制备的实验项目中巩固练习。第二学期课程基本为有机物制备。根据长时间观察以及和学生的交流,我们发现,95%以上的学生一开始接触有机化学实验时兴趣浓厚,积极性高;然而,一学期下来对有机化学实验还保持着浓厚兴趣的学生比例大幅度下降。学生对有机化学实验逐渐失去兴趣的原因主要有以下几个方面:①性质实验时,有机物气味太刺激;②部分实验时间过长,如柱色谱;③制备实验很辛苦,经常还产率较低甚至失败没有产品等。实验指导老师经过观察教学发现以下问题:①学生基本照方抓药,学生都是“听话”的学生,缺乏自主思考能力;②学生过于谨慎胆怯,不敢大胆创新[3];③实验装置安装好后,大部分学生缺乏观察记录实验现象以及实验探索思考的习惯等。无论是从学生还是老师的角度我们都发现现行有机化学实验教学存在很多的问题。这些问题日益突显,导致无法达到我们的教学培养方案。因此,是时候对我们的有机化学实验教学进行深刻的反思了。

2有机实验教学改进措施

2.1传统实验教学与先进仪器教学相结合

目前,根据调查发现高校有机化学实验内容安排陈旧[4],部分“经典”实验开设几十年未变。如b型管法测定物质熔点,在该实验中用硫酸作为导热介质,升温至上百摄氏度再降温再升温,如此平行做9次。该实验耗时较长,并且学生基本处于等待降温,学生觉得枯燥乏味,硫酸使用量大且温度高,实验过程危险系数较大,实验结束后废硫酸处理难度大。然而,随着科技的发展,实际生产过程中更多的使用现代先进仪器,熔点测定主要采用熔点仪,方便快捷,实验误差受操作者影响较小。因此传统b型管法测定物质熔点可以由熔点仪代替,并且该实验可以整合在有机物制备实验中,学生做出的产品使用熔点仪测定熔点,学生更容易接受先进技术,从而调动学生实验的积极性。再比如,在制备实验过程中有时需要蒸馏除去溶剂,传统方法需要学生搭建蒸馏装置,而现代先进设备旋转蒸发仪能代替传统蒸馏方法,实际生产过程中也是多数使用旋转蒸发仪除去溶剂。采用先进仪器教学相结合培养出的学生能更快的适应现代科技生产发展过程。

2.2实验课程时间优化

学生反映有机实验课持续时间过长,导致有机化学实验课时过长的原因主要有以下两个方面:①实验开始前,老师讲解时间过长。一般有机化学基本实验操作的讲授板块分为实验目的、实验原理、实验装置、实验过程及实验注意事项等。根据调查,学生听课注意力集中时间一般在30~40min,超过这个时间段学生注意力开始分散。因此实验教学重点放在操作和注意事项上。根据问卷调查,学生普遍认为实验课只PPT教学,一堂课结束后,老师原理讲太多而学生基本操作依然不会;相比较而言,课堂中老师操作演示,演示过程中强调注意事项的教学模式更容易接受。②实验过程中,常常反应时间就需要1~2h左右。通过观察发现,这段时间学生大多数处于“低头族”玩手机的状态。传统的实验教法导致学生都是“听话的好学生”,缺乏主动思考,不利于学生探索能力的培养。好的教学应该引导学生充分利用这段时间进行问题思考,一个有机物的制备也许可以有不同的实验方案,为什么我们是按照教材编写的实验方案来操作,而不是用其他的方案,这些问题都是需要同学们探索思考的。实验教学应该分阶段采用不同的教学方法。在学生刚开始接触有机实验时,对有机实验的性质不太了解,这个阶段应该注意培养学生规范操作,让学生掌握安全操作技能。随着学习的不断加深,学生已经掌握基本实验操作,这个阶段要注重培养学生思考探索能力。对于一个有机制备实验来讲,学生应该通过自主学习,主动思考,初步完成实验原料筛选,仪器装置筛选,产物提出方案等方面。在这个阶段,教师的作用就是指引学生完成整个实验方案,而不是直接告知学生这个实验的方方面面,造成学生按部就班完成实验,把学生培养成为一个操作工。

3紧密围绕培养目标

教学的目标是培养人才,培养适应社会生产需求的人才[5]。教育培养出来的人才最终是要服务社会的,在服务社会中才能体现教育的价值[6]。尽管我校是以师范命名的高校,但我院是学科专业包含师范专业和应用化学两个专业。针对不同专业,我们的培养目标不同。对于师范专业的学生来说,人才目标是培养出中学教师,有机化学基础知识以及教师教学技能是主要培养方向。因此师范专业学生有机化学实验具体项目可以侧重于验证性实验,比如性质实验比例可以提高,通过性质实验学生对有机物化学性质有更直观深刻的理解,加深有机化学基本理论知识。此外增开贴近生活的实验,如药物阿司匹林的制备,除草剂的合成等,这些实验项目不仅能提高学生的学习兴趣,还能给师范专业的学生提供以后教学的素材。对师范专业学生实验教学方式可以改变传统实验教学中的老师主讲,学生听课然后学生实验的教学模式。在实验课程中可以给师范专业学生更多讲课的机会。对学生进行分组,让学生通过预习实验,制作讲课文稿课件,然后每次实验课让学生先讲解自己准备的实验教学课件,其他同学提问点评,最后老师对整个实验统一指导把控。通过实验教学课件的准备,学生需要查阅更多的资料,实验预习更加充分,对所要进行的实验有更充分的预知性。同时,学生通过自己讲解实验还练习师范专业学生讲课技能,在一次课程中得到既教又学的目的。这样的教学模式不仅可以大大调动学生学习兴趣和积极性,还紧紧围绕着我们的培养目标。对于应用化学专业学生,人才培养目标是实验研究型人才,有机化学实验基本操作和技能是主要培养重点。因此应用化学专业学生有机化学实验项目主要有机物制备实验和综合实验。遵循教学中的循序渐进原则,实验项目先开设有机化学实验基本操作(如蒸馏、重结晶、薄层色谱、柱色谱等)然后开设有机物制备实验,最后提升到综合实验。对于应用化学专业,学生的主要流向分为两部分:一部分是在化工、制药等公司做应用实验员,另一部分进入其他高校继续攻读研究生。这两个流向均要求学生在有机化学实验基本操作方面有过硬的本领。因此,在实验项目开设过程中,第一阶段主要培养实验基本操作技能。有机化学实验基本操作不仅是有机制备实验和综合实验的基础,而且在实际生产过程中,有机化学实验基本操作也是应用最广的一种技能。在抓好基本操作这一关后,逐渐开设有机制备实验和综合,将基本操作技能在有机物的合成实验过程中得以巩固练习。有机合成实验项目的开设也要注意同实际生产相结合。例如开设一些简单药物合成实验,具体有阿司匹林、苯佐卡因等的制备。这种贴近生活生产药物合成实验的开设能大大激发学生实验兴趣,让实验课程不再枯燥乏味。此外,对于应用化学专业还应该掌握一些特殊反应技能和特殊药品处理方式,特殊类型反应有微波反应、催化反应、高压釜反应等,特殊药品有铝锂氢、酰氯、钯/碳等。在基本操作学习基础上,进一步拓宽学生的知识面。努力做到让学生学得开心,让用人单位对学校培养出的学生满意,朝着“读书的好地方,选才的好去处”的目标培养学生。

4结语

有机化学实验教学中存在的诸多问题是长时间累积下来形成的,要想改善有机化学实验教学中问题,提高学生对有机化学学习积极性也不是一蹴而就的事情。目前,我们对有机化学实验教学的思考与改进也还处于初探过程中,我们将在今后的教学过程中不断反思,努力改善,达到更高的人才培养目标。

作者:杨琴 杨辉 单位:西华师范大学化学化工学院

参考文献:

[1]江玉亮,顾维瑾,王炳祥.有机化学实验教学改革探讨[J].化学教与学,2015(6):47-48.

[2]方瑞琴,谢光波,冯娟,等.有机化学实验教学改革探索与思考[J].实验科学与技术,2015,13(5):83-85.

[3]郑春满,韩喻,谢凯.有机化学实验教学改革与学生创新能力培养的研究[J].高等教育研究学报,2011,34(1):98-100

[4]张来新,陈强.师范专业有机化学实验教学改革的探索与实践[J].广州化工,2014,42(1):149-150.

[5]王守伦.以社会需求为导向培养高素质应用型人才[J].中国高等教育,2007(7):55-56.

[6]陈时见.论教育的育人功能和社会功能的辩证关系与我国当代教育的培养目标[J].社会科学家,1996(1):46-49.

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