嚴(yán)永新，劉天寶，汪 新

(池州學(xué)院 化學(xué)材料與工程實(shí)驗(yàn)中心，安徽 池州 247000)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程是學(xué)生先預(yù)習(xí)，教師進(jìn)行課前講解，然后學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)。這是一種典型的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)能較好地訓(xùn)練學(xué)生的基本操作，初步培養(yǎng)學(xué)生科研能力，但學(xué)生會(huì)產(chǎn)生很大的依賴性，不能提高學(xué)生的解決問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力，更談不上激發(fā)學(xué)生的興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。這樣培養(yǎng)出的學(xué)生較難滿足企業(yè)對(duì)專業(yè)人才的能力需求。因而探索新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式－設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，即由教師選定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)原理的分析、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，到實(shí)驗(yàn)的具體操作以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析處理，學(xué)生一直處于獨(dú)立自主的地位。顯然設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)技能方面具有綜合性、實(shí)驗(yàn)操作方面具有獨(dú)立性、實(shí)驗(yàn)過(guò)程方面具有研究性。進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力[1]。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是化學(xué)各專業(yè)的主干實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)課之一，開(kāi)設(shè)有機(jī)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為了重要課題。

1 有機(jī)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)意義

有機(jī)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著重要意義，首先，教學(xué)中學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立實(shí)驗(yàn)操作。有機(jī)實(shí)驗(yàn)任務(wù)富有一定的挑戰(zhàn)性，實(shí)驗(yàn)過(guò)程具有一定的難度，這就可以提高學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)及有機(jī)化學(xué)的興趣[2]。同時(shí)活躍了學(xué)生的思維，有助于挖掘?qū)W生的潛能。其次，有機(jī)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)有機(jī)理論知識(shí)的理解，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有效結(jié)合；同時(shí)對(duì)教師要求更高，有助于教師教學(xué)水平的提高。另外，通過(guò)有機(jī)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力，有助于進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，為今后從事科研工作奠定良好的基礎(chǔ)。最后，有機(jī)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于培養(yǎng)實(shí)踐能力很強(qiáng)的工程師，為社會(huì)輸送合格人才。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用固定的條件和設(shè)備，而學(xué)生將來(lái)在實(shí)際工作中實(shí)驗(yàn)條件是不斷變化的，這就需要學(xué)生根據(jù)實(shí)際條件適當(dāng)完善實(shí)驗(yàn)方案，改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。這些是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)所做不到的，有機(jī)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)就可以讓學(xué)生具備這方面的工作能力[3-5]。

2 有機(jī)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施方案

將傳統(tǒng)有機(jī)驗(yàn)證性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施方案進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果見(jiàn)圖1。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)能較好地訓(xùn)練學(xué)生的基本操作，但學(xué)生參與成分較少，且缺乏探索性，不能激發(fā)學(xué)生的興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生參與成分較多，教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體地位都得到體現(xiàn)，能最大限度激發(fā)學(xué)生的興趣，還可以培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

圖1 有機(jī)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施方案對(duì)比

3 有機(jī)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施案例

正溴丁烷作為一種重要的有機(jī)化工原料，可以用作溶劑、烷基化試劑、稀有元素萃取劑及有機(jī)合成原料。正溴丁烷的制備也是一個(gè)典型的大學(xué)基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，是鹵代烴合成實(shí)驗(yàn)的一個(gè)典范[6-7]。通過(guò)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以讓學(xué)生鞏固由醇制備鹵代烴的原理及方法、練習(xí)帶尾氣吸收回流裝置的安裝與操作、掌握液體產(chǎn)品的提純操作，如洗滌、分液、干燥、蒸餾等。但使得學(xué)生產(chǎn)生依賴，不主動(dòng)思考、分析及解決實(shí)際問(wèn)題，也不利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。所以我們嘗試進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3.1 設(shè)計(jì)合成路線

要求學(xué)生查閱文獻(xiàn)，找出合成正溴丁烷可能的路線。將學(xué)生所設(shè)計(jì)路線進(jìn)行匯總，有以下幾類：

通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)，極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極性，主動(dòng)查閱鹵代烴的制備方法及相關(guān)知識(shí)，對(duì)有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)學(xué)習(xí)起到很大的促進(jìn)作用。

3.2 確定合成方案

3.2.1 師生課堂討論，確定可行路線 對(duì)各個(gè)合成路線加以分析評(píng)價(jià)，路線（1）較為經(jīng)典，在實(shí)驗(yàn)室可行，操作條件要求不高，且藥品來(lái)源易[8]。路線（2）副反應(yīng)少，但鹵化磷有刺激氣味，且價(jià)格較氫溴酸高，適用于高溫或結(jié)構(gòu)復(fù)雜醇鹵代反應(yīng)。路線（3）是烯烴與溴化氫的反馬加成，看似可行，實(shí)際上烯烴一般由鹵代烴消去得到，所以此法在合成上沒(méi)有價(jià)值。路線（4）是烷烴的鹵代反應(yīng)，反應(yīng)很難停留在一元取代，產(chǎn)物復(fù)雜，后處理麻煩[9]。遵循合成路線的選擇原則：優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、可行。得出最佳方案為路線（1）。

3.2.2 師生課堂討論，確定實(shí)驗(yàn)裝置 溴化氫易揮發(fā)且毒性較大，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)采用帶尾氣吸收的回流冷凝裝置。結(jié)合文獻(xiàn)[10]，經(jīng)過(guò)討論，將氣體吸收裝置改為三通管，將反應(yīng)逸出的溴化氫氣體引流到下水道，可減少污染，節(jié)約資源。

3.2.3 師生課堂討論，確定實(shí)驗(yàn)條件 該反應(yīng)條件主要包括反應(yīng)物用量，反應(yīng)溫度及時(shí)間。正丁醇為主要試劑，用量可定為0.2mol。溴化氫易揮發(fā)，且可能由于副反應(yīng)有所損失，應(yīng)比理論量多。溴化氫由濃硫酸與溴化鈉反應(yīng)制得，顯然濃硫酸量不能過(guò)小，過(guò)大又會(huì)加大副反應(yīng)進(jìn)行。本反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度不宜高。反應(yīng)過(guò)程中時(shí)間不夠，產(chǎn)率低，時(shí)間太長(zhǎng)，造成硫酸鈉凝固在燒瓶中，以一個(gè)小時(shí)為宜。

3.2.4 師生課堂討論，確定產(chǎn)物的分離方法 通過(guò)討論得出：用濃硫酸除去雜質(zhì)醚和醇，用弱堿碳酸氫鈉除酸，最后干燥，蒸餾，即可。通過(guò)以上這些探討，使得學(xué)生思路非常清晰。

與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，這個(gè)過(guò)程給予學(xué)生更大的思考與選擇空間，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有效結(jié)合。

3.3 按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

按照設(shè)計(jì)方案，組建裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生很被動(dòng)，教師讓做什么就動(dòng)一下，甚至有時(shí)做完這步，都不知道下一步干什么。在這次實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生積極性非常高，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果期充滿期待。準(zhǔn)備非常充分，不僅準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，最主要的是把實(shí)驗(yàn)涉及到的基本操作全部復(fù)習(xí)了一遍。

3.4 對(duì)本次實(shí)驗(yàn)評(píng)議

學(xué)生很認(rèn)真對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，指出實(shí)驗(yàn)成敗關(guān)鍵及注意事項(xiàng)。對(duì)今后的實(shí)驗(yàn)起到啟示作用。通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，鍛煉了動(dòng)手能力，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)工作方法和工作習(xí)慣，以及實(shí)事求是和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。取得了非常好的教學(xué)效果。

總之，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生自己去發(fā)揮，去思維，去創(chuàng)新，真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科研能力，為以后畢業(yè)論文和從事科研工作奠定良好的基礎(chǔ)；培養(yǎng)出滿足企業(yè)對(duì)專業(yè)能力需求的人才。

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