李其華 雷春華 劉利民 曾立華 曹小妹
(湖南師范大學 化學化工學院,湖南 長沙 410081)
面向醫(yī)學院一年級新生開設的醫(yī)用基礎化學課程包括 《基礎化學》、《無機化學》及《有機化學》等,涵蓋臨床醫(yī)學、預防醫(yī)學、藥學、醫(yī)學檢驗技術、護理學等專業(yè)。在課程教學中,實驗課是最能發(fā)展學生智力、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和科學思維方法的環(huán)節(jié),鑒于中學階段學生進行化學實驗訓練很少甚至空白,如何在大一時利用有限的實驗課學時更好地培養(yǎng)醫(yī)學生的基本操作技能,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實驗能力已成為課程教學的重要任務。多年來,各高校針對化學各專業(yè)學生進行的基礎化學實驗內(nèi)容及體系的改革與實踐取得了一定的成效[1-4],普遍建立了“基礎實驗-中級實驗-綜合實驗-創(chuàng)新實驗-畢業(yè)論文”一條龍的實驗教學體系,時間從大一延續(xù)至大四。將這些成功經(jīng)驗照搬用于醫(yī)學生的化學課程實驗教學顯然是不合適的。醫(yī)用基礎化學課程的實驗教學不僅需要結合醫(yī)學專業(yè)特色挑選實驗內(nèi)容,更得考慮在有限的實驗時數(shù)內(nèi),通過教學方法及手段的改革與實踐,激發(fā)大學一年級學生的主觀能動性,提高教學質(zhì)量。對此,我們進行了如下一些探索,取得了較好的效果。
基礎化學實驗“水質(zhì)總硬度測定”[5]除了自來水樣外,增加了岳麓山泉水、白沙井水兩個樣品,不僅激發(fā)學生興趣,還能通過水質(zhì)硬度大小對人體健康影響的討論,培養(yǎng)學生對醫(yī)學專業(yè)的熱愛。
在“熔點測定”[6]實驗中,除了練習毛細管法外,還將顯微熔點測定儀以及數(shù)字化熔點測定儀的使用方法介紹給學生,使學生在掌握經(jīng)典方法的同時認識較先進的儀器設備。待實驗經(jīng)費較充裕時可以考慮購買,讓學生動手操作并引導學生對實驗手段、實驗結果進行對比。
“常壓蒸餾及沸點測定”[6]除了蒸餾工業(yè)酒精外,將另一樣品溴苯改為汽車防凍液,因為溴苯毒性大,不符合綠色化學理念,另外,化學實驗課程體系改革的基本要求是“橫向整合,縱向打通”,重視課程的層次性和教學內(nèi)容的相關性[1],將《基礎化學》理論課中學習的依數(shù)性凝固點降低、沸點升高與《有機化學》課程基本操作訓練聯(lián)系起來,既貼近生活,提高學生實驗的積極性,又補充和完善了防凍液的基本性能[7]數(shù)據(jù);更重要的是讓學生認識到知識體系的系統(tǒng)性。
及時將文獻中介紹的新知識、新方法及科研成果引入到實驗中。例如,“乙酸正丁酯的制備”,將催化劑由濃硫酸改為一水合硫酸氫鈉[8]及TiO2/SO42-固體超強酸[9],按照綠色化學的理念對實驗內(nèi)容進行相應改進。同時,該實驗對產(chǎn)品的表征除了根據(jù)餾液的沸點外,將折光率的測試改為確定樣品密度,只需在稱量產(chǎn)品質(zhì)量后量取產(chǎn)品體積即可,操作簡單易行。產(chǎn)品沸點以及產(chǎn)品密度相互佐證,提高了產(chǎn)品表征的可靠性。
化學實驗一般遵從學生預習、老師詳細講解示范以后學生動手操作的教學模式,在實驗講解的過程中總會有少數(shù)學生心不在焉或似懂非懂,導致實驗過程不順利或影響實驗結果。采用提問式、討論式或其它方式相結合的教學方法,比如“乙酸正丁酯的制備”:如何創(chuàng)造條件使平衡右移?反應完成后最經(jīng)濟有效的除去雜質(zhì)方案?產(chǎn)品的表征可以通過哪些方法或途徑等問題的提出,都能引發(fā)學生進行思考并參與討論,或者由某一學生演示實驗裝置的安裝、分液漏斗的使用操作等,使每位學生都能用心參與,不再有旁觀者,進而對實驗方案、操作步驟以及原理都有充分地認識,做到動手前對整個實驗過程思路非常清楚、實驗時心中有數(shù)。
對實驗中學生遇到的問題,盡可能采用啟發(fā)式或者探究式的教學方法,和學生通過討論找出問題所在并得到解決方案,比如“分子模型操作”實驗中,有學生對含兩個相同手性碳的酒石酸化合物的球棒模型與Fischer投影式的表達以及內(nèi)消旋化合物、對稱面和對稱中心的概念理解感覺有困惑,指導老師在學生做好模型的基礎上,先要求學生回憶Fischer投影式書寫規(guī)則,再結合模型進行Fischer投影式的表達;接著借助內(nèi)消旋酒石酸分子模型說明對稱面、對稱中心的定義;最后和一對對映體的模型進行對比,使學生充分理解內(nèi)消旋化合物的含義?!耙宜嵴□サ闹苽洹保苯踊亓鞣ê头炙亓鞣姆N方法產(chǎn)率較高?建議和同組同學商量后選定其中一種方法進行實驗,合成產(chǎn)品產(chǎn)率的高低影響因素有很多,只有通過整個班甚至整個年級兩種方法實驗結果的統(tǒng)計才能得出較為合理的結論?!八|(zhì)總硬度測定”實驗,有些滴定后的樣品放置一段時間后為什么返紅?分水回流法制備乙酸正丁酯,分水器在實驗過程中如果發(fā)現(xiàn)有點漏,如何補救?等問題,教師不是簡單地給出一個答案,而是要求學生經(jīng)過思考、討論,分析可能原因并通過實驗確認結果如何。啟發(fā)式或探究式教學方法的實施可以提高學生解決實際問題的能力。通過與同組同學的商量、討論解決問題的同時,培養(yǎng)了學生團結合作的精神。
實驗過程中貫穿綠色化學理念,例如要求學生預習并思考,實驗會產(chǎn)生哪些廢物?如何處理?另外,節(jié)水、節(jié)電、節(jié)約試劑,比如蒸餾裝置,相對兩組冷凝水串連并將冷凝水開到最?。灰掖伎煞磸陀糜凇皬牟枞~中提取咖啡因”等,是我們在實驗教學過程中加強學生綠色化學意識的一些做法。
在改進教學方法的同時,利用實驗錄像素材,結合PowerDirector、Authorware等軟件制作視頻以及多媒體實驗教學課件[11-13],可以保證在較少的時間里盡可能多地介紹相關化學實驗知識。目前已完成實驗視頻5項,包括水蒸氣蒸餾、分光光度法測定鐵等,并已應用于2012、2013級醫(yī)學各專業(yè)學生的實驗教學中,效果良好。逐步開展和完善現(xiàn)代化實驗教學手段,是醫(yī)用基礎化學課程實驗教學改革的重頭戲,任重而道遠。
通過教學方法的改進和教學手段的提升,使學生帶著問題和對問題的興趣進行實驗,能增強學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力和信心,促進學生進一步學習的興趣,提高學生對醫(yī)用基礎化學實驗課的能動性,保證教學質(zhì)量,為后續(xù)課程的學習打下良好的基礎。
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