舒尊哲 汪河濱 秦少偉 張娜

（塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 新疆阿拉爾 843300）

應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施探究式教學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

舒尊哲 汪河濱 秦少偉 張娜

（塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 新疆阿拉爾 843300）

應(yīng)用化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)一門(mén)綜合的實(shí)驗(yàn)課程，我們對(duì)應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)使之更適合于探究式教學(xué)。通過(guò)在應(yīng)用化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)施探究式教學(xué)，學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)課程的興趣明顯增加，自主學(xué)習(xí)能力明顯得到增強(qiáng)，綜合素質(zhì)、科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新意識(shí)都得到了提升。

應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn) 探究式教學(xué) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)是介于化學(xué)專(zhuān)業(yè)和化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)之間的應(yīng)用型、理工結(jié)合的寬口徑交叉學(xué)科專(zhuān)業(yè)［1］。我校為應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)大三學(xué)生開(kāi)設(shè)應(yīng)用化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)這門(mén)課程。應(yīng)用化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)是將無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)等化學(xué)基礎(chǔ)課與無(wú)機(jī)合成、有機(jī)合成、環(huán)境化學(xué)、材料化學(xué)、天然產(chǎn)物化學(xué)、藥物化學(xué)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)有機(jī)結(jié)合形成一門(mén)綜合的實(shí)驗(yàn)課程。

我校應(yīng)用化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)置了《甘草酸的提取》、《蘆丁的提取、精制與鑒定》、《二茂鐵及其衍生物的合成與色譜分離》、《水體自?xún)舫潭鹊闹笜?biāo)》、《空氣中氮氧化物的日變化曲線(xiàn)》、《食品色素——莧菜紅的合成與表征》、《四碘化錫的制備》、《菠菜色素的提取與分離》、《乙醇?xì)庀嗝撍埔颐训膭?dòng)力學(xué)測(cè)試》、《格式試劑的生成及反應(yīng)機(jī)理研究》等十個(gè)實(shí)驗(yàn)。

探究式教學(xué)是指學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)、技能時(shí)，教師只給他們一些事例和問(wèn)題，讓學(xué)生去獨(dú)立探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握相應(yīng)原理和結(jié)論的一種方法。探究式教學(xué)以學(xué)生為主體，讓學(xué)生自覺(jué)地、主動(dòng)地探索，掌握認(rèn)識(shí)和解決問(wèn)題的方法和步驟，研究客觀事物的屬性，發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展的起因和事物內(nèi)部的聯(lián)系，從中找出規(guī)律［2］。應(yīng)用化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程中實(shí)施探究式教學(xué)，有利于進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生興趣和潛能，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和過(guò)程理解。我們對(duì)應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)使之更適合于探究式教學(xué)。

一、有關(guān)天然產(chǎn)物提取分離的實(shí)驗(yàn)

《甘草酸的提取》實(shí)驗(yàn)側(cè)重于酸堿反應(yīng)和水解反應(yīng)在天然產(chǎn)物提取與分離的應(yīng)用。甘草中除了含有甘草酸還含有甘草次酸、甘草黃酮等活性物質(zhì)，教師在課前給學(xué)生提出的問(wèn)題是如何在提取甘草酸的同時(shí)，能夠有效提取甘草次酸和甘草黃酮，提取甘草酸、甘草次酸和甘草黃酮應(yīng)該如何控制條件，請(qǐng)同學(xué)預(yù)習(xí)應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和上網(wǎng)查閱相關(guān)資料，設(shè)計(jì)合理的提取方法和路線(xiàn)。《蘆丁的提取、精制與鑒定》實(shí)驗(yàn)側(cè)重于有機(jī)溶劑萃取天然產(chǎn)物和重結(jié)晶提純天然產(chǎn)物。提取粗蘆丁常用的溶劑是沸水，精制蘆丁常用的溶劑是95%的乙醇，教師在課前給學(xué)生提出的問(wèn)題是根據(jù)蘆丁的結(jié)果和溶解性能，提取粗蘆丁和精制蘆丁是否可以選擇其它溶劑，選擇其它溶劑對(duì)提取蘆丁的效率和精制蘆丁的效果有怎么樣的影響，請(qǐng)學(xué)生自行設(shè)計(jì)蘆丁性質(zhì)和純度檢驗(yàn)的方法。《菠菜色素的提取與分離、檢驗(yàn)》側(cè)重于有機(jī)溶劑萃取天然產(chǎn)物與層析法分離、提純天然產(chǎn)物相結(jié)合，重點(diǎn)在于層析法分離胡蘿卜素、葉綠色、葉黃素的過(guò)程與方法。教師在課前給學(xué)生提出的問(wèn)題是選用萃取和層析洗脫菠菜色素所用溶劑選擇依據(jù)是什么，層析柱的制作和使用有哪些注意事項(xiàng)，請(qǐng)學(xué)生思考最后如何檢驗(yàn)得到色素的種類(lèi)。通過(guò)以上探究問(wèn)題的提出，學(xué)生通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)迅速掌握天然產(chǎn)物提取分離的常見(jiàn)方法，對(duì)天然產(chǎn)物化學(xué)的理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)得到很大加深。

二、合成實(shí)驗(yàn)

《二茂鐵及其衍生物的合成與色譜分離》實(shí)驗(yàn)從初始原料逐步反應(yīng)最終得到二茂鐵并提純。教師在課前告訴學(xué)生二茂鐵及其衍生物是一類(lèi)具有特殊夾心結(jié)構(gòu)的重要的化合物，率先發(fā)現(xiàn)二茂鐵具有夾心結(jié)構(gòu)的兩位化學(xué)家因此獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。請(qǐng)同學(xué)們查閱二茂鐵的合成和結(jié)構(gòu)分析相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)適宜在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)合成二茂鐵的實(shí)驗(yàn)方法和路線(xiàn)?！妒称飞亍{菜紅的合成》實(shí)驗(yàn)依次要進(jìn)行硝化反應(yīng)、還原反應(yīng)、磺化反應(yīng)、重氮化與偶合反應(yīng)。教師在課前給學(xué)生提出的問(wèn)題是合成路線(xiàn)依次順序進(jìn)行這些反應(yīng)的原因是什么？初始原料不變是否可以設(shè)計(jì)新的合成方法、合成路線(xiàn)進(jìn)行合成莧菜紅，不同的合成方法哪種更適宜用于生產(chǎn)食品色素?！端牡饣a的制備》實(shí)驗(yàn)在應(yīng)用化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上只介紹一種乙酸-乙酸酐溶劑合成法，并且沒(méi)給出合成四碘化錫的適宜溫度。教師課前給學(xué)生提出問(wèn)題是除了乙酸-乙酸酐合成法外，還可以使用哪些非水溶劑法合成四碘化錫，如何提高生成四碘化錫的轉(zhuǎn)化率，合成溫度控制到多少最為適宜，請(qǐng)學(xué)生參閱資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案后，進(jìn)行分組對(duì)照實(shí)驗(yàn)探究和驗(yàn)證自己的方案。

三、環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)

水體污染和自?xún)襞c所有人的健康息息相關(guān)，《水體自?xún)舫潭鹊闹笜?biāo)》實(shí)驗(yàn)并不需要教師提出過(guò)多的問(wèn)題供學(xué)生思考，學(xué)生自發(fā)就去查閱資料設(shè)計(jì)分析水體污染和自?xún)魷y(cè)試的指標(biāo)和方法?！犊諝庵械趸锏娜兆兓€(xiàn)》實(shí)驗(yàn)需要收集一整天空氣中氮氧化物并測(cè)定含量，教師在《空氣中氮氧化物的日變化曲線(xiàn)》課前給學(xué)生提出問(wèn)題是自行設(shè)計(jì)便于收集和測(cè)定氮氧化物的小型裝置，要求學(xué)生使用自己設(shè)計(jì)制作的小型儀器收集和測(cè)定空氣的氮氧化物，并與使用專(zhuān)用儀器測(cè)定的結(jié)果相對(duì)照。很多學(xué)生設(shè)計(jì)制作的小型儀器測(cè)定結(jié)果與專(zhuān)用儀器的測(cè)定結(jié)果吻合度很高，學(xué)生為此興奮不已。

四、反應(yīng)機(jī)理研究實(shí)驗(yàn)

《乙醇?xì)庀嗝撍埔颐训膭?dòng)力學(xué)測(cè)試》實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)在于掌握研究反應(yīng)器原理、使用，學(xué)習(xí)自動(dòng)控制儀表的使用以及實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析方法。學(xué)生對(duì)自動(dòng)儀器的使用非常有興趣，教師只要給學(xué)生講解儀器用途和基本使用方法，并且給出《乙醇?xì)庀嗝撍埔颐训膭?dòng)力學(xué)測(cè)試》實(shí)驗(yàn)的最終要求是測(cè)試出不同溫度下，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率，算出反應(yīng)速率常數(shù)，得到溫度與反應(yīng)速率的關(guān)聯(lián)式，學(xué)生通過(guò)自行探究都可以較好地得出結(jié)論?！陡袷皆噭┑纳杉胺磻?yīng)機(jī)理研究》實(shí)驗(yàn)主要研究?jī)?nèi)容是格式試劑的反應(yīng)機(jī)理，由于反應(yīng)中間體存在時(shí)間很短，反應(yīng)機(jī)理研究較為困難。教師在課前提出如何捕捉反應(yīng)中間體并推測(cè)反應(yīng)機(jī)理的問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料分析出了捕捉反應(yīng)中間體的方法，并用自己的方法捕捉到反應(yīng)中間體，進(jìn)而分析出格式試劑的反應(yīng)機(jī)理。

五、應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施探究式教學(xué)的實(shí)踐結(jié)果

應(yīng)用化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)施探究式教學(xué)，學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)課程的興趣明顯增加，自主學(xué)習(xí)能力明顯得到增強(qiáng)，綜合素質(zhì)、科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新意識(shí)都得到了提升。

［1］教育部理科化學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).理科化學(xué)專(zhuān)業(yè)和應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)化學(xué)教學(xué)基本內(nèi)容［J］.大學(xué)化學(xué)，1999，14（2）：9

［2］張玉梅.探究式教學(xué)模式述評(píng)［J］.黑龍江教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，24（6）：57-58

舒尊哲（1979-），男，塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院化學(xué)化工系教師，碩士，講師。本文受塔里木大學(xué)高教研究室課題《應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)全面推行探究式教學(xué)的研究》資助，項(xiàng)目編號(hào)TDGJ1313。