張焱

(中國藥科大學(xué) 理學(xué)院,江蘇 南京 210009)

有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革初探

張焱

(中國藥科大學(xué) 理學(xué)院,江蘇 南京 210009)

有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)是一門智力與能力、理論與實踐緊密結(jié)合的課程。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)的改革勢在必行。通過查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)，結(jié)合自身多年的教學(xué)經(jīng)驗，提出整合優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容、完善考核制度等舉措，創(chuàng)建基礎(chǔ)、合成、設(shè)計三層次，微型、綠色、與時俱進(jìn)三特色的新教學(xué)體系。

有機(jī)化學(xué)實驗; 教學(xué)改革; 微型；綠色化學(xué)

1 前言

實驗教學(xué)作為高等院校教學(xué)活動的重要組成部分, 是提高學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的一個重要環(huán)節(jié)和途徑[1]。有機(jī)化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。作為一個21世紀(jì)的復(fù)合型人才，單純掌握深厚的有機(jī)化學(xué)理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要具備突出的實驗動手能力和創(chuàng)新能力。如何將實驗教學(xué)與理論教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，在學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論的前提下，提高學(xué)生的實驗動手能力、獨立思考能力和自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)作風(fēng)是我校有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)的一項主要任務(wù)。在當(dāng)今信息技術(shù)突飛猛進(jìn)、實驗新儀器和新技術(shù)層出不窮的情況下,有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，改革勢在必行。

2 有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革

筆者通過查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)[2-5]，結(jié)合自身多年的教學(xué)經(jīng)驗，就如何提高有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)效果提出了幾點拙見,以供商榷。

2.1 整合和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容, 建立實驗教學(xué)新體系

課程內(nèi)容的質(zhì)量關(guān)系著學(xué)生學(xué)習(xí)的動力和積極性。合理地設(shè)置課程體系，對學(xué)生實踐能力和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)至關(guān)重要?？偟膩碚f，有機(jī)實驗課程的設(shè)置應(yīng)從基礎(chǔ)、合成、設(shè)計三個層次，微型、綠色、與時俱進(jìn)三個特色全面培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識。需注意以下幾點：

2.1.1 加強(qiáng)基礎(chǔ)操作訓(xùn)練，夯實基礎(chǔ)

有機(jī)化學(xué)實驗按內(nèi)容分為基礎(chǔ)操作實驗、有機(jī)合成實驗和綜合設(shè)計性實驗三大塊。為了縮減課時，一些常用的基礎(chǔ)操作訓(xùn)練如常壓蒸餾、液液萃取、重結(jié)晶等操作由于其在后續(xù)合成實驗中出現(xiàn)的機(jī)會多， 常常被壓縮到合成實驗中一起做，而未單獨訓(xùn)練。通過實踐證實，這樣做效果很不好。因為合成實驗牽涉的操作步驟多，實驗過程匆忙，對基本操作的訓(xùn)練達(dá)不到規(guī)范要求，更談不上培養(yǎng)良好的操作習(xí)慣了。而沒有好的基本操作技能，也不可能達(dá)到合成實驗要求的培養(yǎng)綜合實驗?zāi)芰Φ哪繕?biāo)，事倍功半。我校學(xué)生是在大一下學(xué)期開設(shè)有機(jī)化學(xué)實驗課的，通過近些年的教學(xué)發(fā)現(xiàn)，大一學(xué)生的實驗技能和實驗素質(zhì)都很差。由于中學(xué)教學(xué)圍繞高考“指揮棒”轉(zhuǎn)，存在“做實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗”的不良傾向，造成中學(xué)實驗教學(xué)與大學(xué)實驗教學(xué)的嚴(yán)重脫節(jié)。這種脫節(jié)現(xiàn)象既不利于教學(xué)質(zhì)量的提高，又影響了學(xué)生的身心發(fā)展。因此對于某些非常重要的基礎(chǔ)操作，要做到教師認(rèn)真講解，學(xué)生反復(fù)練習(xí)。只有把基礎(chǔ)打扎實了，學(xué)生才能具備獨立操作有機(jī)合成實驗的能力。

2.1.2 有機(jī)合成實驗與有機(jī)化學(xué)理論教學(xué)緊密結(jié)合，理論聯(lián)系實際

有機(jī)合成實驗的進(jìn)行緊隨基礎(chǔ)操作實驗教學(xué)之后，不僅能夯實有機(jī)實驗基本功，而且是理論教學(xué)中的一些重要反應(yīng)的實踐驗證過程。作為培養(yǎng)學(xué)生動手能力和解決問題能力的一個承前啟后的環(huán)節(jié)，必不可少。通過這些合成實驗的學(xué)習(xí)，同學(xué)們不僅更加熟練了普通蒸餾、液液萃取、重結(jié)晶等一些基礎(chǔ)操作，而且對課本中反復(fù)提到的親核加成反應(yīng)、羥醛縮合反應(yīng)、酯縮合反應(yīng)、康尼扎羅反應(yīng)等都有了極深的感性認(rèn)識。值得注意的是，這些有機(jī)合成實驗的教學(xué)時間安排應(yīng)和理論教學(xué)很好地結(jié)合起來，努力做到理論和實踐的結(jié)合。

2.1.3 開設(shè)綜合設(shè)計性實驗，強(qiáng)調(diào)啟發(fā)式教學(xué)

通過基礎(chǔ)實驗技能的培養(yǎng)、有機(jī)合成實驗的進(jìn)一步練習(xí)，在學(xué)生打好基礎(chǔ)的前提下，開展綜合設(shè)計性實驗。實驗教學(xué)初期，教師在講授有機(jī)實驗基礎(chǔ)操作的時候應(yīng)做到搭裝置示范，認(rèn)真講解，耐心指導(dǎo)。在學(xué)生打好基礎(chǔ)后，就應(yīng)該調(diào)整教學(xué)方案，改變教學(xué)模式，由主角變導(dǎo)演，將學(xué)生放在主角的位置上，打破傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生被動接受的弊端，采用討論式、提問式、啟發(fā)式、發(fā)現(xiàn)式等多種方法引導(dǎo)學(xué)生，由他們自己主動地去完成對本次實驗課內(nèi)容的理解和掌握。由有解實驗變?yōu)榍蠼鈱嶒灒芍R積累變?yōu)橹悄荛_發(fā)。這種教學(xué)模式，對提高學(xué)生的主動性和獨立思考能力起到積極作用。設(shè)計性實驗可從實驗教材中已有的合成實驗的反應(yīng)條件、實驗裝置的優(yōu)化出發(fā)，逐步擴(kuò)展到給定目標(biāo)化合物，同學(xué)通過查閱文獻(xiàn)、參考書，設(shè)計合成路線、實驗裝置，最終合成目標(biāo)化合物。綜合設(shè)計性實驗的開設(shè)，對于培養(yǎng)學(xué)生獨立進(jìn)行科學(xué)實驗的能力、良好的科研素質(zhì)、獨立獲取相關(guān)文獻(xiàn)資料的能力都起到了決定性作用。

2.1.4 采用微型化實驗方法來代替部分常規(guī)實驗方法，減少實驗事故的發(fā)生

微型化學(xué)實驗是由美國的Mayo博士及其同事從1982年開始研究并試用的一種新型實驗方法。它是以微小量的試劑，在微量化的儀器裝置中進(jìn)行實驗。其試劑用量是常量制備實驗的十分之一至千分之一，固體約為10mg～100mg，液體約為0.1mL～2mL。由于有機(jī)實驗試劑毒性大，揮發(fā)性強(qiáng)，易燃易爆，因此有機(jī)實驗的安全教學(xué)一直是教學(xué)中的一個重點。微型化實驗的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在實驗試劑用量少，輔助材料用量少，反應(yīng)時間短，不僅降低了實驗成本，而且相應(yīng)減少了爆炸、著火、中毒等事故的發(fā)生率，改善了實驗環(huán)境，極大地減少了實驗過程對環(huán)境的污染，提高了教學(xué)質(zhì)量[6]。目前，北京大學(xué)、山東大學(xué)、中山大學(xué)、云南大學(xué)等全國幾十所高校均把微型化實驗列為有機(jī)實驗教學(xué)的內(nèi)容。北京大學(xué)摸索了小量-半微量有機(jī)合成，已在教學(xué)中使用多年，效果良好，值得我校學(xué)習(xí)。

2.1.5 盡量使用低毒無毒的有機(jī)試劑，創(chuàng)建綠色環(huán)保的有機(jī)實驗教學(xué)體系

在實驗內(nèi)容的安排上，應(yīng)努力實現(xiàn)綠色化。綠色化學(xué)的基本內(nèi)容是:由無毒害的原料, 在無毒害的催化劑、溶劑等反應(yīng)條件下, 獲得對環(huán)境友好的產(chǎn)物[7]。有機(jī)化學(xué)實驗不可避免地會產(chǎn)生一些三廢，在有機(jī)化學(xué)實驗過程中應(yīng)該合理收集和排放三廢，如對廢棄物不處理隨意排放，不僅對環(huán)境造成污染，而且會淡化學(xué)生的環(huán)保意識，養(yǎng)成不良的實驗習(xí)慣。在實驗操作中要求學(xué)生將實驗中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理、對廢液進(jìn)行回收處理、對產(chǎn)品進(jìn)行回收利用。近些年，我校在這方面做出了努力，如將基本無毒的環(huán)己烷代替苯做為共沸除水劑、反應(yīng)溶劑，將乙醇代替甲醇做為重結(jié)晶使用的溶劑，及時進(jìn)行實驗三廢的處理等。但總體感覺力度過小，有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

2.1.6 及時向?qū)W生介紹實驗新技術(shù)新儀器，與時俱進(jìn)

儀器設(shè)備陳舊是高校實驗教學(xué)的一個普遍問題，這不適應(yīng)日新月異的實驗技術(shù)的發(fā)展。為培養(yǎng)適合社會的新型人才，在教學(xué)中應(yīng)注意及時將先進(jìn)的儀器技術(shù)設(shè)備介紹給學(xué)生，例如:在介紹熔點的測定時, 除介紹了毛細(xì)管測定法外, 還應(yīng)介紹顯微熔點儀、電熱熔點儀、熱分析儀測定法，并演示顯微熔點儀測熔點的操作；在介紹普通蒸餾裝置時, 應(yīng)將旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀介紹給學(xué)生并作演示實驗；在介紹制備化合物的紅外光譜時，應(yīng)使用傅立葉紅外光譜儀就學(xué)生自己制備的產(chǎn)品作譜圖，這樣不僅擴(kuò)寬了學(xué)生的知識面，開闊了視野，而且增強(qiáng)了學(xué)生的實驗動手能力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.2 建立完善的考核制度，加強(qiáng)實驗教學(xué)質(zhì)量調(diào)控

實驗成績考核制度直接影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和積極性。規(guī)范實驗考核制度能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，對提高學(xué)生的實驗動手能力、獨立思考能力和創(chuàng)新能力起到了至關(guān)重要的作用。為了能客觀公正地反映學(xué)生的實驗?zāi)芰?，筆者認(rèn)為有機(jī)實驗成績應(yīng)改變原來單純憑印象給分的錯誤方法，而由平時考核、實驗筆試和期末考核三部分綜合量化給分，具體實施方案如下：

2.2.1 注重平時考核，加大其在總成績中的比例

教師對于平時實驗的考核應(yīng)分兩部分組成。一部分是由出勤率、實驗態(tài)度、實驗裝置的搭建、實驗結(jié)果、衛(wèi)生情況等組成，另一部分是實驗預(yù)習(xí)報告、實驗記錄、實驗報告成績。教師針對以上提出的幾個指標(biāo)制作實驗考核卡片，以5分制及時記錄學(xué)生實驗情況，期末將每次實驗的成績總評而給出平時成績。

2.2.2 開設(shè)實驗基礎(chǔ)內(nèi)容筆試，進(jìn)行量化考核

為了預(yù)防學(xué)生只會做實驗而不懂實驗原理的現(xiàn)象出現(xiàn)，在學(xué)期末安排實驗筆試考試?？己藘?nèi)容主要是有機(jī)化學(xué)實驗的重要知識，包括實驗室規(guī)則及安全常識，化學(xué)儀器的使用和養(yǎng)護(hù)方法，基礎(chǔ)操作的原理及適用范圍等。

2.2.3 設(shè)置期末考核實驗，充分反映學(xué)生的實驗動手能力

在學(xué)期末，安排一個全面涉及基礎(chǔ)操作的合成實驗作考核。就實驗預(yù)習(xí)報告、實驗態(tài)度、實驗裝置的搭建、實驗情況記錄、實驗報告(要求當(dāng)場交)完成情況、衛(wèi)生情況等方面作綜合考察。

3 結(jié) 語

有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)是一門智力與能力, 理論與實踐緊密結(jié)合的課程。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，有機(jī)實驗教學(xué)的改革勢在必行。我校應(yīng)順應(yīng)學(xué)科發(fā)展，在培養(yǎng)好學(xué)生有機(jī)實驗基本功的前提下，逐步建立基礎(chǔ)、合成、設(shè)計三層次教學(xué)內(nèi)容體系，實現(xiàn)有機(jī)實驗教學(xué)的微型化、綠色化、與時俱進(jìn)。努力提高學(xué)生的實驗動手能力、解決問題能力和科研能力，為21世紀(jì)我國經(jīng)濟(jì)騰飛培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型合格人才做出貢獻(xiàn)。

[1] ?；?，寧滿俠.有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革研究與高素質(zhì)人才培育[J].實驗室科學(xué),2007(2):48-50.

[2] 李蓉,張慶云,朱輝.有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革思路與實踐[J].西北醫(yī)學(xué)教育,2007,15(2):291-293.

[3] 孫風(fēng)琴.化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容改革與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].教育探索,2006,180(6):13-14.

[4] 周躍紅.創(chuàng)新教育與教育創(chuàng)新的研究與實踐[J].高等教育研究學(xué)報,2001,24(2):88-89.

[5] 陳喜鳳,許俊翠,袁詩海.改革化學(xué)實驗教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].化學(xué)教學(xué),2003(4):4-5.

[6] 張海艦.微型化學(xué)實驗的幾個問題探析[J].臨沂師范學(xué)院學(xué)報，2004(6)：143-145.

[7] 陸熙炎.綠色化學(xué)與有機(jī)合成及有機(jī)合成中的原子經(jīng)濟(jì)性[J].化學(xué)進(jìn)展,1998,10(2):123-130.

(責(zé)任校對 莫秀珍)

20140703

張焱(1974-)，女，湖北襄陽人，講師，博士生，主要從事大學(xué)有機(jī)化學(xué)理論和實驗教學(xué)與研究。

G642

A

1674-5884(2015)02-0089-03