張遠方,胡思前,程德翔(江漢大學 化學與環(huán)境工程學院,湖北 武漢 430056)
藥學專業(yè)有機化學實驗教學方法改革探討
張遠方,胡思前,程德翔
(江漢大學 化學與環(huán)境工程學院,湖北 武漢 430056)
針對江漢大學新增藥學專業(yè)的有機化學實驗課進行了教學方法的改革嘗試,通過單獨開設實驗課,精選實驗內(nèi)容,讓學生講授實驗內(nèi)容,并在改革實驗考核辦法,培養(yǎng)學生建立綠色化學理念,加強環(huán)保和安全意識等方面進行了一些探索。
有機化學實驗;教學改革;藥學
有機化學實驗是藥學專業(yè)重要的專業(yè)基礎課程,其教學目的就是為了驗證和加深學生對有機化學的基本理論、有機化合物和有機反應的深入理解,促進學生掌握有機化學實驗的基礎知識,訓練他們有機化學實驗的基本技能,培養(yǎng)學生正確選擇有機化合物的合成、分離與鑒定的方法。與此同時,引導學生理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學生實事求是、嚴謹細致的科學態(tài)度與良好的實驗習慣,促進學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng),為今后藥學專業(yè)學習和工作奠定良好的基礎[1]。如何在有機化學實驗教學中形成以人為本,傳授知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)、協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念,注重學生實踐能力、開拓創(chuàng)新意識的培養(yǎng),采取綜合性、創(chuàng)新性、研究性、微型、綠色性、實用型等多種實驗教學模式,深化實驗教學改革,己成為高校教師所關(guān)注的課題[2]。筆者針對江漢大學新增藥學專業(yè)的有機化學實驗課進行了教學方法的改革嘗試,通過單獨開設實驗課,精選實驗內(nèi)容,讓學生講授實驗內(nèi)容,并改革實驗考核辦法,培養(yǎng)學生建立綠色化學理念,加強環(huán)保和安全意識等方面進行了一些探索。
1.1 實驗單獨設課,提高學生對實驗課的重視
2013年江漢大學新增了藥學專業(yè),其專業(yè)基礎課中的有機化學理論課和實驗課分別開設,各自分兩個學期開課。實行單獨設課的有機化學實驗共計64學時,即一年級下學期和二年級上學期各32學時。為了讓學生更好地掌握及運用所學有機化學理論課知識,在實驗課的實驗內(nèi)容安排和進度方面盡量保持與理論課同步,但有的實驗項目仍會超前于理論課。對于這樣的實驗,教師指導學生在講解實驗原理的時候會多講點、講透點。學生在后期的理論課上學到相關(guān)知識時也會更容易理解和掌握,相輔相成,互為補充。
1.2 精選實驗教學內(nèi)容,注重專業(yè)性、應用性和趣味性,循序漸進
在教學內(nèi)容上,選取了專業(yè)性、實用性、趣味性實驗,如增加了一些專業(yè)性強的應用性實驗如乙酰苯胺(解熱鎮(zhèn)痛藥)的合成和乙酰水楊酸(阿司匹林)的合成;以及增加一些實用有趣的實驗,如從茶葉中提取咖啡因等,提高學生上實驗課的興趣,激發(fā)他們學習的主動性和積極性。為了提高學生對實驗基本技能掌握的重視,在安排實驗教學進度時充分考慮基本操作技能出現(xiàn)的頻率和順序,使每一個重要的基本操作技能至少要訓練兩次以上。為此實驗的第一學期一般先安排各種基本操作技能訓練和少部分簡單的合成制備實驗。實驗的第二學期主要安排少量未訓練的基本技能實驗和大部分合成制備實驗,讓學生將前期所學的實驗基本操作技能熟練地運用到后期的產(chǎn)品合成中,最后對合成的產(chǎn)品進行不同的分析檢測,如性質(zhì)鑒定、熔點或折射率的測定、紅外光譜分析等,讓學生實驗技能的綜合訓練做到由淺到深、由簡到繁、循序漸進[3]。
2.1 讓學生參與實驗教學過程,提高學生自主學習的積極性
興趣是最好的老師,學生參與課堂教學會直接影響到課堂的教學效果[4]。我們把全班同學分為幾個組,每組5~7人,每一個組負責講解一個實驗內(nèi)容,自己查資料,制作PPT課件。對于大一的新生,這個要求還是有點偏高。為了讓所有學生都在工作任務中學有所獲,要求注重分工合作,有的負責查資料,有的負責制作PPT;有的負責上課講解;有的負責思考題的查閱和解答;還有的負責批改實驗報告并講評(實驗報告學生只改對錯,不打分,最后成績由教師評閱,由此檢查學生的批改實驗報告情況),具體分工由學生自己決定和選擇。每一個實驗項目的教學效果既反映了學生各人承擔任務完成的好壞,又反映團隊合作是否良好,教師根據(jù)各人承擔的工作任務和完成的情況對每一個學生進行評分,作為平時成績記錄在冊。學生參與實驗教學過程,成為教學的真正主人,可以全面、自由地發(fā)揮自己所掌握的知識,積極主動思考實驗的有關(guān)問題。學生通過課堂講解這個過程,獲得自主學習的體驗,調(diào)動了學生參與實驗教學的主動性和積極性。教師則對學生的教學過程和表現(xiàn)綜合評價打分。這樣的教學過程不再是教師對學生灌輸知識,而是學生在教師的指導下,積極獲取知識,提高學習能力的過程。隨著學習興趣提高,學生通過自我講解,自我展現(xiàn)、自由發(fā)揮,活躍了課堂氣氛,融洽了師生關(guān)系,提高了實驗教學效果。
2.2 加強實驗預習,培養(yǎng)學生自學能力和查閱文獻能力
預習是實驗課的前奏,實驗預習是否充分直接影響到實驗的效果。有些學生不愿動腦筋分析實驗內(nèi)容,預習報告只顧抄寫實驗教材,對實驗原理、操作流程、注意事項等不求甚解;實際操作時一邊看教材,一邊做實驗來完成整個實驗過程;在實驗過程中不關(guān)注實驗操作重點及細節(jié)。長此以往,會形成固定的思維模式,抑制了學生實驗興趣和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[5]。為了改變這種現(xiàn)象,學生進實驗室時教師都要認真檢查學生的預習報告,沒有預習報告的學生不得進入實驗室做實驗。對預習報告中的錯誤予以指出,并要求其改正。實驗預習報告應該包括實驗目的、反應原理、原料和產(chǎn)物的物理常數(shù)、原料用量、產(chǎn)物的理論產(chǎn)量、實驗裝置圖和實驗流程圖等,通過撰寫預習報告使學生明確實驗目的和相關(guān)實驗步驟,把握實驗的關(guān)鍵點,了解實驗有關(guān)注意事項,做到心中有數(shù),有的放矢。此外,教師對預習報告中的有關(guān)問題進行提問,通過學生的回答考察他們預習的情況,并評分登記,作為平時成績的組成部分。采取以上這些措施促進了學生積極、主動學習,激發(fā)了學生做好實驗的熱情[6]。特別對于講授實驗內(nèi)容的同學們,要求他們在預習中查閱資料和網(wǎng)絡化學資源,制作好PPT課件。教師提前檢查學生制作的PPT,指出錯誤,提出問題,要求學生重新修改才能上課講授。通過查閱文獻資料,制作PPT,鍛煉了學生計算機應用能力,制作課件的能力和綜合應用知識的能力。通過講解實驗,鍛煉了學生語言表達能力和邏輯思維能力,增強學生展示自己能力的信心。
2.3 課堂上認真指導講解,課中分析討論,注重實驗操作
每次實驗的預習報告檢查完成后,學生開始講解本次實驗內(nèi)容。在講解過程中,教師仔細聆聽,針對學生漏講的、重點不突出的或容易犯錯的操作及安全隱患,提出問題,要求學生回答。如果學生回答不正確,教師再仔細講解,讓學生清楚所要掌握的實驗內(nèi)容,對學生講解的實驗內(nèi)容進行必要的補充和強調(diào)。講解實驗完成后,教師就要求上次批改實驗報告的同學點評實驗報告批改情況和體會,讓學生了解哪些同學實驗報告寫得認真規(guī)范,哪些同學馬虎不認真或思考題回答不正確,同學們存在的共性問題是什么等等,教師再做最后的點評。學生通過利用現(xiàn)代化的多媒體設備,講解實驗課程,較好地展示了自己對實驗內(nèi)容的理解。這種學生參與實驗講課的教學方式,增加了學生的學習興趣和對實驗的感性認識,促進了學生更加認真地對待實驗課,使實驗操作更加仔細規(guī)范,實驗教學效果大大提高。
在實驗過程中出現(xiàn)的問題要求學生思考和討論,并分析其原因。交流討論和獨立思考二者缺一不可,相互促進,相互提高。也可以有意識地設置提問環(huán)節(jié),啟發(fā)學生思考。對綜合性或較難的問題,應按知識點由淺及深,從易到難步步深入,分解知識點,厘清知識層次。在實驗操作過程中,要求學生真實記錄實驗現(xiàn)象,以科學嚴謹?shù)膽B(tài)度對待實驗操作,培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)和實驗習慣。教師要勤走動,多觀察,及時糾正學生的不規(guī)范操作,現(xiàn)場指導和答疑。實驗結(jié)束時,教師要檢查學生的實驗記錄,登記實驗產(chǎn)品的重量或體積、外觀及顏色等,并作為實驗成績的組成部分,提高學生對實驗操作的重視和學習態(tài)度改變。
實驗考核是檢驗實驗教學效果和考查學生能力的重要手段。實驗考核既要重視學生實驗操作的規(guī)范性和實驗技能的掌握與應用能力,也要考查學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力[7]。為了全面客觀合理地評價學生的實驗成績,通過學生實驗能力綜合評價方法來確定學生的實驗成績,做到對學生實驗過程全檢查、實驗技能全考查,充分反映學生的真實實驗水平。有機化學實驗的綜合成績由60%平時成績和40%期末筆試成績組成。平時成績包括20%出勤和預習報告,檢查到課率和預習實驗的情況;20%的平時作業(yè),也就是教師布置學生完成的制作PPT課件,講授實驗課、批改實驗報告等作業(yè);30%的實驗操作及結(jié)果,考查學生在實驗過程中是否規(guī)范操作、實驗記錄是否詳細真實、儀器設備的使用、實驗臺面的衛(wèi)生、實驗產(chǎn)品的產(chǎn)量登記等多方面因素;30%實驗報告成績,考查學生撰寫規(guī)范實驗報告的能力,分析歸納實驗成功或失敗的原因。期末筆試主要考查學生對實驗基礎知識和實驗基本原理的掌握情況、基本操作的正確性、實驗技能的應用能力、實驗中分析及解決問題的能力等。通過一學年的實踐表明,嚴格實驗教學管理,改進實驗考核辦法,提高了學生對實驗課的重視程度,學生的操作技能也得到進一步提高,有效地調(diào)動了學生的學習積極性,培養(yǎng)了學生良好的實驗素質(zhì)和綜合能力,提高了實驗教學效果。
綠色化學又稱環(huán)境無害化學,是指從污染預防的基本思想出發(fā),在化學品生產(chǎn)的始端就采用預防的科學手段,整個過程和終端均為零排放或零污染[8]。在高校的化學教學過程中,實驗教學所產(chǎn)生的化學廢棄物污染問題已引起人們高度關(guān)注。為了減少對環(huán)境的污染,保持社會的持續(xù)發(fā)展,“綠色化學”在21世紀被全世界普遍接受并大力實施[9]。在實驗教學過程中,有意識地從不同方面體現(xiàn)綠色化學的實質(zhì): (1)更新實驗內(nèi)容,選擇綠色化實驗。綠色化實驗就是選擇污染少,毒性小,實驗現(xiàn)象明顯,并能滿足實驗教學要求的實驗項目。(2)微型化實驗也是實現(xiàn)綠色化學的一種方法。它通過減少試劑用量和污染物的產(chǎn)生量,縮短反應時間等反映節(jié)約化學試劑、節(jié)省能源、安全操作、減少環(huán)境污染方面來體現(xiàn)綠色化學的特點。(3)實驗室廢棄物處理綠色化。對于實驗教學過程產(chǎn)生一些有毒有害的廢棄物,我們要求學生把實驗所產(chǎn)生的廢液、廢固及產(chǎn)品分門別類回收到指定的容器中,并做標記。實驗產(chǎn)生的有害氣體必須通過吸收裝置才能進行排放。對于能回收處理再利用的試劑,經(jīng)教師處理后再循環(huán)使用;對于能酸堿中和后無污染的廢液才容許排放;對于不能簡單處理的廢液和廢固由學校找有資質(zhì)的專業(yè)公司定期上門回收。通過這些措施,真正做到化學藥品使用的5R原則,即拒用(Reject)、減少(Reduce)、循環(huán)(Reuse)、回收(Recycle)、再生(Regenerate),培養(yǎng)了學生綠色化學的理念,強化了環(huán)境保護的意識;(4)提倡利用多媒體課件和有機化學實驗仿真操作訓練,模擬真實實驗,減少實驗操作失誤,從而減少污染和浪費。對于危險性大、毒性大的實驗尤其具有優(yōu)勢,以綠色化教學方法避免實際操作所造成的污染,實現(xiàn)有機化學實驗真正綠色化。
有機化學實驗所用化學試劑大多是易燃、易爆、有毒或具有腐蝕性的藥品,所用玻璃儀器、電子設備或氣瓶也容易發(fā)生安全事故,如割傷、燒傷、燙傷、中毒、火災或爆炸等。為了避免安全事故的發(fā)生,加強學生安全意識,要求學生嚴格執(zhí)行操作規(guī)程,加強實驗室安全措施,并做好應急預案。萬一發(fā)生事故,要沉著冷靜應對,及時正確處理,盡力減少損失。對學生進行安全教育,讓他們建立正確的安全意識是非常必要而且必須的,保證學生的人身安全,保障實驗室的安全是有機化學實驗教學中不可或缺的組成部分[10]。為保障實驗教學的順利進行,在實驗過程中,教師要強化學生實驗安全意識教育,加強儀器藥品的知識介紹、使用培訓和管理工作,認真細致地做好前期準備工作,注意細節(jié),避免隱患。建立事故應急預案,定期檢查消防設施的完好率和消防演習,以減少實驗事故發(fā)生。
通過教學改革的學生反饋情況看,同學們對改革持肯定態(tài)度。有些學生還希望筆者能繼續(xù)教授他們的后續(xù)課程,說明這些教學方法的改革,改善了教師與學生的關(guān)系,增加了師生相互溝通,提高學生對有機化學實驗的學習興趣、積極性和參與感,增強了學生的自學能力和自信心,訓練了學生查閱資料和制作PPT的能力,鍛煉了學生語言表達和邏輯思維能力,加強了團隊合作的凝聚力。
(References)
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[10]張富青.有機化學實驗中自我安全意識的教育[J].實驗室科學,2014,17(1):184-186.
(責任編輯:葉 冰)
Discussion on Teaching Method Reform of Organic Chemistry Experiment for Pharmacy Specialty
ZHANG Yuanfang,HU Siquan,CHENG Dexiang
(School of Chemistry and Environmental Engineering,Jianghan University,Wuhan 430056,Hubei,China)
The experimental class is set for pharmacy specialty,focus on specialty,application and interesting.The teaching method was reformed,let the students attend the experimental course,so train the self-study ability,the looking-up reference ability,and the manipulative ability.On the test method,it carried out comprehensive evaluation.The environmental protection and safety regulation consciousness were enhanced through the reform.
organic chemistry experiment;teaching reform;pharmacy specialty
R914;G642.423
A
1673-0143(2015)05-0427-04
10.16389/j.cnki.cn42-1737/n.2015.05.009
2015-03-20
張遠方(1966—),女,高級實驗師,碩士,研究方向:有機化學實驗教學、儀器及材料分析。