徐 粉 ， 張華林 ， 尹志剛 ， 康位粉

(鄭州輕工業(yè)學院 材料與化學工程學院 ， 河南 鄭州 450002)

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工科有機化學實驗教學儀器改革與創(chuàng)新能力培養(yǎng)

徐 粉 ， 張華林 ， 尹志剛*， 康位粉

(鄭州輕工業(yè)學院 材料與化學工程學院 ， 河南 鄭州 450002)

從當前實驗教學儀器的實際情況出發(fā)，針對工科院校有機化學實驗教學中存在的問題，結(jié)合自身的體會，重點從實驗類型、教學儀器裝置入手，對有機實驗教學儀器改革進行詳細探討，在實驗教學過程中提高學生的創(chuàng)新實踐能力。

有機化學實驗 ； 教學 ； 創(chuàng)新 ； 改革

有機化學實驗是各個高?；瘜W類專業(yè)重要的實驗基礎(chǔ)課，是我校精化、化學、應化、高分子、食品工程、環(huán)境工程、電化學、煙草工程等專業(yè)的重要必修實驗基礎(chǔ)課[1]。實驗基礎(chǔ)課是對有機化學基礎(chǔ)知識、基本理論的實踐和強化鍛煉的課程，可以提高學生分析和解決問題的能力，因此有機化學實驗課程顯得尤為重要。有機實驗涉及的種類多、覆蓋度大，內(nèi)容主要集中在：有機物的合成、分離純化、結(jié)構(gòu)鑒定。大學有機化學的實驗要求主要是讓學生學習并掌握基本的實驗技能，學會實事求是，培養(yǎng)嚴謹?shù)目蒲兴仞B(yǎng)，為后期的工作奠定基礎(chǔ)。

1 當前實驗教學的現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)有機化學實驗多屬于驗證型、重復型實驗，不能有效地調(diào)動學生的實驗積極性，更不能發(fā)揮學生創(chuàng)新的潛力。缺乏微量實驗，不能培養(yǎng)學生的精密稱量習慣；缺乏溶劑處理實驗、無水無氧實驗，與現(xiàn)代前沿化學脫節(jié)。目前的實驗往往局限于合成，而忽略了對產(chǎn)品純度的測試，弱化了學生對產(chǎn)品純度重要性的認知。合成、分離、檢測的系統(tǒng)化教學可以提高學生對有機化學實驗的整個過程的理解，使學生思路清晰，明白自己在做什么、做出了什么，而不是盲目的操作，不求甚解。創(chuàng)新型實驗已經(jīng)成為發(fā)展的重點[2]

2 對有機化學實驗教學的探索

工科院校不僅要培養(yǎng)出高級科研人才，還要培養(yǎng)出高級工程師，因此，實驗教學就顯得尤為重要。因此，深化實驗教學改革，發(fā)揮實驗教學對于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的推動作用[3]。實驗教學儀器是學生實驗的基本保證，教學儀器的設(shè)計和改革可以提高學生的實驗效率，提高學生的動手能力，結(jié)合我們近幾年的實驗教學經(jīng)驗，我們將從以下幾個方面對有機實驗教學進行改革：

2.1 革新觀念、發(fā)展創(chuàng)新實驗思路

“注重學生綜合素質(zhì)的提高，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實驗能力”是教育部提出的新世紀人才培養(yǎng)宗旨。在教育領(lǐng)域中，重視理論教學而輕視實踐教學的思想嚴重影響了創(chuàng)新型、實踐性人才的培養(yǎng)。改變實驗教學從屬于理論教學的觀念，重新認識實驗教學的重要地位，以實驗教學改革為出發(fā)點，通過實驗教學培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力[4]。

2.2 發(fā)展發(fā)散型實驗，激發(fā)學生實驗興趣

所謂的發(fā)散型實驗是期待給與學生更多的思維和創(chuàng)作空間，結(jié)合所學的專業(yè)知識進行路線設(shè)計、分離純化、產(chǎn)品純度檢測、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表征。目前的本科實驗教學在這種綜合性的實驗方面尤為不足，分段管理導致檢測不是很及時，讓學生做實驗的時候沒有實驗的成就感和喜悅感，從而產(chǎn)生對實驗的不重視。而創(chuàng)新型實驗則是希望學生通過閱讀文獻、查閱資料、調(diào)研市場需求，對一些藥物分子進行路線設(shè)計優(yōu)化，期待能申請藥物合成新路線的專利并進行轉(zhuǎn)化。

考慮到學生就業(yè)的需求，化學類專業(yè)的學生多數(shù)選擇在制藥公司工作，為了使學生能更快的熟悉和融入這類行業(yè)，我們在本科教育階段就應該進行鍛煉和培養(yǎng)。在學生掌握了基本的合成操作之后，在大三階段可以開啟發(fā)散型和創(chuàng)新型實驗平臺的啟用。發(fā)散型實驗和創(chuàng)新型實驗也不是完全沒有范圍限制，因為有機化學反應覆蓋面很廣，后處理及檢測方法也比較多，本科階段的實驗也并不能完全涉及?？紤]到實用性，我們將主要目標放在具有藥物活性的簡單分子設(shè)計上。

在大二有機化學課程學完后，也就是暑假階段給出學生題目。題目分為兩種：一種是在老師給定的藥物分子中自由選擇，一種是自己給出理想的目標分子。為了避免有的學生渾水摸魚，在各自題目選定后，進行抽簽分組，3人一組。之后利用假期整理材料，結(jié)合有機化學知識設(shè)計合成路線。大三開學前兩周與教師進行討論并進行試驗論證，第三周開始進行小試，要求試驗過程3人必須同時到場進行平行實驗，試驗、討論、記錄必須齊全。小試實驗結(jié)束后，對產(chǎn)品進行分離，結(jié)合文獻，選擇合適的分離手段，包括：重結(jié)晶、柱層析、蒸餾等操作。分離完后及時進行HPLC檢測樣品純度，純度符合要求后，進行結(jié)構(gòu)表征，主要包括高分辨質(zhì)譜和NMR。確定目標分子后，對照已經(jīng)報道的合成方法，分析收率、純度等指標，判斷此合成路線的優(yōu)缺點。

2.3 設(shè)計出多套實驗裝置，提高學生綜合素質(zhì)

制作出多套甘油作為油浴的加熱攪拌一體化裝置：以甘油作為油浴，在裝置中引入加熱管、溫度控制部件，設(shè)計溫度可調(diào)可控的加熱裝置，提供均勻穩(wěn)定的熱源；制作出多套便攜式水蒸氣發(fā)生裝置：對簡單易得、廉價的電熱杯進行升級改造，進行密封、引入導氣管、安全指引管，初步做成水蒸氣發(fā)生裝置，再對裝置進行完善和美化，設(shè)計出水蒸氣發(fā)生裝置。在實驗過程中讓學生將新式裝置與傳統(tǒng)裝置相比較，培養(yǎng)學生運用對比歸納法，這種方法不僅可以讓學生系統(tǒng)地掌握知識，還能通過對比記憶的方法對基礎(chǔ)知識加深理解，并可將這種方法用于其它課程的學習；制作出多套功能多樣化的實驗裝置臺：我們將對鐵架臺進行整合，增加鐵架臺底座的質(zhì)量，增加裝置搭建的穩(wěn)固性，設(shè)計出多套功能多樣化的實驗裝置臺，提高學生搭建實驗儀器的效率，在實驗講解過程中有意設(shè)計問題，例如指出新型裝置的優(yōu)勢，激發(fā)學生的學習興趣，在引導學生對有機化學認知的基礎(chǔ)上，增強學生的思考和動手能力。組織對此感興趣的同學，從事相應的測量、切割、焊接工作，并請學生提出并實施改進意見。注重與實際的結(jié)合，激發(fā)學生的學習興趣，在更高層面上喜歡有機化學，將被動的灌輸式教育轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鞯膶W習，這樣就有利于對基礎(chǔ)知識的掌握，還能更好地發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，重點在于以儀器改革為契機，調(diào)動學生思考問題的積極性與主動性。

2.4 錄制有機化學相關(guān)實驗過程，發(fā)展多元化實驗教學模式

課堂上的理論知識相對來說比較抽象，適當?shù)膶嶒灂黾訉W生對知識的理解，但對于一些很重要的化學反應，由于操作復雜，在基礎(chǔ)實驗中未涉及，應該采用錄像的方式全程拍攝反應準備階段，反應操作過程，反應處理，產(chǎn)品處理等過程，讓學生親眼看到實驗現(xiàn)象，實驗結(jié)果，這比枯燥的口述更有說服力，更能加深對反應的理解。

3 結(jié)論

本文結(jié)合實驗教學過程及實驗儀器改革的具體情況，初步探索有機化學實驗教學儀器的改革對學生創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)的影響，結(jié)合國內(nèi)外名校名師的實驗教學方法及教學模式，逐步完善工科院校有機化學實驗課程的教學體系的改革。教學方法、教學模式、教學手段遵循“以人為本”的教育理念，設(shè)計新型的熱源—攪拌一體化裝置，獨特快捷的水蒸氣發(fā)生裝置，鼓勵學生思考裝置變革的意義與思路，激發(fā)學生對工程設(shè)計與有機化學實驗的認識，增進其跨專業(yè)合作能力。新設(shè)備的引入將有效地縮短反應時間，進而有利于提高反應效率。最重要的意義在于，新型熱源將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的明火熱源，減少潛在的安全隱患，減弱有機試劑對學生、對老師的身體傷害，真正做到以人為本。

[1] 郭書玲,楊亮茹.工科有機化學的教學方法與手段淺談[J].廣州化工,2010,38(5):260-261.

[2] 李英俊,孫淑琴,于世鈞.有機化學實驗教學改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索,2003,22(1)：25-30.

[3] 江文輝.有機化學實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2009(12):115-118.

[4] 唐 倩,龔成斌.有機化學實驗教學改革研究[J].西南師范大學學報：自然科學版,2013,38(5):165-167.

2016-07-30

徐 粉(1984-)，女，講師，從事有機化學及實驗教學工作，E-mail：yuweimeng226@163.com。

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1003-3467(2016)11-0059-02