有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐分析

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[摘要]有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為有機(jī)化學(xué)的重要組成部分，是理工科相關(guān)專業(yè)學(xué)生必修的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。文章對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了全面的探索和實(shí)踐，介紹了改革后的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體做法，并取得了良好的效果。

[關(guān)鍵詞]有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；探索與實(shí)踐

目前，高等教育正在不斷深化，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，已成為全面提高學(xué)生素質(zhì)的迫切要求[1,2]。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是有機(jī)化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要途徑，以往的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，不利于啟發(fā)學(xué)生的思維和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，也不利于調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。通過有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，志在提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的探索、創(chuàng)新精神與求異意識，以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，確立教學(xué)活動中學(xué)生的主體地位，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性和創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的進(jìn)取心，提高大學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的應(yīng)用能力，以適應(yīng)當(dāng)代社會快速發(fā)展的需求[3-5]。遼東學(xué)院有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是面向應(yīng)用化學(xué)、生物工程、環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、礦物工程及冶金工程等專業(yè)開設(shè)的一門重要課程。從1995年起，我們就對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了初步探索，近年來，我們在借鑒國內(nèi)高等院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成功經(jīng)驗(yàn)的同時，結(jié)合我校專業(yè)特點(diǎn)，再結(jié)合用人單位對學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的要求，并在總結(jié)以前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容、方法及模式進(jìn)行了全面的改革和深化，并編寫了符合本校各專業(yè)特色的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)講義，其中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成五個層次，即基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)和趣味性實(shí)驗(yàn)，以求對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行系統(tǒng)、全面地訓(xùn)練，期望培養(yǎng)出適應(yīng)國家和社會發(fā)展需要的具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。

1精選基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，鞏固及培養(yǎng)學(xué)生的有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)理論與基本操作技能

結(jié)合我校應(yīng)用化學(xué)、生物工程、環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、礦物工程及冶金工程等專業(yè)特點(diǎn)及實(shí)際情況，及時修訂各專業(yè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)大綱，并根據(jù)大綱，針對不同的專業(yè)，精選出具有代表性的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，如對于生物工程專業(yè)，偏重選擇與生物及藥物相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如乙酰水楊酸(阿司匹林)、對氯甲苯(殺蟲劑)的合成；對于環(huán)境及礦物工程專業(yè)，偏重選擇治理環(huán)境及浮選藥劑的實(shí)驗(yàn)，如十二烷基苯磺酸鈉等。此外，并逐步采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，如熔點(diǎn)的測定，采用顯微鏡法和差示掃描量熱儀(DSC)法。通過這些實(shí)驗(yàn)的練習(xí)，旨在讓學(xué)生掌握有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)理論和基本操作技能與實(shí)驗(yàn)方法，為下一步開展綜合性、設(shè)計(jì)性及研究性實(shí)驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ)。

2強(qiáng)化綜合性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)與能力

以前我們所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對簡單，大多為一些經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)所占比重較小。教學(xué)內(nèi)容模式化，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生通常是邊看實(shí)驗(yàn)講義，邊做實(shí)驗(yàn)，照方抓藥，依葫蘆畫瓢，不重視實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)和過程，對做過的實(shí)驗(yàn)中的操作、反應(yīng)機(jī)理、遇到問題的解決方法記憶不牢，認(rèn)識不深，這就難以培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題、解決問題的能力，同時也不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，很難達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才的目的，更談不上對學(xué)生科學(xué)精神、科學(xué)方法的培養(yǎng)，也很難適應(yīng)當(dāng)今社會的需要。針對這些情況和問題，我們大幅度增加了綜合性實(shí)驗(yàn)的開出率，例如開設(shè)的阿司匹林的合成與鑒定實(shí)驗(yàn)，首先要求學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)，了解阿司匹林的發(fā)展歷史、性質(zhì)及相關(guān)用途，并通過預(yù)習(xí)與具體實(shí)驗(yàn)過程，掌握合成原理及方法，鞏固操作技能；其次要求學(xué)生利用紅外光譜儀(FT-IR)表征其結(jié)構(gòu)，并初步了解FT-IR的基本原理，掌握FT-IR的基本操作，同時能分析相關(guān)官能團(tuán)的紅外歸屬；最后要求學(xué)生利用DSC測試阿司匹林的熱力學(xué)性質(zhì)，通過這些綜合性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，學(xué)生的動手能力及分析問題和解決問題的能力等綜合素質(zhì)得到了強(qiáng)化與提高，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的嚴(yán)肅認(rèn)真，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，另外也讓學(xué)生提前了解與掌握一些先進(jìn)的大型實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)技術(shù)，進(jìn)一步開闊學(xué)生的視野，擴(kuò)大學(xué)生的知識面。

3加強(qiáng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是啟發(fā)性教學(xué)手段之一，也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展方向。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)就是要打破現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)方案，要求學(xué)生根據(jù)老師給定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過查閱相關(guān)的文獻(xiàn)、資料，擬定書面實(shí)驗(yàn)方案及具體操作步驟，根據(jù)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，如冬青油的設(shè)計(jì)與合成實(shí)驗(yàn)等，需要學(xué)生列出實(shí)驗(yàn)所需藥品、試劑的用量與所用的儀器設(shè)備，之后交給指導(dǎo)教師評閱。教師再組織學(xué)生討論這些實(shí)驗(yàn)方案的可行性，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室所能提供的條件，修改實(shí)驗(yàn)方案，并最終確定最佳方案，讓學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師要對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，再次組織學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論，并要求學(xué)生認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，也可根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果要求學(xué)生寫出“科技論文”。通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的鍛煉，不僅可以發(fā)揮學(xué)生的主體作用，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，而且對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力和動手能力有明顯的效果，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的有效途徑，同時也鍛煉了學(xué)生的論文寫作能力和熟練查閱文獻(xiàn)的能力，此外，通過總結(jié)，使學(xué)生對自己的實(shí)驗(yàn)方案和科學(xué)研究過程的認(rèn)識有一個提高，并能從實(shí)驗(yàn)中提出問題，有利于引導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的科學(xué)研究，為今后進(jìn)行獨(dú)立的科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4探索研究性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和團(tuán)隊(duì)精神

為激發(fā)學(xué)生參與科研的積極性，鼓勵師生共同從事科研，學(xué)校設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究基金，要求學(xué)生自愿組成研究小組，每小組成員3~4人，教師結(jié)合自己的科研，提供階段性的研究課題，通過“雙向選擇”，確定每個研究小組的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及指導(dǎo)教師。學(xué)生研究小組可以從實(shí)驗(yàn)預(yù)備工作入手，逐步過渡到承擔(dān)部分科研工作。通過讓學(xué)生參與或承擔(dān)部分科研工作，不僅能進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，而且更重要的是，使其在學(xué)習(xí)期間，盡可能多地接觸到高新技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)，擴(kuò)大其知識面，開闊其思路與視野，此外，也使學(xué)生所學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識與技能得到實(shí)際上的應(yīng)用，做到理論聯(lián)系實(shí)際，這對于提高學(xué)生解決問題的能力與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力，有著極其重要的意義，同時也可以在學(xué)生中創(chuàng)造科研氛圍，培養(yǎng)他們的科研興趣，形成“教研相助”的教學(xué)模式，讓教學(xué)為科研服務(wù)，以科研促進(jìn)教學(xué)效果的提高。

5開展趣味性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)習(xí)的動力，學(xué)生有了興趣，才會全神貫注，積極主動地去認(rèn)識、實(shí)踐和創(chuàng)造。傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用的化學(xué)藥品和合成產(chǎn)物往往是學(xué)生很陌生的，學(xué)生對其不感興趣，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中常感到枯燥無味。為了提高學(xué)生對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性，我們選擇了一些與我們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，做到了趣味性與實(shí)用性相結(jié)合。例如：從紅辣椒中提取紅色素，從煙葉中提取煙堿，及從茶葉中提取咖啡因等實(shí)驗(yàn)。

6推廣微型化實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能減排和環(huán)保意識

美國W.D.mago博士在基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中于1982年試用微型化并獲得成功，以后推廣到無機(jī)化學(xué)、普通化學(xué)中。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在綠色化學(xué)思想指導(dǎo)下，用預(yù)防化學(xué)污染的新思想，對常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革而發(fā)展起來的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法和新技術(shù)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有實(shí)驗(yàn)儀器小、功能多、易封閉、操作安全、反應(yīng)時間短、現(xiàn)象明顯、節(jié)約實(shí)驗(yàn)用品、對環(huán)境的污染小等特點(diǎn)，在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革發(fā)揮著越來越重要的作用。以前進(jìn)行的常量實(shí)驗(yàn)，其藥品不僅用量大、易揮發(fā)、有毒、有害、有腐蝕性，而且消耗也大，產(chǎn)物及副產(chǎn)物量多，后處理困難，而且排放的“三廢”多，帶來一定的環(huán)境污染問題。此外，常規(guī)反應(yīng)裝置占用空間較大，實(shí)驗(yàn)時間較長，這既加大了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的開支，又增加了師生的工作量，同時也不利于師生的身心健康。為了更好的培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能減排與環(huán)境保護(hù)意識，以及節(jié)約成本，提高效率，我們根據(jù)自身的教學(xué)實(shí)際條件，在保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的前提下，我們對實(shí)驗(yàn)方法、儀器裝置進(jìn)行更新或創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將大部分實(shí)驗(yàn)微型化與小量化，使“微、小、?！焙侠斫Y(jié)合，充分發(fā)揮三者的優(yōu)勢。通過這幾年的實(shí)踐證明，微型實(shí)驗(yàn)除具有安全性高、污染小等優(yōu)點(diǎn)外，還充分顯示出“小、快、靈”的特點(diǎn)。例如苯乙酮的合成及紅外分析，采用常規(guī)實(shí)驗(yàn)，所用的無水苯及乙酸酐的加入量分別為31mL與6mL，且還需要較多的相關(guān)藥品，如三氯化鋁20g，苯30mL，濃鹽酸50mL，而紅外分析只用微量級別的，剩余的產(chǎn)物只能回收保存；改為微型實(shí)驗(yàn)后，每步現(xiàn)象明顯，且藥品量只有常規(guī)實(shí)驗(yàn)的1/10左右，這不僅減少了揮發(fā)物和反應(yīng)剩余物的排放量，而且水電的消耗減少，大大降低了實(shí)驗(yàn)成本，實(shí)驗(yàn)時間短，同時實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件也得到了改善。

7利用多媒體課件，輔助和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的快速發(fā)展以及多媒體課件的大量普及，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常利用多媒體課件，輔助和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。多媒體逼真的畫面，可以讓學(xué)生們能夠從多角度直觀、形象、生動地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，使難以理解的內(nèi)容形象化，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)與理解。在學(xué)校的資助下，我們編制了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)多媒體教學(xué)軟件來輔助教學(xué)，例如：采用Flash演示紅外光譜的基本原理與操作，通過多媒體演示，幫助學(xué)生理解和把握實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生從視、聽等各個角度全面獲取教學(xué)信息，尤其是動畫演示使學(xué)生有身臨其境的感覺，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

8結(jié)語

幾年來，通過實(shí)踐“鞏固基礎(chǔ)，加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性及研究性實(shí)驗(yàn)，開展趣味性實(shí)驗(yàn)，推廣微型化實(shí)驗(yàn)的改革模式表明，這對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力、創(chuàng)新能力、科研能力及節(jié)能減排與環(huán)保意識等綜合素質(zhì)是十分必要的，同時也提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。今后我們將不斷地努力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新和探索，面向社會需求，在提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的同時，不斷提升核心競爭力，只有這樣才能使學(xué)生適應(yīng)時代的要求，迎接新的挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

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作者：徐孝旭 宮勝臣 遲洪訓(xùn) 修忠海 單位：遼東學(xué)院化學(xué)與工程學(xué)院