有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索

陳 震 江 棟 曹曉群 張昌軍 姜洪麗

泰山醫(yī)學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 山東泰安 271016

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索

陳 震 江 棟 曹曉群 張昌軍 姜洪麗

泰山醫(yī)學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 山東泰安 271016

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課。針對傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的諸多缺點(diǎn)和不足，介紹了泰山醫(yī)學(xué)院對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索和實(shí)踐，其中主要包括教學(xué)型實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、開放性實(shí)驗(yàn)的開展、實(shí)驗(yàn)微型化研究和考核評價(jià)體系的改革等。通過改革，有效地提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；探索

Abstract: Organic chemistry experiment is an important course in fundamental experiment. Aiming at the defects of conventional organic chemistry experiment teaching, this research explores the organic chemistry experiment teaching practice in Taishan medical university, including construction of teaching laboratories, open experiment teaching, study of microscale chemistry and examination systems. The teaching quality has been enhanced via reform.

Key words: organic chemistry experiment; teaching reform; exploration

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)代諸多理工科課程的重要基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，是醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、化學(xué)、化工、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、農(nóng)藥學(xué)等學(xué)科學(xué)生必修的主干課程之一。實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)不僅有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，而且還有利于培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境保護(hù)意識以及分析問題和解決問題的能力。傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，安排學(xué)時(shí)偏少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單薄且較為陳舊，使用化學(xué)藥品的量也較大，容易造成環(huán)境污染。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式只能使學(xué)生初步了解有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并不能達(dá)到上述能力培養(yǎng)的要求，也難以培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識。傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績往往僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告判定，這種評分法難以全面反映學(xué)生真實(shí)的實(shí)驗(yàn)水平，由于實(shí)驗(yàn)報(bào)告之間差別小，打出的分?jǐn)?shù)相差甚微，不能有效激發(fā)學(xué)生積極動(dòng)手操作，抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象甚為普遍。同時(shí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)所用的教材、實(shí)驗(yàn)室的管理和建設(shè)也有著密切的關(guān)系。為了改變這種教學(xué)狀況，提高我校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，確立了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索這一課題，列入了我?；瘜W(xué)與化學(xué)工程學(xué)院的長期發(fā)展規(guī)劃中，并針對上述問題，設(shè)立了多項(xiàng)子課題，由相關(guān)教師負(fù)責(zé)牽頭研究。

我們在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索這一課題下，細(xì)分了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與發(fā)展目標(biāo)的確定，多種設(shè)計(jì)性、開放性實(shí)驗(yàn)的開展，實(shí)驗(yàn)微型化研究，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)考核方式的改變等多項(xiàng)子課題。通過對上述子課題的研究，對我校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，有效地提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

1 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與發(fā)展目標(biāo)的確定

高校實(shí)驗(yàn)室種類各有不同，規(guī)模也相差較大，但從功能上來看，主要分為教學(xué)和科研兩大類。據(jù)此可以將高校實(shí)驗(yàn)室大致劃分為教學(xué)型實(shí)驗(yàn)室和科研型實(shí)驗(yàn)室?？蒲行蛯?shí)驗(yàn)室與教學(xué)型實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒐芾眢w制、辦公區(qū)域等諸多方面存在較為明顯的區(qū)別。我校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室每年承擔(dān)著約4000名普通本、?？粕膶?shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，屬于典型的教學(xué)型實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的主要功能，我們確立了實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和發(fā)展目標(biāo)。

教學(xué)型實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與發(fā)展，可以從軟件和硬件兩個(gè)方面入手。軟件方面有管理體制、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)模式、技術(shù)隊(duì)伍等內(nèi)容；硬件方面主要指儀器設(shè)備的購置、更新和維護(hù)，現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用等。我院從這兩個(gè)方面入手進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室管理體制的改革，將原有學(xué)校、學(xué)院、教研室三級管理體制，改為學(xué)校、學(xué)院二級管理的新體制，實(shí)驗(yàn)室也由隸屬于教研室管理改為由院設(shè)立大的實(shí)驗(yàn)教學(xué)部管理。通過改革整合了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，統(tǒng)一了儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)耗材的采購及實(shí)驗(yàn)課程的編排，儀器設(shè)備的利用率得到提高，實(shí)驗(yàn)耗材的采購成本得到了控制，工作人員的工作量也得以均衡分配。我院同時(shí)還加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍的培養(yǎng)和建設(shè)，鼓勵(lì)原有的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在職進(jìn)修，并引進(jìn)一些高學(xué)歷人才充實(shí)到實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍中來，使實(shí)驗(yàn)室工作人員不僅能擔(dān)任授課、指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、維護(hù)維修儀器設(shè)備等日常工作，還能指導(dǎo)學(xué)生的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)或自選科研課題，為提高教學(xué)質(zhì)量提供了人才保障。我院還加強(qiáng)了儀器設(shè)備的管理并引進(jìn)了多臺液相色譜儀、質(zhì)譜儀、紅外光譜儀等，充分保證了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要。我院還加強(qiáng)了現(xiàn)代信息技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室管理和教學(xué)中的應(yīng)用，已逐步實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上預(yù)約實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)上反饋；通過仿真軟件開設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)也在逐步開展中。這些措施使我院的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)取得了較好成果。

2 多種設(shè)計(jì)性、開放性實(shí)驗(yàn)的開展

有機(jī)化學(xué)教研室針對我院的實(shí)際情況開展了多種設(shè)計(jì)性、開放性實(shí)驗(yàn)。在每一個(gè)學(xué)期末，有機(jī)化學(xué)的任課教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)室可供使用的時(shí)間、儀器設(shè)備等條件和不同層次學(xué)生的能力水平精心設(shè)計(jì)一些開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室匯總后在校內(nèi)網(wǎng)站上公布，有興趣的學(xué)生可報(bào)名，在相應(yīng)的時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，在教師的安排指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。我校開設(shè)的開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大體可以分為了解和學(xué)習(xí)使用新型儀器的實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)、與教師科研相結(jié)合的開放性實(shí)驗(yàn)3種類型。了解和學(xué)習(xí)使用新型儀器的實(shí)驗(yàn)有“現(xiàn)代有機(jī)合成儀器的使用”“現(xiàn)代有機(jī)分析儀器的使用”等開放性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)的熔點(diǎn)測定、減壓蒸餾等實(shí)驗(yàn)相比，使用了一些新型的、先進(jìn)的儀器。學(xué)生可以接觸到有機(jī)合成裝置，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀等普通學(xué)生實(shí)驗(yàn)難以使用到的儀器，因而學(xué)生積極性較高，也有利于開闊學(xué)生的視野。教學(xué)實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)有“多種方法從茶葉中提取咖啡因”和“沒食子酸甲酯的合成研究”等開放性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)可以認(rèn)為是對“從茶葉中提取咖啡因”“乙酸正丁酯的合成”等常規(guī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種拓展。這種類型的實(shí)驗(yàn)相當(dāng)于讓學(xué)生進(jìn)行幾個(gè)較為簡單的文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)生在原有的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)操作技能和分析問題、解決問題的能力。與教師科研相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)與各個(gè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師目前所承擔(dān)的科研課題有關(guān)，具體內(nèi)容可以不斷變化，有些還需要學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在這些實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不僅成為了教師的科研助手，而且自身也得到了鍛煉。

我校實(shí)施的這些開放性實(shí)驗(yàn)難易程度各不相同，所需時(shí)間也有很大差異，因此給了學(xué)生很大的自由選擇空間，有利于激發(fā)化學(xué)基礎(chǔ)較弱的學(xué)生的好奇心和求知欲，也有利于培養(yǎng)中等水平學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和分析思考能力，還給了一些對有機(jī)合成有熱情、有天分的學(xué)生一個(gè)提高和表現(xiàn)自己的機(jī)會(huì)。這一做法切實(shí)可行，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對學(xué)生專業(yè)知識的拓展和實(shí)踐技能的獲取以及實(shí)際工作能力的提高也都起到了明顯的效果。但這一工作的進(jìn)行需要實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)管理人員投入較多的時(shí)間和精力，這不僅需要教師和實(shí)驗(yàn)員具有敬業(yè)和奉獻(xiàn)精神，還需要學(xué)校提供相應(yīng)的支持和鼓勵(lì)措施。一些探索性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在實(shí)施的過程中還需要教師具有較好的科研水平。

3 實(shí)驗(yàn)微型化研究

在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作往往需要消耗大量的試劑和玻璃儀器。近年來，由于化學(xué)試劑和玻璃儀器的價(jià)格不斷升高，化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需經(jīng)費(fèi)越來越多，已經(jīng)成為困擾化學(xué)和化工院系的一個(gè)問題。雖然學(xué)校對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)費(fèi)投入逐年增加，但學(xué)生的數(shù)目、開出實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目也在迅速增加，經(jīng)費(fèi)不足的壓力始終存在。另外，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用的試劑大都易燃、易爆、有毒，很多實(shí)驗(yàn)中使用的芳烴類溶劑還難以降解，會(huì)對實(shí)驗(yàn)室及周邊地區(qū)的環(huán)境造成污染。如果通風(fēng)條件不好，有毒氣體排出不暢，更會(huì)使學(xué)生和教師的健康受到危害?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢氣、廢液等直接排出實(shí)驗(yàn)室，會(huì)對校園環(huán)境產(chǎn)生污染；如果由專業(yè)回收公司處理，又需要增加一筆經(jīng)費(fèi)。要解決這些問題，做到既保護(hù)環(huán)境又節(jié)約資金，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)微型化改革是有效途徑之一。

我們針對原先開設(shè)的部分常規(guī)實(shí)驗(yàn)存在污染大、實(shí)驗(yàn)成本高等問題，將薄層色譜、紙層色譜、乙酸乙酯的合成、乙酸正丁酯的合成、阿司匹林的合成、甲基橙的合成等改成微型化實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，取得了較好效果。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化的改革具有多方面的成效。減少試劑的使用，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，提高了實(shí)驗(yàn)的安全性，還減少了廢棄化學(xué)品的排放，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)環(huán)境也得到了改善。微型化有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展還有助學(xué)生接受綠色化學(xué)的思想，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科研意識和環(huán)保意識。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)與所使用的實(shí)驗(yàn)教材有著密切的關(guān)系。微型化實(shí)驗(yàn)的開展更需要專門的教材與之配套。課題組針對我院實(shí)際教學(xué)情況編寫了《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材，由中國醫(yī)藥科技出版社出版。編寫的教材吸收了一些有機(jī)化學(xué)最新的研究內(nèi)容，還增加了一些與生活相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了趣味性。尤其是實(shí)驗(yàn)教材中加入了相關(guān)微型化實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，有利于教師的教學(xué)和學(xué)生的進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

4 實(shí)驗(yàn)的單獨(dú)設(shè)課及考核方式的改變

課題組對2009年應(yīng)用化學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了單獨(dú)開設(shè)的試點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)的單獨(dú)設(shè)課和考核使得學(xué)生加強(qiáng)了對實(shí)驗(yàn)課的重視，取得了較好效果。我院還對學(xué)生實(shí)驗(yàn)評分方式加以改革，在考慮到大學(xué)一年級學(xué)生普遍重視分?jǐn)?shù)這種心理背景下改革實(shí)驗(yàn)評分制度。課題組針對有關(guān)實(shí)驗(yàn)制定了可以較全面真實(shí)反映學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平、鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手積極操作的評分標(biāo)準(zhǔn)。這種改革給學(xué)生造成一種動(dòng)力，促使學(xué)生努力提高實(shí)驗(yàn)技能。在實(shí)驗(yàn)全過程中根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的不同進(jìn)程進(jìn)行追蹤考核綜合打分，在打分中根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)質(zhì)量高低注意拉開成績的差距。這一成績評定方法與普通的實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告打分有根本的不同，與實(shí)驗(yàn)課程的考試有相似之處。這一考核方式要求小班化教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生數(shù)要少，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)管理人員要多。只有這樣才能保證考核過程的客觀公正，促使學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)水平。我們利用改革后的考評方式對學(xué)生進(jìn)行了多次有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能比賽，增強(qiáng)了學(xué)生的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)熱情。2010年課題組對化工類專業(yè)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)全部單獨(dú)開設(shè)，并強(qiáng)化考核，實(shí)行卷面考試和實(shí)驗(yàn)操作考試相結(jié)合，有效地促進(jìn)了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)。

5 結(jié)束語

我校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革通過上述做法取得了較好的效果，不僅得到了學(xué)生和用人單位的好評，在山東省舉辦的大學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能競賽中也獲得了較好的成績。課題組成員還將繼續(xù)對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行研究，增強(qiáng)課題研究成果的理論性和可推廣性，為我國高等教育教學(xué)質(zhì)量的提高做出貢獻(xiàn)。

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Exploration in organic chemistry experiment teaching reform

Chen Zhen, Jiang Dong, Cao Xiaoqun, Zhang Changjun, Jiang Hongli
Taishan medical university, Taian, 271016, China

2011-06-08 稿件編號：1106025

陳震，碩士，講師。

泰山醫(yī)學(xué)院校級教研課題，泰山醫(yī)學(xué)院青年基金(編號：2009ZRQN012)。