有機化學設計性實驗教學內容的選擇與實施

李克華

（長江大學化學與環(huán)境工程學院 湖北 荊州 434023）

有機化學設計性實驗教學內容的選擇與實施

李克華

（長江大學化學與環(huán)境工程學院 湖北 荊州 434023）

在有機化學實驗教學中開設設計性實驗是提高實驗教學質量、培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力的有效途徑。本文主要介紹了有機化學設計性實驗教學內容的選擇及實施辦法，指出“天然有機化合物的提取”和“Lewis酸催化合成有機酯”是兩個適宜的有機化學設計性實驗項目。

有機化學；實驗教學；設計性實驗

實驗教學作為高等學校教學工作的重要組成部分，是培養(yǎng)合格人才的基本環(huán)節(jié)，在學生能力培養(yǎng)和綜合素質提高方面有其獨特的作用。通過實驗教學，可以培養(yǎng)學生的動手能力、分析和解決問題的能力、正確的思維方法及嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和工作作風等，在培養(yǎng)“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的創(chuàng)造性人才方面，實驗教學更有其重要意義[1]?，F(xiàn)行的基礎化學實驗教學體制下，實驗教學內容以驗證性實驗為主，教學方法上，實驗儀器和藥品由實驗員準備，教師講解和演示，學生“照葫蘆畫瓢”完成實驗。雖然驗證性實驗對培養(yǎng)學生熟練地掌握基本實驗技能、加深對基本理論的理解無疑是非常重要的,但對于培養(yǎng)學生獨立思考和解決實際問題的能力是遠遠不夠的，也不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此,當前高校實驗教學改革應該：“面向21世紀教學內容和課程改革計劃，保留少量必開的經(jīng)典驗證性實驗,增開綜合性、設計性實驗”。

所謂設計性實驗,是指學生根據(jù)給定的實驗任務書，查閱文獻資料,自行設計實驗方案、準備實驗儀器和藥品、獨立進行實驗操作,最后書寫實驗報告,總結實驗結果的實驗。由于設計性實驗的主體是學生,整個實驗過程由學生獨立設計和操作，實驗中出現(xiàn)的問題由學生自己提出并設法解決。因此,在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神、提高學生分析問題和解決問題的能力、提高學生綜合能力方面具有重要的作用[2、3]。

由于這種設計具有較大的靈活性,需要學生在牢固掌握基礎知識和基本方法的前提下富有創(chuàng)造力。因此,如何合理選擇設計性實驗教學內容和有效實施實驗教學便顯得尤為重要。

1 設計性實驗教學內容的選擇

在有機化學實驗中,即使實驗目的和要求相同,但如果實驗原理和實驗方法不同,實驗方案也往往具有多樣性。因此實驗教學中,如能選擇典型的課題通過多種實驗方案的設計和實施,則可有效地訓練學生思維的廣闊性。其次實驗內容要簡便可行。因此，選擇作為設計性實驗的內容,應當是學生能夠根據(jù)自己所學的有機化學知識和技能,獨立的或在教師的啟發(fā)指導下,靈活并創(chuàng)造性地對所提出的實驗內容給出解決方案。

設計性實驗教學內容的選擇是進行實驗設計的關鍵一步,決定著實驗能否順利解決。課題面選擇過小或過于簡單便失去了“設計性”實驗的意義,難以達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的目的,反之,課題選擇過大或實驗指標過高,超出學生的能力范圍,使學生喪失信心,也得不到相應的效果。選題的一般原則是根據(jù)教學大綱,兼顧學科發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢,以學生已經(jīng)掌握的基本知識為基礎,可適當高于所學知識,有利于學生將已學過的知識系統(tǒng)化和實用化,有利于啟發(fā)學生探究學科理論。選題最好與科研任務結合起來,充分體現(xiàn)設計性實驗的探索性和創(chuàng)造性。目前,針對有機化學實驗課程,我們主要選擇以下2個方面的實驗作為設計性實驗。一個是天然有機化合物的提取，如芹菜、馬齒莧等植物中黃酮的提取，另一個是Lewis酸催化合成有機酯，如乙酸乙酯、乙酸正丁酯的合成等。前一個實驗可以讓學生進一步了解有機化學與生活的密切關系，學習從天然植物中提取有用成分的方法，進一步激發(fā)學生學習有機化學的興趣。后一個實驗則可進一步拓寬學生的知識面，學生不僅知道濃硫酸可用作催化劑合成乙酸乙酯，通過查閱文獻還能知道硫酸氫鈉、四氯化錫、三氯化鋁等也可作為催化劑合成有機酯。這兩個實驗的方案設計可以多種多樣，實驗方法既簡便易行,又包含了多種實驗操作，并且符合“綠色化學”的要求，因此，很適合作為設計性實驗。

2 設計性實驗教學的實施

2.1 實驗準備——方案設計

教師布置實驗項目之后,學生利用課余時間到圖書館、資料室查閱有關手冊、文獻進行分析選擇,同一組的兩個同學互相討論,最后根據(jù)所學的理論知識和實驗基本方法及操作給出實驗方案。在正式做實驗前交指導教師審閱。教師審查其設計是否合理,如果其中有一些小錯,可以不予提出,讓學生在實驗的過程中自己去發(fā)現(xiàn)并糾正。但如果是原則性的錯誤以致會導致儀器設備的損壞,或者會造成不安全影響,教師應及時給予指出,并加以提示,讓學生能設計出基本合理的實驗方案。對沒有完成好實驗設計方案或實驗設計方案不合格的學生,指導教師可不讓其做實驗。對預先沒有給出儀器與試劑的設計性實驗,教師還需根據(jù)學生的實驗方案準備所需的儀器與試劑。

2.2 實驗進行——操作與探索

對于有機化學實驗課程的設計性實驗,由于學時數(shù)較少,設計性實驗中所涉及到的少部分內容及儀器對學生來說有的還比較生疏,所以在實驗課前,教師還要作簡單的提示和講幾條注意事項。學生根據(jù)自己的實驗方案進行實驗。在實驗過程中,允許學生對實驗方案進行適當?shù)恼{整。實驗過程中,教師應認真巡視,觀察每位學生的每一個操作,發(fā)現(xiàn)不合規(guī)范的操作及時糾正并給予示范。根據(jù)學生不同情況,隨時提出具有針對性的問題,以啟發(fā)他們認真觀察和分析實驗現(xiàn)象,增強他們獨立思考和解決問題的能力。

2.3 實驗總結——報告與交流

在實驗結束的時候，每人都要提交一份實驗報告，并可一般安排1個課時開展實驗報告會，利用PPT的形式進行實驗答辯。各小組將實驗原理、實驗方法與結果陳述結束后，指導教師和其他小組可以進行提問，實驗小組成員進行答辯，使每個學生對不同題目的設計性實驗都有一定的了解。通過總結交流使學生體驗研究過程，擴展知識面，開拓視野，將學到的感性知識上升為理性認識。指導教師可對整個設計性實驗情況進行全面總結，指出共同的問題和不足，對富有創(chuàng)造性的設計實驗小組進行重點講評，充分肯定學生們的大膽設計和創(chuàng)新實踐，培養(yǎng)提高學生的求知欲望和創(chuàng)新能力。

總之,有機化學設計性實驗對學生扎實掌握有機化學基礎理論、基本知識和技能,培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力和動手能力的培養(yǎng)有著非常明顯的效果,是一種富有活力的具有創(chuàng)新激情的實驗教學,能夠為學生提供一個發(fā)揮自主創(chuàng)造能力的天地。在這個天地里,可以培養(yǎng)學生探索研究“未知”事物的性質,發(fā)揮學生的主動性、積極性、獨立性和創(chuàng)造性,使實驗教學過程變成學生發(fā)現(xiàn)信息、捕捉信息、加工信息、研究問題、增長知識的過程，是培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力的有效途徑。幾年來的實踐表明，“天然有機化合物的提取”和“Lewis酸催化合成有機酯”是兩個適宜的有機化學設計性實驗項目，在培養(yǎng)提高學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力等方面都起到了積極的作用。

［1］孟慶繁，逯家輝，王貞佐，等.探索性實驗是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效途徑[J].實驗室研究與探索，2004，23(1)：85-88.

［2］高艷陽,董培榮,王金霞.對設計性實驗的認識與思考[J].實驗技術與管理, 2003,20(6)：125-127.

［3］張捷莉,丁旭光,趙彩虹.開設設計性化學實驗的探索與實踐[J].鞍山師范學院學報,2002,4(3)：68-69.

李克華（1964—），男，湖北洪湖人，1984年畢業(yè)于華中師范大學化學專業(yè)，獲理學學士學位，1997年于石油大學獲工學博士學位，現(xiàn)為長江大學教授，主要從事實驗教學與研究工作。

※湖北省教學研究項目2010345，長江大學教學研究項目2009017。

王爽］