職業(yè)院校開放有機化學(xué)實驗室的探索與思考*

孫賓賓

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710300）

職業(yè)院校開放有機化學(xué)實驗室的探索與思考*

孫賓賓

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710300）

通過探索職業(yè)院校開放有機化學(xué)實驗室的組織管理，本文對各類型開放有機化學(xué)實驗項目進行了分析和思考，指出了實驗指導(dǎo)教師應(yīng)該具備的基本素質(zhì)，提出了開放有機化學(xué)實驗室的發(fā)展方向。

職業(yè)院校；開放實驗室；有機化學(xué)實驗室

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，通過實驗不僅能加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，鞏固學(xué)生所學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本理論，更重要的是能訓(xùn)練學(xué)生的基本技能，培養(yǎng)學(xué)生的愛好和創(chuàng)新精神，化學(xué)實驗室則是實現(xiàn)這一教學(xué)目標(biāo)的場所。職業(yè)院校目前的有機化學(xué)實驗教學(xué)方式是：教師先講解實驗，學(xué)生“照方抓藥”。因為學(xué)生的水平參差不齊，教師所選擇的實驗內(nèi)容也只能比較常規(guī)，基本沒有什么創(chuàng)新。這樣的有機化學(xué)實驗教學(xué)方式不利于培養(yǎng)學(xué)生的實驗興趣，束縛了學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮，嚴(yán)重挫傷了一部分優(yōu)秀學(xué)生的實驗積極性。筆者擬結(jié)合我院開放有機化學(xué)實驗室教學(xué)的實踐，探討實驗室的組織與管理，分析開放式有機化學(xué)實驗項目，對進一步開放化學(xué)實驗室進行實驗教學(xué)進行思考。

開放有機化學(xué)實驗室的組織與管理

化學(xué)實驗要經(jīng)常接觸各種化學(xué)試劑，特別是有機化學(xué)實驗室，很多化學(xué)試劑或者有毒有害，或者易燃易爆，或者具有腐蝕性。有些實驗在操作過程中又不斷產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，操作不慎還會遇到許多事故危險。因此，開放化學(xué)實驗室最重要的一點就是要加強實驗室的組織與管理，確保師生的人身安全。

第一，保證每個獨立設(shè)置的實驗室隨時有一名實驗指導(dǎo)教師和一名實驗員。實驗指導(dǎo)教師應(yīng)完成下列工作：（1）負(fù)責(zé)開放實驗的申請受理、時間安排；（2）負(fù)責(zé)學(xué)生預(yù)習(xí)報告、完成報告的收閱；（3）負(fù)責(zé)學(xué)生實驗過程中的指導(dǎo)、講解；（4）負(fù)責(zé)實驗異常事件的應(yīng)急處理；（5）負(fù)責(zé)優(yōu)秀實驗作品的遴選、推薦。實驗員應(yīng)完成下列工作：（1）負(fù)責(zé)按時開放實驗室；（2）負(fù)責(zé)實驗室化學(xué)試劑的準(zhǔn)備、取存；（3）負(fù)責(zé)實驗室的試劑、設(shè)備、水電氣、門窗安全；（4）與指導(dǎo)教師共同負(fù)責(zé)實驗異常事件的應(yīng)急處理；（5）協(xié)助指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)預(yù)習(xí)報告、完成報告的收閱。

第二，化學(xué)試劑的取用、存放專人負(fù)責(zé)，并有記錄。濃硫酸、乙醇等是有機化學(xué)實驗室很普通的試劑，但是濃硫酸的腐蝕性很強，乙醇屬于易燃易爆化學(xué)品，因此，化學(xué)試劑的取用和存放必須有專人負(fù)責(zé)，并留有使用情況記錄。學(xué)生做實驗需要什么試劑，需要多少量，必須先通過實驗預(yù)習(xí)報告向?qū)嶒炛笇?dǎo)教師申請，教師同意后，再通知實驗員準(zhǔn)備試劑，學(xué)生得到教師許可后方可進行實驗。實驗過程中產(chǎn)生的有毒有害廢物需要配合實驗員采取有效措施進行處理，并留有記錄。取用的試劑太多，剩余試劑也應(yīng)通知實驗員進行回收或處理，不能隨意丟棄。

第三，開放實驗室采取“預(yù)約制”進行化學(xué)實驗，以確保實驗過程中學(xué)生可控。未申請或者未得到批準(zhǔn)的學(xué)生不允許進入開放實驗室進行實驗。進入開放實驗室的學(xué)生必須穿著實驗服，并按照實驗需要，做好防護措施。學(xué)生不得隨意開啟、搬動實驗室管線上的閥門，不得隨意開關(guān)實驗室的大型精密儀器設(shè)備。

開放有機化學(xué)實驗室設(shè)置的實驗項目

在有機實驗室開放初期，進行的實驗項目可以分為以下五種類型：

與有機化學(xué)常規(guī)實驗相對應(yīng)的拓展型實驗 進行與有機化學(xué)常規(guī)實驗對應(yīng)的拓展性實驗是開放有機化學(xué)實驗室的主要目的，也是實驗項目最多、參與人數(shù)最多的一類實驗類型。像“甲基叔丁基醚的制備”、“合成乙酸乙酯催化劑的選擇”、“葉綠體色素的提取和分離”等開放性實驗可以看成是對“乙醚的制備”、“乙酸乙酯的制備”、“從茶葉中提取咖啡堿”等常規(guī)實驗的一種拓展。在“甲基叔丁基醚的制備”這一開放性實驗中，學(xué)生需要打破單醚合成的傳統(tǒng)思路，考慮如何合成這個兩邊取代基不同的混醚。在“合成乙酸乙酯催化劑的選擇”這一開放性實驗中，學(xué)生可以完全脫離濃硫酸催化的束縛，通過檢索、閱讀文獻，了解酯化反應(yīng)催化體系的最新研究進展，根據(jù)自己愛好或者實驗室條件，選擇不同的乙酸乙酯合成催化劑，并進行嘗試，這樣可大大激發(fā)學(xué)生的興趣。通過“葉綠體色素的提取和分離”這一開放實驗，學(xué)生了解到了天然產(chǎn)物分離的方法，懂得了中藥不只是能熬成一鍋湯，還能通過這一方法分離出不同的成分，進行提純與精制。這種類型的實驗一般為授課教師根據(jù)教學(xué)進度給學(xué)生留下的課外拓展實驗題目，實驗員配合實施。因為是有機化學(xué)授課教師留下的課外拓展實驗，對學(xué)生有機化學(xué)課程的學(xué)習(xí)幫助較大，所以參與這類開放實驗的學(xué)生比較多。每個實驗所需時間一般為6～8學(xué)時，剛好占用一天時間。

學(xué)生畢業(yè)論文中的設(shè)計型實驗 高職畢業(yè)論文是對學(xué)生掌握本專業(yè)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識、基本技能的一次綜合檢驗，是對學(xué)生運用所學(xué)理論、知識、技能開展科學(xué)研究、分析問題、解決問題的基本能力的一次全面考核，在某種程度上，已經(jīng)成為學(xué)生完成高等教育學(xué)業(yè)的一種標(biāo)志。但是，現(xiàn)實情況是畢業(yè)論文在有些職業(yè)技術(shù)院校已經(jīng)成為 “一紙空談”，原因是沒有專門完成畢業(yè)論文的實驗室，畢業(yè)論文指導(dǎo)教師也沒有專用的實驗室，充分利用開放實驗室資源則能夠較為圓滿地解決這一問題。以“紅心蘿卜色素的提取與穩(wěn)定性研究”為例，先要求學(xué)生進行相關(guān)研究的綜述，接著根據(jù)文獻設(shè)計實驗方案，在指導(dǎo)教師認(rèn)可后，利用實驗室資源對方案進行驗證，對不理想的方案進行改進，最后總結(jié)實驗結(jié)果，完成畢業(yè)論文。由于希望全面考核學(xué)生的綜合素質(zhì)，當(dāng)然也希望創(chuàng)造新的方法，即使學(xué)生初步設(shè)計的實驗方案不具有可行性，指導(dǎo)教師一般也不對學(xué)生進行否定，而是鼓勵其進行嘗試，因此這類實驗經(jīng)常出現(xiàn)反復(fù)，不過大部分學(xué)生最終都能達到指導(dǎo)教師的要求，完成畢業(yè)論文，個別學(xué)生的畢業(yè)論文甚至可以達到發(fā)表的水平。

結(jié)合教師科研項目的研究型實驗 由于職業(yè)院校教學(xué)實驗資源有限，一般教師都沒有專用實驗室，而很多教師又承擔(dān)著各級各類科研項目，因此，利用開放實驗室，借助學(xué)生的力量完成教師自身承擔(dān)的一些科研項目，是一種新的探索。根據(jù)學(xué)生申請，承擔(dān)科研項目的教師一般會選擇3～5名綜合能力比較強的學(xué)生參與到自己承擔(dān)的科研項目中。在這些與教師科研項目相結(jié)合的研究型實驗中，參與的學(xué)生能夠得到以下三個方面的收獲：第一，成為教師的科研助手，不但增長了見識，而且自身動手、動腦機會也相應(yīng)增加，實踐操作能力會大幅度提高。第二，根據(jù)教師科研項目經(jīng)費情況，可以得到少量經(jīng)濟補助。第三，這類實驗的科研成果在征得指導(dǎo)教師同意的前提下，允許學(xué)生署名發(fā)表或者作為以后畢業(yè)論文的一部分。筆者結(jié)合主持的科研項目，設(shè)立了“對位紅染料的合成與棉布染色染色”這一子項目，實驗過程包括低溫下對硝基苯胺的重氮化反應(yīng)，低溫下重氮鹽與2-萘酚的偶合反應(yīng)，對位紅染料對棉布的染色等過程。具體操作包括低溫的獲得、攪拌方式的選擇、利用試紙判斷反應(yīng)進行的程度、混合物抽濾、產(chǎn)品洗滌、產(chǎn)物重結(jié)晶等多個環(huán)節(jié)。鼓勵學(xué)生通過查閱文獻，提出設(shè)計方案，寫出實驗計劃，在獲得許可后，動手進行實驗。如果學(xué)生在實驗中能夠提出一些具有新意的方案并積極進行實驗，教師應(yīng)該配合聯(lián)系進行相關(guān)分析測試，在不涉及知識產(chǎn)權(quán)爭議的前提下，支持學(xué)生將實驗成果撰文發(fā)表并允許學(xué)生將實驗成果作為自己畢業(yè)論文的一部分。當(dāng)然，有資格參與這一類型實驗的學(xué)生較少，而這一類型的實驗需要的試劑相對昂貴，需要承擔(dān)科研項目的教師從科研經(jīng)費中開支。

了解感受化學(xué)實驗的認(rèn)知型實驗 對化學(xué)化工及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來說，化學(xué)實驗并不陌生。但對于機械、汽車、空調(diào)、建筑等專業(yè)學(xué)生來說，化學(xué)實驗的神奇對他們還是有吸引力的?！痘瘜W(xué)與生活》公共選修課，旨在提高學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生具備生活中必不可少和有用的化學(xué)知識，能關(guān)注自然、關(guān)注社會，能辯證地對待化學(xué)給人類生活帶來的功與過，能自覺地應(yīng)用化學(xué)知識造福人類，服務(wù)于人類。選修這門課程的學(xué)生來自學(xué)校的各個專業(yè)，有機化學(xué)實驗室可以有針對性地開設(shè)“有機化學(xué)認(rèn)識與實踐”這一開放性綜合實驗?！坝袡C化學(xué)認(rèn)識與實踐”綜合實驗由《化學(xué)與生活》選修課教師統(tǒng)一向開放實驗室申請，實驗室受理后根據(jù)實驗室任務(wù)進行安排。在實驗室，指導(dǎo)教師首先向?qū)W生進行必要的安全教育，然后介紹一些常用的有機化學(xué)實驗儀器及使用方法，最后將學(xué)生分成小組，進行一些簡單的興趣實驗，如“紅色廢乙醇的回收”、“玫瑰花色素的提取”、“丙酮軟化塑料尺”、“用乙醇清洗純棉衣物上的油污”、“PE和PVC的鑒別”等實驗。各小組實驗內(nèi)容不同，可以相互參觀，如果時間允許，也可以親自嘗試其他組的實驗。

地方小型化工企業(yè)委托的實用型實驗 與地方小型化工企業(yè)相比，化工行業(yè)特色鮮明的職業(yè)技術(shù)院校在智力資源、科研條件方面有明顯優(yōu)勢。利用有機化學(xué)實驗室為地方小型化工企業(yè)提供智力支持和技術(shù)服務(wù)，可以實現(xiàn)院校和企業(yè)雙贏。我校有機化學(xué)實驗室先后完成地方小型化工企業(yè)委托實用型項目多項。如協(xié)助某化工廠進行了特種染料的實驗室合成，目前正在進行產(chǎn)品生產(chǎn)的小試工作。對小型企業(yè)來說，在一定程度上節(jié)省了設(shè)備購置、研發(fā)等的投入；對學(xué)校來說，通過教師承擔(dān)企業(yè)委托的橫向科研項目，既可以擴大學(xué)校影響，又能鍛煉自身的技術(shù)開發(fā)能力，培養(yǎng)“雙師”素質(zhì)。

開放化學(xué)實驗室進行實驗教學(xué)的思考

在實驗的全過程中，都應(yīng)有指導(dǎo)教師的輔導(dǎo)和幫助。

與有機化學(xué)常規(guī)實驗相對應(yīng)的拓展型實驗，一般是對文獻實驗進行重復(fù)、對比并進行優(yōu)化，可以要求學(xué)生先將文獻改寫成實驗預(yù)習(xí)報告，實驗指導(dǎo)教師審查同意后，學(xué)生按照預(yù)習(xí)報告進行實驗，指導(dǎo)教師隨時進行輔導(dǎo)和答疑。即使是重復(fù)文獻實驗，也可能會出現(xiàn)各種異常，這就要求指導(dǎo)教師必須有準(zhǔn)確的文獻辨別能力和豐富的實驗操作經(jīng)驗。

學(xué)生畢業(yè)論文中的設(shè)計驗證型實驗以及結(jié)合教師科研項目的創(chuàng)新型實驗，一般由畢業(yè)論文指導(dǎo)教師或者科研項目負(fù)責(zé)人安排執(zhí)行，采用“導(dǎo)師制”的方式靈活進行。這些實驗項目在實施過程中需要教師具有較高的科研素質(zhì)和管理學(xué)生的能力。

對于非化學(xué)化工類專業(yè)的學(xué)生進行的以體驗化學(xué)神奇、感受化學(xué)魅力為目的的認(rèn)知型實驗項目，在充分保障學(xué)生人身安全的前提下，應(yīng)該安排一些現(xiàn)象明顯的，如有顏色變化、有香味散出，或者貼近生活實際的小實驗。通過這些興趣實驗，可以讓非化學(xué)化工專業(yè)的學(xué)生充分認(rèn)識到化學(xué)給人類生活帶來的美與享受。

近年來，課程組對開放有機化學(xué)實驗室進行了有益的探索，已經(jīng)取得了初步的成績。由學(xué)生設(shè)計或者參與的實驗項目，研究成果申請國家發(fā)明專利2項，發(fā)表科研論文8篇，為地方企業(yè)提供樣品加工、性能測試服務(wù)數(shù)十次。在以后的實踐中，課程組將不斷改進，并建立相應(yīng)的規(guī)章制度，讓開放有機化學(xué)實驗室繼續(xù)更好地為教學(xué)和科研工作服務(wù)。

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[4]孫賓賓.工科高職院校開設(shè)《化學(xué)與生活》公共選修課的嘗試[J].化學(xué)工程與裝備，2010（12）：187-188.

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G712

A

1672-5727（2012）09-0122-02

孫賓賓（1977—），男，陜西周至人，碩士，陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程系講師，主要從事有機化學(xué)課程的教學(xué)研究。

*本文系陜西省教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃2010年立項課題《基于工作過程的〈有機化學(xué)〉課程項目化教學(xué)實踐研究》（課題編號：SGH10340）的研究成果