醫(yī)學(xué)院校化學(xué)教學(xué)中開設(shè)設(shè)計性實驗的嘗試

劉 君，孔令棟，王 寧，徐志強，張 波，賈少輝

(濟寧醫(yī)學(xué)院 基礎(chǔ)化學(xué)教研室，山東 濟寧 272067)

醫(yī)學(xué)院?；瘜W(xué)教學(xué)中開設(shè)設(shè)計性實驗的嘗試

劉 君，孔令棟，王 寧，徐志強，張 波，賈少輝

(濟寧醫(yī)學(xué)院 基礎(chǔ)化學(xué)教研室，山東 濟寧 272067)

介紹了在醫(yī)學(xué)院校的化學(xué)教學(xué)中開展設(shè)計性實驗的實踐與探索，從教師制定實驗?zāi)繕?，由學(xué)生自主完成資料的檢索、各種可行的實驗方案的設(shè)計、實驗的實施、提交實驗報告等幾個方面進行了探討。實驗證明，開展設(shè)計性實驗對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維以及分析問題、解決問題的能力，效果顯著。

實驗教學(xué)；設(shè)計性實驗；創(chuàng)新能力

在我國醫(yī)學(xué)院校的課程設(shè)置中，大學(xué)一年級本科生的兩個學(xué)期中均開設(shè)化學(xué)課程，按照臨床專業(yè)的培養(yǎng)方案，化學(xué)是醫(yī)學(xué)生的基礎(chǔ)課程，發(fā)揮著承上啟下的作用，其主要教學(xué)目標是：在中學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)上，通過大學(xué)第一學(xué)年醫(yī)學(xué)化學(xué)(基礎(chǔ)化學(xué)+有機化學(xué))知識的學(xué)習(xí)與積累，為學(xué)生的后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課程(如：生物化學(xué)、藥理學(xué)、生理學(xué)等課程)及其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

實驗教學(xué)是實踐教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析和動手能力的重要手段，是高等學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分，是培養(yǎng)合格人才的基本環(huán)節(jié)[1]?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)實驗教學(xué)不僅是提高化學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的重要途徑，而且在學(xué)生能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高等方面都有其獨特的作用，是化學(xué)學(xué)科中實施創(chuàng)新教育的重要環(huán)節(jié)[2]。但是，在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，實驗課上都是教師根據(jù)實驗內(nèi)容首先講述實驗?zāi)康?、原理、步驟等，而且為了避免學(xué)生損壞實驗儀器、出現(xiàn)實驗差錯或事故，教師將各種可能出現(xiàn)的問題、注意事項等講解得非常詳細，有時甚至先教師演示后學(xué)生再自行操作實驗，學(xué)生只要“照葫蘆畫瓢”即可順利完成實驗，致使學(xué)生不動腦筋思考，嚴重阻礙了對學(xué)生創(chuàng)造能力和獨立解決問題能力的培養(yǎng)。為了能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性[3]，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)創(chuàng)新人才，配合省級精品課程的教學(xué)改革，我們在醫(yī)學(xué)院校臨床專業(yè)大學(xué)一年級第2學(xué)期的有機化學(xué)實驗教學(xué)的過程中開設(shè)了設(shè)計性實驗。經(jīng)過4年的教學(xué)實踐，成效顯著，通過設(shè)計性實驗的各個環(huán)節(jié)的實踐，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科的興趣、促進了化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高，同時還為后續(xù)其他課程的設(shè)計性實驗教學(xué)打下了良好基礎(chǔ)。

1 設(shè)計性實驗的教學(xué)環(huán)節(jié)

1.1 科學(xué)選題階段

通常，設(shè)計性實驗的開設(shè)應(yīng)當是在學(xué)生已經(jīng)具備了一定的理論知識和一些基本的實驗技能的基礎(chǔ)上進行。為此，將設(shè)計性實驗安排在第2學(xué)期末進行，這時學(xué)生經(jīng)過了近2個學(xué)期化學(xué)實驗課程的學(xué)習(xí)，已經(jīng)熟悉了化學(xué)實驗室安全要領(lǐng)，并且掌握了常規(guī)儀器的使用、試劑的取用和溶液的配制等基本操作。

基于學(xué)生的實際情況，結(jié)合教學(xué)大綱的要求，在先后指導(dǎo)學(xué)生進行了2個有機化合物制備實驗(乙酸乙酯的制備和乙酰水楊酸的制備)的基礎(chǔ)上，選取了乙酰苯胺的制備作為學(xué)生的設(shè)計性實驗課題。由于抽濾裝置、重結(jié)晶等實驗技術(shù)學(xué)生已經(jīng)熟悉，我們認為學(xué)生具備了實施該設(shè)計性實驗的能力。

1.2 文獻查閱階段

教師提前2周布置設(shè)計性實驗題目，包括實驗研究目的及實驗設(shè)計要求，在實驗設(shè)計要求中不僅要告知學(xué)生實驗室可提供的藥品、儀器設(shè)備等，還要提供學(xué)生查閱文獻資料的方式、方法。教師除了向?qū)W生介紹了一些重要參考教材外，還介紹了常用的化工手冊、國內(nèi)外有關(guān)化學(xué)方面的期刊雜志及網(wǎng)絡(luò)資源的利用，如“中國知網(wǎng)”等。讓學(xué)生帶著問題去查閱資料，可以使學(xué)生了解本課題前人的工作及學(xué)術(shù)動態(tài)的發(fā)展，擴大學(xué)生的知識面。同時，盡量鼓勵學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)查閱文獻的電子版本，這樣即省時又高效。

1.3 設(shè)計實驗方案階段

由于設(shè)計性實驗的學(xué)習(xí)方式、方法與以往學(xué)生所接觸過的化學(xué)實驗明顯地不同，設(shè)計性實驗的課題剛一發(fā)布，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性便迸發(fā)出來，但在感到新奇的同時又感到了壓力，因此絕大多數(shù)學(xué)生都按時完成了實驗方案的設(shè)計，有些學(xué)生還畫出了非常漂亮的合成裝置圖。通過教師逐個檢查、批閱學(xué)生的設(shè)計方案，發(fā)現(xiàn)以苯胺為原料，學(xué)生設(shè)計制備乙酰苯胺的方案主要歸納有兩大類。一類是合成裝置的不同，有些選用的是分餾裝置(分餾柱)，有些選用的是回流裝置(空氣冷凝管)；另一類是催化劑的不同，有些選擇的是乙酸酐，有些選擇的是用鋅粉[4-8]。于是，教師便因勢利導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生討論選用不同裝置及不同催化劑的優(yōu)劣，鼓勵相鄰實驗組學(xué)生之間進行不同的制備方案的嘗試，同時要求學(xué)生實驗結(jié)束時對不同的方案進行比較、討論和總結(jié)。

1.4 實驗方案實施階段

在布置設(shè)計性實驗課題時，就明確通知學(xué)生實驗設(shè)計方案中需要包括以下內(nèi)容：實驗研究的目的意義、實驗所依據(jù)的化學(xué)原理、依據(jù)實驗課題所給出的原料所需要的化學(xué)試劑、實驗所需要的儀器設(shè)備及裝置、實驗實施的具體步驟等。設(shè)計方案經(jīng)指導(dǎo)教師審閱并確定科學(xué)、可行、安全后，才允許學(xué)生進行實驗的實施。為了便于比較不同設(shè)計方案中所制得的乙酰苯胺的產(chǎn)率，要求所取苯胺原料均為3mL。由于是按照學(xué)生自己的設(shè)計方案實施實驗，實驗前學(xué)生對實驗內(nèi)容、操作步驟已經(jīng)入腦入心，絕大多數(shù)學(xué)生的實驗操作井井有序，不需要教師再集中強調(diào)操作要領(lǐng)及注意事項，但是為了確保實驗安全、順利地進行，指導(dǎo)教師要不時地監(jiān)督和指導(dǎo)，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的困難、疑問，盡量引導(dǎo)學(xué)生自己尋找問題的答案。例如，在乙酰苯胺重結(jié)晶時，學(xué)生對溶劑的用量沒有把握，指導(dǎo)教師應(yīng)及時提醒學(xué)生查閱乙酰苯胺在不同溫度下的溶解度，結(jié)合稱量所得乙酰苯胺粗品的質(zhì)量，計算得出乙酰苯胺重結(jié)晶時所需溶劑的最佳用量。通過實驗操作過程可以看出，設(shè)計性實驗使學(xué)生表現(xiàn)出了前所未有的主動性和責(zé)任心，對學(xué)生綜合思維及創(chuàng)造力的培養(yǎng)大有裨益。

1.5 實驗總結(jié)階段

實驗結(jié)束，指導(dǎo)教師應(yīng)督促學(xué)生及時提交實驗報告，實驗報告應(yīng)寫按照合成制備實驗的報告格式書寫，即：實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟的流程圖、實驗結(jié)果及討論，并附參考文獻。在實驗的討論部分，主要從以下幾個方面進行：①實驗中遇到的問題及解決的方法；②自己的實驗方案與其他學(xué)生的實驗方案的結(jié)果比較，主要從實驗方法和實驗裝置是否簡便易行、原料和試劑是否價廉(乙酸酐與鋅粉比較)、產(chǎn)率的高低等方面加以討論；③自己的收獲和體會。

1.6 實驗成績評定階段

實驗成績的評定滿分為10分，其中完成文獻查閱、實驗方案設(shè)計的各項要求得3分；圓滿完成實驗操作、實驗記錄得4分；實驗報告撰寫合理得3分。

2 開展設(shè)計性實驗的效果

2.1 激發(fā)了學(xué)生對化學(xué)實驗課程學(xué)習(xí)的積極性

設(shè)計性實驗的嘗試激發(fā)了學(xué)生對實驗課程的興趣，給實驗教學(xué)注入了活力。使學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，由原先對教師講解的依賴轉(zhuǎn)變?yōu)樽约喝ャ@研，學(xué)思結(jié)合，手腦并用，綜合運用所學(xué)知識及實驗技能去完成實驗課程的學(xué)習(xí)。

2.2 有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

設(shè)計性實驗的實施，將過去把實驗僅看作是驗證、強化所學(xué)理論知識，過渡到培養(yǎng)學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)的行之有效的途徑，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段。通過查閱文獻資料、自行設(shè)計實驗方案、實施實驗、互相討論各自實驗方案的優(yōu)劣及書寫實驗報告等整個教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生在科研能力上得到了初步的訓(xùn)練，提高了學(xué)生的實踐能力及綜合素質(zhì)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，促進了學(xué)生創(chuàng)新能力的提高[9]。書寫實驗報告是一個總結(jié)再創(chuàng)造的過程，學(xué)生通過認真討論分析、總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，有利于提高學(xué)生分析和解決問題的能力；通過教師積極啟發(fā)學(xué)生對實驗提出改進的意見和設(shè)想，為學(xué)生提供了更為廣闊的思維空間，為學(xué)生個性潛能的發(fā)揮奠定了的基礎(chǔ)。

2.3 有利于教師自身業(yè)務(wù)水平的提升

“給人一杯水，自己要有一桶水”，設(shè)計性實驗對實驗指導(dǎo)教師的教學(xué)水平及業(yè)務(wù)能力提出了新的更高的要求。對布置給學(xué)生的實驗課題中可能的設(shè)計方案有多少、學(xué)生設(shè)計出的實驗方案是否合理，教師應(yīng)做到心中有數(shù)，實驗中出現(xiàn)的問題，教師應(yīng)注意引導(dǎo)并督促解決等，要求教師要不斷地學(xué)習(xí)，教學(xué)相長，提高自己的業(yè)務(wù)水平和教學(xué)水平。對于所選定的乙酰苯胺的制備這一設(shè)計性實驗，大多數(shù)實驗教材都是用分餾裝置制備，由于在選定課題之初就發(fā)動各位指導(dǎo)教師查閱文獻，發(fā)現(xiàn)了有些文獻上也有用回流裝置(空氣冷凝管)制備[4]，經(jīng)過教師的預(yù)實驗發(fā)現(xiàn)該方法確實是可行的，開拓了教師的思路，進一步保證了實驗教學(xué)的順利進行，而且這種實驗裝置的制備方法更加簡單、價廉，雖然產(chǎn)率稍低于用分餾裝置的制備，但仍不失是學(xué)生實驗的一種可行的方法，有利于開拓學(xué)生的發(fā)散思維。

[1]張小林，周美華，李茂康，等. 論化學(xué)實驗中的“設(shè)計性”實驗[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù)，2007，5(1)：74-76.

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[3]段建利，束家有. 藥物化學(xué)設(shè)計性實驗的開設(shè)和教學(xué)效果[J].大學(xué)化學(xué)，2010，25(2)：16-19.

[4]丁長江. 有機化學(xué)實驗[M]. 北京：科學(xué)出版社，2007:137-143.

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[6]陸 濤，陳繼俊. 有機化學(xué)實驗與指導(dǎo)[M]. 第二版. 北京：中國醫(yī)藥科技出版社， 2006:156-159.

[7]季 萍，薛思佳. 有機化學(xué)實驗[M]. 北京：科學(xué)出版社，2006:181-182.

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[9]杜志強，李 寧，封子先，等. 培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的綜合化學(xué)實驗教學(xué)模式探索與實踐[J]. 大學(xué)化學(xué)，2006，21(4)：15-17.

(責(zé)任編輯：張夢華)

PracticeandExplorationoftheDesigningChemistryExperimentinMedicalStudents

LIU Jun, KONG Ling-dong, WANG Ning, XU Zhi-qiang, ZHANG Bo, JIA Shao-hui

(Department of Chemistry, Jining Medical University, Jining 272067, China)

This article introduces the practice and exploration of the basic designing chemistry experiment in our school. The discussion was performed from the teacher formulates experiment goal, the students independently completed the processes of consulting data, designing experimental schemes, experimental synthesis and submitting materials. The study proved that the basic designing chemistry experiment had good influence on cultivating students’ abilities of innovative thinking and problem solving.

experiment teaching; designing experiment; innovation ability

2014-07-23

山東省精品課程資助

劉 君，女，教授。

G642.423

：A

：1006-2769(2014)06-1194-03