高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究與實(shí)踐

朱雪丹 褚 佳 康 潔 張潤(rùn)蘭

西安科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院 陜西西安 710054

有機(jī)化學(xué)是化工類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，由理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分組成。通過(guò)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可以加深和鞏固對(duì)有機(jī)化學(xué)基本理論、基本知識(shí)的理解，掌握一定的實(shí)驗(yàn)技能、研究方法，培養(yǎng)良好的科學(xué)工作作風(fēng)[1-3]。因此，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)以其特有的實(shí)踐性和綜合性，在化學(xué)教學(xué)中起著非常重要的作用。21世紀(jì)，學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)日益受到重視，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的重要性越來(lái)越突出，寓知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)教育于一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為教學(xué)過(guò)程中最活躍的環(huán)節(jié)。

1 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)及現(xiàn)狀

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有自組裝置多、操作步驟多、異常現(xiàn)象多、精密設(shè)備少等特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)訓(xùn)練大學(xué)生的基本技能和培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)起到重要的作用[4-6]。但是一直以來(lái)，有機(jī)化學(xué)教學(xué)存在的一個(gè)問(wèn)題是，實(shí)驗(yàn)課被當(dāng)作理論課的附屬品[7]。相對(duì)其他實(shí)驗(yàn)課程，雖然有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)較多，但仍無(wú)法擺脫“次要”的“從屬”地位，造成師生在思想上不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也給實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)帶來(lái)一些不可忽視的問(wèn)題。例如：目前有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，鮮有綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式仍是教師照書(shū)講，學(xué)生照書(shū)做；成績(jī)考核仍以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主要參考依據(jù)，忽視了平時(shí)表現(xiàn)的重要性。在這種方式下培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生，學(xué)習(xí)主動(dòng)性差，綜合素質(zhì)低，缺乏創(chuàng)新意識(shí)和研究能力。

2 探索新方法，提高學(xué)生綜合素養(yǎng)

針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，我們積極主動(dòng)地從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)習(xí)慣養(yǎng)成和考核評(píng)價(jià)體系入手進(jìn)行教學(xué)改革。

2.1 合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

安排有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)該堅(jiān)持三個(gè)原則：(1)基礎(chǔ)知識(shí)及操作要按照大綱要求全面覆蓋；(2)在學(xué)生熟練掌握基本操作之后，增加綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；(3)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)貼近生活，增加趣味性及環(huán)保性。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容主要包括基本操作、化合物制備及化合物性質(zhì)三部分，為了避免各部分單獨(dú)練習(xí)給學(xué)生帶來(lái)枯燥感，我們將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容糅合，形成以制備實(shí)驗(yàn)為載體，融合各種基本操作和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的課程模式。如在乙酰苯胺的合成實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生既可以在合成過(guò)程中練習(xí)分餾操作，又可以在提純粗乙酰苯胺時(shí)練習(xí)重結(jié)晶操作，最后對(duì)提純后的產(chǎn)品進(jìn)行干燥和熔點(diǎn)測(cè)定。又如在正丁醚的制備實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生既可以在合成過(guò)程中練習(xí)分水器的使用，又可以在正丁醚的提純過(guò)程中練習(xí)萃取、蒸餾等操作。經(jīng)過(guò)整合后，每一節(jié)實(shí)驗(yàn)課都擁有飽滿的教學(xué)信息量，學(xué)生在制備實(shí)驗(yàn)中反復(fù)訓(xùn)練了基本操作，既提高了學(xué)習(xí)興趣又夯實(shí)了實(shí)驗(yàn)基本技能。

為了提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和研究能力，我們?cè)趯W(xué)生熟練掌握基本操作技能的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。其中包括一些串聯(lián)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，即下一步實(shí)驗(yàn)所用的原料是上一步實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品[8]。例如：由苯甲醛通過(guò)坎尼扎羅反應(yīng)制備了苯甲醇和苯甲酸，苯甲酸又可以繼續(xù)與乙醇反應(yīng)制備苯甲酸乙酯。第一步的產(chǎn)率直接影響第二步的產(chǎn)率，而且需要學(xué)生根據(jù)第一步產(chǎn)品的產(chǎn)量確定第二步中各試劑的用量，這就需要學(xué)生在操作過(guò)程中非常仔細(xì)和認(rèn)真。這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，既節(jié)約了藥品，又減少污染，保護(hù)了環(huán)境。通過(guò)這種復(fù)雜的有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生加深了對(duì)各類有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理、各種官能團(tuán)之間轉(zhuǎn)化的了解，提高了實(shí)驗(yàn)綜合能力。

由于許多制備實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品是合成工業(yè)原料的中間體，不貼近生活，造成許多學(xué)生對(duì)做過(guò)的實(shí)驗(yàn)記憶不深。為此，我們?cè)黾恿艘恍?yīng)用性實(shí)驗(yàn)以改善這種情況。我們開(kāi)設(shè)了茶葉中提取咖啡因和生姜中提取精油的實(shí)驗(yàn)，還增加了冷燙卷發(fā)劑巰基乙酸銨等生活中常用化學(xué)品的合成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出非常濃厚的興趣，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性大大提高。為了順應(yīng)當(dāng)前高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的綠色化管理趨勢(shì)[9-11]，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加綠色環(huán)保，我們放棄并改革了一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如己二酸的制備，各教材通常給出的是硝酸氧化法，這種方法雖然操作簡(jiǎn)單，但是反應(yīng)劇烈且會(huì)生成有毒的二氧化氮。通過(guò)查閱資料，我們放棄了這種制備方法，改用高錳酸鉀氧化法，此法反應(yīng)溫和且無(wú)毒無(wú)害，符合當(dāng)前提倡的實(shí)驗(yàn)室綠色化的要求。

2.2 應(yīng)用多媒體課件等先進(jìn)教學(xué)手段并組織課前討論

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，是在正式開(kāi)始實(shí)驗(yàn)之前，先由實(shí)驗(yàn)教師以板書(shū)和實(shí)驗(yàn)課本為載體講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，然后學(xué)生按照課本給出的步驟“照方抓藥”。在這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较拢瑢W(xué)生雖然做完了實(shí)驗(yàn)，但是并沒(méi)有對(duì)實(shí)驗(yàn)形成整體印象。為了打破這種“學(xué)生被動(dòng)接受”的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，我們?cè)谡阶鰧?shí)驗(yàn)之前，先通過(guò)幻燈片或視頻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程演示，多媒體逼真的畫(huà)面、鮮艷的色彩，使學(xué)生生動(dòng)直觀地觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果，然后組織課堂討論，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題做好準(zhǔn)備，同時(shí)檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。

2.3 嚴(yán)格要求，使學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣

良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣是指，實(shí)驗(yàn)者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不僅具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，而且具有良好的科學(xué)作風(fēng)，保證在順利完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)規(guī)章制度。對(duì)學(xué)生嚴(yán)格要求，培養(yǎng)其形成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要目的。為了達(dá)到這一目的，我們將有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)章制度進(jìn)行了細(xì)化。例如：新制度規(guī)定，遲到超過(guò)10分鐘者或者未寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告者不準(zhǔn)做實(shí)驗(yàn)；不按照規(guī)范取用藥品者扣除相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)成績(jī)；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不允許擅自重做實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)完成后，所記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象要經(jīng)教師簽字驗(yàn)收，弄虛作假者本次實(shí)驗(yàn)沒(méi)有成績(jī)；實(shí)驗(yàn)臺(tái)面及儀器未洗凈者不準(zhǔn)離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)嚴(yán)格要求，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室的自律性明顯提高。近年來(lái)，指導(dǎo)畢業(yè)生進(jìn)行畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)的教師普遍反映，畢業(yè)生的實(shí)驗(yàn)基本素質(zhì)有很大提高，這與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程中對(duì)學(xué)生的嚴(yán)格要求是分不開(kāi)的。

2.4 實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課和建立科學(xué)的評(píng)分體系

長(zhǎng)期以來(lái)，我校許多實(shí)驗(yàn)課是作為理論課的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有單獨(dú)設(shè)課，其成績(jī)也是匯入學(xué)期末的理論課考試成績(jī)中，僅占總成績(jī)的20%或者更少。自2005年起，我校將包括有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在內(nèi)的基本專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課獨(dú)立設(shè)課，即實(shí)驗(yàn)課成績(jī)不再作為期末理論課成績(jī)的增補(bǔ)，而是成為獨(dú)立的課程成績(jī)，實(shí)驗(yàn)課成績(jī)不及格，同樣要重修或補(bǔ)考。這就要求學(xué)生在思想上重視實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定一般有兩點(diǎn)要求[12]：(1)能公平客觀地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力；(2)能夠提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，并重視實(shí)驗(yàn)和掌握實(shí)驗(yàn)規(guī)律。對(duì)于實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定，我們注重平時(shí)考核，平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的70%，具體分值分布見(jiàn)表1。

表1 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績(jī)考核表

實(shí)驗(yàn)期末考核成績(jī)占總成績(jī)的30%。期末考試一般采用操作考試和口試問(wèn)答相結(jié)合的形式。操作考試的考題一般設(shè)計(jì)2～3個(gè)綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生抽簽選擇，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中口頭問(wèn)答教師提問(wèn)。本文以溴乙烷的制備為例，具體規(guī)定見(jiàn)表2。

表2 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作考試評(píng)分細(xì)則

上述考核方法，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)更加客觀、準(zhǔn)確，有效調(diào)動(dòng)了教與學(xué)的積極性，提高了教學(xué)效果，充分發(fā)揮了教師對(duì)教學(xué)質(zhì)量的調(diào)控作用。

3 存在的問(wèn)題和未來(lái)的設(shè)想

在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，我們?nèi)〉昧艘欢ǖ某晒Ｎ倚W(xué)生在陜西省舉辦的大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中取得了優(yōu)異成績(jī)，一些實(shí)驗(yàn)綜合能力較好的學(xué)生在大三就參加了我校創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。雖然有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革仍面臨一些實(shí)際問(wèn)題，如師資較少、資金缺乏、設(shè)備老化等，但我們將盡量克服。在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中，我們應(yīng)加強(qiáng)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的合理引導(dǎo)和科學(xué)管理，以激發(fā)學(xué)生求知欲望和探索興趣，提高他們參與實(shí)驗(yàn)的積極性，增強(qiáng)其實(shí)踐創(chuàng)新能力，從而達(dá)到提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。

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