工科有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改革與創(chuàng)新能力培養(yǎng)

徐 粉 ， 張華林 ， 尹志剛 ， 康位粉

(鄭州輕工業(yè)學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院 ， 河南 鄭州 450002)

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工科有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改革與創(chuàng)新能力培養(yǎng)

徐 粉 ， 張華林 ， 尹志剛*， 康位粉

(鄭州輕工業(yè)學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院 ， 河南 鄭州 450002)

從當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的實(shí)際情況出發(fā)，針對(duì)工科院校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合自身的體會(huì)，重點(diǎn)從實(shí)驗(yàn)類型、教學(xué)儀器裝置入手，對(duì)有機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器改革進(jìn)行詳細(xì)探討，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn) ； 教學(xué) ； 創(chuàng)新 ； 改革

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是各個(gè)高校化學(xué)類專業(yè)重要的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)課，是我校精化、化學(xué)、應(yīng)化、高分子、食品工程、環(huán)境工程、電化學(xué)、煙草工程等專業(yè)的重要必修實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)課[1]。實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)課是對(duì)有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論的實(shí)踐和強(qiáng)化鍛煉的課程，可以提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，因此有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程顯得尤為重要。有機(jī)實(shí)驗(yàn)涉及的種類多、覆蓋度大，內(nèi)容主要集中在：有機(jī)物的合成、分離純化、結(jié)構(gòu)鑒定。大學(xué)有機(jī)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)要求主要是讓學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能，學(xué)會(huì)實(shí)事求是，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴仞B(yǎng)，為后期的工作奠定基礎(chǔ)。

1 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)多屬于驗(yàn)證型、重復(fù)型實(shí)驗(yàn)，不能有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，更不能發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)新的潛力。缺乏微量實(shí)驗(yàn)，不能培養(yǎng)學(xué)生的精密稱量習(xí)慣；缺乏溶劑處理實(shí)驗(yàn)、無(wú)水無(wú)氧實(shí)驗(yàn)，與現(xiàn)代前沿化學(xué)脫節(jié)。目前的實(shí)驗(yàn)往往局限于合成，而忽略了對(duì)產(chǎn)品純度的測(cè)試，弱化了學(xué)生對(duì)產(chǎn)品純度重要性的認(rèn)知。合成、分離、檢測(cè)的系統(tǒng)化教學(xué)可以提高學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程的理解，使學(xué)生思路清晰，明白自己在做什么、做出了什么，而不是盲目的操作，不求甚解。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為發(fā)展的重點(diǎn)[2]

2 對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索

工科院校不僅要培養(yǎng)出高級(jí)科研人才，還要培養(yǎng)出高級(jí)工程師，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)就顯得尤為重要。因此，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的推動(dòng)作用[3]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器是學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基本保證，教學(xué)儀器的設(shè)計(jì)和改革可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，結(jié)合我們近幾年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我們將從以下幾個(gè)方面對(duì)有機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革：

2.1 革新觀念、發(fā)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)思路

“注重學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α笔墙逃刻岢龅男率兰o(jì)人才培養(yǎng)宗旨。在教育領(lǐng)域中，重視理論教學(xué)而輕視實(shí)踐教學(xué)的思想嚴(yán)重影響了創(chuàng)新型、實(shí)踐性人才的培養(yǎng)。改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)從屬于理論教學(xué)的觀念，重新認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要地位，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力[4]。

2.2 發(fā)展發(fā)散型實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣

所謂的發(fā)散型實(shí)驗(yàn)是期待給與學(xué)生更多的思維和創(chuàng)作空間，結(jié)合所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行路線設(shè)計(jì)、分離純化、產(chǎn)品純度檢測(cè)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表征。目前的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)在這種綜合性的實(shí)驗(yàn)方面尤為不足，分段管理導(dǎo)致檢測(cè)不是很及時(shí)，讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候沒(méi)有實(shí)驗(yàn)的成就感和喜悅感，從而產(chǎn)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的不重視。而創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)則是希望學(xué)生通過(guò)閱讀文獻(xiàn)、查閱資料、調(diào)研市場(chǎng)需求，對(duì)一些藥物分子進(jìn)行路線設(shè)計(jì)優(yōu)化，期待能申請(qǐng)藥物合成新路線的專利并進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

考慮到學(xué)生就業(yè)的需求，化學(xué)類專業(yè)的學(xué)生多數(shù)選擇在制藥公司工作，為了使學(xué)生能更快的熟悉和融入這類行業(yè)，我們?cè)诒究平逃A段就應(yīng)該進(jìn)行鍛煉和培養(yǎng)。在學(xué)生掌握了基本的合成操作之后，在大三階段可以開(kāi)啟發(fā)散型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的啟用。發(fā)散型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)也不是完全沒(méi)有范圍限制，因?yàn)橛袡C(jī)化學(xué)反應(yīng)覆蓋面很廣，后處理及檢測(cè)方法也比較多，本科階段的實(shí)驗(yàn)也并不能完全涉及?？紤]到實(shí)用性，我們將主要目標(biāo)放在具有藥物活性的簡(jiǎn)單分子設(shè)計(jì)上。

在大二有機(jī)化學(xué)課程學(xué)完后，也就是暑假階段給出學(xué)生題目。題目分為兩種：一種是在老師給定的藥物分子中自由選擇，一種是自己給出理想的目標(biāo)分子。為了避免有的學(xué)生渾水摸魚(yú)，在各自題目選定后，進(jìn)行抽簽分組，3人一組。之后利用假期整理材料，結(jié)合有機(jī)化學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)合成路線。大三開(kāi)學(xué)前兩周與教師進(jìn)行討論并進(jìn)行試驗(yàn)論證，第三周開(kāi)始進(jìn)行小試，要求試驗(yàn)過(guò)程3人必須同時(shí)到場(chǎng)進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)、討論、記錄必須齊全。小試實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分離，結(jié)合文獻(xiàn)，選擇合適的分離手段，包括：重結(jié)晶、柱層析、蒸餾等操作。分離完后及時(shí)進(jìn)行HPLC檢測(cè)樣品純度，純度符合要求后，進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，主要包括高分辨質(zhì)譜和NMR。確定目標(biāo)分子后，對(duì)照已經(jīng)報(bào)道的合成方法，分析收率、純度等指標(biāo)，判斷此合成路線的優(yōu)缺點(diǎn)。

2.3 設(shè)計(jì)出多套實(shí)驗(yàn)裝置，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

制作出多套甘油作為油浴的加熱攪拌一體化裝置：以甘油作為油浴，在裝置中引入加熱管、溫度控制部件，設(shè)計(jì)溫度可調(diào)可控的加熱裝置，提供均勻穩(wěn)定的熱源；制作出多套便攜式水蒸氣發(fā)生裝置：對(duì)簡(jiǎn)單易得、廉價(jià)的電熱杯進(jìn)行升級(jí)改造，進(jìn)行密封、引入導(dǎo)氣管、安全指引管，初步做成水蒸氣發(fā)生裝置，再對(duì)裝置進(jìn)行完善和美化，設(shè)計(jì)出水蒸氣發(fā)生裝置。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中讓學(xué)生將新式裝置與傳統(tǒng)裝置相比較，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用對(duì)比歸納法，這種方法不僅可以讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握知識(shí)，還能通過(guò)對(duì)比記憶的方法對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)加深理解，并可將這種方法用于其它課程的學(xué)習(xí)；制作出多套功能多樣化的實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)：我們將對(duì)鐵架臺(tái)進(jìn)行整合，增加鐵架臺(tái)底座的質(zhì)量，增加裝置搭建的穩(wěn)固性，設(shè)計(jì)出多套功能多樣化的實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)，提高學(xué)生搭建實(shí)驗(yàn)儀器的效率，在實(shí)驗(yàn)講解過(guò)程中有意設(shè)計(jì)問(wèn)題，例如指出新型裝置的優(yōu)勢(shì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在引導(dǎo)學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)認(rèn)知的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)學(xué)生的思考和動(dòng)手能力。組織對(duì)此感興趣的同學(xué)，從事相應(yīng)的測(cè)量、切割、焊接工作，并請(qǐng)學(xué)生提出并實(shí)施改進(jìn)意見(jiàn)。注重與實(shí)際的結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在更高層面上喜歡有機(jī)化學(xué)，將被動(dòng)的灌輸式教育轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鞯膶W(xué)習(xí)，這樣就有利于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，還能更好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，重點(diǎn)在于以儀器改革為契機(jī)，調(diào)動(dòng)學(xué)生思考問(wèn)題的積極性與主動(dòng)性。

2.4 錄制有機(jī)化學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，發(fā)展多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

課堂上的理論知識(shí)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較抽象，適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)會(huì)增加學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，但對(duì)于一些很重要的化學(xué)反應(yīng)，由于操作復(fù)雜，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中未涉及，應(yīng)該采用錄像的方式全程拍攝反應(yīng)準(zhǔn)備階段，反應(yīng)操作過(guò)程，反應(yīng)處理，產(chǎn)品處理等過(guò)程，讓學(xué)生親眼看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這比枯燥的口述更有說(shuō)服力，更能加深對(duì)反應(yīng)的理解。

3 結(jié)論

本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)儀器改革的具體情況，初步探索有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的改革對(duì)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力培養(yǎng)的影響，結(jié)合國(guó)內(nèi)外名校名師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及教學(xué)模式，逐步完善工科院校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)體系的改革。教學(xué)方法、教學(xué)模式、教學(xué)手段遵循“以人為本”的教育理念，設(shè)計(jì)新型的熱源—攪拌一體化裝置，獨(dú)特快捷的水蒸氣發(fā)生裝置，鼓勵(lì)學(xué)生思考裝置變革的意義與思路，激發(fā)學(xué)生對(duì)工程設(shè)計(jì)與有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，增進(jìn)其跨專業(yè)合作能力。新設(shè)備的引入將有效地縮短反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而有利于提高反應(yīng)效率。最重要的意義在于，新型熱源將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的明火熱源，減少潛在的安全隱患，減弱有機(jī)試劑對(duì)學(xué)生、對(duì)老師的身體傷害，真正做到以人為本。

[1] 郭書(shū)玲,楊亮茹.工科有機(jī)化學(xué)的教學(xué)方法與手段淺談[J].廣州化工,2010,38(5):260-261.

[2] 李英俊,孫淑琴,于世鈞.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2003,22(1)：25-30.

[3] 江文輝.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2009(12):115-118.

[4] 唐 倩,龔成斌.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2013,38(5):165-167.

2016-07-30

徐 粉(1984-)，女，講師，從事有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，E-mail：yuweimeng226@163.com。

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1003-3467(2016)11-0059-02