以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目的的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

劉艷霞

【摘要】有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是化學(xué)專業(yè)、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)大學(xué)二年級(jí)學(xué)生的實(shí)踐課程。為了培養(yǎng)思維及能力都適應(yīng)新形勢(shì)的創(chuàng)新型人才，有必要轉(zhuǎn)變有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)理念，改革原有的教學(xué)項(xiàng)目，并且增加研究型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)方法。保證能夠在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中傳授化學(xué)知識(shí)和基本技能的同時(shí)，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新及科研思維，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和能力。結(jié)果表明：有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生們分析問題、解決問題時(shí)運(yùn)用了更全面、綜合的專業(yè)知識(shí)，主觀能動(dòng)性增強(qiáng)，創(chuàng)新意識(shí)與能力大大提高了。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新? 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)? 教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】?jī)?nèi)蒙古自治區(qū)高等教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃課題（NGJGH2018248）。

【中圖分類號(hào)】O621.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）25-0059-02

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在整個(gè)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中占有很重要的地位，它是化學(xué)專業(yè)本科生需要上一學(xué)年的專業(yè)基礎(chǔ)課程，可使學(xué)生掌握有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作和基本技能，配合理論教學(xué)，驗(yàn)證、鞏固和加深有機(jī)化學(xué)講授的基本理論和基本知識(shí)[1]。另外，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課還可以培養(yǎng)大學(xué)生分析與解決問題的能力，是促進(jìn)知識(shí)向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必要實(shí)踐課程。

國(guó)內(nèi)外的教育教學(xué)工作者對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革研究有很多，為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力方面的作用，采用的方法各異，有的注重教學(xué)方法改革，有的注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革，也有的注重實(shí)驗(yàn)方法改革。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，北京大學(xué)改編教材后，項(xiàng)目?jī)?nèi)容有120多個(gè)實(shí)驗(yàn)，幾乎涵蓋了有機(jī)化學(xué)理論的每個(gè)方面。麻省理工學(xué)院編著了《Organic and Inorganic Laboratory》、《Chemistry Laborat？鄄ory Techniques》等重要課程，注重于實(shí)踐能力方面[2]。

我校屬于新進(jìn)本科院校，所以為了提高教學(xué)效果，培養(yǎng)創(chuàng)新型化學(xué)專業(yè)人才，促進(jìn)高等教育可持續(xù)性發(fā)展，有必要對(duì)我校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革。

本研究主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討：

1.轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念

目前，每個(gè)科目分別開展各自的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。然而，理論應(yīng)用于實(shí)踐的過(guò)程是多學(xué)科的綜合應(yīng)用。為了加強(qiáng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，未來(lái)應(yīng)逐步將實(shí)驗(yàn)教學(xué)向綜合性發(fā)展。結(jié)合實(shí)踐需求，將不同科目的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行綜合，或者是將不同的理論知識(shí)應(yīng)用于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目中。所以，針對(duì)此項(xiàng)，首先修改了教學(xué)計(jì)劃，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中盡可能地融入除有機(jī)化學(xué)知識(shí)外的其它化學(xué)知識(shí)，如無(wú)機(jī)化學(xué)（上）（下）、物理化學(xué)（上）（下）、分析化學(xué)（上）（下）等學(xué)科的知識(shí)。

2.對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行改革

培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，首先是有機(jī)化學(xué)知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，同時(shí)也是實(shí)驗(yàn)課程對(duì)有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)的真實(shí)反映，是實(shí)驗(yàn)知識(shí)與有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)的結(jié)合[3]。因此，根據(jù)教學(xué)計(jì)劃重新制定了教學(xué)大綱，新大綱中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如下：蒸餾和沸點(diǎn)的測(cè)定，分餾，液態(tài)有機(jī)化合物折光率的測(cè)定，萃取，C6H10的制備，C2H5Br的制備，C6H22O的制備，C4H8O2的制備，Stober法制備SiO2微球，TiO2納米粉體的制備，KH2PO4晶體的合成和生長(zhǎng)，CaO2的制備及含量測(cè)定，活性炭的制備及吸附性能研究，納米BaTiO3粉體的制備，直接沉淀法Al2O3前驅(qū)體制備過(guò)程中含水量的研究。

新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與以前的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容相比，體現(xiàn)出了幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）加強(qiáng)了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綜合性和應(yīng)用性

新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目壓縮了基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性的內(nèi)容，選取了幾個(gè)代表性的實(shí)驗(yàn)，如：蒸餾和沸點(diǎn)的測(cè)定、分餾、液態(tài)有機(jī)化合物折光率的測(cè)定、萃取。使大學(xué)二年級(jí)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)基本操作及技能的同時(shí)能夠熟練一整套設(shè)備的選取、組裝及使用，再結(jié)合各個(gè)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)和研究的興趣，采用多樣性和開放性的實(shí)驗(yàn)手段，使學(xué)生能將無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等理論知識(shí)與實(shí)踐認(rèn)識(shí)綜合性的應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，所以加入了以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如：C6H10的制備，C2H5Br的制備，C6H22O的制備，C4H8O2的制備，Stober法制備SiO2微球，TiO2納米粉體的制備，磷酸二氫鉀晶體的合成和生長(zhǎng)，過(guò)氧化鈣的制備及含量測(cè)定。

（2）加入研究型的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

研究型的實(shí)驗(yàn)，是大學(xué)生在掌握了基本的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上，再利用所學(xué)的化學(xué)理論知識(shí)和在綜合型實(shí)驗(yàn)中多次訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头椒?，真正地制備出生產(chǎn)、生活所需要的物質(zhì)[4]。上面大綱中活性炭的制備及吸附性能研究、納米碳酸鋇粉體的制備、直接沉淀法氧化鋁前驅(qū)體制備過(guò)程中含水量的研究三個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的加入，正是研究型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，在生物質(zhì)活性炭的制備及吸附性能研究的實(shí)驗(yàn)中，以內(nèi)蒙古牧區(qū)的羊糞或小麥、玉米等秸稈為原料，采用化學(xué)活化法制備生物質(zhì)活性炭，學(xué)生在自己查閱文獻(xiàn)資料后，選擇不同種類的秸稈，不同活化劑，單一活化劑或混合活化劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以設(shè)計(jì)單因素水平實(shí)驗(yàn)，也可設(shè)計(jì)三因素三水平實(shí)驗(yàn)，最后通過(guò)檢驗(yàn)活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能而得到最優(yōu)活性炭及最優(yōu)制備條件。如李夢(mèng)雨同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程是用羊糞作為原料，用H3PO4-（NH4）2HPO4混合溶劑作為活化劑，并研究活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能。考查了單因素H3PO4-（NH4）2HPO4濃度、浸漬比和吸附時(shí)間對(duì)吸附性能的影響，得出最佳因素是20%-10%、4：1、3h，再設(shè)計(jì)濃度是0.2-0.075、0.2-0.1、0.2-0.125，浸漬比3.5：1、4：1、4.5：1，吸附時(shí)間2.5h、3h、3.5h的三因素三水平正交實(shí)驗(yàn)，并對(duì)活性炭吸附性能進(jìn)行優(yōu)化條件研究。結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)條件在濃度20%-12.5%、浸漬比4.5：1、吸附時(shí)間2.5h的條件下，制備出的活性炭吸附效果最佳，吸附值可達(dá)4.79mg/g。另外，邵丹丹同學(xué)以北方小麥秸稈為原料，采用磷酸活化法制備活性炭，也是研究其吸附性能。首先，設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)，吸附量最大的因素條件是：磷酸濃度40%、浸漬比2：1、吸附時(shí)間為110min。為了得到比較全面的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)以磷酸濃度是35%、40%、45%，浸漬比是1.5：1、2：1、2.5：1，吸附時(shí)間是100min、110min、120min的三因素三水平正交實(shí)驗(yàn)，并對(duì)活性炭進(jìn)行了最優(yōu)化吸附性能的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：磷酸濃度為0.4、浸漬比1.5：1、吸附時(shí)間110min制備出的活性炭吸附效果最佳，吸附值可達(dá)0.92mg/g。

研究型實(shí)驗(yàn)的加入不僅鍛煉了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，同時(shí)也完整地體驗(yàn)了整個(gè)實(shí)驗(yàn)中科研實(shí)踐的全過(guò)程，有興趣的同學(xué)還可以根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成論文的撰寫，所以，培養(yǎng)學(xué)生科研能力的同時(shí)也有利于學(xué)生畢業(yè)論文工作的開展。

（3）培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力

有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)與有機(jī)化學(xué)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，是學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所必需掌握的基本技能與基本操作，基礎(chǔ)必須打好、學(xué)扎實(shí)才能建立起有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程下一步的計(jì)劃，而二者學(xué)習(xí)的目標(biāo)也是為有機(jī)化學(xué)綜合型實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)，有機(jī)化學(xué)綜合型實(shí)驗(yàn)涉及的專業(yè)知識(shí)更全面，需要有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)等化學(xué)學(xué)科的知識(shí)融會(huì)貫通，同時(shí)也需要開放性教學(xué)方法及應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的相輔相成。

有機(jī)化學(xué)綜合型實(shí)驗(yàn)又是有機(jī)化學(xué)研究型實(shí)驗(yàn)的過(guò)渡，有機(jī)化學(xué)綜合型實(shí)驗(yàn)是內(nèi)容上、知識(shí)上的綜合，與研究型實(shí)驗(yàn)相比較，研究型實(shí)驗(yàn)加入了學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、體驗(yàn)了自己完成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，每個(gè)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)方法不盡相同，學(xué)生很有成就感，也很有興趣，知識(shí)掌握得更透徹，主觀能動(dòng)性增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力也在逐漸的具備，而這種能力在有機(jī)化學(xué)綜合型實(shí)驗(yàn)與有機(jī)化學(xué)研究型實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練中會(huì)逐步增強(qiáng)，循環(huán)作用。

3.總結(jié)

轉(zhuǎn)變有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)理念，改革原有的教學(xué)項(xiàng)目，并且增加研究型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)方法。使得學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課興趣提高，分析問題、解決問題時(shí)運(yùn)用的知識(shí)不再單一，主觀能動(dòng)性增強(qiáng)，大大提高了創(chuàng)新意識(shí)與能力，為化學(xué)專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)貢獻(xiàn)了實(shí)踐過(guò)程這一方面的力量。

參考文獻(xiàn)：

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