地方高校精細(xì)化學(xué)品實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討

張學(xué)清，巴哈爾古麗·別克吐?tīng)栠d，張 俊

(伊犁師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,新疆 伊寧 835000)

為了滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)新型人才的要求，以及提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力和獨(dú)立思考能力[1]。同時(shí)，精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)一門重要的實(shí)踐課程[2-3]，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生在掌握精細(xì)化學(xué)品化學(xué)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，獲得從事精細(xì)化學(xué)品技術(shù)開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)技能以及應(yīng)用意識(shí)。同教研室老師一起對(duì)精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探討及改革，對(duì)以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都進(jìn)行了調(diào)整，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視度。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)和體會(huì)實(shí)驗(yàn)與科研的關(guān)系，使學(xué)生了解科學(xué)研究的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力、科研素養(yǎng)，為學(xué)生的畢業(yè)論文、就業(yè)和深造打基礎(chǔ)。

1 我校精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

教學(xué)方式方面，我校精細(xì)化學(xué)品實(shí)驗(yàn)教學(xué)依然沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行授課。首先學(xué)生撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告；之后教師講授實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程及注意事項(xiàng)；最后學(xué)生按照教材中的實(shí)驗(yàn)步驟完成操作。而在撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告過(guò)程中，大多學(xué)生也只是應(yīng)付式的抄寫教材內(nèi)容，沒(méi)有做到對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的充分理解；學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)存在差異，即便是老師講解后，個(gè)別學(xué)生還是表現(xiàn)得無(wú)從下手；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于是以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，個(gè)別學(xué)生表現(xiàn)出積極性不高，出現(xiàn)了“看組員做實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象；實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫很不規(guī)范，主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)記錄與處理，以及結(jié)論和思考題部分的記錄、處理不完整，部分同學(xué)有抄襲的現(xiàn)象。

在考核方式方面，學(xué)生的成績(jī)一般是由實(shí)驗(yàn)報(bào)告和平時(shí)表現(xiàn)組成。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫中，有的學(xué)生因字跡工整而獲得較高的成績(jī)，但其在操作過(guò)程中又表現(xiàn)的不那么出色。而有的學(xué)生恰好相反。故此不能很好的反映學(xué)生的真實(shí)水平和能力。

2 精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討

對(duì)于上述在精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們教研室老師進(jìn)行了一系列改進(jìn)措施的探討，希望得到更好的教學(xué)效果。

2.1 提高學(xué)生對(duì)精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視度

精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生而言，是一門重要的實(shí)踐課程，是學(xué)生鞏固所學(xué)理論知識(shí)的重要課程實(shí)踐。首先，教師給學(xué)生講解精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課在本專業(yè)學(xué)習(xí)中的重要性，使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)課程的主要任務(wù)及目標(biāo)；其次，教師可以從學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，以及將來(lái)考研或從事化學(xué)相關(guān)工作等角度給學(xué)生分析精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)的作用，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣和重視度。

另外，通過(guò)列舉我們?nèi)粘Ｉ钪兴?jiàn)或所用的精細(xì)化學(xué)品來(lái)引出實(shí)驗(yàn)，吸引學(xué)生。使學(xué)生了解到自己所做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在實(shí)際生活中的應(yīng)用。以此來(lái)提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣。

2.2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的調(diào)整和擴(kuò)充

隨著精細(xì)化學(xué)品工業(yè)和社會(huì)的不斷發(fā)展，原有的一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已經(jīng)不太符合當(dāng)下的培養(yǎng)計(jì)劃。如何從眾多的精細(xì)化學(xué)品中挑選出一些具有代表性且適合本科教學(xué)的產(chǎn)品用作相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生在掌握精細(xì)化學(xué)品的實(shí)驗(yàn)原理與制備方法的同時(shí)，了解精細(xì)化學(xué)品在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用情況，從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣。所以調(diào)整教學(xué)內(nèi)容就顯得尤為重要。因此，對(duì)原有教學(xué)內(nèi)容做以下調(diào)整和擴(kuò)充。

(1)結(jié)合地方特色，調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容[4]

本校作為地處祖國(guó)最西端的地方性高校，根據(jù)學(xué)校自身的辦學(xué)理念和培養(yǎng)目標(biāo)，計(jì)劃在新課改框架之下，可充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。

原有教學(xué)內(nèi)容中肥皂的制備實(shí)驗(yàn)，在現(xiàn)階段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中，不論是在眾多的精細(xì)化學(xué)品中還是在實(shí)驗(yàn)的操作性上，都顯得比較普通和單調(diào)。再者，伊犁州當(dāng)?shù)赜性S多精細(xì)化學(xué)品制備原料。例如，伊犁州霍城縣有大片的薰衣草種植基地。因此，我們計(jì)劃將薰衣草及其加工產(chǎn)品應(yīng)用到肥皂的制備中，以此來(lái)對(duì)原有肥皂的制備實(shí)驗(yàn)進(jìn)行內(nèi)容的擴(kuò)充。

首先讓學(xué)生先從易得的薰衣草中提取精油和純露：稱取一定量的市銷薰衣草干花進(jìn)行浸泡一定的時(shí)間，然后裝入干燥的蒸餾瓶中，加入適量的蒸餾水進(jìn)行浸泡，連接好試驗(yàn)裝置，檢查其穩(wěn)固性與氣密性。然后用電熱套加熱燒瓶至沸騰，并在常壓下保持微沸狀態(tài)。大約一小時(shí)左右，停止加熱。待蒸餾裝置冷卻至室溫以后，將接收瓶中的油水混合物通過(guò)分液漏斗進(jìn)行分離提純，上層液為精油，下層液為純露，稱重并計(jì)算精油提取率。

然后以所制備的精油和純露作為原料制備薰衣草味香皂：將氫氧化鈉少量多次的加入到純凈水中，邊加邊攪拌直到氫氧化鈉全部熔化，將所制備的堿液放置一旁等待降溫到50度左右。然后加入適量的事先提取的精油和純露于油脂中，再將堿液倒入油脂中，在倒入的時(shí)候也要采取少量多次的方式倒入，邊加邊攪拌，直到皂液出現(xiàn)粘稠狀，最后可在皂液中加入一些薰衣草干花。將皂液倒入模具中定型、脫模。便可得到薰衣草手工皂。

除此之外，依靠當(dāng)?shù)氐呢S富的養(yǎng)蜂資源，可以很便捷的得到制備潤(rùn)唇膏的原料-—蜂蠟。首先，讓學(xué)生先將所購(gòu)得的農(nóng)家蜂蠟進(jìn)行溶解過(guò)濾，去除雜質(zhì)，再將所得到的蜂蠟和橄欖油加入到燒杯中，水浴加熱，用玻璃棒攪拌，使其完全溶解后加入一粒維生素e，再次攪拌，使其充分混合，膏體材料準(zhǔn)備好后，保持其在液體狀態(tài)。灌裝前也可向準(zhǔn)備好的膏體材料中加入香精，或口紅粉來(lái)制備簡(jiǎn)易的口紅。為防止出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象，影響后期擰出使用，將液體分兩次小心倒入唇管里，先倒入三分之二，之后再倒入三分之一。

這些日用化學(xué)品都是具有較高附加值的精細(xì)化學(xué)產(chǎn)品，也是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫幕ぎa(chǎn)品[1]。依次作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，能更好的引起學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣和積極性。并且此類產(chǎn)品的制備，操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)條件溫和，適合本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。這樣，既豐富了教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)也有助于培養(yǎng)學(xué)生的探究習(xí)慣和創(chuàng)新意識(shí)，極大的提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性[5]。同時(shí)，學(xué)生可結(jié)合自己所學(xué)精細(xì)化學(xué)品化學(xué)理論知識(shí)，更加直觀的理解表面活性劑和日用化學(xué)品等知識(shí)，這也將有利于提高精細(xì)化學(xué)品化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

(2)緊跟科技發(fā)展，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)相應(yīng)的理論知識(shí)，并且在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已經(jīng)學(xué)習(xí)了如常壓蒸餾、減壓蒸餾、回流裝置，薄層色譜、柱色譜等一些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能。因此，教師可從自己的科研項(xiàng)目或最近幾年報(bào)道的文獻(xiàn)中選擇一些可通過(guò)多步、能涉及多個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作的藥物活性分子的制備方法。例如，我們教研室有老師常做一些酰腙參與的反應(yīng)研究，我們探討將酰腙的制備列入到精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)中。

酰肼的制備，如圖1所示[6]。向圓底燒瓶中加入一定量的有機(jī)羧酸、無(wú)水甲醇和濃硫酸，回流狀態(tài)下反應(yīng)，TLC檢測(cè)到有機(jī)羧酸反應(yīng)完全，停止反應(yīng)，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀去除溶劑，然后滴加飽和碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)體系pH≈7，用乙酸乙酯萃取三次，合并有機(jī)相，用無(wú)水硫酸鎂干燥，濃縮得到酯的粗產(chǎn)品，稱量，用于下一步反應(yīng)。

將上一步制得的粗產(chǎn)品酯溶于無(wú)水乙醇中，加入酯三倍當(dāng)量的水合肼(80%)，回流狀態(tài)下反應(yīng)，TLC檢測(cè)至底物酯反應(yīng)完全，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀去除乙醇，冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾，干燥得酰肼。

圖1 酰肼的制備

酰腙的制備，如圖2所示[7]。向圓底燒瓶中依次加入一定量的酰肼、醛或酮、及乙醇，回流狀態(tài)下反應(yīng)，TLC檢測(cè)反應(yīng)完成后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮，柱層析 (洗脫劑為石油醚：乙酸乙酯) 分離，得白色固體。

圖2 酰腙的制備

在此實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，及涉及到了在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，所學(xué)習(xí)的回流、減圧蒸留、萃取、過(guò)濾和重結(jié)晶等實(shí)驗(yàn)操作技能，也涉及到了薄層色譜、柱色譜分離反應(yīng)產(chǎn)物等實(shí)驗(yàn)技能。其教學(xué)目的在于學(xué)生要鞏固一些在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程中所學(xué)的基本操作外，另外還需要掌握一些特殊的實(shí)驗(yàn)操作，如無(wú)水無(wú)氧操作、薄層色譜、柱色譜分離反應(yīng)產(chǎn)物等。同時(shí)，也要充分利用學(xué)校已有的表征儀器，對(duì)學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)證，如紅外光譜、液相色譜等進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。學(xué)生通過(guò)這樣的訓(xùn)練，一方面，訓(xùn)練了學(xué)生操作大型儀器的能力，為學(xué)生提供了接觸科研前沿的機(jī)會(huì)，另一方面為學(xué)生后期做畢業(yè)論文、升學(xué)深造等做準(zhǔn)備。

2.3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式[8]。精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一門綜合性課程，是學(xué)生在學(xué)習(xí)了有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課程后所開(kāi)設(shè)的，因此學(xué)生已經(jīng)具備了一些有關(guān)合成、實(shí)驗(yàn)方案分析等實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。所以，教師可以在?shí)驗(yàn)前將一些改進(jìn)或新增的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在做實(shí)驗(yàn)前發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行討論實(shí)驗(yàn)方案，明確實(shí)驗(yàn)步驟，反應(yīng)條件，以及在實(shí)驗(yàn)中所能用到的儀器和藥品，及所用藥品性能等，并考慮在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)。然后讓指導(dǎo)老師檢查實(shí)驗(yàn)方案的可行性，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行及時(shí)必要的調(diào)整，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，按現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，盡可能使每個(gè)學(xué)生獨(dú)立的完成實(shí)驗(yàn)。但也考慮到本科教學(xué)人數(shù)比較多，以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不足，也可以兩個(gè)人為一組，共同完成實(shí)驗(yàn)。

這樣，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和動(dòng)手解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有更大的參與感和獲得感，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

2.4 改進(jìn)考核方式

在實(shí)驗(yàn)成績(jī)中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分可按學(xué)生書寫的規(guī)范程度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性進(jìn)行打分，但對(duì)平時(shí)成績(jī)部分一直沒(méi)有規(guī)范化，應(yīng)該對(duì)這部分成績(jī)進(jìn)行細(xì)化，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力比規(guī)范的書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)更為重要，而以往的教學(xué)過(guò)程中，將其作為平時(shí)成績(jī)的部分，未進(jìn)行細(xì)化打分。所以最終成績(jī)不能全面的反映出學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能水平。故對(duì)此部分成績(jī)進(jìn)行分值比例的細(xì)化。

(1)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的組成統(tǒng)一

實(shí)驗(yàn)報(bào)告在一定程度上能反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)[9]。故老師們結(jié)合本課程的特點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫做出了統(tǒng)一的要求。將實(shí)驗(yàn)報(bào)告分成6個(gè)部分：①實(shí)驗(yàn)?zāi)康模虎趯?shí)驗(yàn)原理；③實(shí)驗(yàn)步驟；④藥品及儀器；⑤現(xiàn)象、數(shù)據(jù)記錄及處理；⑥誤差分析及思考題。其中前4部分作為預(yù)習(xí)報(bào)告部分，要求課前完成；后2部分實(shí)驗(yàn)之后完成，并盡可能在課堂上完成。以此為標(biāo)準(zhǔn)，可按學(xué)生所寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整性進(jìn)行評(píng)閱。

(2)成績(jī)構(gòu)成

表1 精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系

在做實(shí)驗(yàn)之前，還是要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，并要撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告。在書寫實(shí)驗(yàn)藥品的同時(shí)，要求學(xué)生查詢所用藥品的理化性質(zhì)，寫進(jìn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，因?yàn)榻鼛啄旮咝?shí)驗(yàn)室事故中，部分原因是由于學(xué)生不清楚所用藥品的性質(zhì)而導(dǎo)致的。在做實(shí)驗(yàn)前教師先檢測(cè)預(yù)習(xí)報(bào)告，并對(duì)預(yù)習(xí)情況打分，歸入平時(shí)成績(jī)中。還有出勤情況、實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性、理論測(cè)試等都納入平時(shí)成績(jī)，理論測(cè)試可以檢測(cè)學(xué)生是認(rèn)真做了預(yù)習(xí)還是只抄寫教材內(nèi)容。并對(duì)每部分所占比重進(jìn)行細(xì)化，如表1所示。這樣既能更好反映學(xué)生的真實(shí)水平和能力，也能使學(xué)生清楚平時(shí)成績(jī)部分的詳細(xì)構(gòu)成。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)精細(xì)化學(xué)品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，教學(xué)效果初具成效。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣和積極性有了很大的提升，有效的改善了學(xué)生“重理論輕實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象。使學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中拓展了一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有效的引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)和體會(huì)到實(shí)驗(yàn)與科研的關(guān)系，使學(xué)生了解科學(xué)研究的過(guò)程，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力、科研素養(yǎng)。為學(xué)生今后的畢業(yè)論文、從事相關(guān)工作和升學(xué)深造打下了良好的基礎(chǔ)。