有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀與改進(jìn)措施*

王嘉琪，徐 寧，達(dá)胡白乙拉

(1 內(nèi)蒙古民族大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 028000；2 國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

有機(jī)化學(xué)是四大基礎(chǔ)化學(xué)之一，是化學(xué)、化工、環(huán)境、材料、醫(yī)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)課程。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有操作復(fù)雜、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)條件要求高、副產(chǎn)物多、有毒性等特點(diǎn)[1]。有機(jī)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是、細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與良好的工作作風(fēng)必不可少的環(huán)節(jié)。隨著學(xué)科核心素養(yǎng)的提出，傳統(tǒng)的有機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)逐漸顯露出一些不適應(yīng)于現(xiàn)代化教學(xué)的弊端，本文對(duì)本校實(shí)際教學(xué)情況進(jìn)行了深入調(diào)研，對(duì)其中存在的問(wèn)題進(jìn)行了深入的思考，提出了一些切實(shí)可行的建議。

1 有機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.1 教學(xué)模式陳舊

有機(jī)實(shí)驗(yàn)課采取教師講解實(shí)驗(yàn)原理、內(nèi)容、步驟、做演示實(shí)驗(yàn)，然后學(xué)生按照演示實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的模式。學(xué)生得到產(chǎn)物、計(jì)算出產(chǎn)率，即為實(shí)驗(yàn)成功。這樣的模式有不小的弊端。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師事無(wú)巨細(xì)講解實(shí)驗(yàn)原理、注意事項(xiàng)，然后進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)[2]。這么做會(huì)在一定程度上限制學(xué)生的思維，使學(xué)生頭腦中形成該實(shí)驗(yàn)的固定模式，學(xué)生在觀看完教師演示實(shí)驗(yàn)后就很難再突破教師的實(shí)驗(yàn)框架，很難或不敢做出自主的改動(dòng)。所謂學(xué)生實(shí)驗(yàn)只不過(guò)是復(fù)制教師的實(shí)驗(yàn)操作，只要得出實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物和現(xiàn)象即可，在這個(gè)過(guò)程中缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的思考和探究。

1.2 考核形式單一

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)期末考核形式往往是給出本學(xué)期所學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生抽題操作作答。這種考核方式較為片面，且具有較大隨機(jī)性。由于大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室在通常情況下都是開(kāi)放的，學(xué)生可以在考核前去實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行突擊，照樣可以在考核中取得良好的成績(jī)。但學(xué)生在本學(xué)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)習(xí)過(guò)程是否認(rèn)真、實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)是否足夠、實(shí)驗(yàn)態(tài)度是否端正嚴(yán)謹(jǐn)、數(shù)據(jù)處理是否嚴(yán)格準(zhǔn)確、實(shí)驗(yàn)原理掌握是否熟練、基本實(shí)驗(yàn)操作是否熟練、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力是否得到培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)過(guò)后是否會(huì)反思總結(jié)、團(tuán)隊(duì)合作能力是否得到提升都無(wú)法通過(guò)考核成績(jī)得到真實(shí)的反映。有機(jī)實(shí)驗(yàn)常采用小組合作的模式，幾名學(xué)生組成一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出共同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^強(qiáng)或?qū)嶒?yàn)興趣較濃的學(xué)生往往占據(jù)主導(dǎo)地位，而對(duì)實(shí)驗(yàn)缺乏興趣的學(xué)生則參與得很少，甚至完全不參與實(shí)驗(yàn)，只需記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，仍然能完成一份看起來(lái)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)報(bào)告[3]。

1.3 蒙授學(xué)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)較薄弱

我校作為一所民族院校，以招收少數(shù)民族學(xué)生為特色。我院化學(xué)專業(yè)分為化學(xué)蒙授班和化學(xué)漢授班。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，蒙生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc漢生相比有較大差距，漢生的中下游學(xué)生在蒙授班級(jí)里幾乎可以拔尖。從安全意識(shí)、動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)興趣到實(shí)驗(yàn)探究能力，漢授班學(xué)生都優(yōu)于蒙授班學(xué)生。這與學(xué)生的入學(xué)成績(jī)直接相關(guān)，漢授班學(xué)生入學(xué)成績(jī)平均分比蒙授班學(xué)生高出百分左右。但作為一所地方性民族院校，這樣大的差距并不是我們想看到的結(jié)果。

1.4 實(shí)驗(yàn)廢品處理不規(guī)范，實(shí)驗(yàn)安全教育仍不夠

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)直接接觸試劑，所以危險(xiǎn)性較高。且學(xué)生打碎儀器的情況較為常見(jiàn)。我校雖設(shè)有賠償機(jī)制，但賠償機(jī)制形同虛設(shè)。學(xué)生打碎儀器后，并不會(huì)讓學(xué)生真的賠償。損壞儀器或試劑沒(méi)有后果，這在一定程度上導(dǎo)致學(xué)生有恃無(wú)恐，安全意識(shí)淡薄。

有機(jī)試劑往往具有毒性，實(shí)驗(yàn)后的廢液應(yīng)倒在廢液桶里，直接導(dǎo)入下水道會(huì)腐蝕下水管道，造成環(huán)境污染[4]。但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，存在部分學(xué)生責(zé)任意識(shí)不強(qiáng)，直接倒入下水道的情況。這不僅腐蝕管道，造成污染，同時(shí)，這么做不符合一個(gè)現(xiàn)代化科研人員的應(yīng)有素質(zhì)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)措施

2.1 改革教學(xué)模式，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不適用于今日重視“學(xué)科核心素養(yǎng)”下的教學(xué)要求了，尤其實(shí)驗(yàn)又是學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)途徑和重要體現(xiàn)，所以對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行改革勢(shì)在必行。打破傳統(tǒng)的“教師教+學(xué)生學(xué)”的模式，轉(zhuǎn)而采用“學(xué)生預(yù)習(xí)+學(xué)生演示+學(xué)生反思”的模式，教師在這個(gè)過(guò)程中擔(dān)任答疑解惑者和總結(jié)提高者的角色。在實(shí)驗(yàn)課前要求學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)并完成預(yù)習(xí)報(bào)告，然后在課堂上輪流由學(xué)生來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理和步驟的講解以及演示實(shí)驗(yàn)。這樣一來(lái)，大大增加了學(xué)生的危機(jī)感，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，讓預(yù)習(xí)成為了學(xué)生的必修課。學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中一定會(huì)遇到問(wèn)題，遇到問(wèn)題、解決問(wèn)題就是學(xué)生進(jìn)行自主探究的過(guò)程。在查閱資料和文獻(xiàn)來(lái)解決問(wèn)題的過(guò)程中，引起學(xué)生深入思考，觸發(fā)學(xué)生的探究性思維和創(chuàng)新性思維，于無(wú)形中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

下面以正丁醚制備為例：

(1)學(xué)生預(yù)習(xí)

學(xué)生在課前完成預(yù)習(xí)報(bào)告。

[教學(xué)意圖]為了打破傳統(tǒng)的教師講、學(xué)生做的模式，學(xué)生必須在課前進(jìn)行預(yù)習(xí)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，弄清實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟。

(2)學(xué)生演示(無(wú)需加熱，只組裝儀器，講解要點(diǎn))

[師]挑選×同學(xué)用自己的話來(lái)進(jìn)行講解并演示。

[生]制備正丁醚的實(shí)驗(yàn)原理是:

副反應(yīng)：

CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O

[生]我把本次實(shí)驗(yàn)分成了三大步驟

第一步：組裝儀器，在加入試劑時(shí)，一定要把濃硫酸加入正丁醇中，順序不能錯(cuò)；溫度計(jì)水銀球一定要浸入液面以下；

第二步：加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度在135 ℃左右。

第三步：分離提純，一定要等反應(yīng)液冷至室溫再拆除裝置，先加入水分出有機(jī)層，再經(jīng)過(guò)4步洗滌。然后用無(wú)水氯化鈣干燥，最后蒸餾收集餾分。

[師]聽(tīng)完了×同學(xué)的講解，同學(xué)們有什么疑問(wèn)嗎？

[生]計(jì)算得出的失水體積是1.5 mL，為什么要放出2 mL體積的水？

[師]理論計(jì)算是1.5 mL不假，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)中副產(chǎn)物的反應(yīng)也會(huì)生成水，還有濃硫酸中也有水，這些因素都要考慮進(jìn)去呀。

[師]為什么要把反應(yīng)液倒入盛有25 mL的水的分液漏斗中呢？

[生]是為了分出有機(jī)層，除去沸石和絕大多數(shù)溶于水的物質(zhì)。

[師]分出有機(jī)層后，為什么要進(jìn)行那么多步的洗滌？

[生]第一次水洗是為了除去有機(jī)層中的醇；堿洗是為了中和有機(jī)層中的酸；第二次水洗是為了除去上一步加入的OH-；用飽和氯化鈣洗是為了除去沒(méi)有參加反應(yīng)的正丁醇,正丁醇溶于飽和氯化鈣，而正丁醚微溶,這樣就可以起到初步提純的目的。

[師]大家注意，在堿洗過(guò)程中，不要過(guò)分劇烈地?fù)u動(dòng)分液漏斗，否則的話會(huì)生成乳濁液，反而影響分離。

[師]這次實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是溫度的控制，剛開(kāi)始升溫慢，逐漸升溫會(huì)變快，同學(xué)們一定要盯好溫度計(jì)，不能讓溫度升得過(guò)高。

[師]本次實(shí)驗(yàn)還有什么需要注意的地方嗎？

[生]加入試劑時(shí)要注意濃硫酸的加入順序。

[教學(xué)意圖]由一名學(xué)生進(jìn)行講解，其他學(xué)生觀察并思考。然后師生之間互相問(wèn)答，教師講解本次實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)和關(guān)鍵所在。徹底摒除學(xué)生做實(shí)驗(yàn)“只動(dòng)手不動(dòng)腦”的現(xiàn)象。

(3)學(xué)生反思

[師]做完了實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們對(duì)有機(jī)實(shí)驗(yàn)有了那些感悟呢？

[生]1、有機(jī)實(shí)驗(yàn)不僅要得出產(chǎn)物，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分離提純從而得到純凈產(chǎn)物也是很重要的；

2、有機(jī)實(shí)驗(yàn)一定要控制好溫度，溫度不同，得到的產(chǎn)物也不同。

[師]沒(méi)錯(cuò)，相比其他化學(xué)實(shí)驗(yàn)，有機(jī)實(shí)驗(yàn)具有反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)條件要求高、反應(yīng)副產(chǎn)物多、實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜等特點(diǎn)。知道有機(jī)實(shí)驗(yàn)的這些特點(diǎn)是有必要的。有機(jī)實(shí)驗(yàn)不僅僅要得出產(chǎn)物，更重要的就是分離出純凈的產(chǎn)物，只有分離出純凈的產(chǎn)物，才算是完成了實(shí)驗(yàn)。由于有機(jī)實(shí)驗(yàn)自身的特點(diǎn)，同學(xué)們?cè)谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)要對(duì)實(shí)驗(yàn)條件特別注意，在不同溫度下，得出的產(chǎn)物也不同。比如這節(jié)課，如果溫度過(guò)高，就會(huì)得到正丁烯這一副產(chǎn)物。

[師]為什么要在反應(yīng)過(guò)程中除去水呢？

[生]因?yàn)橹挥胁捎梅炙b置不斷利用分水器除去產(chǎn)物水，才能使平衡不斷向產(chǎn)生正丁醚的正方向移動(dòng)，才能得到正丁醚。

[師]老師發(fā)現(xiàn)有同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)不明白為什么要除去水，所以大家在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一定要把實(shí)驗(yàn)原理弄透。

[師]同學(xué)們?cè)?jīng)做過(guò)制取乙醚的實(shí)驗(yàn)，與今天的實(shí)驗(yàn)相比，兩次實(shí)驗(yàn)操作有什么不同呢？

又為什么會(huì)有這些不同呢？

[生]制取乙醚沒(méi)有用到分水器。

[師]兩者實(shí)驗(yàn)儀器不同的根本原因是什么呢？

[生]在制備乙醚的實(shí)驗(yàn)中，乙醇溶于水，無(wú)法進(jìn)行分水操作。

[師]同學(xué)們產(chǎn)物都在3 g上下，產(chǎn)率在30%左右，這不僅與你們的實(shí)驗(yàn)操作技能是否過(guò)關(guān)有關(guān)，與實(shí)驗(yàn)本身的產(chǎn)率也有關(guān)。建議大家登陸知網(wǎng)閱讀“正丁醚制備實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)”這篇文章，從中獲得啟發(fā)。

[教學(xué)意圖]教師帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行從頭到尾的反思，只有從反思中建立起對(duì)有機(jī)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律性認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)不同的有機(jī)實(shí)驗(yàn)之間進(jìn)行比較，才能幫助學(xué)生逐漸提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、養(yǎng)成實(shí)驗(yàn)思維、鍛煉實(shí)驗(yàn)素質(zhì)。

2.2 多樣化考核方式，提高學(xué)生積極性

加大對(duì)實(shí)驗(yàn)課上表現(xiàn)的測(cè)評(píng)力度，而不只靠期末實(shí)驗(yàn)考試來(lái)進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。為防止學(xué)生渾水摸魚(yú)，應(yīng)加大實(shí)驗(yàn)課在有機(jī)化學(xué)課期末成績(jī)?cè)u(píng)定中的比重、加大平時(shí)成績(jī)?cè)趯?shí)驗(yàn)課期末成績(jī)中的比重。即采取平時(shí)成績(jī)占65%，考試成績(jī)占35%的實(shí)驗(yàn)課給分比例。在平時(shí)成績(jī)中，依次按照30%、50%、20%，對(duì)“預(yù)習(xí)報(bào)告”、“實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)”、“實(shí)驗(yàn)反思”進(jìn)行加權(quán)。這樣改革可以有效防止學(xué)生平時(shí)實(shí)驗(yàn)課渾水摸魚(yú)，考試靠突擊。

除了在給分上進(jìn)行改革，在實(shí)驗(yàn)課上采用組員輪換的方式進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn)也可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。通常情況下，一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的成員是固定的，每個(gè)小組里都有能力較強(qiáng)和較弱的組員，較強(qiáng)的組員往往掌控全局，而較弱的組員則容易懈怠溜邊。采用組員輪換的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)每次實(shí)驗(yàn)小組內(nèi)成員都有變化，每一次實(shí)驗(yàn)都有不同的學(xué)生組隊(duì)完成，在一定程度上可以防止學(xué)生渾水摸魚(yú)。

2.3 實(shí)施漢、蒙生插班教學(xué)，使?jié)h、蒙生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰獍l(fā)展

在當(dāng)今“各民族共同繁榮”的大背景下，實(shí)現(xiàn)蒙生漢生協(xié)調(diào)均衡發(fā)展是作為一所民族院校的應(yīng)有之義。為了提高蒙授班學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ梢詫?shí)施插班教學(xué)，也就是在實(shí)驗(yàn)課上，安排一半的漢授班學(xué)生和一半的蒙授班學(xué)生共同上課，實(shí)現(xiàn)蒙生與漢生“一幫一”，建立起互相學(xué)習(xí)的總體氛圍。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，漢授班學(xué)生可以幫助蒙授班學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，也可以幫助他們講解實(shí)驗(yàn)原理。在共同實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，幫助蒙生有明顯提高的表現(xiàn)優(yōu)良的漢授學(xué)生可以獲得更高的平時(shí)成績(jī)。在這個(gè)過(guò)程中，提升的不只有蒙授學(xué)生，漢授學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中會(huì)大大加深對(duì)有機(jī)化學(xué)知識(shí)的理解和記憶。同時(shí)在這個(gè)過(guò)程中可以培養(yǎng)學(xué)生們合作學(xué)習(xí)、合作探究的科研品質(zhì)。

2.4 落實(shí)賠償機(jī)制，加強(qiáng)對(duì)正確處理實(shí)驗(yàn)廢液廢渣的教學(xué)

切實(shí)落實(shí)賠償機(jī)制，做到“有毀必賠”、“有賠必償”，學(xué)生必須對(duì)損壞的實(shí)驗(yàn)用品照價(jià)賠償。賠償不是目的，而是加強(qiáng)學(xué)生安全操作意識(shí)的手段。應(yīng)把安全意識(shí)計(jì)入平時(shí)考核“實(shí)驗(yàn)操作”這一欄的成績(jī)中。

隨著化學(xué)學(xué)科的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，“環(huán)保意識(shí)”已成為現(xiàn)代科研人的應(yīng)有意識(shí)。環(huán)境保護(hù)迫在眉睫，化學(xué)必是在環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮作用的主力學(xué)科。作為一名化學(xué)人，尤其有機(jī)化學(xué)人，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到有機(jī)試劑的毒副作用和有機(jī)化學(xué)對(duì)環(huán)境保護(hù)的巨大利好。開(kāi)設(shè)有關(guān)有機(jī)化學(xué)廢液廢渣的專題講座，利用影像或者數(shù)據(jù)讓學(xué)生切實(shí)認(rèn)識(shí)到廢液廢渣直接進(jìn)入到下水道的危害。這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、環(huán)保、一絲不茍的現(xiàn)代化科研素質(zhì)是十分有利的。

3 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的生命，在大學(xué)化學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)理應(yīng)得到重視[5]。我國(guó)學(xué)生在應(yīng)試教育中長(zhǎng)大，師生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視度不夠，學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ρ揪捅∪鮗6]。在大學(xué)階段更應(yīng)著重訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)思維。在新的時(shí)代下，大學(xué)教育的目標(biāo)應(yīng)是培養(yǎng)出具有現(xiàn)代化素質(zhì)的科研新人，在這個(gè)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)不可或缺。