关键词:实验;教学方法;培养
0引言
有机化学实验是四大基础化学实验之一,是化学等专业的重要课程。通过学习有机化学实验,学生可以掌握一定的实验技能,为以后的实验课或者科研工作打下基础。然而,有机化学实验的教学方式一直以来都是以教师讲授为主,学生通过实验课本的步骤“依样画葫芦”。这种教学方式可以提高实验技能,但也抑制了学生的主动学习意识及想象力,很难达到举一反三的效果,这样的培养使学生缺乏创新能力。此外,实验授课内容比较陈旧,所做的实验需要教师演示试验。千奇百怪,实验教学毫无意义。如此一来造成了学生在学习过程中出现懒散、思维不活跃、缺乏兴趣等现象。这样的培养很难达到预期的效果,很可能在学校养成的习惯会影响其工作岗位的创新发展。
1实验教学内容的精练
为了使学生能够全面发展,因此,很多学校增开许多新课程,并且大部分只是学一点皮毛,新课的增多,必然使传统专业的实验课课时被压缩。这样的话,若是实验内容不改变,学生在课时少的情况下要完成较过去一样多的实验内容,疲于应付,可能引起学生厌学情绪,很难达到预期教学效果。以往的有机化学实验教学中,经典性实验多(简单的蒸馏、萃取、重结晶),研究型、设计型实验少(合成加提取),反映学科前沿的实验少,很少能拓宽学生的知识面和处理问题的能力,这些很难适用现代实验教学和培养人才的要求。针对这种情况,有必要对实验教学内容进行改革。将实验内容分为有机化合物的提纯(提纯过程中可以做物理常数的测定)、有机合成和设计实验三个方面。并在实验教学大纲中适当增加综合性与设计性实验。教师让学生课后时间查阅文献,并通过文献写出自己的实验方案,经与教师讨论同意后,方可开展实验。通过对综合型(有机合成)与设计型实验的教学,可以使学生在往后做实验时,利用已学知识来解决问题,这大大的提高了实验课程的教学质量[1,2]。
2实验教学方法的改进
通常的实验教学是教师简单对实验目的、实验原理、实验步骤、实验注意事项进行讲解,而学生按照老师的讲解来进行实验,不动脑,所以学生一定要提前进行预习,写出一份预习报告,例如:原料及合成产物的物理性质和某些化学性质、反应条件的原因等内容,这样促使学生不得不思考,也加深对理论知识理解。通常教师演示后,学生开始实验,教师随时注意观察,看见有同学有操作不当的,进行纠正,若有学生提问,则需要回答出相应的问题。另一方面,教师自身也仔细并深入研究每一步实践操作,每一个实验的反应机理,在教学过程中,有机化学理论指导有机化学实验的每一个步骤,有了有机化学理论的指导,可以杜绝学生在实验过程中盲目进行操作,也明白实验过程中遇到的问题。只有做到了理论与实践相结合,才能保证学生从实验中学到知识,使学生体会到理论知识的学习,可以指导实践,从中获益[3,4]。
3实验教学的环保
在进行有机合成实验后,大部分养成一个不好的习惯,就是得到的产品或者用过的溶剂通常当作垃圾或者废液倒掉,应该要求学生将所得的产品统一收集,尽可能循环利用[5]。例如,在“乙酰苯胺的制备”实验中,可以将学生乙酰苯胺产品,用到“重结晶”实验,实验循环利用;还可以留给考研复试的同学练习实验基本操作,也可以留给做毕业设计需要用到的学生。其次,要从实验的安全性的角度考虑,其次尽可能选用低毒性的药品或者试剂,以保证实验过程的安全。
4课后分析、讨论与总结
学生完成整个实验过程,会遇到各种各样的问题,让学生对提出的问题进行分析,几个同学一组进行讨论,对学生讨论没结果的问题,教师在旁边加以引导,最终得到结论,再把分析过程和讨论的结果,写入实验报告,最终完成实验报告[6,7]。通常在有机化学实验过程中,不是每一次都能成功,而实验的失败会打击学生的信心,因此,在教学过程中要鼓励学生从实验失败中找出原因,并提出解决的方案,例如:乙酰水杨酸的合成,为什么最终没有得到产物?引导学生从实验条件,加热、冷却、抽滤洗涤和重结晶过程找原因,提出解决方案并及时改正。
5实验成绩评定体系的改良
通常学生有机化学实验成绩考核中,实验操作与实验报告成绩各占一定比例。这种考核方式容易让学生觉得只要把实验报告完成,学生在课堂会不主动实验操作,不利于学生实验动手能力和实验协调能力的培养。为此,为了全面评价学生的实验能力,我们注重学生学习的过程,考核内容应包括上课出勤(10%)、实验预习报告(15%)、课堂讲解和提问(15%)、实验操作(20%)、实验操作考试(20%)和实验报告(20%)。同时,也对实验报告做出一定的评分要求,即实验报告应包含实验目的、实验原理、实验仪器与药品、实验步骤、数据处理、实验反思和注意事项六个项目,内容相对来说比较简单,实验目的占10%、实验原理占10%、实验仪器与药品占10%、实验步骤占20%、数据处理占20%、实验反思占20%和注意事项占10%。这样的考核方式,注重培养学生掌握科学的实验方法,特别是需要回答的思考题,养成了科学的处理问题的态度。
6完善硬件设施
有机化学实验课程是养成良好的实验操作习惯的一个重要环节,学生做实验缺少各种仪器,导致三四人一组做实验,有机化学实验应受到重视,应加强硬件设施。首先加大资金的投入,完善有机化学实验室硬件条件和环境设施,改变有机化学实验室气味大,通风橱要完好,玻璃仪器要增加,必要时,提供一些大型仪器供学生学习。
关键词: 有机化学实验教学 教学改革 探索
有机化学是高校化学、化学教育,以及应用化学、高分子、环境工程等化学相关专业的必修基础课,有机化学实验作为对理论课的补充,是学生通过实践掌握理论知识的体验过程,也是培养学生掌握基本实验原理和实验技能的操作过程。在化学专业的教学体系中,有机化学实验课与有机化学理论课一样,在整个化学教学中占据十分重要的位置。
作为皖西南地区唯一的本科师范院校,安庆师范学院高度重视实验课程的建设,对实验教学进行了多方面的改革。依据我校的科研条件,对沿用的实验教材进行重新编写[1];开设综合性的实验,让学生在教师的指导下独立设计实验,培养学生的独立思考能力;每年在学生中开展“实验操作技能大赛”等活动,培养学生的综合能力。通过一系列的实验课教学改革,学生的实践创新能力得到了提高,由学生自主设计的科研项目多次在国家“挑战杯”设计大赛中获奖。本文从实验教学与考核的角度,对基础有机化学实验教学改革进行探讨。
一、重视传统教学经验
1.规范“三个”报告
学生的实验能力往往是在实验操作、回答思考题与完成报告等过程中培养出来的。一次系统的有机实验由三部分组成:实验预习报告、实验数据记录报告和实验报告。实验预习报告可以检验学生的预习效果,帮助学生对实验操作事先有一个清晰的整体把握;实验过程强调学生动手操作的能力,注重要求学生养成科学严谨的态度,依据不同的实验条件,记录观察到的实验现象,设计实验数据表格,规范条理的记录数据,同时学生对所记录的感性层面的现象和数据进行理论思考与解释,以便在实验报告中得出结论。实验报告是对整个有机化学实验的最终检验,包括实验目的和原理、实验步骤、实验现象、结果分析和结论,而学生在撰写实验报告时,必须字体工整,表达清楚,准确地阐述实验的原理、实验装置示意图、步骤、现象等实验过程并总结陈词。
2.规范学生实验操作
我校有机化学实验课程的开设是从性质实验过渡到合成实验和设计型实验。学生从验证实验现象开始,相互之间比较实验操作对实验现象的影响,培养实验中规范操作的意识;进而通过开设一系列对于粗产物分离和提纯的操作性实验,强化学生处理反应产物的能力;顺利过渡到合成实验后,教师发挥主导作用,就实验所需的合成条件,在学生深刻认识实验原理,以及粗产物除杂过程的基础上,指导学生举一反三,最终学会选择正确的实验仪器,设计合理的实验装置,完成设计型实验。
3.重视思考题和结果分析
。只有认真完成实验并加以理论分析,学生才能够很好地回答教师提出的思考题。回答思考题是对整个实验的再思考与提高[2],在实验中,教师围绕每个实验提出深刻的思考题,不但可以促进学生深入思考与学习,而且可以使学生较好地锻炼理性思维能力,从而达到较好的实验效果,提高教学质量。
二、有机化学实验教学改革的探索
1.学生实验与教师科研相结合
我校根据教师的一些科研课题开设开放性实验,学生自主报名,利用课余和暑假的时间参与实验研究,查阅文献,学习反应机理,进一步提出设想,在教师帮助下优化反应条件,并动手实验。参与这些实验的学生多数以这部分工作为起点开始自己毕业论文的撰写,并且为考研面试中的实验操作部分打下基础,更有提出一些较好设想并努力进行实验的学生凭借实验成果参加“挑战杯”大学生课外学术科技创作竞赛,其中《基于Ni(dmit)2分子自旋梯材料的制备和构效关系研究》获2009年全国三等奖。
2.开展有机化学实验的“双语教学”
应对我校化学化工学院的大多数毕业生都选择进一步深造的现状,考虑到提高学生的科研能力,帮助学生顺利通过考研面试,选择性地开展有机化学实验的“双语教学”[3]是必要的。对于同一个实验,同时开设中文和英文两组实验,让学生依据个人对英语的驾驭能力进行选择。实验完成后,实验报告必须用英文书写,这对学生以后撰写科技论文大有益处。对于学生来说有机化学实验英语教学是一个难得的系统学习运用专业词汇的机会,对以后工作、科学研究及进行学术交流非常重要。在双语教学过程中,为提高学生的英文写作水平,指导学生查阅与实验相关的科技文献,学习英文科技论文的写作方法,如何采取恰当的教学措施,达到既能帮助学生既掌握专业基础知识与专业词汇,又能掌握有机化学实验的技能操作的双重效果,还需要进一步探讨。
3.有机实验的微型化和绿色化
有机化学实验课程作为对理论课的重要补充,开设的课时量为108学时。实验中所使用药品大多数具有毒性和易燃性,实验流程也需要较长的时间,并且由于教育扩招,学生多,班级多,而实验室的资源有限,如何降低实验试剂的用量,节省实验时间,降低污染成为实验室需要解决的难题。
微型实验是近年来国内外迅速发展的一种实验方法和技术[4],它具有节能、安全、减少污染、实验迅速等优点,并且实验的微型化不影响实验现象的观察,还可以减少实验三废,对保证学生和教师的安全,提高经济效益和环保效益有实际意义。
近年来,超声波、微波、光、电及生物催化剂(酶、微生物、抗体酶)、绿色溶剂(离子液体、超临界流体、水)在有机合成中的应用得到了空前的发展,并形成了一系列先进实验技术[5]-[6],利用这些技术手段对于加快反应速度、提高产率、减少能耗、减小污染起到了意想不到的作用。比如在微波合成β-萘甲醚实验中,利用微波加热的方式取代传统加热,提高了反应速率,节省了不少时间。
三、建立新实验考核体系
实验课成绩评定是检查教学效果和激励学生认真完成实验教学内容的重要环节[7]-[8]。严格的考核是正确引导和激励学生的积极性,监督和检查学生学习效果及应用能力,提高实验教学质量的有效手段。
我校的实验课程考核包括平时考核、操作考查和期末实验理论考试,平时考核是指对学生的“三个”报告的撰写情况和平时表现进行打分,教师通过整个学期对学生实验过程的观察,对学生的真实水平有清楚的了解,根据学生的实验能力、思维能力、团队合作能力等多方面进行考核,这一部分占实验总成绩的30%;操作考查主要是就选定的设计型实验对学生搭建仪器装置和实验基本操作的动手能力,对实验原理、实验现象、实验过程中出现的各种问题的综合能力等多个角度进行考查,根据学生的操作与回答情况进行打分,这一部分占实验总成绩的30%。实验理论是基础有机化学实验课程必须掌握的一项重要内容,实验理论考试可促进学生在掌握具体的操作上更进一步理解各种操作的理论背景知识。实验理论考试主要对学生进行有关实验的理论知识、基本操作、实验现象、实验数据处理等方面的书面考试,实验理论考试成绩是学生实验成绩的重要组成部分,这一部分占实验总成绩的40%。
这种实验考核方式既考查了学生知识掌握的情况,又考查了学生的操作能力,还体现了成绩的真实性和公平性。
四、结语
我们对有机化学实验教学的改革,优化了实验教学体系,强化了实验教学环节。学生的实验技能训练和实际动手能力得到了有效加强,激发了学生的学习积极性,培养了科研创新精神,不少学生发表了质量较高的学术论文。学生的综合素质得到了有效提升,考上研究生的人数逐年上升,占毕业生总数的50%左右。他们基础扎实、动手能力强、敢于实践创新,受到了用人单位普遍欢迎,经过两三年实践就能成为所在单位的教学科研骨干。有机实验教学改革也大大促进了教师提高自身素质和业务水平的积极性,形成了教师与学生教学相长的良性互动。
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[关键词]有机化学实验;药学专业;混合式教学
有机化学是一门集理论与实践于一体的基础课程,是化学、化工、医药与生命科学研究的核心课程[1],尤其对药学专业的学生来说,是其打开药学神秘之门的宝贵钥匙,可为其进一步学习药物化学、药物分析、天然药物化学等专业课程打下坚实的基础。有机化学实验课,则是检测理论知识的实践工具,更是提高学生学习积极性,发现科学问题,培养创新意识的重要基石。因此,提高有机化学实验课的教学质量,对于改善教学过程中的“填鸭式”教学、调动学生学习的主动性、促进理论知识与实践创新协调发展具有重要的推动作用。。但是由于知识的碎片化,单一使用在线课堂不足以满足学生对知识的系统化。翻转课堂、PBL教学等课堂教学策略,以问题、讨论与拓展的主动方式,以学生为主体,在课堂教学的过程中实现了对知识的回顾、知识体系的构建、问题的发现与解决,提高学生解决问题的能力[3]。本文综合运用现代信息化教学技术,结合多种教学策略,探索性地进行了有机化学实验课的教学实践研究,在教学分析、教学设计与实施、教学考核三个方面探讨适合药学专业的有机化学实验教学模式,以更适合培养具有创新性的新型药学专业人才。
一、教学分析
有机化学实验课贯穿于有机化学理论课的学习过程中,以理论课中涉及的重要反应类型为基础,实现对理论基础知识的可视化,形象化。针对医科院校药学专业学生,该课程开设于大学入学后的第一学年,可见其在药学专业课程中的核心地位,为培养具有扎实专业背景与创新性专业人才提供理论与实践保障。然而大一新生由高中刚刚步入大学的新环境,学习模式尚未适应,且化学基础参差不齐,更有甚者在实验课中“袖手旁观,静待佳音”,因此如何开展高效的教学,带动学生尽快适应大学生活,使得人人参与,个个思考,成为该课程亟待解决的重要问题。
二、教学设计与实施
。。通过自主学习的过程,复习实验课程中涉及的反应类型与反应机理,学习实验装置的搭建,并在此过程中发现自身知识储备的不足。2.课堂教学与讨论:在课堂教学与讨论环节,摈弃教师的“灌输式”教学模式,将“翻转课堂”引入课堂教学过程中,即讲课的主体由老师转变为学生。(1)以小组为单位,制作授课提纲,并推选学生代表讲授课程,让学生感受教师授课的过程,同时也是培养学生语言表达与逻辑思维能力的重要过程;在学生讲课的过程中,教师需要及时地发现讲授内容中的问题与不足;(2)在学生讲授结束后,教师以提问的方式将授课内容中的问题引出,并与全班同学通过互动讨论共同解决问题;(3)实验内容的讲解结束并不意味着实验课理论知识的结束,在课本内容学习结束后,教师有必要进行知识的拓展学习,需结合药学专业的特征———药品,尤其是药品的结构、特征与制备,讲述有机化学在药物制备中的重要作用,结构的差异对其性质的影响,让学生更加深刻地体会到化学的奥秘,了解药学专业在科技发展中的重要地位,增加学习的兴趣,以提高其创新性思维;在此过程中,教师可以案例、动画等多种方式进行教授,但均需围绕知识点讲述,以强化学生对理论结合实际的理解;(4)课堂讲授结束后,学生可以小组为单位开展实验操作,并在此过程中记录实验现象,完成实验报告;教师在学生的实践过程中需不断引导学生观察实验现象,发现实验问题,并及时解决。3.课后复习与讨论:课堂教学与实践结束后,学生针对实验内容,尤其是大家更关心的实验产品的数量与质量等会有各种疑问,教师可通过与学生构建的学习平台,以作业、讨论、测试等方式完成课后的共同学习,目的在于增加学生对知识的巩固,提高学生发现问题与解决问题的能力。
三、教学考核
有机化学实验课的成绩评定往往以实验报告作为考核评价的重要指标,但针对实验过程中有些学生不愿动手,而有些小组在实验过程中团结协作,不断发现并解决问题,但数据不佳等各种情况,一份实验报告不足以体现学生的学习效果。在上述混合式教学模式下,学生的成绩可由课堂签到、课前预习、课堂表现、讨论发言和实验报告等多种模块共同组成,此考核方式更有助于学生积极参与互动讨论,也使得教师更能如实的评价学生的学习效果。
有机化学实验 教学 改革 职业技能
有机化学实验是高等师范院校化学专业的一门重要基础课程。它的设立不仅是培养高素质人才的需要,也是对学生进行动手能力、逻辑思维能力、职业技能和独立创新能力进行训练与培养的重要途径。随着我国基础教育课程改革的深入进行,如何利用实验课教学对学生进行综合能力和专业素质的训练与培养,造就具有现代教学理念,适应市场经济环境,胜任基础化学教学改革需求的中学化学教师是我们一直探索的教学目标。
几年来我们根据有机化学实验课程的特点,结合中学化学新课程标准的实施,对我校有机化学实验的教学计划、课程内容及教学方式进行了调整与改革,以适应于对学生进行教师职业技能训练与培养的要求。
一、构建新的实验课程体系,使之更有利于学生职业技能和科学素养的培养
由于现存的有机化学实验教材几乎都是延续上个世纪的编排模式,有些教学内容存在有陈旧或简单重复问题,造成了有些简单实验基本操作内容,在不同的实验课程中重复出现,耗费了一些不必要的课时,使之本来十分紧张的实验教学时数更加短缺,同时由于教材编写过于详细,又使得学生实验中养成了“照单抓药”的习惯,而缺少存疑求知的主动性,为此我们除在实验教材的选编中注重其现代性、综合性和实用性外,适宜增加了以设问或讨论问题为主的课程内容,在实验内容的构建上进行了改革与重组。
1.兼并整合,优化实验课内容,努力提高学生的综合实验技能及科学素养
。;(2)增加了如数字熔点测定仪、薄膜旋转蒸发仪、红外光谱分析及气相色谱等现代实验技术应用内容;(3)精简合并了验证性实验内容,将与中学实验内容相同且又简单的性质实验删掉,部分较难的放在该类化合物合成实验中穿行。
2.合理安排实验内容,逐渐增加实验难度,全面提高学生的职业技能和创新思维能力
有机化学实验的特点之一是常用仪器并不复杂,但组合装置较难,实验数据也相当简单,但实验时间长,易燃易爆,安全系数小,学生多存在畏惧和厌烦心理,为提高学生的学习积极性,全面训练和培养学生的综合职业实验技能,提高他们的科学素养。我们在按类型确定和完成一定的单元合成实验内容后,适时开设综合性实验内容,将原来单一割裂的实验内容变成连续的实验。如用乙酸和乙醇合成乙酸乙酯,再由乙酸乙酯合成乙酰乙酸乙酯;由硝基合成苯胺乙酰苯胺对乙酰氨基苯磺酰氯对乙酰氨基苯磺酰胺对氨基苯磺酰胺等。由于每一步产品的产率直接影响下一步实验,所以学生会十分的精心研究实验内容与方法,这不但提高了学生的综合职业实验技能,而且培养了学生严谨、勤奋务实和勇于创新的科学态度。
在此基础上我们每学期将开设1~2个设计性实验内容或将教师的部分科研实验内容融合到实验课中,以锻炼和培养学生的自学能力、文献查阅能力、独立工作及创新能力,增强学生的科研意识,培养其在工作中的团结协作精神。
二、树立新的教学理念,强化理论与实践的结合性,以构建良好的职业素养
新的中学化学课程标准的一个重要理念就是树立科学发展观的思想,紧密结合社会与生产实践,进行绿色化学教育,激发学生学习化学的兴趣,构建良好的职业素养,提高创新能力。在有机化学实验教学中,我们主要开展了如下一些工作:(1)面向经济主战场,变消费性实验为效益性实验。如合成的甲基橙产品精制后提供给无机化学、分析化学实验作指示剂;聚乙烯醇与甲醛缩合制成香味办公胶水等;(2)以最新的研究成果替代旧的实验方法,不但节省能源和试剂,而且减少了环境污染,提高了产品的产率。如Beckmann重排反应,已二酸的制备实验,安息香的辅酶法合成等。(3)开设天然有机物提取实验,如从茶叶中提取咖啡碱,从槐米中提取芦丁,菠菜色素的提取与分离等实验。这些实验的原料及提取溶剂大多为无毒或低毒的。(4)适宜的增开微型实验内容,将一些相对毒性大,污染性强的实验改造成微型实验,如甲基橙的制备,乙酸乙酯的合成,乙酰苯胺的制备等,均将原来药品用量减少了50~70%。
这些实验内容的改进与开设不但节省了大量的学时及财力,同时也较好地改善了实验环境,更为重要地是提高了学生的科研综合能力、环保意识和严谨的科学态度。
三、改革实验教学方法,注重强化学生的职业技能
以往的实验课大多是每次任课教师均将实验内容、操作步骤与方法、注意事项等较为详细的写在黑板上并认真讲解,相应的教材记录的也较为详细,而学生则为尽快完成实验任务也不多想,只是“照方抓药”,如实验结果不理想则采取“逆推”方法编造实验数据。这不但使得学生的主观能动性得不到充分发挥,同时也不利于学生职业技能的训练与培养。。
1.将首次接触的实验内容在重点讲解的同时,边讲边做,并根据实验原理等不断创设问题情境来调动学生的思维积极性,激发学生的求知欲和自我实现欲。而对于重复性操作内容,而是设定问题让学生到前面回答,边答边做,师生共同总结提高,以达到培养学生观察、分析、推理和独立工作能力,严谨务实的科学态度及对事物的应变能力、组织协调和表达能力。
2.加强学生表达能力的培养。这方面我们主要采取的是将实验中某些内容,如实验原理、实验常规操作和实验的问题讨论等内容,让学生在有准备的情况下进行讲授,然后师生再共同评议和补充,以达到对学生语言表达、教态、板书设计、教学方法及教材处理能力的训练与培养。
3.严格规范实验报告的格式与质量,提高学生的文字书写能力及科研综合能力。以往绝大多数学生的实验内容报告几乎相同,其原因是大多数学生的实验报告都是抄写黑板或教材上的内容,再填上自己的实验数据即可。而我们为能提高学生的文字表达力和总结归纳能力,严格要求学生在课前预习的基础上,完全按自己的实验情况撰写实验报告,其中不可缺少的内容是:实验原理、实验中的操作过程与现象、实验原料与产物的物理常数、遇到的问题和解决办法、实验结果的分析与讨论等,以达到培养学生实事求是的科学态度,善于发现和勇于解决问题的能力。其目的是提高和增强适应未来中学化学教学工作中所必备的综合素质和职业技能。
几年来我们在有机化学实验的教学改革实践中,对于学生职业技能与素质培养方面收到了一定成效,在历次教育部、省教育厅和学校组织的各类教学观摩和评估中均受到专家们的一致好评,也给学生的实验课学习带来了极大的兴趣。学生们普遍感到有机化学实验课不但使他们较好地掌握了有机化学实验技术,同时在科学素养方面也有了迅速的提高,尤其是在教师职业技能的训练方面受益颇深。然而实验课教学的改革是个持续渐进的过程,基础化学教学改革也在不断变革之中,各类新的教学模式体系还有待于在实践中不断的形成与完善,这方面的工作仍需要我们继续努力的探索与实践。
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【关键词】大学 有机化学 实验 教学
有机化学实验教学是高等院校有机化学课程体系的组成部分之一,往往设于高校二年级阶段,因为该时期的大学生恰好处在实验技巧与能力不断提升之阶段。实施实验教学对于提升学习者们的实践能力,提升其综合素质等具备了十分重要的价值。由于有机化学实验在提升学习者们的化学实验能力上具备了非常重大的作用,所以一定要对当前大学有机化学实验教学状况加以分析的基础上,进一步探讨有机化学教学的方法,从而力争取得更好的教学成效。
1强化基础操作实训提升实际动手能力
大学生们今后均要走入社会踏上化学相关工作岗位,这就要求其一定要有良好的化学知识储备,所以提升有机化学基本操作能力就成为了提升大学生群体实验能力的重要内容之一。基础操作实训为有机化学实验之前提,也就是说,有机化学实验完全是通过数个基本操作部分组建而成的十分复杂的操作系统之一。有机化学实验基础操作实训涵盖了蒸馏、分馏、重结晶、测定熔点与沸点以及色谱分离等内容。大学生们在实施基础操作实训中应当进行更加规范的操作。大学生们来到有机化学实验室,第一步是要为其讲解实验室的相关规则尤其是安全操作制度。其次是要求其在实验中和实验后能够保持整洁、无污水,且有秩序地摆放好物品。再次是要培养大学生们规范化的实训习惯,包括铁架台与烧瓶夹的固定形式、各类仪器的清洗方法以及安装次序等。最后是在大学生们掌握了以上基本实训技能之后,要在实验过程中更加灵活地选择具体的操作内容。这样一来不仅能够提升学习者们实际操作能力,而且还能培养其解决各类实际问题之能力。
2改进课程结构精心选择实验内容
以往的有机化学实验只是有机化学理论教学的附属内容,教师觉得上不上关系并不大,因为并未真正将实验教学列为提升大学生技能的必备手段。与此同时,在具体实验内容的安排上,验证性与基础性的实验偏多。这样一来,在实验的内容上也往往具有过于繁琐、耗费时日,而且实验的成效较差,并不侧重于综合素质的提升等。为切实提升有机化学实验教学的基础性地位,应当重新全面修订实验教学的大纲,明确有机化学实验教学的相关要求,从而精心选择有机化学实验的内容,实现基础实验与综合实验之间的彼此融合。例如,制备乙酰苯胺这个实验可以划分成合成乙酰苯胺、纯化乙酰苯胺以及纯度测定等三个实验来做,从茶叶当中提取相应的咖啡因成份则可分成提取、浓缩以及纯化等三个部分。如此一来,能够很好地提升学习者们对于实验学习的积极性,不但能够让其掌握了有机化学实验的操作内容,而且还能提升其分析与解决问题之能力。
3不局限于教材内容积极提升科研素质
当前高等院校有机化学实验用到的教材往往都相当陈旧,但是教师在授课时却不敢超出教材的范围,这样一来也就难以把有机化学学科的最新研究成果运用于教学实践之中。教师如果在授课中完全按照教材内容进行教学的话,就十分容易导致过于依靠教材,对于教材上尚未阐述的内容就会无从下手,时间一长自然就难以很好地发挥出学习者的自主性。笔者认为,教师在课堂教学中不应只依靠材料,而是应当更加紧密地和科研工作结合起来。例如,在制备环己烯实验之中,教材中提到的催化剂为浓磷酸或者是浓硫酸,但随着近年来这方面研究的深化,能够起到催化作用的催化剂非常多,包括了固体酸、沸石以及草酸等。。
4健全完善有机化学实验考核机制
高等院校有机化学教师应当立足于有机化学实验教学实际情况,通过持续摸索与改进,从而建立起一整套更加成熟、更富有操作性的实验考核机制,也就是说,实验教学的成绩应当包括平时成绩、期末考核成绩等两个部分,分别占40分和60分。平时实验成绩应当当堂出分并进行点评。当大学生们做好一个实验之后,通常都十分期望能够得知成效。所以,教师在实验教学中要及时指出并纠正其不足,在实验完成之后就依据实验状况给出分数并加以点评。教师的评判标准包括了遵守纪律情况、实验思路的清晰程度、基本操作的规范程度、试验结果的正确性、实验报告的规范性等。除了平时成绩,期末考核成绩占60分,重点是考察大学生们某一个实验从预习开始至实验全面完成的整个过程。其中,考试题预习10分、实验具体操作40分、实验结果和讨论10分。考试试题所考核的是大学有机化学实验的基本原理、操作方法、实验装置安装程度、实验结果、实验现象解释等各个组成部分内容的操作与运用状况。
5结语
。
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关键词:教学改革;有机化学;高校转型
O65-4
当前,我国正逐步建成世界上规模最大的教学教育体系,但是随着经济的不断高速发展,教育体系中存在的问题正逐步凸显出来,主要表现在人才的供给和市场的需求的不对等需求。大学生就业难、就业质量低;而企业对于自身需求的高质量的应用型人才则需求不到。学生的就业和企业的需求出现了不对等的矛盾,为缓解就业问题中的这一矛盾,教育部等三部委印发了《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》,《意见》为地方普通本科高校指明了发展方向,也正式拉开了精英教育到应用教育的序幕。
有机化学是化学、化工、生工、制药、食品等领域的基础课程,有机化学实验作为进一步巩固有机化学知识起到关键作用,该课程的实际目的是使得学生掌握有机化学专业的知识并能够熟练运用所学知识掌握有机实验的一般操作技能及简单有机物的合成、分离、提纯等一些列操作方法,,通过基础操作培养学生独立操作、准确观察实验现象、分析及解决实验问题的能力,为后续相关课程的学习、毕业论文打下良好的基础。
一、高校转型发展下有机化学教学方法改革的必要性
有机化学又称为碳化合物的化学,是研究有机化合物的结构、性质、制备的学科,是化学中极重要的一个分支,也是高等院校化学体系的四大基础课程之一。
有机化学又可分为有机合成化学、生物有机化学、物理有机化学、元素有机化学和金属有机化学等分支。随着现代科学技术的迅猛发展,有机化学的教学内容虽然在持续增加,然而教学课时却有逐渐压缩的趋势,所以教学内容多、学时少也就随之成为教学工作中的矛盾主体。因此,作为一名化学学科的教师要传授给学生的不应该仅仅是定义、公式和实验方法,而是要尽可能提高学生学习热情的同时,让学生更多地了解各种化学现象在现实生活中的作用以及如何准确快速寻求到解决今后所遇到的化学问题的方法和思路。高校有机化学教学要适应新世纪对新人才的需求,迫切需要由理论公式型向现实应用型模式转变,以培养真正适应科技发展需要的复合型人才。
目前,关于传统的化学教学方法和教学实验现状存在一些问题,这些问题在新的高校教育改革形势下阻碍基础有机化学的教学和学生们关于课程的学习和理解。主要体现在两个方面:教学内容和考核方式比较传统,教学效果欠佳;学生安全意识低,应急能力差。有机化学的教学内容一般不会针对专业的差异进行适度的延伸,而是传统的讲解、演示,这种单一的教学模式不利于学生挖掘本专业的侧重点,另外对于有机实验,传统的实验考核方法让学生养成了报告“照搬硬抄”,操作“照方抓药”的不良习惯,学生很难体会到实验带来的乐趣及思考过后的成就感,因此消极对待实践课程。在实验过程中,学生接触较多的有机化学试剂,这些试剂往往是易燃、易爆的有毒试剂,学生在实验开始之前,很少去了解实验药品的毒理特性和安全使用规范,使用完的药品随意排放,另外,在实验中遇到一些紧急的状况,如着火、加热套接口处冒火花等问题便会陷入慌乱、尖叫中。
因此,对于有机化学教学方法改革是十分有必要性的。
二、有机化学教学方法改革方案与实践应用
1.整合教学内容,为各专业实验做好铺垫
整合有机化学的知识,结合不同的专业进行针对性的详细解读,对于化学专业的学生,着重理论性的讲解,对于化工类学生,多介绍实际应用的知识。对于有机化学实验课的内容,也要有针对性的选择,整合一套各专业均“刚需”的实验项目,注重实验思维模式的建立、培养良好的实验习惯、同时注意实验内容的衔接性。对于专业后续知识开展意义不大的实验可以适当性的放弃,例如:熔沸点的测定及温度计的校正实验,而对于涉及常用操作较多的实验,例如蒸馏分馏、乙酸乙酯的制备实验则是必须掌握的。
2.改革教W方法,充分利用资源
。
3.改革考核方式,提高学生的兴趣
传统的知识考核方式是进行书面考试,对于实验考核是实验报告,这些方式过于单调,并且不能很好的对于学生的学习兴趣进行挖掘,针对此问题,需要对于考核方式进行改革。; 课中,学生按照教师发放的实验操作评分标准给自己评分,做到认识实验操作,认识自身操作,有的放矢的学实验技能; 课后,教师通过网络平台点评学生的实验报告,及时学生作业的优缺点,让学生充分了解自己的“劳动成果”,调动学生的学习热情; 最后通过随机抽题的方式完成理论与操作的考核。
三、结语
高校新改革形式下,结合专业的特点进行针对性教学利于将专业、就业更好的结合,将地方办学的特色凸显出来,使得高校与所在地的经济、创新更好的衔接在一起,与经济开发区、产业聚集区创新发展对接,与行业企业人才培养和技术创新需求对接。
参考文献
[1]万茂生, 画莉, 谢登禹,等. 地方高校转型中有机化学实验教学实践[J]. 广东化工, 2016, 43(6):197-197.
[2]吴红梅, 郭宇, 张震斌. 高校有机化学课程教学方法改革探析[J]. 当代教育理论与实践, 2014(5):120-121.
[3]黄楠楠. 现代教育教学理念下有机化学课程教学方法的研究与实践[J]. 时代教育, 2016(7):66-66.
【关键词】有机化学 教学 实验改革
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2012)06-0101-01 有机化学实验教学是有机化学课程的重要组成部分,其任务是验证、巩固和加深理论性教学所学到的基本理论知识和操作技能,从而使学生在科学研究方法上得到初步的训练。教育部在“新世纪教改工程”中提出了新世纪人才培养的宗旨,即注重学生综合素质的提高,培养学生的创新意识和实验能力。但是,长期以来,实验教学仅作为一种基本的实验技能训练,其培养学生动手动脑能力、综合分析问题和解决问题能力,培养严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风的职能被忽视。那么,如何通过有机化学实验提高学生的学习兴趣和主动性,培养学生的创新意识和实验能力呢?。
一、加强基础知识和技能训练
基本实验技能是提高学生综合实验能力的基础。这是整个实验教学过程中必不可少的重要组成部分。大学生的生源杂,个体差异很大,不少来自贫困地区的学生在中学阶段基本没有或很少亲自动手操作实验,实验操作技能相对较差。因而,在有机化学实验教学中,必须强调操作规范,注意培养学生规范合格的化学实验操作技能。这种实验技能的培养涵盖各个经典实验之中,如熔沸点的测定、常压蒸馏、回流、分馏、重结晶等,使学生掌握常用仪器的使用,实验装置的安装,熟悉各种化学基本原理与方法。在教学中,教师注意引导学生认真观察、记录、分析实验现象,培养学生解决实际问题的能力。如学生在用水重结晶苯甲酸实验中有部分同学得到的产率只有15%-20%,为什么产率如此低,要求学生从实验操作进行分析,找出问题的所在,使其实验能力得到进一步提高。
二、加强综合性、设计性实验
学生掌握娴熟的实验技能后,要加强综合性、设计性实验。如我们在做乙酸乙酯的制备实验时,需进行回流、蒸馏、重结晶、沸点的测定等操作,内容涉及制备、提纯、纯度检验等。通过综合性实验,可进一步巩固学生对基础化学实验阶段基本操作技能的掌握,使学生初步掌握设计实验的路线、方法,着重培养学生的动手能力、分析解决问题的能力和综合知识的能力。设计性实验是教师给出一个实验题目,说明实验要求,要求学生自己设计实验方案并进行验证,让学生结合学过的知识,学会查阅各类文献资料及掌握网上探索途径 并写出综述及实验方案。选题对于设计性实验非常重要,一是要新,二是要尽量结合生产和生活实际,三是要兼顾实验室条件和学生实验特点。例如我们选择的不同植物中叶绿素的提取与分离的实验中,充分发挥学生的想象力,多数同学在植物的叶片或茎中提取,而有几名学生提出能不能从海带、紫菜中提取。我们对学生的这种想法进一步引导, 鼓励他们去尝试。虽然他们的结果不如其他同学,但教师还是给了他们高分。这种设计性的实验给学生提供了独立动脑、动手的机会,综合运用所学的理论知识与实验技能,这对培养学生的自主性、创新能力及科研能力有着非常重要的意义。
三、加强开放性实验
开放性实验是为了满足部分对有机化学实验有突出兴趣的学生而开设的。充分体现了以人为本的教育理念。开放性实验是在完全开放实验室等特定的条件下,学生积极主动地参与到老师的科研活动或自行设计,并在老师的指导下完成实验的实践活动。开放性实验在实验方案、时间空间等方面都应给予学生充分的自由,让学生参与开放性实验从选题到结题的全过程,使学生受到系统的科研培训。实验室也给予充分配合,延长实验室的开放时间,提高实验室的设备利用率,保证实验的顺利进行。开放性实验是对本科生科研能力更深层次的培养,拓宽学生的知识面, 让学生了解最新的学科发展动态, 发挥他们的想象能力和创造力, 以培养提高学生科研能力和创新能力,培养拔尖专业人才。有机化学研究型实验教学的改革还在探索中,我们的目的是充分调动学生的积极性和创造性,在培养基本技能的基础上使学生的科研能力得到初步锻炼,为将来进行科研工作奠定坚实的基础。
四、建立新实验考核体系
目前广东海洋大学理学院化学实验教学中心的有机化学实验的目前现状是:
(1)验证性实验过多,探究性、设计性实验极少,且实验项目的选择陈旧老化,这导致学生的实验设计、探究能力没有得到较好的培养;
(2)普遍存在药品试剂用量过大的缺点;
(3)受传统实验教学思想和方法制约,教学效果不够理想。
2有机化学实验教学的改革措施
根据目前实验教学中存在的弊端,对化学实验的教学内容和教学方法的改革进行了初步探讨。
2.1精选实验内容现有的有机化学实验的内容选取陈旧,实验的安排次序也不合理。例如,教材先要求单独训练学生的基本操作,像熔点、沸点测定等,然后再做一、两个有机物的制备实验和天然物的提取分离实验,这样的安排会使学生在学习基本操作时感到枯燥无味。此外,大部分合成实验的产物没有分离、纯化和表征,这是做有机合成的大忌。。例如;在做乙酰苯胺的合成实验时,最后产品纯化需要用到重结晶的基本操作,而产物的表征要用到熔点的基本操作;在做乙酸乙酯的合成实验时,最后的产品纯化需要用到萃取、蒸馏的基本操作。二、在实验中,增加对产品结构的确定以及纯度验证的教学步骤,以加强学生对合成化合物的认识。
。慕课的核心概念是“微课程、小测验、实时解答、学习自由”,强调学生学习的自主性,彻底撼动现行的教育方式,使学生更容易获得知识、吸收知识。我校叶春海副校长曾多次在报告会上动员老师要认识慕课、开发慕课并使用慕课。。。
2.3实验的微型化微型化学实验具有一些常规化学实验无法比拟的优点:第一,节省实验经费,实验表明:微型实验的试剂用量比常规实验节省90%,故微型实验大大节省了实验经费;第二,操作安全、污染小,微型实验药品用量少,反应产物少,实验中不会造成危险;同时,生成的污染性物质的量少,对环境的污染就小;第三,节省实验时间、仪器简单、用剂量少、反应速率快、现象明显;。
2.4撰写实验报告借鉴国外的教学培养模式,实验报告采用的格式,譬如以《有机化学》或其他杂志的格式来写,包括中英文摘要、引言、仪器与试剂、实验方法、实验结果与讨论、结论、参考文献等。这种书写方式要求学生对文献综合分析,数据的合理处理,实验结果正确分析和讨论,加深学生对所做反应理解和掌握,开阔学生的视野,培养学生的科学素养,同时提高学生的专业写作能力,为今后写毕业论文和科技论文打下坚实的基础。
2.5构建合理的考核方案在每次实验结束之后,老师对学生进行评价,最后以一个分数和评语的形式体现学生的实验操作水平。。其实,除了给予评比之外,老师还应该发挥学生的主动性,让他们自己谈一谈实验的感想,比如在实验中收获了什么,哪些地方有失误,有没有建设性的意见等。这不仅有利于激发他们的学习兴趣,提高学习的积极性,而且能够促进整个教学实验环节的水平提升。
3对有机化学实验教学改革的展望
关键词:有机化学实验;创新能力;应用型人才
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)39-0246-02
同志曾经指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。”[1]历史证明,社会的进步,关键在于创新。有没有创新能力,能不能进行创新,也就是创新能力的大小影响着当今全球经济和科技的发展。
21世纪是知识经济的时代,各行各业对人才的需求发生了巨大的变化。无论是行业竞争还是国际的竞争归根到底就是人才的竞争,而人才的竞争就是知识的竞争,而知识的竞争主要是知识的创新,而教育是人才竞争、知识创新的主要基础,因此,如何培养出较强的实践能力和创新精神的人才,是当前教育面临的重要问题之一。在培养人才的创新意识和能力等方面,实验教学具有一定的优势,因为实验既依赖相关内容的理论学习,又有一定的独立性,较好地发挥了师生互动、学生实践的教学方式,它也是提高学生动手及科研能力,培养学生创新思想的有效手段之一[2]。有机化学实验课程作为高等院校培养计划中的必修基础实验课之一,通过该实验的教学,可以全面地训练学生的有机化学实验基本操作,能进一步培养学生观察、发现问题和解决问题的能力。因此,有机化学实验的教学不仅能够帮助学生形成概念、总结规律、验证理论,而且对培养学生的创新精神、创新思维和创新能力起着非常重要的作用。那么,如何通过有机化学实验来挖掘和培养学生的创新能力?。
一、改革实验教学方法,提高学习主动性,培养创新能力
有机化学实验教学的主要任务就是激发学生的求知欲和学习兴趣,把学生的注意力吸引到有机化学实验教学中,变学生的消极学习为积极学习,变被动学习变为主动学习,从而培养学生的创新能力。为此,在实验教学过程中灵活地采用多种多样的教学形式。以问题为基础的PBL(problem-based learning,PBL)式教学模式,是目前国际比较受欢迎和公认一种教学方法,它是一种非常有效地培养学生创新思维和解决问题能力的教学方法[3]。该方法首先是向学生提出问题,然后和学生一起分析问题后,让学生动手进行实验操作,实验结束后让学生写出总结,在实验总结中要求学生分析实验中出现的问题,提出解决问题的方法。该方法是将学生作为教学的主体,尽量发挥学生的主动性和创造性,例如在“水蒸气蒸馏”实验中,上课首先把涉及本次实验内容的问题先提出:水蒸气蒸馏的原理是什么?与简单蒸馏的区别?意义是什么?……上课时首先让学生回答,不仅能调动学生的主动思考积极性,还能将让学生将水蒸气蒸馏基本操作和实际应用结合起来。这样使学生能够更好地理解实验的内容,牢固地掌握实验操作,且也促使学生积极地思考问题,将自己所学的知识加以灵活应用,避免实验枯燥无味的观念,从而培养学生逻辑思维能力和开放性思维能力。多媒体教学手段的广泛应用,为学生提供接触实验提供了多种渠道。。对一些难度高、成本大、时间长的无法实际操作的实验以及实验中比较难观察到的实验现象也可以通过多媒体向学生演示,这样不仅能使他们更好地理解,也有利于教师讲授。如分馏实验,我们通过动画形式多媒体展示现代化工厂在应用的分馏塔的内部结构和原理,使学生对这两个基本操作实验有个直观的了解。通过这样的多媒体展示,既能保证实验质量,节省试剂,减少废物排放,有利于环境友好,也能大大提高学生的有机化学实验动手能力,从而调动学生的学习积极性和创新意识,丰富学生的知识面。
二、引导学生做研究性实验,培养创新思维
传统的有机化学实验教学,常常是教师先将有关实验的目的、原理、步骤以及注意事项做详细地讲解,然后将实验中可能遇到的问题以及其解决的方法也直接告诉学生,担心实验中出现异常的现象,得不出正确的或较好的实验结果;而实验操作过程中学生一般都是“照方抓药”,非常被动地做实验。因此,学生的思维表现出非常地单一、狭窄,基本没有创造性。对于实验中遇到的问题或异常现象往往不知所措,束手无策。所以,教师在实验教学中当配角,做“后勤参谋”,应多启发、引导学生深入观察实验过程中产生的现象,多问学生几个为什么,应有意识地引导学生、鼓励学生根据实验内容进行多方位地思考,自行设计实验;让学生敢于尝试、创新。如,开设从茶叶中提取咖啡因的实验,就包括很多基本实验操作如回流、萃取、蒸馏、升华等,还有性质验证实验,可以在短时间内让学生掌握较多的实验技能。这样的教学模式,不仅可以调动学生的学习积极性.还能培养学生的将综合运用理论知识、技能及解决实际问题的能力,从而进一步增强自主创新思想。
三、根据化学发展史,赋科学性与人文性于化学实验教学,丰富创新教育
化学实验是化学发展的基础,化学发展通过实验反映出人类的探索精神。在课堂教学中引入化学实验史,可以激发学生的实践兴趣,培养学生实事求是的科学态度和创新能力。根据具体的实验,可以向学生介绍有关实验的一些趣事,比如实验的首创者,实验在生产和生活中的实际应用;也可以给学生介绍与实验内容有关的前沿科学的发展等。这样不仅能让学生了解比较多的专业知识,而且还可以扩展实验的应用性,激发学生的兴趣,吸引学生的注意力;特别是一些与学生日常生活相关的知识,能让学生对实验产生比较浓厚的兴趣。例如:进行重结晶提纯实验,可以借机介绍物质重结晶的意义,让学生认识到自己平时所做的实验在科研和生活中有应用价值,从而让学生认识到有机化学实验充满是乐趣的。
四、改变评定实验成绩的方法,激发学生的创新意识
学生的实验成绩是对学生的实验态度、实验知识、实验操作和实验过程中分析问题、解决问题的能力综合评价,它直接影响学生实验的积极性。多年来,主要是根据学生的实验报告来评定学生的实验成绩,而实验的理论和操作考试在实验成绩中所占比例相对较少,这就导致学生对实验课没有热情和兴趣,从而不重视实验。;学生的实验报告主要是注重学生对实验结果的处理、分析和讨论,鼓励学生有批判性的思维,帮助学生树立敢于挑战、勇于创新的创新意识,增加学生的分析、创新在实验报告成绩中的比例。实验理论考试主要注重实验原理,实验操作考试主要考查学生对实验基本操作,换言之,操作考试注重的学生操作技能和分析解决问题的能力,而不是以单纯的实验结果给学生分数,而对那些实验最终结果不是很理想,如产率较低实验甚至失败等情况,只要分析问题存在的可能性,分析得有道理,都给予加分;经过这样评定的成绩,可以比较客观地给出一个学生的综合实验成绩。
因此,培养学生的创新意识和能力决不是通过―个教学环节就能彻底解决的,还应当需要继续完善实验教学体系和方法,增强学生在实验过程中的主动性和创造性,探索出最佳的实验教学模式和方法,以培养出越来越多具有创新能力的科技拔尖人才。
参考文献:
[1]范贤超.教育创新论[M].长沙:湖南人民出版社,2001.
关键词 有机化学 实验 教学
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2016.05.045
Discussion on Experimental Teaching of Organic Chemistry
WANG Gang[1], WANG Bin[2], DU Guangfen[1]
([1]School of Chemistry and Chemical Engineering, Shihezi University, Shihezi, Xinjiang 832000;
[2] Xinjiang Xinyuan No.2 Middle School, Yili, Xinjiang 835800)
Abstract Organic chemistry experiment is basic course, material, chemical, chemical and chemistry. In order to improve the organic chemistry experiment teaching, the author combined with their own teaching experience, put forward some suggestions.
Key words organic chemistry; experiment; teaching
1 优化教学内容,提高自身素质
目前我校的实验内容主要有三部分,一部分基础操作实验,一部分合成实验,还有一个提取实验(茶叶里提取咖啡因)。①个人认为应该加上性质实验,在有机理论课考试中,都会有鉴别题,如烷烯炔的鉴别,醇的鉴别,卤代烃的鉴别、醛酮鉴别、胺的鉴别、糖类的鉴别等,此类题目基本上都是依据各种化合物的性质不同进行区分,但现实情况是大部分同学都会失分较多。如果能将性质实验加入实验课程中,可以加深同学的印象,更好地掌握化合物的性质。合成实验内容安排上可以安排一些简单的药物合成。如乙酰水杨酸(阿司匹林)的制备,在实验中可以向学生介绍阿司匹林的用途,学生可以更好的理解记忆实验内容。在做提取实验时,内容选择与生活相关的应用性实验,如从茶叶中提取咖啡因,从红辣椒中分离红色素等。采用常见的实验原料,可使同学们对有机化学的学习产生兴趣。
另外在实验中可引入一些新技术。比如微波合成法,我们实验过程中有一个设计实验时关于肉桂酸的制备,查阅文献就有使用到微波合成的。大量的研究实验表明,微波合成法技术进行有机反应具有操作简便、产率高及产品易纯化、安全卫生等特点,因此,微波有机反应在有机化学实验中迅速发展。②
对于设计实验,应该给学生提供更广阔的选择,采用不同的合成路线,不同的合成方法达到同一目的地,对比各实验方法的优劣。若因药品限制或仪器限制大家都只能采用一种方法做,达不到设计实验想锻炼学生自己查阅文献,设计实验并最终完成实验的目的。
教师在教师育人的过程中要思考哪些是学生可以终身受益的。教师在教学过程中要不断充实自己,做到课前充分准备,对所讲授实验内容了如指掌,把实验中可能出现的一些问题都在上课前弄清楚,这样才可以在课堂做到有问能答、有问必答,真正起到指导作用。并把自己所从事的科研工作介绍给同学们,这样可以使学生在课堂上产生浓厚的学习兴趣,把被动的学习状态转变成主动,老师们在从事实验教学中贯穿融入最新的科研成果,使知识更加丰富更能吸引学生,从而提高学生的学习的主观能动性,除此之外,教师在进行实验过程的教学中培养学生独立思考的能力,让学生通过实验课上认真观察,从而对发生的实验现象独立做记录,主动提出问题,分析问题,从而得出实验结论,在做实验的过程中让学生主动参与其中,这样会使课堂气氛很快地活跃起来,也能促使学生的创新思维能力得到更好的培养。③
2 注重实验教学中的安全教育
有机化学实验具有其他实验课不具有的特点:教学中会常使用到低沸点、易燃易爆、有腐蚀性、有毒、致癌的药品,会用到一些密闭性的装置和仪器,这些都是教学中的安全隐患。这要求老师在课前对学生进行安全教育。可以印发实验室安全手册(可包含常见低沸点、易燃易爆、有腐蚀性、有毒等药品物理参数及仪器使用的注意事项及其安全注意事项)及常见危机处理。最常见的一些问题比如学生进实验室第一件事情就是穿好实验服,称量药品尤其是有腐蚀性及毒性的药品,一定要谨慎,如有同学实验过程中不小心将温度计打碎了,第一时间将可见汞珠集合在一起,放入盛有水的烧杯,然后再温度计破碎区撒上硫磺,彻底清除残余汞等等。教师可以先告知同学药品存在某方面的危险性,并要求学生通过自己查阅实验所需药品的物理参数和特性,让学生通过查阅相关资料从而了解药品中存在的危害,从而在实验的过程中进行严谨防范。
3 多介绍专业词汇
现在各专业的一些高端文献都是以英文发表的,为了解专业前沿动态,需时时跟踪文献,文献里就涉及很多的专业词汇。为了学生能更好地获取前沿知识,可以在实验教学过程中对于一些常用实验技术及玻璃仪器,教师可以通过中英文穿插的方式讲解实验,如实验中在前期原料纯化或者后期产品处理中可能用到蒸馏(distillation)、回流(reflux)、重结晶(recrystallizaiton)、干燥、(drying)等技术,实验中使用到的玻璃仪器,如锥形瓶(beaker flask)蒸馏头(distillation head)冷凝管(condenser)、三颈瓶(three-neck flask)及球形回流管(ball-return pipe)等,要求学生尽快记住它们的中英文名称,为学生将来做毕业论文查阅文献积累专业词汇,为进一步的学习打下牢固的基础。
4 实验过程中对学生严格要求
实验过程中会接触到有毒有害试剂,且涉及的基础操作内容较多如蒸馏、减压蒸馏、回流、分馏、分液、重结晶、升华、熔点测定、薄层色谱柱色谱等,所以对学生一定要严格要求。实验操作是有机化学实验的核心环节,操作是否规范准确,实验过程的有序性、安全性及实验结果的准确性均在此环节中体现。
按照目前的实验条件,学生实验时依然是分组,2人一组,这就存在有同学在实验过程中依赖队友,不动手动脑,全听队友指挥。为避免这种情况发生,在实验教学中要严格要求学生。
(1)要求学生在课前写预习实验报告,预习报告可以占实验课成绩的10%~20%左右,引起学生思想上的重视。预习报告的书写很关键,不是单单抄书,给学生提出要求:预习报告需要查阅相关物质的物理参数,写出实验原理、实验的操作步骤及其可能出现的实验现象,提出问题,让学生带着问题做实验,让学生明白为什么要这么做。
(2)在实验过程中要求学生注意操作细节,仔细观察实验现象,纠正错误的操作,讲解这样操作可能带来的危害,并对实验结果作出准确评价,每次实验都给予打分并告知学生,这样也方便学生在下次实验时及时纠正,不断提高学生的操作能力。
(3)实验结束后教师要检查学生的实验结果,并要求学生整理好自己的实验台面,各类仪器分类整齐摆放,这样方便下一组同学实验室,同时可以锻炼学生有始有终的做事态度。
(4)要求学生独立完成实验报告,若实验失败,要让学生独立分心并且详细写出失败的原因,并能做出合理的解释。
5 重视教学过程中的情感效应④⑤
在教学过程中因情感因素不同而导致结果不同的现象所谓情感效应。我们也经历过学生时代,会发现当学生喜欢某位教师时,也会对教师所授内容产生极大的兴趣;相反,当学生心里害怕、厌恶某位教师时,也会对教师所授内容产生厌倦。正所谓“爱人者,兼其屋上之乌;不爱人者,及其胥余”。而且实验课老师和同学是近距离接触,老师的情感对学生有更直接的影响。
教学过程是教师和学生共同参与的双向交流过程,这个过程中,教师通过在教学活动中正确地运用情感,就能为教学开辟一条通过非智力因素改善智力因素的直接通道。情感是教学过程中不容忽视的一个重要因素。俗话说“感人心者,莫先乎情”, “亲其师才能信其道”。教师在教学中应带着深厚的感情关心、爱护学生,且要有亲和力。要从学生的角度理解他们的思想,体验他们的情感,否则会阻碍师生情感交流,影响教学效果。
6 申请大学生训练项目,或者是进入老师课题组学习⑥
现在学校有大学生创新训练计划项目,对一些基础较扎实、求知欲较强且对有机化学有浓厚兴趣,可以通过申请项目来施展自己在实验课学到的本领。学生可以选择好指导教师,在教师引导下先进入实验室了解科学研究的基本方法,熟悉研究内容,实验过程,工作完成后,让学生独立完成研究性论文或报告,从而使提高学生的实践能力和创新意识得到提升。
7 结束语
有机化学实验是有机化学教学计划中最重要的环节之一,在高校有机化学教学中占据十分重要的地位。提高有机化学实验的教学效果,关键在于细节和落实。在实验教学上应优化内容,提高自己素质。加强实验教学环节,考虑到每位学生的个体差异,总结经验,因材施教,从而提高学生独立自主的学习兴趣和动手动脑能力,并且教学过程中对学生投入情感,严格要求,打牢学生有机化学知识基础,切实提高有机化学实验教学效果,培养学生独立进行和分析实验能力和创新的能力。
注释
① 薛梅,李文娟,韩亚杰,吴建宁,刘岩,马晓伟,张洁.有机化学实验教学改革初探[J].石河子大学学报(哲学社会科学版),2014.28:99-100.
② 李芳良,李月珍,农兰平.微波技术在化学中的应用新进展[J].广西科学,2004.11(2):121-126.
③ 田婧.有机化学实验教学应贯彻的基本原则[J].绵阳师范学院学报,2013.23(5):152-155.
④ 吴晓丹.教学中应重视师生的“情感效应”[J].广西教育,2008.4:19-20.