有机化学实验教学人才培养

有机化学实验教学人才培养

摘要:

有机化学实验课程是化学及相关专业的重要必修课程.在教学方法和教学内容方面,传统有机化学实验教学存在一定的弊端.为了适应新形势下创新创业人才培养需要,从有机化学实验教学方法和教学内容方面,提出了一些改革意见和建议,以提高实验教学效率,培养学生创新创业能力.

关键词:

有机化学实验;教学改革;创新创业人才培养

2014年9月,总理在夏季达沃斯论坛上首次提出“大众创业,万众创新”的号召,要在全国掀起“大众创业”、“草根创业”的新浪潮,形成“万众创新”、“人人创新”的新态势.[1]2010年5月,教育部在《关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》中指出:“在高等学校开展创新创业教育,积极鼓励高校学生自主创业”.[2]四川文理学院实施四年递进式创新创业教育计划,提出了“三新四能五复合”的人才培养目标,将学生培养成为具有高素质应用型、复合型人才.因此,开展基于学生创新创业人才培养的有机化学实验教学改革符合时展的要求.有机化学实验课程是化学及相关专业的重要必修课程,在基础化学实验教学中具有十分重要的作用.[3-4]随着高校教学改革力度的不断深入和创新创业型人才培养的不断加强,有机化学实验教学模式的改革也在逐渐推进.传统有机化学实验的基本功能是让学生掌握实验基本原理和基本技能,学会观察实验现象、正确记录处理实验数据和撰写实验报告.新形势下,随着应用性、复合性和创新性人才培养目标的确立,更加注重学生创新精神的培育和创业能力的培养.[5]传统有机化学实验教学已经不能满足人才培养的需要,因此推进有机化学实验教学改革具有十分重要的意义.本文主要针对地方应用型本科院校,基于创新创业型人才的培养,在有机化学实验教学方法和教学内容方面进行了积极的探索和总结,提出了一些改进的意见和建议.

1改革实验教学方法,培育创新创业精神

1.1传统教学方法主要存在的问题

传统有机化学实验教学方法一般按固定模式进行,课前学生预习,写出预习报告,课间教师先详细讲解实验中的关键技术问题,然后学生顺利的完成实验,课后学生按固定模式写出实验报告.这种教学方法完全是一种灌输式的教学方法,教师只注重实验结果,对实验过程漠不关心,学生不用开动脑筋,只需照方抓药,完成任务了事.导致实验过程枯燥,缺乏实验激情,容易造成思维定势,降低了学生的学习兴趣,不利于学生实验技能和创新创业精神的培育.[6]

1.2教学方法改革的举措

传统实验教学方法,不能体现“教为主导,学为主体”的教学理念.[7]因此有必要改变有机化学实验教学方法,处理好教师和学生之间的教学地位以及教和学之间的教学关系,才能使教师的教由主动变主导,使学生的学由被动变主动,有效的培育学生创新创业精神。

1.2.1开展启发式教学,培育学生创新创业观念

开展启发式教育,让学生通过实验预习提出本实验需要解决的问题,通过问题分析和查阅资料,提出问题解决方案,通过实验操作,最终达到问题的解决,将实验过程和实验数据进行整理,结合实验讨论和实验展望,写出实验报告.这种教学方法,让学生自己提出问题或带着问题主动去学习,着重于改变学生学习观念.例如苯胺制备乙酰苯胺实验,教师可以通过创设问题的形式启发学生思维:为什么要合成乙酰苯胺?从理论上怎么合成乙酰苯胺?实验过程怎样操作来合成乙酰苯胺?学生通过对这些问题的思考,逐渐认识合成乙酰苯胺的作用,逐渐了解合成乙酰苯胺所涉及的理论知识和逐渐解决合成乙酰苯胺的具体实验操作.引导学生建立正确的有机合成实验观念,即提出问题、分析问题和解决问题.创设实验问题情境,使学生对有机化学实验产生浓厚的兴趣,有利于培育学生的创新创业观念.[8]

1.2.2开展讨论式教学,培育学生创新创业思维

开展讨论式教学,让学生通过实验关键问题的讨论,解决实验过程中存在的疑问,达到理解实验原理,认识实验现象,掌握实验关键操作的目的.在做好实验的基础上,培育学生的创新创业思维.例如在有机合成实验中,开展实验原理部分的讨论,使学生弄清反应机理,认识反应过程中存在的副反应,有助于实现理论与实践的深度结合;开展实验步骤的讨论,使学生掌握实验合成方法和技术手段,有助于学生选择合理的实验方法和技术手段,有助于学生知识的积累和发散思维的培养;开展实验关键及注意事项的讨论,可以有效减少副反应的发生,提高实验操作技能和成功率;同时在实验报告中开展“反常”实验现象和实验结果的讨论,总结实验失败的教训和介绍实验成功的关键,供其他同学学习和参考.

1.2.3开展互动式教学,培育学生创新创业意识

为了改变传统实验教学中教师讲,学生听,然后按部就班的完成实验操作的灌输式教学方法.[9]我们在有机化学实验教学中开展了互动式教学,主要体现在以下两个方面,一是,学生参与讲课,教师和学生角色互换.每学期教师拿出2~3个实验项目让学生进行讲解,为了讲好一堂课,学生可以充分利用课余时间查阅相关资料,并可以到实验室做准备实验,亲身体验实验前的准备工作;讲课结束后,教师和学生都可以提出相关问题,讲课的学生能对提出的问题给予解答,最后老师可以补充并帮助回答问题,让学生正真感受到讲好一堂课的艰辛,使学生感受一堂完整实验课不仅需要丰富的知识,还需要较强的实验动手能力.二是,学生参与实验改进.其实实验方法都不是唯一的,并且教材上的这些方法也并不一定是最好的,很多实验我们都不一定要按照书上来做,可以进行实验改进.例如:环己酮的制备实验,教材用铬酸氧化环己醇,实验过程中经过多步萃取分离,最后得到产品.我们对实验进行了改进,待氧化反应进行完全后改成蒸馏装置,根据环己酮和水形成共沸点,将环己酮从反应物中分离出来,改进以后,实验操作简单,实验产率提高了10%~15%.可见,开展互动式教学可以留给学生更多的探索空间,让学生主动去学习,主动去尝试,主动去创新,发掘实验中存在的问题,提出改进意见或建议,增强学生创新创业意识.

1.2.4开展研究式教学,培育学生创新创业精神

有机化学实验不仅可以验证理论,更重要的是通过有机化学实验的学习可以提高实验技能,从而达到开展实验创新和科学研究的目的,因此开展研究式教学在有机化学实验教学中尤为重要.可以从以下几个方面进行实施:一方面,开放实验室.实验室在满足正常教学的情况下,应该向学生开放,学生可以根据自己的兴趣或实验任务,在教师的指导下,完成一定的课外实验.开放实验的开设有效避免了学生相互依赖的现象,学生的积极性和主动性明显提高,有利于培育学生独立思考问题、自主决策、科学研究和创新创业精神.另一方面,加大大学生科研立项和创新创业训练计划项目的力度.学校或二级学院应鼓励大学生开展创新创业项目或应用研究,激发学生开展研究或创新创业热情,培育学生适应社会、敢于挑战和创新创业的精神.要使科研项目成功立项,必须查阅大量文献资料,了解本学科最新动态和知识前沿,要顺利完成科研项目,必须具备较好的实验能力和良好的实验素养.学生的研究成果将成为他们不断前进的无限动力.最后,开展实验竞赛活动.学校或二级学院应当加大实验竞赛活动力度,筹办或参加各级各类实验竞赛活动.实验竞赛活动的开展,有利于培养学生的团队合作精神,有利于培育学生的创新创业精神,更有利于推动有机化学实验教学的提高和发展.开展实验竞赛活动,给学生一个发挥技能的舞台,为优秀学生脱颖而出创造条件.

2改革实验教学内容,培养创新创业能力

2.1传统教学内容主要存在的问题

传统有机化学实验在教学内容的编排上,主要注重了学生对基本原理和基本技能的掌握,而忽视了学生的创新发展和创业驱动.实验内容分为五部分:有机化学实验的一般知识、基本操作和实验技术、有机化合物的制备、有机化合物的性质实验和理论部分.其中基本操作和性质验证实验占有相当大的比重,并且实验内容与生产实践没有太大联系,内容相对陈旧,技术相对落后,对学生的实验认知性教育具有一定作用,对学生的创新发展实在没有太多的体现,对学生的创业需求没有指导意义.按现在实验内容教学,学生只需“照方抓药”,无需思考问题,更不需要查找资料,缺乏自主学习的积极性.不利于实验基本功能的发挥,不利于学生创新创业能力的培养.

2.2教学内容改革的举措

针对有机化学实验教学内容上存在的弊端,建议对有机化学实验内容进行重新整合和编排,其内容主要分为有机化学实验的一般知识、基本操作和实验技术、综合性实验、设计性实验和创新性实验五大部分.实验过程中注重基本操作训练,加强综合性实验,加大设计性实验,增设创新性实验,从而增加实验的实用性.达到增强学生学习兴趣,培养学生创新创业能力的效果.[10]

2.2.1注重基本操作训练,培养学生基本操作能力

基本操作和实验技术是有机化学实验的基础,学好基本操作训练,是培养相关创新创业人才的前提条件.只有在练好基本操作的基础上,才能出色的完成后继的实验任务.例如:重结晶实验,蒸馏实验,萃取实验和色谱实验等都是基本操作训练的核心内容,是有机化学实验中最基本、最重要的实验技术,若不能熟练掌握这些基本技能,在以后的合成综合实验中却无法完成相应的实验任务,产品的提取和纯化就不可能实现.因此只有注重学生基本操作训练,才能达到熟练掌握,实现学生基本操作能力的培养.

2.2.2加强综合性实验教学,培养学生综合运用能力

综合性实验是指将原有有机化学实验中的合成实验和性质实验,甚至部分基本操作实验进行有效的整合后,形成的一种新的实验形式.其表现形式包含下列几个方面:一是,性质实验与合成实验相互融合.例如:在开设环己烯的合成实验时,可以将烯烃的性质实验融合其中;溴乙烷的合成实验,可以将卤代烃的性质融合其中等.以往单列的实验进行从新融合之后,节省了时间,增加了知识之间的相互联系,提高了实验效率.二是,多个实验串联整合.例如:实验教材中苯胺的合成和乙酰苯胺的合成实验,我们可以在教学过程中将实验进行整合,首先用硝基苯合成苯胺,再通过产品苯胺,进行酰基化反应合成乙酰苯胺,而乙酰苯胺正是我们重结晶实验的原料,因此我们将合成的乙酰苯胺收集起来,用于学生的重结晶实验.这样不仅达到了产物的再利用,而且减少了苯胺对环境的污染,提高了学生保护环境的意识.三是合成实验与物质表征相结合.例如:溴乙烷的制备实验中,让学生使用红外光谱等仪器设备对所合成的溴乙烷进行表征.通过物质的合成和表征,将有机合成和仪器分析结合起来,有利于培养学生综合运用知识的能力.

2.2.3加大设计性实验教学,培养学生发现创造能力

通过基本操作和实验技术、综合性实验的开设,学生已经基本熟练掌握了实验技能和具备了一定综合实验运用能力,基本具备独立完成简单设计实验的能力,这时可以加大简单设计性实验的教学,让学生自主设计实验,拟定实验方案,独立完成实验.例如:从茶叶中提取咖啡因实验,教材中采用索氏提取法,我们叫学生自己设计实验提取方法,他们通过查阅资料、提出想法和设计方案,自己完成实验.实验中,同学们,分别采用了溶剂浸提法、微波提取法和超声波提取法等,最终都顺利完成了实验任务,通过茶叶中提取咖啡因设计实验教学,收到了预期的效果.因此,开展适当的设计性实验,学生积极主动的完成整个实验过程,有利于学生在实验中发现新事物,有利于培养学生创造能力.

2.2.4增设创新性实验教学,培养学生创新创业能力

在有机化学实验本科教学任务完成之后,我们可以让有兴趣或有任务的同学开展有目的的创新性实验.例如:我们到某公司去见习,公司给同学们一个任务,怎么判明引种玄参和本地玄参的优劣?同学们对公司提出的问题很感兴趣,于是针对公司提出的问题,查阅资料,进行大量的试验和研究,最终解决了公司的难题.在有机化学实验教学中,增设少量的创新性实验,开展一些解决企业实际问题的项目.学生将所学知识应用于解决生产实际,有利于加强校企合作研究,实现产学研一体化,培养学生创新创业能力.

3结语

有机化学实验是化学及相关专业教学计划的重要组成部分,也是一门重要的必修课程.本文指出了传统有机化学实验教学中存在的弊端,提出了有机化学实验教学方法和教学内容的改革建议.教学方法方面,主要尝试和开展了启发式、讨论式、互动式和研究式教学方法的改革和实践;教学内容方面,主要尝试和开展了基本操作训练、综合性实验、设计性实验和创新性实验教学内容的改革和实践,并提出了一些个人的看法和建议.总之,通过有机化学实验教学改革研究,希望构建实验教学新体系,促使学生创新创业能力的培养.

作者:黄小梅 单位:四川文理学院化学化工学院

参考文献:

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