有机化学实验教学过程探思

有机化学实验教学过程探思

【内容摘要】有机化学实验是有机化学这个学科的重要实验环节,是化学、应用化学和化工这三个分支专业学生必修的专业基础实验课程;针对传统有机化学实验存在的问题,合理调整教学内容,严格教学考核评分方法,有利于把学生做实验的积极性和主动性调动起来;这样引导学生更好地完成有机化学实验的各个教学环节,从而培养了学生的综合能力,最终使学生的动手能力、创新思维和解决问题的能力大幅度提高;并在有机化学实验教学活动中获得了很好的教学效果。

【关键词】有机化学;实验教学;教学实践;教学内容;创新能力

一、引言

有机化学这门课是在生产实验和科学实验基础上发展起来的一个学科,有机化学实验又是有机化学课必不可少的一部分。因此,有机化学实验的教学对实验教师和学生提出了一个如何教与如何学的非常值得思考的问题。在有机化学实验教学上,目前全国各高校正在轰轰烈烈地进行专业认证,专业认证对毕业生而言是有好处的,专业认证通过,有利于工程类学生毕业后出国就业或者参与国外大学的联合培养,这也标志着中国高等教育与世界各国的高等教育正在逐渐地联合在一起。对学校的办学而言,提高了学校教学的知名度,也有了明确合理的参照标准。专业认证对有机化学实验的改革也是一个极大的促进,它对实验教学提出了更高的要求,也是对有机化学实验教学工作者教学方法的一个新的挑战。主要表现在以下几个方面:专业认证要求有机化学实验要增加仿真实验、精选绿色化学实验项目、优化考核评价标准、提高有机化学实验的课堂效果、对有机化学实验项目要求综合实验项目占的比例不少于三分之二,综合实验要求不仅限于有机化学实验,可以跨学科进行综合,以利于培养学生的综合分析问题的能力。为了丰富有机化学实验的教学方法,提高实验课的教学质量,完成教学计划的培养目标和学生实践能力要求,就需要有一套完整实验教学改进体系,并对实验教学活动实施持续有效的教学改革。才能够公平公正进行有机化学实验课的考核,才能更加实事求是地评价学生的学习效果,促进知识课堂向能力课堂转变。专业认证这个新生事物对有机化学实验的要求:一是学生必须掌握文献检索和文献资料的阅读,在大量文献中获取工程活动中相关信息的能力;二是能够合理地设计出科学的实验方案,设计并搭建实验研究装置,简化科学实验研究的途径,并能安全顺利进行科学研究工作;三是本科实验教学要求学生对实验数据进行正确的判断,对实验数据进行正确的计算与分析、从而建模得到自己想要的实验结果;四是能够和同学有很好地沟通与配合能力,发扬良好的团队精神并能发挥积极的作用。针对上述要求可从有机化学实验课的不同专业的学生的学习目的进行考核。包括授课实验项目数的多少、实验课操作的情况、实验课后撰写报告每一部分内容;实验课结束要对每个学生进行实验操作能力测试。

二、实验内容的安排

针对专业的不同,对实验项目个数有所不同,基本操作实验选6个,合成实验选4个,综合性实验选3个,设计性实验选3个。有机化学实验对于不同学科专业,开设的实验项目的多少是不同的,实验学时少的专业学生做的实验少,动手能力得不到充分的训练。学生实验内容主要开设的是基本操作实验,只能够运用所学的有机化学基本知识和相关原理,不能很好地启发学生创新性思维,也达不到使学生培养分析问题和解决问题的能力。可采用基础性实验,以学生掌握和规范有机化学实验基本操作技能为目的。具体做法是:把一些具有代表性的基本技术实验拍成录像片和制作成课件,挂在有机化学精品课平台上,学生利用网络进行网上学习。另外开发虚拟仿真实验平台,让学生自主去平台上进行实验操作,通过平台的打分功能检查学生的操作技能的掌握情况。通过标准化课堂基本操作演示课件辅助教学和基础型实验教学课件以及实验操作的录像片,还有教师在课堂上的演示和指导,规范基本操作。可选用综合性和设计性实验,锻炼学生综合运用所学理论知识和分析问题的能力为目标,培养学生逐步形成以自主式、合作式、研究式相结合的学习方法,有效地改变学生对教师的依赖性,使学生拥有自主创新意识和创新能力。还可设计系列实验内容:以苯为原料制硝基苯,复习和应用硝化反应的原理;以自制的硝基苯为原料制苯胺,练习有机化学的还原反应;在以自制的苯胺为原料制乙酰苯胺,练习酰化反应的原理。将几个实验综合起来做,培养学生严格、严密、认真的科学态度。这些实验中包括:蒸馏、分馏、水蒸气蒸馏、洗涤、干燥、重结晶、减压过滤等基本操作,这样做使学生的动手能力有所提高;最后对产品进行表征,教会学生进行谱图识别,提高学生的学习兴趣。

三、教学方法的改革

在有机化学实验教学方法的改革上,贯彻以学生为中心的理念,由灌输式教学法向诱导式教学方法转变,同时更注重启发式,无论是以上提到的实验内容的改变,还是实验方案的设计,都是为了构建“强基础、重能力、有创新”的有机化学实验教学方法。

四、实验过程的改革

有机化学实验是东北石油大学化学化工学院培养本院各专业学生实验技能和理论联系实际的重要课程。因而,学生在选上有机化学实验课的时候,必须有无机化学和分析化学实验内容的作为基础、通过对所学知识必要性的认识和掌握,学习的兴趣、爱好和习惯等培养作为学生学习的基本要求。如果教师能够正确引导和激发学生的实验学习兴趣,做实验效果和教学效果将得到很大的提高。如何在一学期的有机化学实验过程中,能够让学生得到较全面的训练和综合能力的提高,经过多年的实践和逐步改进,形成了“以物质制备为主线,以分离和物性表征的基本步骤为基本内容”的有机化学实验教学新体系的做法。

(一)加强对学生操作训练的管理,夯实基础。认真指导学生基本操作实验方法,如:常压蒸馏、简单分馏、水蒸气蒸馏、液液萃取、减压蒸馏、重结晶以及有机化合物物理和化学性质参数在合成实验中出现的几率多,要逐个单独练习,从每一项操作的特点开始,逐步让学生知道这些操作与实际生产工艺的相同点与不同点;实践证明,这样做学生的实践能力大大提高,因为合成实验涉及的操作内容多,实验过程中每一步都要认真地研究,对这些基本操作实验的原理不能熟练地掌握,更谈不上理论联系实际的实验技能的培养了;如果没有规范的基本操作和良好的实验动手能力作为基础,更达不到合成实验要求的综合实验能力培养的目标。因此,可把有机化学实验采取“循序渐进式”教学模式,来提高学生的实验技能与实验的兴趣。

(二)加强对学生预习和写作的管理。实验预习是一个重要环节,内容包含实验的目的、实验原理(内容包括简单的文字叙述、必要的反应方程式和反应条件、主要试剂及产物的物性参数、主要试剂的名称、浓度与用量及使用仪器的规格、实验装置图的绘制等)、实验步骤,同时列出实验操作中的注意事项及思考题和思考题的答案等。通过写实验预习报告,可以使学生在实验前进行较深入的阅读实验讲义并复习理论知识,使学生认识到预习的重要性,如果可能的话最好能够要求学生根据理论课所学的知识预测出实验可能出现的现象和结果。实验报告是学生本人对自己实验过程进行回忆的归纳和总结过程,写实验报告实际是练习写论文的训练,就是将实验方法变为客观事实和认识的过程。因此,实验报告应当分以下几部分来写:一是实验目的;二是实验原理;三是实验步骤;四是实验现象记录和实验数据记录;五是数据处理等内容;六是更重要的是要有学生对实验结果的分析,并把它作为衡量实验报告质量的一个重要部分。

(三)加强对学生实验的考核管理。对学生的每次实验都进行严格的考核,一是考核学生的预习,预习要求学生写出实验目的、实验原理、实验步骤(包括用框图形式列出实验步骤和要安装的实验装置图)、实验的现象记录与数据记录和注意事项。二是考核学生实验过程,规范的操作,规范的实验装置,产品的质量与产品的数量,另外要在实验过程中要注意学生细致操作、认真记录,认真记录是一个学生必须具有的基本素质,要求学生有原始记录本,所以实验结束后学生要把实验记录给教师检查,不合格要重做。三是考察学生的实验报告撰写的内容,对实验报告内容与实验结果分析进行重点检查,注重实验后的分析。四是分析是学生对分析问题解决问题能力的培养,也是有机化学实验课最主要的目的。最后有机化学实验成绩评定:一是课程考核成绩评定:总成绩=各单项实验成绩的算术平均值。二是单项实验成绩,由单项实验报告中的五个分目标给出,具体包括:实验安全教育、实验预习、实验记录、实验数据处理和结果讨论。三是学生成绩所占比例分布如下:实验预习占20%;实验操作占30%;实验报告占30%;分析讨论占20%。

五、结语

现代科学技术的发展要求大学毕业生具有较强的创新能力和较高的实践动手能力。有机化学实验作为化学学科专业课程里的一部分,在培养本科学生的创新能力和实践能力等方面有着极其重要的作用。在教学实践中,根据东北石油大学化学化工学院各专业有机化学实验课程开设的实际情况出发,针对课程设置、教学方法、教学环节以及实验环节等方面进行了详细的实践研究,提出了对实验课改革的建议,以提高实验教学的质量和学生的综合素质,从而达到学生创新能力和分析问题解决问题能力的提高。

作者:方永奎 王玲 段吉国 张健伟 单位:东北石油大学化学化工学院