有机合成培训范例

有机合成培训

有机合成培训范文1

关键词:过硫酸盐;市场;应对策略;建议

过硫酸盐是白色、无味晶体,常作为强氧化剂使用。目前有较好市场需求且形成生产规模的主要包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过一硫酸氢钾。过硫酸盐是一类多品种多用途无机盐,使用方便、稳定安全,被广泛应用于有机合成、电子工业、土壤修复、纺织印染、造纸、矿产开采、医用消毒等领域。中国过硫酸盐行业自20世纪七八十年代开始形成。中国无机盐工业协会统计数据显示,截止到2021年年底,国内有过硫酸盐(包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过一硫酸氢钾)主要开工生产企业19家[1],年总生产能力大于目前国内市场的总需求量,已经处于产能过剩阶段,国内市场竞争异常激烈。由于生产能力远大于国内市场需求,每年有相当数量的过硫酸盐产品出口至海外市场;但由于中国过硫酸盐产品相继受到欧盟地区和美国及印度的反倾销制裁,致使目前除个别生产企业外,绝大多数生产企业都无法出口产品到上述国家和地区(美国和欧盟也是全球过硫酸盐产品主要需求市场),从而进一步加剧了竞争。企业为争夺有限的市场,不得不阶段性地通过残酷的价格战来维持一定的市场占有率。但从企业长远发展的角度,还是需要从生产成本、供应链、产品质量及产品差异化等方面积极采取有效措施,以提高竞争力和持续发展能力。

1中国过硫酸盐生产现状

1.1生产能力快速扩张

20世纪七八十年代,国内只有4家过硫酸盐生产商,年总产能不足千吨。随着下游市场需求的不断增长,经过40多年的快速发展,截止到2021年年底,已拥有过硫酸盐主要开工生产企业19家,主要包括福建省展化化工有限公司、亚泰电化有限公司、优耐德引发剂合肥有限公司、铜陵华兴精细化工有限公司、绍兴上虞洁华化工有限公司等。其中过硫酸铵总产能约为26.1万t/a,过硫酸钠总产能约为18.8万t/a,过硫酸钾总产能约为3.15万t/a,过一硫酸氢钾总产能约为5.7万t/a。[1]此外,目前仍有部分企业拟新建或扩建装置,预计未来几年总产能还将继续增加。

1.2生产地区分布、生产工艺及产品品质状况

过硫酸盐中的过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾产品目前普遍采用的生产工艺主要有两种:直接电解法分别生产3种产品;先通过直接电解硫酸和硫酸铵得到过硫酸铵,再以过硫酸铵为原料,加入液碱、硫酸钾或液钾或氯化钾,氧化合成过硫酸钠和过硫酸钾[2]。目前,我国大多数生产企业都采用后一种工艺。国内过一硫酸氢钾生产商主要采用硫酸与双氧水氧化后加入碳酸钾或氢氧化钾的方法[3]。受生产工艺及原料供应、市场需求、仓储物流等方面的影响,过硫酸盐生产企业主要分布于福建、河北、安徽、河南、浙江、广东等中东部地区,其中尤以福建、河北、安徽3省最为聚集[1]。由于过硫酸盐的生产过程相对简单,生产工艺技术难度不高,且大多数企业采用大致相同的工艺、设备及原材料,各生产企业的主要产品质量指标总体相差不大,仅在个别金属离子含量、铵氮等指标上有一定的差异,对于大多数行业中的用户需求影响不大。但从满足品质要求较高的客户的需求及持续发展的角度考虑,企业仍需不断改进生产流程、提高质量,以提高竞争力。中国过硫酸盐行业之所以快速扩张,除市场需求增长之外,也与该产品生产技术及工艺流程相对简单、投资规模不大等因素有关。近年来,新进入过硫酸盐行业的企业大多具有原材料供应的优势(如本身生产硫酸、硫酸铵、液碱等主要原料)或电力供应的优势,进而向下游过硫酸盐产品进行扩张,以实现一体化经营,提高效率,降低成本。近两年来,全球新冠疫情及国家相关环保、能耗调控政策等,对上游原材料供应及下游用户需求都造成了一定程度的影响,导致大部分过硫酸盐生产企业都未能满负荷开工。同时,由于过硫酸铵的生产以电解法为主,因此电力的消耗较大。随着我国清洁生产的推进,“双碳”目标的逐步实施,预计各主要生产企业为了在竞争中立于不败之地,将会在进一步降低能源消耗,提升产品质量、产品附加值、自动化程度等方面不断改进,综合实力战将会成为企业间竞争的主流。

2中国过硫酸盐市场需求现状

过硫酸盐作为一种强氧化剂,使用方便、稳定安全,被广泛用作有机合成等聚合反应的引发剂、印刷线路板的蚀刻剂、土壤修复剂、水处理剂等。国内有机合成、印刷线路板等行业的不断发展,特别是近30年的快速增长,对过硫酸盐总的需求量不断上升。尽管受疫情、能耗调控政策等因素的影响,近两年中国过硫酸盐市场需求增速有所放缓,但中国仍是目前全球最大的过硫酸盐市场,总需求量约为16万~17万t/a[1]。

2.1市场需求行业分布状况

从下游的细分行业市场需求来看,丁苯乳液、腈纶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)等有机合成行业对作为聚合物反应常用引发剂的过硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠都有相当大的需求。目前,有机合成领域对过硫酸盐的总需求量约为5万t/a,约占中国过硫酸盐市场总需求量的30%;在印刷线路板为主的电子工业,主要使用过硫酸钠或过一硫酸氢钾作为蚀刻剂或清洗剂,目前总需求量约为5.5万~6万t/a,需求占比约为35%;随着过硫酸盐作为土壤修复化学药剂使用的技术引入中国市场,特别是自2015年以来,过硫酸盐作为土壤修复剂的使用量逐年快速增加,到目前为止,总需求量约为1.5万~2万t/a,需求占比约为10%;在造纸、纺织印染、水处理、石油开采、医用消毒、水产畜牧养殖、化妆品等领域,目前过硫酸盐总需求量约为4万t/a,需求占比约为25%[1]。

2.2市场需求地区分布状况

中国过硫酸盐市场主要集中在印刷线路板、有机合成,土壤修复,纺织印染,水产、蓄牧养殖,造纸等行业比较集中的中东部地区。其中,以江苏、浙江、上海、广东、福建最为集中,上述地区对过硫酸盐需求的总量大约占全国过硫酸盐总需求量的80%;其他地区需求量约为总量的20%[1]。市场需求地区的高度聚集,也是导致周边地区过硫酸盐生产企业不断增加,产能不断扩大的主要原因之一。

2.3替代品的威胁过硫酸盐产品

在大多数行业(如有机合成、造纸、纺织印染、医用消毒、水产养殖等)的需求总体相对稳定且目前无更具竞争力的替代产品;但在需求量比较大的印刷线路板行业,随着终端市场对线路板技术性能要求的不断提高,国外已有用户研发采用其他技术和材料来代替过硫酸盐;在土壤修复行业,虽然过硫酸盐是目前主要被采用的一种土壤修复剂,但由于修复土壤的状况、施工条件、要求达到的标准、预算支出等各方面的影响,也可采用热力学修复技术、其他化学药剂修复等多种方法,因此该领域对过硫酸盐产品的需求波动较大。综上所述,中国过硫酸盐市场需求经过多年的快速增长,目前处于相对稳定阶段,由于国内产能过剩,市场总体处于供大于求的状况。与此同时,受上游原料供应、下游客户需求、替代品、物流运输等方面的影响,国内过硫酸盐的需求及价格水平有一定的波动性,但总体上各产品价格呈下降趋势,企业的利润空间越来越小,竞争异常激烈。

3中国过硫酸盐进出口状况

3.1进口

根据中国海关统计数据,2017年—2021年中国过硫酸盐产品进口情况详见表1。受全球新冠疫情、物流运输以及国内产能逐步增加等因素的影响,近两年来进口过硫酸盐总量有所下降,进口产品中以过一硫酸氢钾为主,进口产品主要应用于电子工业,水产、畜牧养殖等行业。

3.2出口

由于国内市场竞争激烈,中国绝大多数的过硫酸盐生产企业都出口部分产品到海外市场。海关统计资料(详见表2)显示,自2017年以来,亚洲(主要包括韩国、泰国、印尼等东南亚国家和中国台湾)为最主要的出口地区,其他地区依次为南美洲(以巴西、阿根廷和哥伦比亚为主),欧洲,北美洲,非洲,出口至大洋洲较少。其中,由于2021年非洲及北美洲特定行业需求有显著增长,出口至该地区的数量增幅较大。受原材料价格、物流运输成本及汇率等因素的影响,产品出口价格也有较大的波动,各企业不得不调整价格以尽可能维持市场占有率。由于出口价格及数量等因素,中国过硫酸盐产品受到欧盟及美国、印度的反倾销指控。到目前为止,美国对进口自中国的过硫酸盐征收119.02%的反倾销税[4];欧盟对原产于中国的过硫酸盐,除对2家企业(通过诉讼)征收相对较低的反倾销关税,对其余过硫酸盐企业一律征收71.8%的反倾销税[5];印度对原产于或进口自中国的过硫酸铵征收19美元/t,过硫酸钠征收201美元/t,过硫酸钾征收32美元/t的反倾销税[6]。高额的反倾销关税直接导致中国绝大多数过硫酸盐企业都无法出口产品到欧盟及美国、印度市场,从而进一步加剧了各企业间在其他地区特别是中国及亚洲其他地区市场的竞争。此外,自2008年6月欧盟正式实施Reach注册认证以来,截至目前,土耳其、韩国、英国也推行了类似的注册认证制度,印度也颁布了草案拟正式推行类似注册认证制。这些国家或地区的Reach或类似认证法规及要求虽略有差异,但实质都是对进入其市场的所有现有及新物质化学品进行预防性管理的法规。这些法令涉及的不仅是化学品的生产商,还包括进口商及下游相关产业等多个领域[7]。按各国或地区的Reach或类似认证法规的要求:过硫酸盐作为一种无机盐化学品,中国相关企业要想继续在这些地区和国家销售产品,就需要完成烦琐的注册评估程序、支付高额的认证检测注册费用并最终取得认证。这无疑增加了企业的成本,甚至使得部分实力差的中小企业不得不放弃该地区的市场,从而导致在其他地区市场的竞争更加激烈。

4应对策略建议

鉴于中国过硫酸盐市场供大于求的激烈竞争状况,以及受全球新冠疫情,上下游行业的原料供应及需求波动较大,物流仓储成本大幅上涨等诸多因素影响,企业需要从产品、生产、质量及成本控制、供应链、市场营销及服务等方面积极采取措施加以应对:(1)实施产品差异化策略。对市场进行深入调研及进一步细分,为满足不同细分行业用户差异化的需求,定制不同质量等级(包括质量指标、颗粒度等)及不同包装类别的产品等,增加产品附加值。(2)生产管理精益化,注重安全环保,并持续改进。通过生产技术的改进和工艺流程的优化,进一步降低能源消耗;通过提高自动化水平及全过程物耗控制,进一步降低人工成本;提高生产效率,使生产运行高效化。同时,注重安全环保,在国家及地方政府统筹指导下,进一步节能减排,强化安全意识,切实加强安全及职业健康管理、采取安全环保措施并持续改进。(3)进一步提高产品质量,加强内部成本管控,提高产品竞争力。对原材料采购及产品生产的每个环节执行严格的质量检验标准及管控,做到每批产品质量可追溯,实行全过程、全方位的质量及内部成本管控,使产品质量进一步提高,从而满足特殊行业用户的要求,提高产品的综合竞争力。(4)加强供应链管理。与主要下游重点地区客户或分销商建立长期战略合作伙伴关系,特别是与有仓储及物流条件的客户及分销商协商采用寄售、共同配送、租用仓库等模式进一步降低物流及仓储成本。同时,加强与原材料供应商及物流服务商的合作,确保原料供应稳定及物流仓储的优化。(5)加强市场营销及品牌推广,提高服务水平。积极通过参加上下游相关行业展会、网络营销推广、举办客户交流会、定期走访客户等多种形式加强与客户的沟通及交流,树立良好的品牌形象,全面提升品牌知名度。为客户提供售前、售中及售后全过程的优质服务。针对不同行业用户,可定期提供专业化的技术培训与支持;妥善处理客户的投诉及意见并及时将处理、改进结果反馈给客户,定期向客户征询对产品及服务工作的意见及建议,努力提高客户的忠诚度和满意度。(6)做好重点市场Reach或类似注册认证工作。由于越来越多的国家及地区对进口化工产品实行Reach或类似注册认证,企业可根据自身销售量及市场占有率,对未来市场的需求预测以及成本、效益分析预测,针对重要国家和地区市场,积极做好相关注册工作,加强与重要地区客户及分销商的合作,以维持并进一步提高重要市场的占有率。

5结语

有机合成培训范文2

【关键词】技工院校;有机化学;高技能人才

技工类院校作为高技能人才的制造基地,在我们国家提倡的技能强国中的重要地位不言而喻。技工院校的化学化工专业又是给企业培养高技能人才的摇篮,其地位非常之高。有机化学学科作为技工院校化学化工专业开设的四大化学基础课之一,在化学学习中起到承前启后作用,学好这门课对学生进一步学习其它化学专业课以及到企业工作的帮助很大。结合技工类有机化学学科的教学大纲和学生的培养目标的要求以及我们学生的特点,笔者结合自己教学实践,总结了一些技工院校学生学习有机化学的方法,在教学中做了实践尝试,总体来讲教学效果不错[1]。

1.有针对的安排教学内容,加强基础知识的教学

技工院校的学生的基础知识,学习能力比较一般。学校也主要是为企业的输送合格的蓝领工人。这要求学生掌握的技能也有别于本科学校的学生。我校学生所用的有机化学教材是由高职高专化学教材编写组编写的《有机化学》。这套教材有一定的难度,结合教材和学生特点,我们做了删减,我们提出重视基础的教学。在平时教学中,重视常规有机物的命名,有机化学方程式书写等知识,这些知识是基础知识,也是学生进一步深造的必需知识,更是进入企业的必备知识。我们在教学中也会讲解一些有机合成的知识,了解简单的合成知识,对于学习更高深的知识作用很大,也便于在企业开展一些创造性的工作。在教学中,经常进行一些案例讲授,提高学生的学习兴趣,因材施教,因人施教,合理利用教材,达到打好学生基础,让学生学有所获[2]。

2.合理利用学校的实验资源,开展适当的有机化学实验

技工院校有机化学实验设备较少,试剂种类单一,很难开展大型的有机合成实验。结合我们手上资源和学生特点,我们选择开展一些有机认识实验。为了能够提高学生动手能力,我们要求学生会搭置一些有机合成以及分离的实验装置。老师也会适当的演示一些有危险的有机化学实验,通过这些实验也拓展学生的认识面。结合我们的课本上的知识以及学生完成的实验,学生对有机的认识变得更加的具体;通过学生自己上手实验,学生对知识的认识更加的透彻,动手操作能力也有了一定的提升[3]。

3.充分利用社会的资源,开展社会教学

我们在平时的教学和实验之余也积极联系了我们当地的化工类企业,尤其一些和有机化学相关的生产和研究企业,带领学生去参观实习,与工人和技术员进行交流,获取最直接的资源,知道企业需要什么,自身还缺少什么。请企业专家进入课堂或者带领学生进入企业课堂,通过一线专家对学生讲解企业的生产方面知识以及企业对哪些高技能人才的需求,激发学生的学习兴趣,也明白自己的不足之处,在后面需要加强哪些知识的学习。在以后的教学和学习中,我们老师也会有针对性的教与学,也的确提升了我们的教学成果,学生也有收获满满。

4.发挥学生的主观能动性,激发他们的学习乐趣

有机化学涉及物质种类繁多,并且物质的转化很多,学生在学习的开始会有一些茫然。我们开始就和学生传达本课程的特点,听懂较易,但是把那么多的有机物命名和方程式都记住,不容易,再进一步运用所学的知识去完成有机推导题,难上加难。针对这些情况,我们教学过程中发挥教师主导作用,学生主体作用,老师是“导演”,学生是“演员”。在新课开始,我们会时间给学生,老师提出本节课的教学目标,学生通过本节课需要收获哪些知识,有哪些问题。方便学生带着问题去复习,通过高效的复习,就有了一个好的开始。在课堂教学环节,我们发挥学生的主人翁意识,多讨论,分组讨论问题,派代表回答老师的提问,引导学生搜寻答案,老师起到重点知识的引导作用,难点的答疑作用,零碎知识点的穿针引线作用。在教学中再辅助以板书、幻灯片、视屏录像、有机物质的球棒模型等工具,激发学生的学习的积极性,让他们一直拥有一份认真学习的兴趣,获取知识的渴望[4]。

5.改进考核方式,优化评价标准

最终的考核是为了检验学生对知识的把握。我们整个考核分为理论基础考核、实操技能考核以及平时的考核。各个考核具体的分配比例为理论基础考核占比例30%,通过理论基础考核,考核学生对有机化学的基础知识的掌握程度,方式是期中和期末的闭卷考试;实操技能考核的比例占有为40%,包括平时的实验学生的表现打分以及最后实验考核的打分;平时比例为30%,包括学生上课的表现,回答问题,作业完成情况,通过这些督促学生平时好好表现,争取学得更多的知识。

6.小结

技工教育主要为国家和地方培养高技能人才。技工教育主要是技能的教育,对我们教师也提出挑战。我们讲授有机化学的老师平时集体备课,为学生学好基础知识做好保证;工作之余也经常去化工类企业实践,锻炼自己的各项技能,使自己成为合格的双师型教师。我们也经常带学生去企业顶岗实习,了解企业生产,去学习各种化工相关的知识。我们也经常去企业以及安全监管部门引进一些专家学者,到我们课堂向学生讲授最新的化工生产安全技术以及一些有机化学的和化学具体的专门的知识,学生通过与专家沟通交流,聆听专家学者的授课,发现不足,在以后学习中有针对的学习。通过学校,学生以及企业的三方的通力合作,我们的学生有机化学知识学得更加扎实,技能也更加的娴熟,符合了社会对高技能人才的需求。

参考文献:

[1]吕慧丽,刘勇平,刘峥.有机化学课程考核改革方法的研究[J].科技世界,2013.(3):88-89.

[2]谢兵.谈有机化学教学改革的实践[J].广西轻工业.2006,(5):63-64.

[3]吴晓鸣.有机化学实验教学改革的认识和实践[J].有色金属高教研究,1993,(1):27-29.

有机合成培训范文3

关键词:肺炎疫情;有机化学;在线课堂教学;雨课堂;腾讯会议

2020年春季学期,为了既能够抗击肺炎疫情又能够减小疫情对学校正常教学的影响,教育部提出“停课不停教、停课不停学”的要求[1],南开大学积极响应,利用寒假时间迅速组织任课教师开展雨课堂、翻转课堂教学模式等教学培训工作,鼓励教师通过在线课堂教学方式授课。本文以本科生有机化学课程为例,介绍南开大学化学学院结合自身专业特点,利用“雨课堂”和“腾讯会议”等教学软件,开展本科生“在线课堂教学”实践,保证疫情期间教学活动正常有序进行。

1选择授课平台做好课前准备

线下课堂的授课方式是面对面的形式,容易掌握学生的课堂表现情况,在线课堂教学很难把控学生的上课状态。因此,为了吸引学生的注意力,提高上课效率,就需要任课教师课前精心备课。疫情爆发以来,全国各地高校纷纷开展在线课堂教学,《大学化学》也报道了不同高校开展在线课堂教学中的典型做法[2,3]。为保证教学质量,我们在“在线课堂教学”过程中采用主讲教师与学生助教合作教学模式,由教学经验丰富的有机化学全职教授担任课程主讲教师,同时聘用1–2名有机化学专业在读博士或硕士研究生担任课程助教组成教学团队,并分别建立教师教学微信群和学生课程微信群用于教学备课、分享预习资料以及布置课后作业。在线课堂教学区别于普通的课堂教学,对电子网络教学设备要求较高,每次上课前提前试课非常关键。在教师做好授课前各项准备工作的同时,也必须督促学生做好必要的课前预习工作。每次上课前主讲教师会提前将教学课件发送到课程微信群中,布置本次课程的主要教学内容。学生助教根据教学重点和难点,撰写预习提纲,帮助学生提前做好课程预习。学生通过学习预习提纲中的引导问题,明确学习重点,同时对不理解的部分做好标记,方便在听课过程中着重学习不懂的内容。

2结合疫情热点充实教学内容

由于有机化学已经渗透到国民经济的方方面面,在教学过程中适当增加教学内容,重点介绍有机化学与相关学科的交叉研究成果,对开阔学生视野,培养专业兴趣,掌握本学科发展的最新研究成果具有积极意义。2020年病毒(COVID-19)感染的肺炎疫情在全球爆发,在教学过程中我们首先引导学生针对当前疫情给人类造成的巨大危害,认识研发抗病毒药物对保护人类健康的重要性,培养学生的社会责任感,进而介绍抗病毒药物研发基本方法和有机化学在抗病毒药物研发过程中发挥的重要作用,引起学生的学习兴趣。2020年2月1日,美国报道其首例病毒感染者康复,美国吉利德科学公司(GileadSciences)研发的广谱抗病毒药物瑞德西韦(Remdesivir)发挥关键作用[4]。瑞德西韦是一种含磷手性核苷-磷酰氨基酸酯化合物,该药物的合成中涉及亲核加成反应、缩合反应、亲核取代反应、消除反应等反应类型,反应中还涉及官能团保护和脱保护合成策略,同时包含通过动力学拆分手段,利用手性诱导试剂不对称合成磷手性化合物的合成方法。这些基础知识已经在课堂上学习过。我们结合疫情热点,通过介绍瑞德西韦的合成,使学生了解有机化学在药物合成中的应用,促进理论与实践相结合。瑞德西韦的合成采用汇聚合成方法(图1),反应首先以二氢呋喃-2-酮衍生物1和7-碘-吡咯并[1,2-f][1,2,4]-三嗪-4-胺2为原料在碱性条件下发生亲核加成反应得到中间体3,然后通过官能团转化将中间体3中的羟基转化为氰基,同时脱除羟基保护基得到关键中间体C-核苷5。进一步以五氟苯氧基磷酰二氯7为原料,与苯酚和丙氨酸酯盐酸盐8在碱性条件下发生亲核取代反应生成另一个关键中间体磷酰胺酯9和9’。这时反应得到的磷酰胺酯是一对非对映异构体,可以通过柱层析方法分离得到手性磷(Sp)酰胺酯9和手性磷(Rp)酰胺酯9’。反应最后利用2’,3’-羟基丙叉保护的C-核苷6与手性磷(Sp)酰胺酯9在碱性条件下发生亲核取代反应得到瑞德西韦前体化合物10,然后在酸性条件下脱除2’,3’-羟基保护基即得到瑞德西韦[5]。瑞德西韦的合成步骤多,官能团转化复杂,涵盖的有机化学基本概念丰富,设计合成路线的集成化程度高,是有机合成教学非常典型的应用实例。我们在教学过程中一方面通过回顾合成瑞德西韦所涉及的基本化学反应类型,帮助学生巩固所学知识;另一方面鼓励学生积极发言,阐明每步反应的反应机理,熟悉和掌握多步有机合成的药物合成中的应用。课后教学效果反馈显示听课学生普遍认为非常“解渴”,教学内容贴近实际,紧扣当前疫情热点,将枯燥的书本知识与药物研发实际结合起来,使学生充分认识到正在学习的是非常“有用的化学”知识,大大激发了学生的学习热情。

3增加教学互动实现教学相长

在线课堂教学平台“雨课堂”有其自身优点,教师可以通过雨课堂平台课前预习资料,设计主观题布置预习作业,学生在家完成自学,然后上传预习作业到雨课堂,教师再下载作业批阅并反馈,完成课前知识吸收。但是在知识内化阶段,尽管雨课堂语音直播时有弹幕和提问窗口,却无法让学生同时多人发声讨论。为了解决这个难题,我们又学习了“腾讯会议”技术,发现它具备屏幕共享和多人同时发言的功能,而且全程高清流畅、操作简单。于是,结合雨课堂平台和腾讯会议的优势,再加上课程微信群的即时联络,通过网上直播测试,确定了雨课堂+腾讯会议的直播模式,完成了让学生走上翻转课堂主播台的硬件准备。根据教学计划安排每年春季学期本科生“有机化学2-2”课程教学中有学生学年论文教学环节,要求每位学生自选课题进行文献综述,学期末上交综述报告并组队进行学年论文展讲。这种教学安排目的是引导学生在学习基础有机化学课堂知识的同时,更多涉猎有机化学相关研究领域的最新研究进展,掌握有机化学前沿成果,培养科研兴趣并明确个人今后科研努力方向。有机化学学年论文可以帮助学生在实践中提高中英文文献检索能力和科技论文写作能力,学年论文展讲环节则为学生提供了训练学术演讲能力、有效制作演讲课件(PPT)能力和培养团队协作能力的机会。通过有机化学学年论文教学环节的有效实施,化学学院教师普遍反映学生升入高年级后进入科研实验室开展工作能力普遍增强,阅读和检索英文文献能力普遍提高,非常有利于科研工作的顺利开展。今年面对疫情带来的挑战,我们通过雨课堂+腾讯会议的直播模式,让学生走上翻转课堂主播台,完成有机化学学年论文展讲环节。首先学生组成3–4人的小组根据所选定的论文题目查阅文献并制作论文展讲PPT,然后根据展讲顺序安排由任课教师预定“腾讯会议”,作为会议主持人教师做好每个学生主播之间的自然过渡,同时根据学生的讲解内容适当引导,鼓励学生积极发言提问,从不同角度、不同维度思考问题,并在讨论中接纳其他同学的思想,完善自己的体系,互相学习,联播互动。参加课程的每位同学既是听众,又可以参加课堂讨论,同时对发言同学的论文展讲表现进行打分,最后评分按照教师评分60%学生打分平均值40%作为发言同学论文展讲得分。我们利用“腾讯会议”为学生搭建翻转课堂主播台,将学生从每个屏幕后协调组织到一起进行网上讨论互动,这样既保证了教学效果又促进了教学相长;既促进了学生和教师之间的沟通交流,又加深了师生感情,创造出温馨和谐的在线课堂教学氛围。

4加强课后答疑保证教学效果

不论是传统课堂教学还是在线课堂教学,学生始终是教学工作的主体,教学的目标是培养学生主动学习、掌握专业知识核心内容、提高分析和解决实际问题的能力[6]。有机化学课程特点是不同章节之间联系紧密,各章节知识点相互串联,相互交叉,在学习新知识的同时注重与旧章节知识点的联系贯通,教师需要引导学生找出知识的相同点和不同点,方便理解和记忆。针对有机化学的课程特点,我们进行在线课堂教学的同时增加课堂测验环节,同时加强课后答疑和习题课教学环节,保证在线课堂教学效果。每章教学完成以后教师会安排20分钟课堂测验,检验学生对所学知识的掌握情况。课堂测验利用“雨课堂”单选题、多选题、填空题、主观题等命题模块设计测验内容,要求学生课堂作答,然后教师根据学生答题情况给出分数。每章网上课程结束后,主讲教师会布置课后作业,学生完成作业后交助教老师批改,助教老师会统计出错较多的题目进行网上答疑,依托“腾讯会议”利用语音交流以及“共享屏幕”功能可以实现助教与学生的在线实时对话(图3),为学生答疑解惑。通过加强在线教学课堂测验和课后答疑环节,使任课教师能够及时了解学生对知识的掌握情况,并相应调整课堂教学进度和重点讲解的知识点内容,达到线上、线下教学的实质等效。

5结语

有机合成培训范文4

化学实验是培养合格化学教师的重要方法和手段。本文分析了目前高等师范院校有机化学实验教学中存在的问题,提出了开设自主设计实验的必要性,并阐述了开展自主设计实验过程和方法。希望通过有机自主设计实验的教学,激发学生的学习兴趣,培养和提高化学教育专业学生综合实验素质。

关键词:

化学教育;实验技能;有机化学实验;自主设计

化学是一门以实验为基础的学科,在培养学生的综合素质上起着重要的作用[1,2]。基础教育课程改革纲要(试行)中强调学生应通过实践,增强探究和创新意识,学习科学研究的方法,发展综合运用知识的能力[3]。新课改的实施对教师的教学能力提出了更高的要求,尤其是化学教师,要求不仅要有坚实理论基础知识和过硬的基本操作技能,还要有优秀的实验教学组织能力。才能在教学过程中起到言传身教的作用[4]。但是受多种因素影响,高等师范院校特别是地方高师对学生实验技能的培训重视不够,因此许多化学教育专业的学生实验能力令人担忧,如何加强学生实验能力的培养已经迫在眉睫。有机化学实验作为化学教育专业学生的必修课程在对学生的实验技能培养上起着重要的作用,本文就如何在有机化学实验教学中开设有机自主设计实验以提高学生实验技能提出自己的思考和建议。

一、有机化学实验教学中存在的问题

目前,我国实验教学的目标多数仍停留在“三基层面”,即要求学生掌握实验基本原理、基本知识和基本操作,规范操作得出正确的数据和结论[2],师范院校为了达到基本教学要求,只强调实验技能的训练而忽视了学生综合科学素质的培养,导致所开设的实验内容刻板、枯燥。而且在教学过程中,教师为保证实验过程的安全及学生完成实验的成功率,将实验过程中的每一个细节和现象都告诉学生,并反复强调,学生只需像机器人一样由教师输入程序就准确无误的完成实验。这种不动脑、机械的操作很难激发学生学习有机化学实验的积极性,也无法发挥学生的主动性和创造性[5]。

二、有机化学实验开设自主设计实验的必要性

有机化学实验作为基础化学实验之一,其教学目的除掌握基础有机实验技能和对课本知识的验证之外,对高师化学教育学生而言,其更重要的功能应该是如何激发学生的学习热情,调动学生学习的主动性和积极性[6],培养学生的科研意识,切实提高学生的动手能力及独立组织和完成实验的能力。这些素质和能力是一个中学化学教师能否进行探究性实验教学的基本要求。但按现有的有机实验教学模式很难达到上述培养目的,因此如何改变高师化学教学的实验教学培养模式是高师化学教学工作者的教学研究的重要内容。自主设计实验是以学生为主体,通过查阅文献,立足现有实验条件,自主设计实验项目、单独或以团队合作方式完成实验的一种新的教学模式。这种教学模式有别于“研究性实验”,提倡学生为主体,强调的是自主性和团队合作。这种教学模式对于有机实验教学来说优势十分明显,它既能改变过去实验教学“照方抓药”所带来的种种弊端,还能极大的提高学生综合科研素质。因此该教学模式对于高师培养“研究型教师”意义非常重大。

三、自主设计实验的设计与实施

自主设计实验的实施是一个系统工程,对实验时间、场地、学生实验技能基础、教师的引导及评价等都要有一定的要求。自主设计实验能否能顺利实施和实验指导教师的经验密不可分,以下是笔者开设自主设计实验过程中的一些体会,希望能对高师有机化学实验教学的同行有一定的帮助。

1.进行自主设计实验的前提条件

自主设计实验的设计及开设前提条件为安全、经济、高效、科学、直观。因此要满足以上五点要求必须要有与之配套的实验时间、实验场地、实验耗材、实验设备及实验者基础技能等要求。安全是首要前提,要充分考虑整个实验过程中会出现的安全问题,一定要在设计之初尽可能的将一切不安全的因素考虑详细,保证过程的安全、可控。要提倡实验的绿色化。经济是必要因素,自主设计实验是教学实验不能等同科研实验,必须要考虑实验成本,要给学生提出“原子经济性”这一观点,要提倡实验小量化、微量化。高效就是要求实验的效率要高,反应速度要快,不能让实验的时间过长。科学就是实验项目设计要具有科学性、实用性、创造性,能够紧密联系日常生活为佳,可实施性要强。直观就是要求实验过程直观、实验结果直观,并要求立足地方高师的实验室条件进行实验结果的验证。

2.自主设计实验的实施

开设有机自主设计实验是一个循序渐进的过程,通过长期的教学摸索,笔者认为分为四个阶段比较合适。基础技能训练阶段:该阶段一般在大二上学期前半段完成,该阶段十分重要,要求教师耐心、细心的完成对学生的实验指导工作。学生必须在个人防护、实验危险预防、实验危险处理等方面做到熟悉、熟练,能够临危不乱、从容应对任何突发事件。此外还要做到实验操作规范、数据处理精确,为后期的实验开展打下扎实的基础。综合训练阶段:该阶段以有机合成实验为主,通过教师的引导,如布置课前文献查阅任务,让学生以小组讨论的形式探讨教材中给出的实验项目其发展趋势、注意事项,实验成功的关键点等。并通过教师讲解,介绍该实验课本的设计思想以及单个实验项目中设计者的基本思路,教会学生学会实验研究的一般方法,从而切实提高分析问题、解决问题的能力。给定项目的自主设计实验阶段:该阶段是完全自主设计实验的过渡阶段,一般安排在大二下学期中段,由教师给定2-3个非课本中实验项目。项目的指导原则是可实施性要强,能够通过文献检索查到实验方法。实验项目的设计可以是两步以上的有机合成实验或植物中活性成分的提取实验。开设给定项目的自主设计实验的目的是让学生逐步适应并学会如何自主设计实验。因为通过文献检索得到的实验方案要比课本中实验方案更简练,所以学生在设计实验方案过程中必须要学会思考和处理文献中的方法和数据,找出实验的关键点和注意事项,并根据现有实验条件科学合理的设计实验方案和安全、高效的完成实验过程。全自主设计实验阶段:该阶段一般安排在大二下学期末实施,关于实验项目教师可以通过与学生交流,引导学生完成一些难度适中的小课题,如合成荧光小分子、合成一系列不同香味的酯等。要求以团队的形式完成,团队要有明确分工。实验时间为两周,第一周为设计时间,团队成员通过文献检索,以小组讨论的形式完成实验项目的设计,第二周的时间为实验时间,学生通过实验反复修改设计思路并确定实验方案,最后以实验报告的形式提交完整的实验方案和实验数据。

3.教师的作用

教师是自主设计实验的引导者和指导者,教师的科研素质和个人魅力对学生的影响非常大。从基础训练开始,教师就要从严要求,规范学生的实验操作,养成学生严谨认真的科研素质,为后期实验打好基础。综合实验阶段教师的作用是,进一步巩固和规范学生的操作技能,通过揣摩课本中实验项目的设计思路,教会学生如何去确定反应条件、选择适量的实验试剂,最终制定实验方案。还要在课堂中引入绿色化学和微型化学的概念,在实验过程中有意识的教导学生科学处理实验污染物排放,培养学生绿色环保意识和可持续发展意识[7]。设计实验阶段需要全程引导,从实验项目的确定、实验设计过程的审核、实验过程的监控、实验结果的考核教师必须全程参与,通过教师的学识和经验,让学生能够安全、顺利的完成其设计的实验项目。由上可见,教师是决定自主设计实验成败的灵魂人物。

四、有机自主设计实验实施过程中要注意的问题

有机自主设计实验的教学目的是培养高师学生综合科研素质,对学生而言不仅要培养其实验设计能力,更要培养其实验组织能力及严谨的实验作风。自主设计实验的实施是一个系统的过程,不能一味强调自主而盲目的设计,好的设计思路固然重要,但是如果没有扎实的基本实验技能,学生在实验实施过程中就会出现操作不当、方法错误、对问题处理不合理等问题。其最终结果是,教师反复纠正指导,效率低下,学生逐渐在实施过程中丧失耐心和积极性。最终自主设计实验流于形式,难以达到预期目的。所以在有机自主设计实验中,学生是实施自主设计实验的关键因素。

五、结语

在开设有机自主设计实验过程中会遇到过各种困难,但是这些困难都不能阻挡学生求知的欲望。而且在攻克难关的过程中,既锻炼了学生的团队协作能力,还能让学生获得更多成功的喜悦。通过三年的自主设计实验教学发现,自主设计实验的开设对学生的创新能力、文件检索能力、组织及团队协作能力等综合科研素质的提高有着积极的作用。相信学生也会将自主设计实验中所学到的知识,应用于未来的中学化学教学中,用探究性的实验教学方法激发中学生学习化学的热情,为国家培养出更多的综合性人才。

作者:高涛 周彩新 刘显明 杨绪红 曾志刚 孙绍发 单位:湖北科技学院核技术与化学生物学院

参考文献:

[1]陈水生,乔瑞,张淑萍,等.科研创新实验对学生综合知识体系的构建[J].大学化学,2014,29(6):51~54.

[2]张树永,张剑荣,陈六平.大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探[J].大学化学,2009,24(4):24~28.

[3]基础教育课程改革纲要(试行).教基[2001]17号

[4]徐明波,吕洪杰.浅谈高中化学创新实验设计[J].湖北师范学院学报(自然科学版),2013,33(3):77~79.

[5]沈星灿,唐力.基础教育化学新课程改革对大学化学教学的启示[J].大学化学,2015,30(5):11~15.

有机合成培训范文5

有机化学实验课程是医卫类高职院校药学及相关专业的必修课,是学习药物化学、药理学等课程的基础,对培养学生的操作技能、安全管理等职业素养方面有非常重要的作用。但目前有机化学实验教学存在的问题主要有:首先,高职院校大一学生的化学理论知识基础相对薄弱且学习兴趣不浓厚,实验操作水平不高,特别是对一些实验程序较为复杂、难度大,且有一定的操作风险的实验,学生缺乏实验的信心;其次,实验课前学生进行图文和视频预习的效果没有保障,课堂“教师讲和学生做”的模式不能提高学生自主学习能力,不利于全面提高学生的实验操作水平。因此,需要一种新的实验模式辅助传统实验教学,既能提高学生的学习兴趣,又可以让学生更方便地反复学习和虚拟操作实验流程,以取得良好的教学效果,同时减少因错误操作带来的高消耗、高风险问题。

1移动端仿真软件引入有机化学实验的实践

虚拟实验教学可以提供给学生高度仿真的虚拟场景,且具有可重复和共享的特点,近年来已在工程类[1-4]、大型仪器使用[5-7]、医药学[8-9]和化学[10-13]等实验教学和培训中有广泛应用,很多学校建立了虚拟仿真平台。相对于传统电脑端应用,移动端虚拟实验室降低了硬件投入和维护费用,智能手机的高度普及使其更易推广使用[14-15]。MLabs是大连理工大学研发设计的可移动端使用的虚拟实验软件[14],手机下载软件后,使用微信账号登录,只需要点击、输入和拖动等操作就可以完成虚拟实验,可操作性强,使用成本低;内容丰富,含有各类化学实验;界面清晰明了,主要分为工具栏和操作栏;简单易学,有利于学生尽快熟悉实验所需仪器,掌握实验进程。虚拟仿真实验主要在有机化学实验课前预习环节中使用[16],可提高学生学习有机化学的兴趣,形成对实验过程的具体认识。然而,目前鲜有高职院校药学专业有机化学虚拟仿真实验的应用实例报道,仅有无锡卫生高等职业技术学校的张杰提出将虚拟实验室应引入有机化学教学的建议,用于辅助实验教学[17]。笔者结合学校现有的实验条件,在本校药学及相关专业的有机化学实验课程教学中引入了2个MLabs虚拟实验———简单有机搭建和乙酸异戊酯的制备,提高了学生的学习积极性和操作水平。简单有机搭建设置在首个实验,包含了多种仪器的选择和蒸馏、回流、萃取、回流分水等实验装置的搭建,帮助学生在进实验室之前了解和熟悉仪器的特点和使用方法、如何搭建装置等;乙酸异戊酯的制备实验设置在最后,该实验包含基础操作步骤较多,而且学生首次使用浓硫酸危险性相对较高,通过虚拟实验,学生能复习掌握基本操作、熟悉有机合成和提纯步骤、降低风险。

2虚实结合教学实例

2.1教学过程

以经典合成实验“乙酸异戊酯的制备”实验为例,教学实施方案见图1。教学过程包含教师和学生任务,涵盖实验教学前、中、后等3个环节,按照“虚拟仿真-实操-虚拟仿真”的模式进行,在虚拟仿真中理解,在实际操作中熟练,在虚拟仿真反复训练中巩固。2.1.1实验课前———虚拟仿真实验前,教师先进行学情分析,学生已学习醇、酸的性质和酯化反应等理论,完成过蒸馏、萃取等操作,大部分学生具备本次实验的预习和实验操作的基础。然后,实验课前1周在学委群内教学课件和预习任务。任务一要求学生手写完成预习报告,内容为本次实验的具体步骤;任务二是完成手机虚拟实验考核;任务三是结合预习报告和虚拟实验思考并书面解答课件上的4个问题:(1)合成反应式怎样写?(2)分水器的作用是什么?(3)15%碳酸钠溶液和饱和氯化钠溶液的作用是什么?(4)分液漏斗使用的注意事项有哪些?课前,学生书写预习报告,进行虚拟实验预习。打开MLabsAPP练习模式界面(图2(a)),点击乙酸异戊酯的制备实验项目,列出了具体的反应步骤(图2(b)),分为4步:量取反应物、搭建回流分水装置(图2(c))、分离混合物(图2(d))和蒸馏(图2(e))。进入虚拟实验场景,通过提示逐步点击进行操作,所有步骤和细节高度仿真,通过点击药品和量筒实现取样和加样;依次点击各仪器放到出现的橙色线条位置,则表示该仪器搭建好,按提示操作开关冷凝水、分水器、用锥形瓶收集馏分、开关热源、拆除装置等;萃取时注意分层后放液的界面;搭建蒸馏装置、收集138~143℃馏分、拆除装置、称产品重量等,操作时长约10min。练习模式操作完成后,学生基本掌握虚拟环境下的操作过程,再进行虚拟考试。最后完成预习任务三的4个问题。2.1.2实验课中———实际操作课堂的前15min,教师检查并记录学生的预习情况,90%的学生完成任务一预习报告书写,75%的学生完成任务二问题回答,所有学生完成了任务三虚拟实验考试,得分都在90分以上。然后,请学生回答任务二中的问题,教师进行补充。(1)合成反应的方程式为:CH3COOH+(CH3)2CHCH2CH2OH浓硫酸138~幑帯帯帯帯幐143℃CH3COOCH2CH2CH(CH3)2+H2(2)分水器的作用为将反应生成的水层与蒸馏出的有机层分离,使有机层回到反应器中,且除去生成的水,起到纯化产物和提高反应收率的作用。(3)15%碳酸钠溶液用于去除产物中的酸,饱和氯化钠溶液分离水相和有机相并防止乳化。(4)分液漏斗使用的注意事项有:用前检漏,装液时要关活塞,振荡液体后要放气,放液时要打开上方塞子,当下层液体流尽时,立即关闭旋塞,再从漏斗上口倾倒上层液体。最后,教师简要讲述实验步骤并演示分水器的使用,强调操作的难点和浓硫酸的取用等注意事项。教师讲授完成后,学生分组(2人/组)进行实验操作,步骤与虚拟实验一致,见表1,其中步骤二乙酸异戊酯的合成是关键步骤,图3左为虚拟实验装置,右为实际搭建装置。学生操作过程中,教师巡查每个实验小组实验情况,参照表1中的评价标准进行过程评价,发现有不合格之处进行指正并评分,记录在实验登记表的实验过程一栏。实验操作完成后,教师对学生实验预习和操作进行小结:实验预习部分,所有学生完成了虚拟实验考试,得分在90分以上,学习积极性很高,只有少数学生没有写问题思考;操作部分,所有学生都完成,扣分点主要在分水器使用时水面上升未及时放液、蒸馏装置搭建不整齐或接口松动、萃取放液时不打开塞子或没有控制好液面等。最终实际产率偏低,在30%~60%之间。2.1.3实验课后———虚拟仿真课后,学生书写实验报告,主要内容为实验装置图、产率、注意事项和思考题,利用虚拟实验进行巩固。教师对学生本次实验进行评价,并进行教学反思。

2.2学习评价和教学反思

课后教师对学生进行实验评价,其中虚拟实验考试得分、问题思考、预习报告共占30分,实际操作过程占60分,实验报告占10分。预习得分在22~30分;实验操作得分在46~58,平均为53.6分,比未经过虚拟实验预习的班级高4分,学生参与度更高;实验报告扣分点主要因反应装置图绘制潦草,得分在7~10分(登记为百分制,70~100分),最终成绩分布在75~98分。“虚拟仿真-实操-虚拟仿真”教学过程并不是“虚和实”简单的相加,而是相辅相成,虚拟实验作为一种辅助手段,提高了学生的学习主动性,使实际操作过程更顺畅、错误少,可作为学生实验考核前的复习资料;而实际操作需要学生体验、观察,如感受仪器衔接的力度、装置的美观度、冷凝水的大小,观察记录分水器的液面并及时调节以及观察圆底烧瓶内的反应现象等,可切实提高学生的统筹协作、观察和动手能力。总之,学生通过虚拟场景外部刺激和实际实验中的观察、体会等活动结合,完成了知识内化和技能强化,虚实结合教学实验开展顺利。但要注意虚拟实验需要的时间短、学生发现不了实际操作的难点、体会不到实验的失败,在后续教学中,还是要加强实际训练,教师要提出实际问题,比如本实验中怎样提高产率?引导学生从仪器改进、反应物比例优化、催化剂使用等方面提出方案。

3教学效果和评价

3.1实验考查结果

学期末对药学专业学生实验操作过程进行随机选人考查,引入虚拟仿真实验训练的学生为实验组,反之为对照组,每组为24人,考查结果见表2。如表2所示,实验组药学1班的实际操作考查合格率明显较高,特别是在搭建装置、萃取等操作性较强的步骤差异更明显。利用Excel方差分析对2组数据进行处理,组间对比,p=0.006967,<0.05,即实验组和对照组两组的合格率有显著性差异,说明学生经过虚拟仿真实验训练,更熟悉操作步骤和细节,操作更规范。

3.2学生主观感受调查

在实验教学结束后用问卷星对虚实结合实验教学情况进行了调查,收到384位学生的反馈,结果见表3。从评价结果中可以看出,97%以上的学生认为通过手机APP版仿真教学基本掌握了实验的原理和步骤,提高了实验兴趣,对实际的动手操作有帮助。

4小结

移动实验仿真虚拟软件解决了电脑端设备资源投入量大、学习地点受限等难题,让课程资源惠及到更多的学生。实验教学虚实结合,学生能在课前进行虚拟实验操作,减少了实验时间,同时教学效果也得到了提高。但要注意,学生在手机屏幕上进行简单的操作,无法真正体验实验的细节操作和难度,必须将虚拟仿真实验与传统实验结合,利用虚拟仿真实验调动学生学习兴趣,加深学生对实验操作要点的理解和掌握,再通过传统实验提高动手操作和协作能力,才能达到职业院校培养实用型和技能型人才的目的。

作者:张青芳 单位:长沙卫生职业学院药学院

药学专业有机化学教学篇2

1开展有机化学课程思政的意义

1.1药学专业人才培养的需要

有机化学是药学专业的基础课程,为学生提供必要的基础知识,指导学生进行基本实验操作,为接下来学习药物分析、药物化学、药理学等课程奠定基础。药学专业的学生,除了学习本专业的课程,还要学习大量医学课程,所以学习压力大,容易出现重专业教育、轻思政教育的现象。为了培养具有爱国情怀和科学精神的药学人才,必须在有机化学教学中开展课程思政,将专业教育与思政教育相融合。

1.2安全管理的需要

药学专业学生由于专业学习的需要,有大量机会接触和使用各种有机试剂。这些试剂往往具有一定的毒性且有可能易燃易爆,加之学生的安全意识与自身防护意识普遍较薄弱,因此,在教学中除了关注试剂的管理,更要重视对学生的思想教育。从物的安全状态和人的安全行为两方面消除安全隐患[2]。

2药学专业有机化学课程思政的探索

2.1培养学生的爱国情怀,增强民族自信

天然产物是有机化学的一个传统研究领域,而我国创造的中药学对该领域的发展作出了重大贡献。汉朝时期的《神农本草经》中记载了365种重要药物,是世界上最早的一部药物典籍[3]。明代伟大的医药学家李时珍历经30年编写的《本草纲目》,载药一千八百余种,记载了一万一千多个医方,是闻名世界的药物学巨著[4]。尽管新药的研究开发方法不断创新,但天然产物仍然是新化学实体药物的重要来源[5]。如《神农本草经》和《本草纲目》都记载将砒霜用于治疗顽固病。而现代,经我国科学家张亭栋、陈竺等的研究、推广,砒霜已被广泛用于白血病、肝癌等恶性肿瘤的治疗。通过介绍这些远远早于西方的中国古代文明使学生了解我们的先人和前辈在有机化学史上的重要贡献,激发他们的民族自豪感,增强文化自信和专业自信。有机化学有非常多的人名反应,在介绍醛酮还原反应时涉及到的“黄鸣龙还原法”,是一个非常重要的由中国人名字命名的反应。Wolff-Kishner反应原本需要在高压条件下用封管、金属钠以及昂贵的无水肼,反应条件苛刻且易引起副反应。我国化学家黄鸣龙的改进使反应可以在常压条件下进行,不需要封管且反应时间短,更适合于工业生产[6]。随着我国作为科技活动主体的研发活动投入持续增加,在有机化学新反应领域也取得了丰硕的成果。四川大学的冯小明教授,以手性络合物催化剂实现了首例催化不对称Roskamp反应,被冠名为“Roskamp-Feng反应”,这是首个中国科学家在中国本土所做的工作被冠以中国人名的反应[7]。还有上海有机化学研究所的马大为教授,针对Ullmann反应条件苛刻和普适性差的问题,发展了氨基酸配体[8],该反应已广泛应用于新药研发。类似的人名反应还有俞飚教授的糖苷化反应[9]、史一安教授的不对称环氧化反应[10]等。通过介绍这些与中国人有关的反应,激发学生的爱国自豪感和振兴国家的使命感。在讲授醚类化合物时,可以由屠呦呦教授采用低温乙醚冷浸方法成功提取青蒿素,引入中国首个诺贝尔生理学或医学奖[11]。引导学生学习我国老一辈科学家刻苦研究的科学精神和热爱祖国的高尚情操,激发学生的爱国主义热情,坚定为振兴中华而勤奋学习的决心。

2.2引导学生树立正确的理想信念,培养正确的世界观、人生观和价值观

在讲解立体化学这一章时,可以向学生介绍一个药物———反应停,让学生理解低质量的药品可能严重威胁人民生命财产安全,带来一系列的经济问题和社会问题[12]。20世纪90年代进一步的药理研究表明,反应停可通过抑制肿瘤新生血管的生成,阻断肿瘤的营养供给,进而达到抑制肿瘤增殖或转移的目的[13]。通过这一具体事例,一方面可以培养学生严谨认真的科学态度,教导学生在未来的职业生涯中恪守职业道德;另一方面,教导学生要辩证地看待事物,从多个角度分析问题、解决问题。在讲解含氮化合物章节时,可将“三聚氰胺”毒奶粉和管制类毒麻药品引入课堂。三聚氰胺因其结构中含有较多的氮原子,被不良商家添加到奶粉里,用来提高氮含量以显示蛋白质含量高。食用了毒奶粉的婴幼儿泌尿系统出现异常,甚至失去了生命。随着“互联网”时代的到来,个别学生受一些“美剧”情节的影响,对吗啡、甲基苯丙胺等含氮化合物的合成很好奇。教师可利用专业知识向学生介绍毒品对个人、家庭、社会的严重危害,号召他们坚决抵制毒品诱惑、远离毒品。以上两个例子说明,有机化学是一把双刃剑。一方面,有机化学生产的材料、肥料和农药等促进了人类社会的快速发展;另一方面,如果对这些产品不加以合理利用,就会对人类健康造成危害[14]。这个问题的关键在于使用这些产品的人,由此引导学生树立正确的人生观[15]。在讲授有机合成设计时,可以由复杂天然产物紫杉醇的全合成,介绍科学家放弃在海外的高薪待遇,回国投身祖国建设的事迹。杨震老师在美国斯克利普斯研究所完成了新型抗癌药紫杉醇的首次人工全合成[16],这项研究成果轰动了全世界。在祖国需要他时,毅然放弃国外优厚待遇回国效力,完成了五味子家族重要天然产物的全合成等一系列重要的研究成果,为祖国的有机化学研究作出突出贡献[17]。以此教育学生不为金钱物质所动,树立正确的价值观,将所学知识用于祖国的建设。

2.3传播绿色化学的理念,树立科学发展观

在讲授时,可详细分析两种方法的特点、利弊,让学生意识到可以在源头上解决环境污染问题,牢固树立绿色发展理念。在讲授烯烃的聚合反应生成塑料时,一方面向学生介绍塑料在工业、农业、国防及日常生活的各个领域的应用,另一方面也要向学生介绍一次性餐具、包装袋等塑料制品造成的“白色污染”,号召学生积极贯彻落实对垃圾分类工作的重要指示,做好垃圾分类,减少环境污染。在讲授有机化学基础知识的同时,还可以向学生介绍一些“绿色化学”方面的最新进展和科研成果。如传统的格氏反应只能在乙醚或四氢呋喃等有机溶剂中进行。著名华人化学家李朝军教授开创性地发展了水相中的格氏反应,为该反应开辟了一个崭新的领域[18]。这些绿色化学新知识有助于培养学生的绿色化学理念,树立科学发展观。

3结语

在专业课程的教学中融入课程思政是新时代高等教育的新要求。药学专业的有机化学课程蕴含丰富的课程思政元素和案例,值得深入挖掘和剖析。找到专业知识与课程思政的结合点,在专业知识传授中实现价值观引导,就能发挥药学专业有机化学课程的育人功能,促进学生综合素质的全面发展,实现立德树人的根本任务。

作者:霍然 伊力亚尔·阿不都克里木 康贵峰 单位:首都医科大学药学院

药学专业有机化学教学篇3

1“课程思政”指导下的教学改革

1.1提高教学质量,树立“课程思政”

教学观“课程思政”工作重点是建设,教师是关键,教材是基础,思政要素挖掘是前提,制度建设是保证[5]。教师不仅是党和国家育人的实施者,也是“课程思政”的实施者。“课程思政”的实施效果不仅与教师的专业知识、教学技能和能力密切相关,而且与教师的道德责任感密切相关。授教者先行,首先,要以“课程思政”为基准,提高综合素质,践行社会主义核心价值观。其次,要树立正确的教育观念,提高教育能力,深入思考有机化学教材德育要素中“德育”的内涵和实施措施。最后,要正确认识专业知识、教学技能与“课程思政”的关系。扎实的专业知识是深入挖掘德育元素的前提;熟练的教学技巧有助于掌控课堂,提高教学效果;深刻领悟“课程思政”的精神实质,有利于实现知识传授、能力培养与思政教育的完美结合,在“润物细无声”中完成思想引导和行为示范。

1.2深挖课程思政元素,实现教学内容与思政教育同向同行

“课程思政”不仅是一种教育理念,更是一种教学思维。每一位专业课教师都要深入挖掘课程体系中蕴含的德育资源,调整教学内容,改进教学方法,丰富教学手段,渗透学生思想政治教育,实现高校思想政治教育的全方位、全方位覆盖[6]。有机化学课程包含着丰富的“课程思政”元素。以学生为中心,以需求为导向,以问题为导向,挖掘与教学内容相关的思想政治因素,如有机化学的发展历史、基础研究方法、结构与性质、生产与应用等,并将思想政治教育贯穿于课堂教学过程,从而实现专业教育与思想政治教育的同向同行,形成协同效应。

1.3有机化学“课程思政”教学策略探索

好的教学内容要通过科学有效的教学方法来传授[7]。良好的教学方法可以使学生快速有效地掌握知识,提高学生的综合素质。教师是教学的主导者,学生是学习的主体。课程思政治的教学必须让学生参与到教学中来。通过提问、讨论、合作,学生可以主动学习、探索、发现和接受新知识,从而实现思想政治教育与专业课教学“润物无声”同向同行,形成协同效应。“课程思政”教学应调动学生学习的主体意识,使学生积极参与知识体系的构建和思想素质的形成,使“课程思政”贴近生活、生动形象。有机化学知识的特点是信息量大,但知识之间的逻辑关系相对其他课程要弱一些,学生学习时需要记忆大量的知识内容。面对这些问题,为了提高教学效果,可以运用微信、慕课、学习通、QQ群等现代传播手段,结合讨论法、案例法、项目法、自主学习法、问题引导法等教学方法,将抽象化为具体,化枯燥为生动,创造亲和力和针对性的课堂教学,提高学习兴趣,增强教学效果。“课程思政”源自学生成长发展需求,这就是“从学生中来”,“课程思政”的教学效果需到学生中去检验,这又是“到学生中去”。良好的“课程思政”教学效果需要不断对“有机化学”课程思政教学过程进行分析、归纳、总结,不断对“课程思政”教学过程中呈现的思政教育效果进行评价,根据评价结果重新设计“课程思政”,修改、补充思政元素,进行新的有机化学“课程思政”教学,形成“实践→认识→再实践→再认识”循环往复,从而不断取得更好的教学效果。

1.4对教学内容进行改革

为了实现专业教育与思想政治教育的有机结合,促进知识与价值导向的并行教学,我们坚持以学生为中心的教育理念,积极探索教学内容的改革。采用有机反应主导整个有机化学知识体系的教学模式,突出有机反应在有机化学教学中的基础地位,使学生在学习有机化学后认识到有机反应的重要性。这种教学模式突出了有机反应的类型。多种化合物参与同一反应类型,在多种反应机理之间跳跃,这对学生复习很有帮助。此外,通过调整某些章节的顺序,我们将类似反相对集中在一个大主题下。例如,在醛、酮、羧酸及其衍生物的教学中,我们在不同层次上解释羰基反应α-碳的性质有助于学生充分理解有机反应的类型。在有机化学“课程思政”的引领下,我们在相关章节适时把人工合成结晶牛胰岛素、酵母丙氨酸运转核糖核酸、青蒿素等我国科研工作者发表的全合成工作中选取了与基础有机化学教学内容密切相关的内容充实到教学实例中,向学生讲述科学家们团队的合作精神,强烈的爱国主义精神以及对科研的首创精神。此外,我们还从近年发表的经典全合成工作中选取了与基础有机化学教学内容密切相关的内容充实到教学实例中,使有机反应的教学落实到今天的科研工作中,使学生了解传统的有机反应在今天的科研中被改进到什么程度,使学生能够在学习有机化学之初就受到从复杂分子结构中寻找反应点的训练,让学生感觉到有机化学基础课与当前有机化学科研工作之间的距离并不遥远。这些改革可加深学生对专业具体知识理解,强化学生对国内科学研究的认同;提高同学们的民族自豪感,增强文化自信,进而激发学生投身科学研究的热情和为国贡献的信念。

1.5课程考核体系的改革

传统的有机化学考核由平时出勤、作业和期末考试组成,其中期末考试占60%~70%。很多学生上课不认真听讲,课后不研读教材和做练习,消化、吸收、巩固和提高知识;而且,他们经常缺课。有机化学知识的特点是信息量大,知识之间的逻辑关系弱于其他课程。学生在学习过程中需要记住大量的知识。通常不努力学习的学生依靠期末考试前的填鸭式学习,顶多只能以低分通过,即使是大面积的不及格也是不可避免的。考试结束,屈指可数、“临时掌握”的知识悉数归还老师,根本谈不上知识的掌握与能力的提高,更别提形成良好的学习习惯,唯有滋长投机取巧的侥幸心理。这绝不是一种严谨、扎实的学习方式。更重要的是,如果染上这种坏习惯,将终身受苦,这不利于人才的培养。此外,期末考试后诊断教学问题为时已晚。这种只注重结果,不注重过程监督的教学评价方法,不能及时发现教学中存在的问题,改进教学方法,及时调整教学内容,不利于教学质量的提高。在“课程思政”的指导下,我们已经从单一的、结果导向的评价转变为多样化、全方位、全过程的监控。首先,我们在平时的评价中增加专题讲座和小论文的成绩,使学生拓宽学术视野,提高学术能力,引导学生独立思考与有机化学密切相关的科学和社会问题,树立远大志向和理想,从而提高课堂集中度,使学生在课堂上充分收获,课后巩固和提高,课堂教学效果能在考试成绩中清晰地体现出来,从而能清晰地体现课堂教学效果。其次,增加了学生平时课后网络学习次数统计、学习论文、章节小测等过程评估。最后,适当降低考试难度,调整考核比例,期末考试成绩占50%、平时考勤作业占10%、过程性考核占30%、课程论文占10%,增强学生的学习信心,提高学生的学习兴趣。

2“课程思政”教学效果分析与评价

2.1“课程思政”德育预期教学效果分析与评价

“课程思政”源于学生的成长需要,“课程思想政治”的教学效果和学习效果只能在学生中进行检验。为此,我们对2020级海洋药学、生物制药、中药学、药学等专业近300名学生进行随机问卷调查,调查结果如表2所示。结果表明,课程思政与有机化学相结合,可以增强学生的学习信心和文化自信,培养学生的家国情怀和使命感。思想政治课程具有显著的德育功能。

2.2专业课程“课程思政”预期教学效果分析与评价

通过在专业课程学习中融入创新精神和爱国主义精神,将个人价值与社会价值相结合,学生可以将刻苦钻研的科研精神内化为学习动力,激励他们为实现中华民族的伟大复兴而奋发图强、不懈奋斗,促进专业课程学习,提高专业课程学习成绩。为此,我们以有机化学期末考核结果作为分析评价指标,对2020级海洋药学、中药学两个平行班级进行分析评价对比,结果如表3所示。我们采用的分析评价指标,期末考核成绩=期末考试成绩×50%+平时考勤作业×10%+过程性考核×30%+课程论文×10%。两个平行班级采用相同的教材、教学进度、试卷、评分标准。从表3可以看出,有课程思想政治教育的班级中优秀人数的比例明显高于没有课程思想政治教育的班级。学习成绩与学习动机呈显著正相关。“我要学”和“要我学”的学习效率和学习效果明显不同。有课程思想政治教育的班级学习兴趣浓厚,学习积极性高,内部动力充足,由“要我学”转变为“我要学”。其次,有思想政治教育课程的班级不及格人数显著减少,从40%索英文文献,找到了关于合成对乙酰氨基酚的3种不同方法(图2)。通过学生之间的分工和相互协作,最终也分析出了文献报道中合成方法的优缺点,其中路线a的缺点在于浓硫酸会使催化剂失活;路线b的缺点在于酰化温度高,存在一定的危险性;路线c将对羟基苯乙酮肟化后经Beckmann重排得到产物,污染小,收率高,因此在实验课上选择路线c来制备对乙酰氨基酚[6]。在此过程中,既培养了学生之间的团队协作意识,也提高了学生查阅和阅读英文文献的能力。降至7%。结果可能有一定偶然性,需要在未来的教学实践中加以跟踪。此外,还有另一个值得注意的现象。与没有课程思想政治教育的班级相比,有课程思想政治教育的班级报名参加互联网+大学生创新创业的人数数有了很大的提高。寒暑假留校参加教师科研实验的学生人数也大大增加。这些都是实施有机化学“课程思政”的积极教学效果。

3结语

有机合成培训范文6

 

实验室是高校组织教学与科研工作的重要组成部分,实验室的管理水平直接影响高校的教学水平与科研水平。随着高校改革的不断深入,对实验室管理提出了更高的要求,尤其是对化学化工、生物、环境类专业实验室,由于涉及到各类化学品的使用和贮存,其管理要求更趋严格。本文从以下方面探讨高校化学药品的科学管理、安全使用和实现高效利用。   1制定并健全规章制度、落实保障措施   1.1制定制度,组织学习,统一认识   化学品的安全管理是高校实验室安全管理的首要任务,实施化学品科学管理的前提是制定科学的管理制度。为此,我院根据《关于加强化学危险品管理的通知》、《危险化学品安全管理条例》等国家颁布的制度,并结合学院实际情况制定了符合本校特点的《化学药品管理使用制度》、《化学品意外伤害事故应急处理手册》、《药品仓库保管员工作职责》、《实验室工作人员岗位职责》等,完善了相应的管理制度。同时,组织开展制度学习,加强安全教育,聘请具备相关知识的专家对实验室管理人员及指导实验的教师进行培训,提高他们处理各种突发事件的应变能力,在思想上统一认识。   1.2加强制度落实,措施保障到位   学院各级领导高度重视管理制度的落实,定期开展化学药品安全管理检查,对发现问题及时提出整改措施,切实加大督查力度,确保了制度自上而下地落到实处。药品库房与实验室根据安全要求,配备相应的消防、安全设施,做到防患于未然。   1.3执行三色标识管理   化学品仓库进行“黄、蓝、红三色标识管理”,黄色-准用、蓝色-备用、红色-禁用[1]。准用是指根据学期药品申请计划,将计划中的药品放至黄色区。备用是指常用药品的安全余量及库存的药品等,这部分药品放至蓝色区。禁用是指过期药品、有毒有害化学品及易制毒化学品等,在红色区保存。对于有毒有害、易制毒药品采用“双人保管、双本帐、双把锁、双人领、双人使用”的“五双”管理制度[2]。   2面向学生开设《化学化工实验室安全管理》课程   高校的课程设置中,实训是很重要的环节。尤其在高职院校,提高学生动手能力更是投入了不少的人力物力。但由于缺乏科学指导,学生初进实验室时,往往会感到无所适从,错误百出,开展实验过程中教师责任重大,现场发现学生的操作问题,再解决问题,往往也是顾此失彼。高校中由于学生使用化学品不当,造成人身伤害和经济损失的案例,屡见不鲜。为此,我们在高职化工技术类专业人才培养方案中,设置了《化学化工实验室安全管理》课程,学生可以通过选修该课程,获得化学品安全使用与管理、应急处理等方面的知识,从而提高其职业素养,这对其将来从事化工“高危”职业的意义重大。同时,通过举办化学品安全知识讲座和知识竞赛,借助宣传栏、网络等形式,加强各种渠道的宣传教育,更好地为学生营造职业氛围、强化安全意识,增强学生安全使用化学品的自觉性、安全防范与应急处理的科学性。   3采用计算机软件管理药品   有了制度的保障、安全规范意识的提高,还需要借助科学高效的手段来管理种类繁多的化学试剂与药品。目前,多数高校及科研机构对化学试剂与药品的管理还采用传统的帐本管理模式或采用简单的计算机记帐式管理,采用的是功能单一的“进销存”管理软件,应用价值不高。随着计算机网络技术在各行各业中广泛应用,为实验室试剂、药品及其它仪器的科学化管理带来了契机,通过网络技术对化学试剂与药品实现网络管理已成为各相关高校实验室药品管理的研究热点。我们以供应链理论(SCM)为依据,研究开发了化学品的管理与使用软件,其软件完善规范了化学品的管理业务流程,主要按以下六大模块实现。   3.1化学药品供应商管理模块   本模块主要面向化学药品供应商,包括供应商选择、供应商评审、供应商业绩评价三个子系统,构建采购信息平台。   3.2化学药品申请、采购模块   本模块包括采购申请、审核、审批、发出订单、货款结算等五个步骤。教师通过本软件提出药品申请,由管理员审核品种和数量后经相关领导审批,生成最终需要购买的药品订单。通过本模块方便生成货款结算清单,提高结算效率、减少出错。   3.3化学药品入库、贮存模块   本模块包括药品储存环境、药品储存仓位、药品储存期限、特殊(易燃、易爆、有毒等)药品存放信息、安全库存管理等。在本模块可查询简单的MSDS,根据药品的MSDS分区贮藏,有助于做好药品的安全存放。并且根据入库时间,做到先买先用,以及掌握好过期药品情况。   3.4化学药品领用及反馈模块   本模块包括领用申请、批准、领料、记账、药品质量反馈等。教师通过本模块做领用药品的登记,对于易制毒药品需经批准后,双人领用。实验结束后根据教师提出的药品申请,向教师反馈一份申请而未用的药品清单,有助于教师合理申请,有效减少库存药品数量。教师也可以通过本模块反馈药品使用过程中的意见和建议。   3.5科研用药品模块   本模块专门针对科研用药品。通过本模块可查询到进入学校实验室科学研究的教师姓名、研究方向、项目来源、项目名称、项目起止时间、进入实验室时间、科研用药品申请、领用情况等[3]。   3.6化学药品综合查询模块   本模块包括系部内部查询,跨系部查询,方便互相调剂,减少库存、节约经费。通过上述模块实现实验室药品从申购、入库、领用、结算、查询等完整的管理系统。开发的该软件在本系应用效果良好。#p#分页标题#e#   4化学品回收再用、再生利用   从实验室排出的废弃物与工业生产中产生的废弃物相比在数量上是很少的,但是废弃物种类比较多。因此,实验室的废弃物排放对公共设施和环境所造成的腐蚀和污染同样不可忽视,应加以无害化处理。化学实验过程中产生的废液、废渣,以及药品仓库积压的一些过期药品,可以从以下方面来加以处理和处置。   4.1废液、废渣再生利用   化学实验中用到的有机溶剂可以通过适当方式加以回收。如在制备邻苯二甲酸二丁酯的有机合成实验中用到了较多量的正丁醇,未反应的正丁醇可集中收集、经处理后,又可以循环使用[4]。许多生成的或剩余的试剂如锌、铜、酸、碱、精盐、二氧化锰、无水硫酸铜等都可回收利用。对某些学生实验合成的有机化合物,可进行集中处理后用作其他实验的原料。如在制备乙酰苯胺的实验中得到的产品乙酰苯胺,经精制后,可作为合成染料对位红的原料。此外,实验中产生的废盐酸适当稀释后可用作除垢剂,等等。   4.2无回收价值废液、废渣的处理   对没有回收价值的实验废液、废渣可分类收集,分别处置。对一般废液,通过集中收集、中和、沉降,并检查其酸碱性。当其呈中性时,去除其上层清液,对下层底泥作集中处理。对其他有机废物如反应残渣、重结晶母液、少量有毒物质如二硝基苯、卤化物、胺类、酚类等,以及各种废酸、碱,均不允许直接排入水槽,而是采用专门的废液缸收集,并采用一些简单易行的方法进行处理或可以利用不同废液的自身性质相互反应,如酸液与碱液之间中和;药品自身的沉降、稀释、曝光、氧化还原等,以达到初步处理的目的[5]。在做以上处理时要特别注意安全性。   4.3库存过期药品及失效药品的处理   从管理角度看,对实验用化学品应坚持用多少买多少的原则;对于化学品的购买应少量多次,做到最小库存。但在实施实验教学与科研过程中,不可避免地会出现一些未能及时使用导致过期或失效的化学品。对这些化学品的管理与处置,是化学品管理不可缺少的一个环节。对有些化学品,尽管过期,但对其化学性质影响不大,则可用于要求不高的学生实验;   对一般的库存过期与失效化学品,应采取单独存放,定期统一处理;为确保环境安全,对有些特殊的过期与失效化学品,学校应安排专门部门对其负责,或转交专业公司处理[6]。   实验药物的回收利用,在教育、教学、环保和经济方面都有意义。在确保安全的前提下,应尽可能安排学生参与,以此来帮助学生树立节约意识和环保意识;培养其科学的态度和方法;并有效提高学生分析问题与解决问题的实践能力。   从制定科学规范的药品管理制度、加强教师培训和学生的教育、开发化学品管理软件等方面实施对高校实验室化学药品的科学管理,以实现实验室管理、实验教学和科研的共同促进和发展,无疑是相关专业教师和实验管理工作者值得探索的课题。通过研究、交流和探讨,必将更好地促进高校实验教学与科研的规范化管理和提升管理水平。

有机合成培训范文7

[关键词]有机化学;课程思政;大学

有机化学学科是高校化学及相关专业重要的基础学科,有机化学与环境科学、材料科学、生命科学、食品科学、药物化学等学科的交叉、渗透十分广泛,对这些学科领域的教学与科研起着十分重要的作用[1]。在高校有机化学教学过程中,专业技能和基础知识的掌握通常作为学生培养的重点,对学生素质的教育往往被忽视。德国著名教育家赫尔巴特认为:“教育是以道德的养成为最高目的”。党的十八大以来,在理论和实践上科学回答了“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”这一根本性问题。总书记在全国教育大会上指出:“要把立德树人融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育各环节”[2]。适应立德树人的教育理念,课程思政旨在实现“知识传授”与“价值引领”并行,帮助学生树立正确的人生观和价值观,提高学生的道德修养和专业素养,为国家和社会培养高素质的专业型人才[3]。以此为契机,我们对有机化学课程进行了建设与改革,修改教学大纲,从育人目标、教学内容与教学方法、考核方式等方面进行探索,努力凝练出有机化学课程所蕴含的思政内容,构建有机化学教育教学全程育人、全方位育人格局[4]。

1课程思政育人目标

在“立德树人”理念的指导下,有机化学“课程思政”示范课修订了教学大纲,对有机化学育人目标重新进行了定位,在原有知识与能力要求的基础上,增加了素质要求。除了培养学生具有扎实的专业基础知识、理论联系实际的技能、独立的分析问题与解决问题的能力,还要培养学生具有良好的职业操守和行为规范、团队合作与奉献精神、严谨的科学态度,培养学生“敬业、精益、专注、创新”的工匠精神与爱国主义情怀,让学生在潜移默化之中树立积极向上的人生观和价值观,成为新时代中国特色社会主义事业的建设者和顶尖化学人才。

2课程思政内容

通过深入挖掘有机化学各章节蕴含的思政元素,从多角度树立典型案例,对有机化学教学内容进行修订与完善,使课程思政进教案,并于无形中将思政教育落实到课堂教学的全过程,实现思政教育与专业课程的有机融合。

2.1培植爱国情怀,提高学生的民族自豪感,增强文化自信

在课堂教学过程中,具体的知识点涉及到我国有机化学家时,向学生介绍科学家刻苦钻研、勇于奉献的高尚品格及强烈的爱国主义精神。如学习醛酮的还原反应时,介绍教科书首例也是唯一以中国人名字命名的反应“黄鸣龙还原法”,该法易于操作、原料廉价易得、产品经济效益高,这是让我们值得骄傲的。近年来,我国科技取得了巨大的进步,但是也应该让学生清醒地认识到,和西方发达国家相比,在某些高端技术领域,我们还很落后。因此,激发学生勇于探索与创新,为变“中国制造”为“中国创造”而努力奋斗,肩负起振兴中华的历史使命。讲解到亚硫酰氯时,向学生们介绍1993年中国在公海的正常海运货船“银河号”被迫中止航运事件,我国海军当时远洋能力弱,美国军队指控“银河号”货船向伊朗运输亚硫酰氯用来制造化学武器,如今,我国海军力量强大起来,这种事情不会再发生,也门撤侨就是很好的例证,两件事件形成鲜明的对比。讲到蛋白质章节时,向同学们讲解热点问题“肺炎”[5],我国率先通过基因重组技术获得重组蛋白用于疫苗的研发。由国药集团研制的“灭活疫苗”于2020年12月31日获批上市,将为全民免费提供。类似的事件使学生的民族自信心和自豪感大增,让学生深深体会到,炎黄子孙有能力重新屹立于世界民族之林,因此更加热爱我们伟大的祖国。

2.2埋头苦干,锲而不舍的科研态度

将我国保持在国际前列的成果推介给学生,展示科学家们不畏艰难、不计名利的高尚品格以及对科研的首创精神与团队合作精神,进而激发学生投身科学研究的热情和为祖国做贡献的信念。如在学习氨基酸章节时,介绍1965年世界上第一个人工合成的蛋白质——结晶牛胰岛素。这是我国科学家冲破国际同行的激烈竞争,为人类揭开生命奥秘做出的重要贡献。在讲解内酯章节中的亲核加成反应时,介绍第一位获得诺贝尔生理医学奖的华人科学家屠呦呦,屠呦呦具有强烈的事业心和责任感,在艰苦的环境中,不放弃不言败,通过55年的执着奋斗与努力,成功提取青蒿素,显著降低了疟疾患者的死亡率,她也因此入选2016年时代周刊年度“最具影响力人物”。

2.3珍视生命,树立正确的价值观念

芳环的亲核取代反应是有机化学中一类特别重要的反应,通过该反应可以合成出常规方法难以合成的特定取代的芳香有机化合物。讲解此类反应可结合“复旦大学投毒案”对学生进行思政教育。2013年4月1日,复旦大学硕士研究生黄洋因服用宿舍饮水机中的水中毒,于4月16日抢救无效死亡。究其原因,是同宿舍的林某在饮水机中投放了N-二甲基亚硝胺的强毒性物质。经调查,林某由于与黄洋在生活中相处不愉快,便事先预谋,将有毒物质投于饮水机水槽中。此案例具有深远的思政内涵,生命是值得每一个人尊重与敬畏的,通过反面案例,引导学生明辨是非,身心健康成长。还可以介绍冰毒的结构和毒性,告诫学生要珍爱生命,远离,树立正确的人生观和价值观。

2.4培养学生的实验素养,树立安全意识

化学是一门实验科学,尤其是有机化学,所涉及的溶剂、试剂大多易燃易爆炸,有些药品还具有毒性,因此安全问题应该是第一位的,在日常的学习过程中必须通过实验探索化学规律,不能违章操作,培养学生树立安全意识。如在学习“醚的氧化”及“重氮盐的性质应用”时,强调重氮盐或空气中久置的乙醚由于形成过氧化产物受热易爆炸,在讲述金属有机化合物如丁基锂的反应时,强调金属有机化合物遇空气和水敏感等等。同时列举安全事故案列,如:盐城响水“3·21”爆炸事故,天津滨海“8·12”爆炸事件等,加强学生对安全培训、安全科研生产和管理的重视,提高动手能力与实验技能,防止安全事故的发生。

2.5树立绿色有机化学理念和环保意识

指出,“绿水青山就是金山银山”。在课堂教学中向同学们讲述环境保护的重要性和必要性。学习烯烃的化学性质时,讲到聚烯烃是塑料制品的来源,它给我们带来巨大的经济价值,给我们的日常生活提供了便利,但是却造成了严重的环境污染;在学习氟代烃的性质时,介绍氟利昂对臭氧层的破坏作用;介绍白色垃圾、PM2.5、“日本水俣病”等真实环境污染事件。及时向学生灌输绿色化学的理念,重视培养学生的实验素养,引导学生选用对环境友好的有机合成路线,提高学生节能减排和环保意识。我国已经推行垃圾分类政策,增强国民节约资源、保护环境和变废为宝观念,为绿水青山贡献微薄之力。

2.6培养职业素养及社会责任感,树立严谨的科学态度

化学类毕业生大多进入食品、药企等单位工作,食品药品的质量安全问题尤为重要,它关系到我们的生命安全和身体健康,这就要求生产者具有较高的职业素养及社会责任感。在立体化学章节讲解对映异构体的性质时,向学生介绍20世纪60年代,抗妊娠反应药物塞利多米(α-苯肽茂二酰亚胺),这种药物由于未分离有强烈致畸作用的对映异构体,引起8000多例海豹畸形婴儿的“反应停”事件;在讲解氮杂环化合物时,向同学们讲解三聚氰胺“毒奶粉”造成多例泌尿系统结石病患儿事件;在讲解醇章节性质时,介绍部分百姓在不知情的情况下由于饮用含有甲醇的假酒造成死亡或失明的悲惨事件,这些假酒是个别黑心商家禁不住利益的诱惑,用工业酒精勾兑的;还有很多如“地沟油事件”以及制假售假药和保健品等事件。通过这些事件告诫学生,在将来从事食品药品的生产与加工、销售等方面的工作时认真执行国家有关规定,遵守食品药品安全法,严把质量关,将职业素养及社会责任感根植于内心。让学生明白,不论从事什么工作都要具备科学严谨和实事求是的作风,不能抱有任何浮躁心理和侥幸心理。在有机化学中还有许多思政元素需要我们深入挖掘,教师应找准课程思政与理论教学内容的契合点,结合时代特征和社会需求,合理设计教学方案,将其融入到课堂教学内容中,发挥有机化学的育人功能。

3课程思政方法

有机化学课程思政是“立德树人”的一种教育理念,旨在培养具有扎实的专业基础和理论技能的高素质人才。专业知识的传授与课程思政并不是孤立的,而是相辅相成的。这就要求在理论课程的教学过程中,思政方法要得当,于无形中将思政教育落实到课堂教学过程中,从而实现思政教育与专业课程的有机融合,而不是教条地、机械地将思政内容安排进课堂。课程思政的方式有很多,需要在具体教学过程中不断的摸索与总结,例如可以在有机化学课程中以故事的形式开展思想政治教育,在讲授知识的应用过程中开展思政教育,在实验过程中也可以开展思政教育,就热点问题分析开展思政教育,灵活运用多功能网络平台开展思政教育。充分调动学生在学习中的主体意识,让学生主动地参与到知识体系和思想品德的教育教学过程中。

4课程思政考核方式

考核方式体现立德树人理念与专业课程考核机制的融合。在以往的教学过程中,课程考核很少涉及德育方面的考核。在“课堂思政”的引领下,将学生在德育方面的表现引入课程评价和考核机制,进行全过程全方位的考核,引导学生除了自主学习专业知识,还要树立远大抱负与理想。考核环节更加关注学生学习过程,而不限于最后的期末考试结果。平时作业更加关注是否独立完成,而不只是看是否完成;课堂出勤不仅仅依据单纯的到课情况,更加关注上课听课效果,以及迟到和早退情况;考试中要关注是否存在违规、作弊现象等失信行为,不只是看卷面成绩。

5结束语

有机合成培训范文8

摘要:无机化学实验是化学类专业的基础实践课程,是学生入校学习最先接触的一门实验课程,也是化学教学过程中非常重要的一环。本文结合无机化学实验教学实际,对课程的教学内容、教学方法、多元化考核方式等进行了探讨,以期培养学生的实验能力和创新能力,培养科学素质更高、实践动手能力更强的化学教师。

关键词:无机化学实验;实验教学;教学研究

化学是一门以实验为基础的学科,在化学教学中化学实验尤为重要。无机化学实验是化学相关专业学生进入大学后接触的第一门实验课程,但长期以来师生对这门课程的认识存在一定的偏差。由于无机化学实验中与高中化学联系较多,还存在实验理论简单、药品常见、器材普通、操作简单等特点,很容易忽视无机化学实验。在具体的教学的过程中,实验指导教师的讲解大多流于形式,学生也存在“按方抓药”完成实验,没有多大难度,作为一门考查课几乎所有学生都可以顺利通过。长此以往,学生不重视无机化学实验,把完成实验当成任务,教学效果可想而知,开展无机化学实验教学改革刻不容缓。笔者结合自己七年的教学实践,对地方性本科师范院校无机化学实验教学进行了探讨。

一、教学内容的合理优化

随着社会的发展,知识全面和专业技术能量强的人才更加受用人单位的青睐,而传统的高等教育注重知识传授,对学生综合素质的培养稍显不足[1]。综合素质就是学生获得的知识和技能,并且内化于心,再逐渐形成稳定的个人能力和科学素养[2]。培养学生的素质,不是简单的直接从书本上获得,而是要把新学习的知识运用到实际中,从而提升自己。结合七年的无机化学实验教学,发现北京师范大学无机化学教研室等编写的《无机化学实验》(第四版)较为适用于我校化学专业学生。在在制定《无机化学实验》教学大纲时,在借鉴省内外同类高校的经验的基础上,也考虑到所招学生的知识水平情况,制定除了合理的可行的方案。教学内容中要注重体现下列能力的培养,观察能力、实验操作能力、思维能力、自学能力和创新能力。无机化学实验主要分为两部分,化学原理部分和元素部分。上学期开设的化学原理实验多数可以在规定的学时内完成,下学期开设的元素性质实验内容一般较多,在有限的学时内很难完成,且有的与高中化学实验内容重复,有必要对实验内容进行优化。在选择实验内容时也要考虑到环保问题,尽量做到废物的无害化排放,如存在有害物质的产生要让学生思考如何解决,做到实验的绿色化[3]。在实验教学经验积累的基础上,结合实际情况编制实验指导书或实验讲义其实是个很好的办法。实验指导书的内容可以包含:实验安全知识、化学实验基本操作、化学反应原理的证明和测定、元素及化合物的化学性质、化合物的制备等。学生在高中阶段的实践机会不多,动手能力不强,要给学生尽可能多的机会训练。作为未来的化学教师,实验操作的规范化是重中之重,在教学中要体现出来。实验指导书的内容不用太多,只列出要求和注意事项,即使实验步骤也要简单化,要求学生在实验前查阅资料做好准备,尽可能把更多的时间交给学生,让学生有更多的时间思考解决问题,把教学重点从老师“教”转移到学生“做”上。除了参考书上的实验,实验教师也可以结合无机化学理论和自己的科研实际情况,在第二学期开展创新型实验,给定几个题目,让学生查阅文献资料,自己设计方案,老师在全程起到“导”的作用。实验技术和实验设备的改进也要融入到平时的实验教学中,教师在讲授时可以结合自己的经验积累和无机化学实验方面的实用新型发明抛砖引玉,鼓励学生大胆创新,培养有想法的化学教师。

二、教学方法的多样化

传统的实验教学是实验教师讲授实验理论、操作步骤和注意事项,学生在下边被动的听,这种模式和理论课程的形式非常相似,教学效果一般,学生的参与课堂较少,学习兴趣一般,教学效果不显著[4]。实验课程的教学和理论教学一样,同样需要加强师生之间的互动。教师要关注学生的学习,在每次实验课结束前留足够的时间提出问题,可以采用启发式、讨论式等教学方法。指导教师可以引导学生进行讨论,最后再给出答案和建议。这样可以检查学生之前预习的情况,以及学生对本次实验的掌握情况,可以有效的提升学生的学习动力,有利于促进教学。要改进传统的教学模式,化学专业培养的是未来有高素养的化学教师,应该给学生一定的发挥空间,给学生一个机会当老师。在第二学期可以选择个别简单实验,让学生准备实验仪器、药品,备课,讲解实验,课堂演示,之后其他同学发表看法,指导教师再进行总结。这种教学方式的实施,有利于提高学生学习的积极性主动性,锻炼学生提升学生的综合素质,也培养了学生的师范技能。在开展无机化学实验教学时,多媒体教学的教学比传统的方式有更好的效果[5]。一直以来,课堂板书和课堂演示是实验教师常采用的两种教学形式,存在一定的不足。课堂板书有限,内容有限并且大多数以文字的形式呈现出来,略显枯燥。在课堂上,学生与指导教师有一定的距离,有的实验颜色较浅或颜色变化不明显,课堂演示效果不突出。如把多媒体引入课堂,动画演示实验操作颜色鲜艳,可以呈现更丰富的内容,学生更容易观察理解。我校在每年的第二个学期举办化学实验技能大赛,已经举办了两届。参加竞赛的学生先通过理论测试选拔,然后再参加实践测试。理论知识测试主要有无机化学、分析化学、有机化学的基本实验知识,参加选手主要化学、化学工程与工艺、环境工程、矿物加工工程、冶金工程、生物等专业大学二年级以上的学生。实践测试主要是无机化学、有机化学、分析化学的综合实验,主要关注学生的实验设计能力、实验操作的规范性。实验技能大赛已的开展取得了良好的效果,提高了学生学习化学实验课程的兴趣,也促进了实验教学。

三、多元化的考核方式

无机化学实验虽然是必修课程,但传统的考核方式为考查,侧重于学生对实验理论的理解或实验操作情况。多数学校的实验课程的考核包括以下几个方面:考勤、预习实验报告、课堂实验表现、实验报告、期末考核(理论考试或实验操作考试)。对于这种考核方式,看似全面,但要真的全面考核一个学生还在执行上有一些问题值得商榷。对于出勤问题,笔者认为正常的实验课程就应该参加,没有按时参加的可以通过做来解决。对于出勤,在总成绩中可以体现,但比例应控制在较小范围内。对于预习实验报告的去留问题很多老师观点不一,预习实验报告的书写,可以让学生对实验内容有一定的认识,对实验的开展有一定作用,但如果不思考、不认真查阅资料,预习实验报告的作用就微乎其微了。预习实验报告的内容和实验报告的内容有很多是重复的,有无必要再次书写?本人觉得预习实验报告和实验报告可以合二为一,可以给学生更多的时间查阅文献资料做好实验课前的准备,在实验结束后学生有足够的时间反思总结。二者统一的关键的是要检查学生的实验预习情况,让学生养成良好的习惯。课堂表现是检验一个学生学习情况的重要标准,在实验总成绩中应该占较大比例。由于最近几年扩招等问题,学生分组后,每组的人数在20人左右,每小组1人,独立完成实验,仅靠一个实验教师来观察指导学生实验可以想象。类似的问题许多西部地方本科师范院校都存在,可否减少小组学生数或增加实验指导教师,这也是以后实验教学改革的方向。实验报告反应了学生对实验的掌握情况,要鼓励学生多反思多总结,在总成绩中应占一定比例。对于最后的测试,在学生的实验成绩中可以占一定的比例。笔者根据多年的教学经验,建议同时开展实验理论考试和实践考试,才能全面反映学生对这门课程的掌握情况。实践课程的考核和课堂表现考核存在同样的问题,就是考核的工作量大,直接影响考核的准确性[5]。无机化学实验的考核改革还需要不断的实践探索,更一步完善合理可行。

四、结语

当下,素质教育和创新教育已全面展开,时代对化学教师也有了更高的要求。扎实的理论知识和过硬专业技能是化学专业学生人才,是培养方案的要求,对于高校化学教师来说责无旁贷。要培养优秀的学生,对教师也是提出了要求,教师也要不断提升自己的。高校教师经长期的实验教学,积累了丰富的经验掌握了很多实验技巧,在平时的教学过程中要渗透给学生。经过几年的教学实践改革,学生的学习积极性有了一定程度的提高,分析和解决问题的能力也得到了提高,学生的综合能力也在不断进步。无机化学实验的教学改革任重道远,不断总结教学,开拓实践课程教学的新思路,才能培养出更多能力强、素养高、合格的化学教师。

参考文献:

[1]宋仲容,何家洪,徐强.高师无机化学实验教学改革探讨[J].重庆文理学院学报:自然科学版,2010,29(1):96-98.

[2]王佩华.改革“无机化学实验”课教学加强学生实验能力和综合素质培养[J].陕西师范大学学报:哲学社会科学版,2003,32(s1):231-233.

[3]李向清,康诗钊,穆劲.大学无机化学实验教学改革探讨[J].化工高等教育,2011(5):24-26.

[4]王利勇,韩媛媛,丁士文,王静,丁哲.大学无机化学实验教学改革的思考[J].实验室科学,2008(3):28-29.

[5]宝金荣,朱晓伟,李文先.无机化学实验教学改革初探[J].实验室科学,2013,16(2):49-51.

[6]银秀菊,吴爱群,覃世辉.本科无机化学实验教学探讨与体会[J].河池学院学报,2007(1):119-121.

作者:连国奇 单位:六盘水师范学院化学与材料工程学院

第二篇:环境化学实验教学改革探索

摘要:为了有效提高环境化学实验的教学质量,结合广西师范学院环境科学与环境工程两个专业的实际情况,分析了环境化学实验的教学现状,并从实验内容、教学方法,开放实验室和考核方式等方面对环境化学实验教学进行了改革与探索。通过采取多样性的教学方法和突出学生的积极参与性,培养和提高学生的实验操作能力和综合素质能力。

关键词:环境化学实验;教学改革;实验内容;教学模式

环境化学是一门由多种学科交叉组成的综合性非常强的边缘学科,它所涉及的理论知识和实验技能的范围都是非常广泛的,其实验是学生加深理论学习,培养创造性思维和能力,提高学生综合素质以及指导学生将理论知识运用到实践中去的重要途径之一,实验教学对掌握必要的环境化学的实验技能,增强理解和认识环境化学的有关理论有着非常重要的意义[1]。因此,如何提高环境化学实验课的教学质量,更好地掌握各项环境化学的实验技能,是实验教学中急需解决的问题。

1环境化学实验课的教学现状

1.1实验教学内容、实验学时设置不合理

在我院的环境科学和环境工程两个专业的培养方案中,环境化学的课程为80学时,其中环境化学实验仅有20学时,每个实验内容为4学时,因此仅能安排五个实验项目,其中大部分实验项目的内容是验证性实验,综合性和设计性实验较少,无法引起学生对实验的兴趣,做实验的积极性和主动性不高。

1.2教学模式单一

目前,我们学院环境化学实验教学是先由实验员老师把上课用到的仪器、药品以及样品的预处理都准备好,授课老师把实验目的、原理、操作步骤、数据处理方法和实验注意事项等详细讲解一遍,然后学生开始被动地动手做实验,争先恐后地机械地完成实验后急忙离开实验室。整个实验过程中,学生直接使用准备好的实验器材和配制好所需浓度的试剂,导致学生失去独立思考、独立设计、独立完成的空间,认为只要按授课老师讲授的内容按部就班的完成实验即可,也造成了有的学生完成实验后,不会调试、校正所使用的仪器,甚至对本次实验的目的都不清楚,学生的实验操作技能得不到有效的提高,实验教学的效果不明显。久而久之,学生的主观能动性被压制,不利于发挥学生的积极主动性和创造性,更不利于科学思维方法的形成和实验操作技能及科学素质的提高[2]。

1.3实验设备配备不足,利用率不高

由于办学条件的限制,环境化学实验室只配备了一些常规的实验仪器,比如电子分析天平、pH计和紫外/可见分光光度计等,对一些大型仪器,如测汞仪、气相色谱仪等则需要借用其他学院或重点实验室的,学生多仪器少,上课安排较紧凑,导致学生接触到这些比较高级的仪器的机会较少,对仪器的原理和操作不够了解。同时,由于实验室的开放程度不高,对大部分学生来说,只能在规定统一的教学时间内使用这些仪器,这些仪器设备在实验课结束后便对学生关闭。例如,我们在做“底泥中汞含量的测定”实验时,两个专业班分别安排在一天的上午和下午上实验课,每个班40人左右,分成10个组,为节约实验教学的时间,整个实验所用的土壤样品都是实验员老师提前进行预处理的,如土壤的研磨等,学生来上实验课时,授课老师先集中讲授实验原理等内容,学生分组到测汞仪实验室后再示范操作测汞仪,最后学生自行操作测样。因此在4个学时的时间内,每个组最多只能测两个样,即两个人测一个样品,而且只能由第一组的同学用实验员老师提前按要求配制好的汞标准溶液进行汞含量的测试,然后对测试点进行耦合绘制标准曲线,后面其他组的同学则直接调用这个标准曲线,否则时间太紧凑,学生测不完样品,甚至影响另一个班按时上课。这样过于紧凑的安排造成学生对实验设备的操作机会较少,除上课时间外,仪器的利用率也不高,不利于学生实验技能的培养。

1.4考核方式单一

实验教学的目的是培养学生的基本知识和基本的实验操作技能。现行的实验考核主要是依据出勤和实验报告的质量,最终给出学生的实验成绩,这种模式在某种程度上不能公平公正地反映学生的实验操作水平,学生很可能通过抄袭网上或其他同学的实验报告,其成绩可信度不高,不能很好地适用于综合性设计性实验的考核。

2提高环境化学实验教学质量的改进措施

2.1引进有特色的实验教学内容,增加实验学时数

在实验内容的选择上,应结合理论各个章节的内容,筛选出利于学科交叉融合的切入点作为实验教学内容。在环境化学实验教学中,不仅要开设验证性的基础实验,还要开展综合性、设计性和研究探索性实验,且逐渐将验证性实验向设计性和研究探索性实验转变,还要避免与环境监测、分析化学等其他实验课程的内容重复,重点培养学生的创新意识。同时,将课内与课外相结合,将教师的科研项目和应用实践引入到实验教学中,促进教学科研的良性循环,鼓励学习基础较好,对实验具有浓厚兴趣的学生提前进入实验室,参与教师科研课题组的研究工作。不仅能够巩固环境化学的理论知识,还可以了解环境化学的热点研究与学科前沿知识,开阔学生的知识面及视野,提高学生对环境化学实验的积极性。在学时安排上,应增加环境化学实验的学时数至24甚至28学时,实验项目数增加至6或7个,争取实现“3+2+1”模式,即3个验证性实验,2个综合性、设计性实验和1个研究探索性实验。这样的模式,在实验内容上是不断递进和深入的,使学生熟练掌握并灵活运用环境化学的每一个实验原理、方法及实验技巧[3-4]。

2.2改进实验教学模式

为了提高实验教学的质量,积极调动学生做实验的能动性,使其由被动接受转为主动学习,我们在教学模式上应该融开放式、讨论式、研究式于一体[5]。在实验开始前,我们要重视实验内容的“开放”和指导的“开放”,例如提前把实验内容告知学生,让学生有充分的时间预习实验,即对实验涉及的原理、方法进行复习,提前熟悉实验步骤,并对实验可能出现的结果进行预测,特别是有关实验安全方面的注意事项,要有相应的处理办法。学生进入实验室前,必须先交预习报告。为增加学生的动手操作的机会和提高学生实验操作技能,了解实验的思路和过程,要求学生分组参与实验的准备工作。在指导方法上,授课老师与实验员老师相互配合指导。如实验样品的准备和预处理、实验试剂的配制以及实验仪器的校正、调试等,由授课老师指导后学生提交详细的实验准备方案,由老师评阅合格后,在实验员老师配合下开始准备工作。在实验教学过程,由原来的“填鸭式”教学转变为探究式教学,通过联系理论教学讲授实验的意义和原理、方法,进而对实验相关问题进行探讨,启发学生的思维,遇到易混淆的问题进行启发性提问和交互式回答,通过讨论,总结出问题之间的内在联系与区别,加深对问题本质的理解,对于新的实验仪器和特殊的操作技巧,做到讲授与示范相结合。对于非验证性的实验,为了充分调动学生的积极性和创造性,鼓励学生综合运用所学的专业知识,进行实验方案设计,授课老师在实验方法的可行性和合理性等方面进行“开放”指导,让学生有更大的空间锻炼自己的能力。在实验过程中,出现的问题尽量让学生自己解决,充分调动学生的主观能动性,给学生提供更多提高实验操作技能的条件和提高独立分析问题解决问题的空间。

2.3开放实验室,提高实验室资源使用效率

环境化学实验一直是每个实验项目内容为4学时,由于实验时间的限制,难以开设某些连续性的环境化学实验,只能开设一些简单的实验,缺乏实验技能的训练,不能对环境化学实验有较全面的认识。因此实验安排不能太过紧凑,最好都安排在下午进行,并适当提前上课时间,必要时延迟结束,确保实验的完整性和知识的连续性。同时,紧密结合环境化学的研究方向,鼓励和引导学生积极参与老师的各类科研项目,使学生较全面系统地认识、掌握环境化学的实验内容的同时较大程度地提高了实验室的使用效率。对于设计性实验的连续性和不间断性,根据实验要求,统筹安排实验室的开放时间,改变原有的在固定时间内完成特定实验项目内容的模式,并且根据学生的需要建立起实验室使用的预约制度。同时,学校要大力改善环境化学实验室的条件,加大对仪器设备的投资力度,完善实验设施,力争通过增加设备的多样化来提高学生实验方案多样化的选择性[6]。

2.4提高实验过程管理,改革考核方式

为提高学生的动手能力和协作能力,加强团队意识,在实验过程中,结合实验室场地大小和仪器数量等实际情况,采取20人左右的小班上课,对每个小班进行实验室分组,2~3人一组为宜。每个小组成员间相互合作,合理分工,共同完成实验。实验结束后,一起整理好实验数据和实验用品,清洗玻璃仪器并做好仪器使用记录后,经老师检查合格后才能离开实验室。实验成绩考核应采用多样化的考核方式,全面综合地考核学生实验成绩,不能仅仅依据考勤情况和评阅实验报告给出实验成绩,更不能局限于最后的实验结果,而应涵盖实验的预习、准备、操作、数据处理和实验报告书写、实验现象和实验成败的原因分析以及实验台的整理等,应贯穿整个环境化学实验过程,对于综合性设计性的实验,更需要从学生的实验设计思路方面以及发现问题、分析问题和解决问题的能力方面进行综合考核,从而形成科学、公平的评价体系。

3结语

实验教学是环境科学与环境工程专业的重要部分,为了提高实验教学的质量,培养学生对实验的兴趣,提高学生的动手操作能力和独立分析科学问题的能力,需要对环境化学实验教学进行不断的改革与实践,与时俱进,从教学内容、教学方法、实验过程管理和考核方式等方面进行了改革和探索,建立和完善了环境化学实验教学的模式和方法,多方位拓宽环境化学实验的教学平台,取得了良好的教学效果,为培养创新型满足高层次环境专业的人才奠定了坚实的基础。

参考文献

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[6]赵宽,刘海军,周葆华.环境化学实验课程的改革与创新浅析[J].广东化工,2017,44(8):230-231.

作者:顾运琼 莫莉萍 罗晓英 单位:北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室 广西地表过程与智能模拟重点实验室(广西师范学院) 广西师范学院环境与生命科学学院

第三篇:高等学校有机化学实验改革分析

摘要:有机化学实验是高校化学实验教学的重要环节,对于培养兼具动手能力及创新意识的高素质化学合成人才起到关键的作用。我们从加强安全意识及绿色化学理念、调整课程安排增强实验间关联、减少过度指导、调整考核方式等手段对现有有机化学实验课程教学进行改革,并取得了较好的成效。对于培养合格的化工人才,实现化学教学的素质教育,起到积极的推动作用。

关键词:有机化学实验;改革;素质教育;教学质量;绿色化学

化学是一门理论与实验紧密结合的学科,化学的理论及定律都是源于实验,同时又在实验中得到检验;化学实验课程将课本所学理论应用于实践,并总结实践中遇到的问题,去教科书中寻找理论支持[1]。化学实验能够激发学生学习化学的兴趣,激励学生学习化学的主动性,培养学生动手能力和创新能力,提高学生综合素质。大学有机化学实验是化学实验课中的重要组成成分,是高等院校化学化工、材料、制药等相关专业开设的必修课程。通过实验,可以加深学生对实验原理、性质和应用等知识的理解和记忆,使学生能够从化学现象中获得感性认识,并补充理论。通过有机化学实验教学向本科生传授实验基本知识,规范学生的实验基本操作和基本技能,培养学生正确选择有机化合物的合成、提纯及鉴别的方法,为将来进一步的学习和创新打下基础。传统有机化学实验常局限于对基本操作、性质验证及合成操作等基础性内容的学习。在教学方式上主要由实验教师准备好所需仪器、药品,教师讲授原理、示范实验操作,学生照搬照做。这种教学方式有助于培养学生的基本技能,减少实验失误及潜在危险;不足之处在于它忽视了对学生探究精神和创新意识的培养,因而不能达到培养高素质、创新型人才要求。目前,大学生的动手能力普遍较差,等到大学四年级做毕业论文的时候,还要从头培养基本操作,耽误时间。现在每年很多用人单位在招聘时,都增加对实验基本操作及基本技能的考察,有很多大学生因操作不规范、动手能力差被淘汰。什么原因导致了学生动手能力不强和创新能力不足,引起了很多一线教学工作者的了反思[2-3]。实验教学是本科教学实施素质教育,是培养富有实践能力和创新精神的高素质人才的关键环节,是培养学生动手能力和分析解决问题能力的主要手段[4-5]。本文从化工专业有机化学实验教学现状,实验教学改革等方面进行探索,以期实现提高有机化学实验教学质量,提高本科毕业生的专业素质的目的。

1着重强调操作安全及绿色化学

安全是化工行业的头等大事。今年以来,全国共发生10起化工和危化品较大以上的事故,导致41人死亡。其中,较大事故9起、死亡31人,同比增加2起、8人,分别上升28.6%、34.8%;重大事故1起,即山东临沂金誉石化“6•5”事故,导致10人死亡。特别是6月份以来,已接连发生5起较大以上事故[6]。无可厚非,化学实验的主要目的是将课堂学到的理论知识应用于具体的实践,并培养动手操作能力。以往的有机化学实验,也是尽可能满足这两点写在培养方案里的具体要求。然而,近年来,无论是实验室还是化工厂,安全事故频发,教育者必须从最开始严抓安全问题。因此,将实验室安全相关培训,作为进实验室的第一堂课,非常有必要。这点,无论是有机化学实验室,还是其他化学实验室都应当严格遵循。就有机实验而言,主要涉及到加热、回流、萃取、过滤等操作,看似简单,实则每步都有严格的操作规范,不按规范操作会带来严重的安全隐患。如,加热盘不可以触碰到电源线、书本等;加热回流严禁密闭操作,冷凝水上进下出;萃取的振荡方式,及时放气等等。这些操作相关的安全信息,授课教师都会讲解,但是就目前状况来讲,强调的还不够,需要再加大力度要求。除了这些有关实验操作的安全教育,实验楼逃生方法、灭火器使用方法、遇水火的应急措施、进实验室穿实验服、佩戴护目镜,实验室不可以穿拖鞋,女生不可以披发等等,必须多次强调,认真培训,合格之后方可进实验室开展实验。并将安全知识考核记入实验总评成绩。环境问题不容忽视,民众对化学的误解之一就是来自化学化工带来的污染和排放,因此要在学生做实验的最开始,强调环保意识。将环境的可持续发展与有机合成结合,实现绿色化学。课程过程中,对于特定的目标产物,引导学生发掘它的各种不同的合成路线,教师对其进行评估,找到最绿色,原子经济性最高的实验方案。此外,在化学实验中产生的有机废弃物,如,萃取之后的水相、过滤后的滤液、反应后的溶剂、产生的固体废弃物等,做到分类回收,放在各自的回收桶内,分类处理,降低对环境的危害。而不是一股脑倒进同一个废液桶或垃圾箱,甚至倒入水槽。安全操作和绿色化学作为头等重要的大事来抓,才能培养出专业过硬,对社会负责的合格的化工人才。

2调整课程安排,增强课程之间的关联

有机化学实验是化工专业本科生的专业基础课,实验安排为一学年,主要要求学生掌握基本的操作,如萃取分液、蒸馏(常压蒸馏、减压蒸馏、水蒸汽蒸馏、分馏等)、重结晶、熔点测定等,掌握合成固体、液体产物的方法。实验安排8~10个。以往的实验安排相互独立,关联性不大,为的是让学生在有限的学时内,学到尽可能多的基本操作类型。一个实验的好坏,对其他实验影响不大,学生对实验印象不深刻。因此在设计实验的时候,适当加强各实验间的关联,让学生在做新实验的时候,能够回顾旧实验的思路或操作;同时也为下一个更新的实验做准备。例如,让学生先做合成乙酰苯胺的实验,再进行以乙酰苯胺为原料的熔点测定实验。学生知道了样品纯度对熔点测定有很大关系,因此在做合成实验的时候特别用心,每一步都严格操作,特别是最后重结晶阶段,宁可产率略低一点,也要保证产物的纯度。合成苯基正丁醚的溴丁烷,由学生通过对正丁醇的溴化自己合成。学生为了保证醚化反应中原料足够,在卤代反应中尤其认真仔细,唯恐一步做错影响两个实验。这样,让学生奔着对自己认真负责的态度,做好每一个实验。在做实验的时候,教师也可以很自然的对上面的实验进行简单回顾,并检验学生掌握程度。

3减少过度指导,加强实验过程监控

以往有机化学实验,很多教师为了加快实验进度,避免出错,将有机化学实验的操作流程板书在黑板上,包括各步原料及加料顺序。学生只需要照着黑板上的流程按部就班进行操作,就可以完成实验,不必思考。教师还把实验各步骤中可能遇到的各种问题,提前告诉学生,并给出正确的解决方案。学生只是机械的操作工,很少思考,实验课变得很无趣,学生应付了事。教学中发现很多学生在进实验室之前已将实验报告的操作和现象部分写好了。改革之后的实验课程,在设计实验的时候跟教材上略作改动,学生只抄教材的话,不能够顺利完成实验。强调每做一步实验,记录该步操作及反应现象,强调即时性。教师讲实验的背景知识,合成路线,所用装置等详细讲解,具体操作简单讲解。如给出要得到产物的量,各个原料的配比,催化剂的配比等条件,让学生自己计算各个原料的质量(体积),催化剂的量,猝灭剂、中和试剂的量等。不必一一讲述各个环节注意事项,在讲好原则的基础上让学生自己领悟。实验过程中,加强对学生操作的监控,遇到问题或者可能潜在危险,能够及时阻止或者挽回。如在合成溴丁烷的实验中,有机相时而在上层,时而在下层。教师只交给学生如何判断有机相在上层还是下层的方法,而不是告诉他们每一步的有机相到底是上层还是下层。比较小的问题,不直接更正,而是让学生自主改正或者让同学帮忙改正。比如,学生在最初使用分液漏斗的时候,静置分层过程结束,分液的时候往往忘记拔掉漏斗上的活塞,导致液体滴不下来。这个时候可以让他旁边的同学帮忙检查。事实证明,由同学指出的错误,学生本人以及指出问题的同学记得最牢。这两人整个后续实验过程中,再也没有犯过同样错误。当然,对于有潜在危险的错误,教师应眼疾手快,马上终止,之后再跟学生详细讲解危险成因、处理方式等。

4调整考核方式

以前的有机化学实验成绩,分为报告分和实验操作分两步分,报告30%,实验操作70%。这样对安全操作没有起到重视,实验操作的分数也有一定的主观性。改革后的考核成绩分为实验成绩和笔试两部分,各占80%和20%。实验成绩又分为三部分:预习30%、操作40%、报告30%。这样,将对一个实验的考核细化,综合对实验预习准备情况、实验具体操作、实验结果整理等进行考评。注重成绩的客观性和公平性。实验部分的成绩为几个实验的平均值。笔试部分以闭卷考试的形式进行,考试内容包括装置、分离提纯方法等,更重要的是将安全操作、对突发事件的应急处理等有关安全事项作为考试内容,再次强调安全的重要性。在考试中加入对安全操作的考核,促进学生对安全更加重视。

5结语

通过改革,有机化学实验教学取得了较好的成效。学生对实验的预习更加积极主动,听讲更加认真,每一步操作都追求达到最好,更加重视操作规范性以及对反应废弃物的处理。提前写好实验步骤实验现象的现象消失,学生认真记录实验课程中的每一步操作每一个新的现象,并积极思考。学生的动手操作能力以及实践创新能力都有所提升。最明显的是,化合物产率较往届均有提高,纯度也提升了不少。达到了提高学生整体素质的目的。相信有机化学实验改革,对于培养具有探究精神和创新能力的化工人才,实现化学教学的素质教育,培养高素质人才,起到积极的关键作用。

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[6]安监总局剖析十大危化品事故[EB/OL].

作者:潘长多 单位:江苏理工学院化学与环境工程学院

第四篇:药学类专业有机化学实验评价方法改革

【提要】对药学类有机化学实验课程考核评价方法进行改革实践,改变原本建立在实验结果和实验报告基础上的评价方法,对有机化学实验课程从学生实验前预习情况、实验中操作水平和实验素养、实验后报告完整性3个方面进行全面考核,并细化、量化考核内容,实现对学生实验课学习效果的全面评价。实践证明,其能促进师生良好互动,激发学生积极性和主动性,有效提高实验课教学效果,是行之有效的有机化学实验课考核评价方法。

【关键词】教育,药学;专业业务;化学,有机/教育;实验室;教育考核

有机化学实验是本校有机化学理论课程的重要配套课程,是药学类专业基础实践教学不可缺少的一个重要环节;是为保证实验课教学效果、提高学生对实验课的重视而独立设置的一门实验课程。目的是让学生加深对有机化学基本理论知识的理解和掌握,掌握有机化学品使用规范和有机化学实验安全常识[1],掌握常用的有机化学实验技能并能进行简单应用。该课程分为基本操作技能实验部分和综合设计性实验部分,前者使学生在有机化学实验的基本操作方面获得较全面的训练,后者使学生能根据实验课题正确选择仪器、安装装置、初步设计合理的分离提纯方法及完成简单的有机合成实验,提高学生分析问题和解决问题的能力[2]。为培养学生严谨的科学态度和良好的实验习惯,切实提高学生的独立思考和动手能力,并通过实验环节使理论课与实验课的教学相辅相成,互相促进[3-4],作者将原来2人一组的实验改为1人一组,并改革原有的只是建立在实验结果和实验报告基础上的实验课评价方法。新的评价方法从实验前、实验中、实验后3个环节考核学生,旨在充分调动学生的积极性和主动性,激发学生对有机化学实验的热情,培养学生在实验过程中的质疑、反思和创新精神,并使教师全面了解学生实验效果,促进教学反思与总结,以便更好地开展后续教学活动,因此,设立了有机化学实验课程的评价标准,见表1.

1实验前考核学生预习情况

预习要求学生结合课本理论知识了解实验原理,清楚实验的操作步骤,掌握关键实验操作要点,了解有关仪器的操作原理和使用方法[5]。如乙酸乙酯的制备实验[6],其实验原理是乙醇和乙酸在浓硫酸催化下的酯化反应,是可逆反应,产物除乙酸乙酯外,还有水,从原理中学生不难理解为什么要使用干燥圆底烧瓶作反应容器。再如乙酸乙酯粗产品的提纯过程要求依次用饱和碳酸钠、饱和食盐水、饱和氯化钙、水洗涤,学生若了解洗涤原理,就不会搞错洗涤顺序。在该实验中,了解分液漏斗的操作原理,正确使用分液漏斗至关重要,常有学生因错误操作而导致产物丢失。对基本操作实验,实验书上都有参考的实验步骤,学生了解实验步骤,只能做到“知其然”,只有结合实验原理了解每一步操作的原因,才能“知其所以然”,才能清楚每一步操作的来龙去脉,从容自如地开展实验。对综合设计性实验,实验书上给出大概的流程,具体操作细节要学生根据原理和基本操作中的经验设计流程图。在预习前教师可针对性地留几个问题,引导学生预习,并要求学生在预习报告上进行书面解答。一份完整的预习报告包括实验原理及目的的简要概述;详细的实验步骤流程图,每一步操作的目的;预留实验现象和数据的记录区;教师预留问题的解答。教师在实验前检查预习情况,预习达到要求的学生才能开展实验[7-8]。

2实验中考核学生操作水平和实验素养

药学是一门以化学、特别是有机化学为基础的实践性较强的学科,对学生实验动手能力要求较高,药学类专业本科学生实验操作水平高低真实地反映了其综合素质[9-10]。有机化学实验课程的学习为药学专业后续课程如药物化学实验、药学综合实验等奠定了基础。因此,在该课程中一方面要让学生掌握基本的实验操作和实验技能,如熔沸点的测定,蒸馏、回流装置的搭建,阿贝折光仪的使用等;另一方面要培养学生良好的实验素养,包括良好的实验习惯、科学作风和刻苦的实验精神[11-12]。在实验中学生应遵守实验室各项规章制度,实验过程安全、有序,实事求是记录实验数据,不得弄虚作假,实验结束后按要求回收溶剂、药品及废液,自觉清理实验用品和台面。如从茶叶中提取咖啡因是综合性实验,先后要用到索氏提取装置、蒸馏装置、升华装置、熔点测定仪,热源用到水浴、沙浴,仪器装置颇多,不仅能考查学生是否掌握有机化学实验中常用装置的搭建,常用仪器的使用,还能考查学生能否安全有序地开展实验,实验台面能否时刻保持整洁。有些学生为了得到较高的产量,会多取原料,如苯甲酸的制备,偶尔会出现收率大于100%。产品收率的高低又是衡量实验结果的标准之一,教师应细心观察学生的实验过程,对弄虚作假的学生一定要严惩并教育。教师合理、公平地评价实验结果,才能激发学生认真实验的积极性,培养学生实事求是的科学态度。因此,在实验过程中对学生的考核包括实验操作的规范性、实验结果记录的真实性和完整性、实验事故及环境卫生清理。教师对实验过程中的各个环节仔细观察后给予评价,并将评价内容现场反馈给学生,一对一当场指导学生完善实验操作细节,避免在后期实验操作中出现同样的问题。学生在有机化学实验中打牢基础,培养良好的实验素养,对其以后开展后续相关课程的实验是大有裨益的。

3实验后考核学生实验报告的完整性

实验报告是对实验全面总结后形成的,是在实验后对预习报告的完善。一份完整的实验报告包括简要的实验原理、实验目的、详尽的实验步骤流程图(实验步骤应根据实际操作改动、与预习报告或有所不同),主要实验装置图、实验现象及实验结果的完整记录、实验数据的合理分析及思考题。对实验原理和实验目的,主要在于理解,没有必要长篇大论地抄一遍,因此,只要学生对其进行简要概述。对实验步骤,实际的和预习报告上的难免有些出入,要求学生尊重事实,在预习报告的基础上进行修改。准确地描绘实验装置图能帮助学生更深刻地掌握仪器的结构和使用方法,理解实验装置搭建的顺序和各仪器应放置的准确位置。如普通蒸馏实验中,烧瓶夹应夹在圆底烧瓶的磨口上,冷凝管夹应夹在冷凝管中部,这两个夹子学生经常会混用,使烧瓶固定不稳;温度计的位置也经常出错,温度计的水银球上沿和蒸馏头支管口下沿相平,位置不对,测量的沸点就不准确,通过实验装置图的绘制和教师的书面指正,学生能加深印象,有效规避此类错误。对实验现象和实验结果,要求当场用水笔记录在实验报告上,数据若有改正应在原有数据上划横线,正确数据记录在原有数据旁。实验中得到好的实验结果固然重要,但若实验结果不理想,能正确分析原因也非常重要[13],在评价得分上能弥补实验结果的不足。如正溴丁烷的制备实验,有些学生的产物特别少,多半是在洗涤分液或干燥时损失了,有些学生的产物是浑浊带水的,多半是最后一步所用仪器没有干燥透彻,学生如能分析出具体原因,就能在以后的实验中改进。思考题是对每项实验中原理或操作中典型问题的反映,如乙醇的普通蒸馏中水浴温度为什么可以设定在100℃,为什么止暴剂不能在接近沸点时加入,为什么体系不能密闭,哪个口是与大气相通的,学生通过实验体会或查阅资料完成思考题,加深对实验的理解。总之,有机化学实验作为一门独立的考察课,本校没有设考试,由于基本操作实验较短,为3课时,综合设计性实验较长,为9课时,所以,最后的总成绩是课时数的加权平均值。自采用该评价方法以来,明显提高了实验课教学效率。学生1人一组没有了依赖性,课前必须认真预习,搞清楚实验的来龙去脉;实验课堂评价分3个环节,占了总分的50%,学生必须认真对待每一个环节,再也没有时间玩手机了;在实验报告中能准确画出装置图,并对自己的实验结果进行个性分析,培养其分析问题和解决问题的能力。教师也在评价中付出了更多的时间和精力,在每个环节均公布分值,给予学生反馈,实时进行教学互动,提升了实验课教学效果。

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