大學有機化學實驗“模塊式”教學初探

摘 要:針對目前高等院校有機化學實驗教學的現狀，提出了模塊式有機實驗教學;從改革實驗教學的內容和方法上做了初步的探討，將大學有機化學實驗基本內容在系統化基礎上實施模塊式教學，以適應當前較少課時下有效地實施有機化學實驗教學，提高實驗教學質量。

關鍵詞:實驗教學 模塊化 有機化學

中圖分類號:G420文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)10(c)-0157-02

引言

實驗教學在人才培養中占有極其重要的地位，起著不可替代的作用，尤其在個性化教育和因材施教方面作用更為獨特[1]。在有機化學實驗教學實踐中，對傳統的實驗項目進行整合優化，使實驗內容由簡單到綜合循序漸進式地模塊化，尤其是在目前實驗課時較少的現狀下，這種形式的教學改革具有一定的可行性與實效性。

有機化學是以實驗為基礎的一門課程，在有機化學實驗教學中，有機化學實驗技術是高等院校化學及其相關專業學生必備的基本科學素質之一;教學內容和課程體系的改革是高等學校教育改革的重點和難點，而實驗教學改革又是難點的難點。傳統的有機化學實驗教學，多數是以掌握基本操作技術、驗證有機化合物的性質及合成方法為目的，其大多依附于理論教學，這種依附于理論教學的實驗教學，無論是實驗時間安排還是實驗內容都阻礙學生自主性和動手能力的發揮和發展[2]。針對這一現象，我們大膽轉變實驗教學觀念，改革實驗教學內容，打破原有傳統的實驗教學模式，按模塊化方式將實驗教學進行整合，樹立以能力培養為中心，促進學生個體及創造性發展的新的實驗教學體系。

1 實驗模塊的設置思路與做法

1．1 合理地調整實驗內容

有機化學實驗模塊教學就是將原有的實驗教學內容進行合理的劃分、歸類和綜合，合理地設置符合實際的新實驗項目，將有機化學實驗劃分為三個模塊，初步形成了新型的有機化學實驗教學體系。

1.1.1 基本操作實驗模塊

包括計算機模擬實驗、基本分離操作(蒸餾、分餾、回流、水蒸氣蒸餾、重結晶、萃取等)、熔點與沸點測定、折光率測定等。在沒有動手操作前，利用現代多媒體手段，結合教師的講解，讓學生在計算機上進行模擬實驗，熟悉所使用的儀器和相關原理，為后續操作奠定基礎。

1.1.2 綜合實驗模塊

該模塊是對基本操作的鞏固與強化，使學生通過這一模塊的訓練，逐步建立有機化學實驗研究的基本思路，學會基本方法，掌握有關科學原理。比如，通過“苯甲醇和苯甲酸的制備”實驗，使學生鞏固蒸餾、萃取、重結晶、測熔點和折光率等基本技術，同時讓學生熟悉有機合成的基本方法:一要根據反應物料的理化性質和反應原理正確的設計反應裝置;二要根據產物的相關性質設計合理的分離純化方法;三要學會初步的鑒定表征產品的方法。

1.1.3 綠色化學實驗模塊

通過典型的符合綠色化學要求的實驗，讓學生建立綠色化學理念和基本思想，如通過微波輔助合成乙酰水楊酸實驗，熟悉微波法這一現代合成手段，認識微波輔助合成的快捷和便利，恰好這個實驗的反應不需要溶劑，從中使學生了解有機合成工藝如果沒有溶劑，即免去除去或回收溶劑的過程，又不會產生多的廢液外排。通過此類實驗，讓學生深切體會什么是綠色有機化學，對以后從事相關的綠色化學科研和工藝開發打下一定的基礎。

1．2 精心設計實驗項目，注重培養學生的應用新能力

培養應用型人才是當前大學教育十分重要的任務，構建與應用能力培養要求相適應的實踐教學體系，設計科學合理的實驗教學模式是實驗教學改革不斷探索和創新的方向[3]。

我們在設計實驗項目中注重現代化學技術與方法在實驗教學內容中的體現，使學生在實驗課中熟悉新型儀器、掌握新的技術手段，從中提高相應的能力與素質。

基本操作模塊，將實驗內容與實際生產緊密結合，克服學生只是唯實驗而操作的缺失目的性的意識，通過實驗使學生知道自己訓練的技能在實際中會有什么應用價值，教學始終貫穿學有所用的思想，以激發學生的興趣和主觀能動性。如蒸餾和分餾實驗設計成“工業酒精的提純”、水蒸氣蒸餾實驗操作設計為“提取橙子皮中的橙油”、柱色譜操作實驗設計成“菠菜中色素的分離”等等。

綜合實驗模塊的內容設計，是在加強基本操作技能的基礎上，進一步理解理論課所學的相關有機化學反應和合成原理，加強理論與實踐的緊密結合。為培養學生應用和創新能力，通過綜合性的多步實驗，為學生后續課程的學習、大學生創新實驗研究和畢業設計打下良好的基礎。如“2-甲基-2-己醇的制備”實驗，通過課前預習了解:什么是格氏試劑？格氏試劑的合成要注意哪些問題？以1-溴丁烷和丙酮為主要原料合成2-甲基-2-己醇可能的反應有哪些？如何避免副反應？再經動手操作，學生學會了如何根據反應原理設計實驗過程，包括儀器的干燥、反應裝置的安裝及產物的分離等。

綠色有機化學實驗內容的設計，重點在選擇實驗原料時注重環保和無毒性質，減少實驗試劑的消耗，節省實驗時間，減少對環境的污染。一些實驗的脫水劑濃硫酸用固體酸代替，如乙酸正丁酯合成實驗，使用SiO2/雜多酸代替硫酸作催化劑;乙酰水楊酸的合成用微波輔助催化等等。

2 注重學生操作技能的訓練和綜合素質的提高

作為以實驗為基礎的一門學科，實驗教學應該用現代科學的觀點來構建課程體系，選擇實驗教學內容，組織實驗教學，合理并有效地引入先進的科學技術方法，使傳統的實驗內容與現代技術很好地結合起來。

2.1 基礎實驗與現代科學技術有效地結合

為了提高學生對實驗課程的學習興趣和積極性，拓寬學生的知識面，培養學生掌握現代實驗技術的能力，我們將基礎實驗進行了篩選和優化，供不同培養方向的學生合理選擇。在實驗中，學生可根據課程要求選擇幾個相關內容的實驗項目，系統地掌握解決實際問題的能力。如在雙糠醛合成實驗中，增加了利用高效液相色譜分離手性雙糠醛的實驗內容，等等。

2.2 引入計算機技術，利用計算機輔助教學

我們購置了有機化學實驗計算機模擬課件，把多媒體技術引入實驗課中，既可以激發學生的興趣，又提高了操作的準確性，減少失誤，動手能力明顯提高。

2.3 在實驗教學中加強“綠色化學”理念教育

綠色化學是有機化學實驗教學中必不可少的重要環節與內容[4]。綠色化學實驗既培養學生的能力，又養成節約、環保的良好習慣。激發了學生探索“綠色化”實驗的熱情。將“肉桂酸的合成”等典型實驗改為微型化實驗，明顯地降低“三廢”排放量，減少實驗成本，使學生在實驗過程中樹立環保意識，將“綠色化”指標納入對學生實驗成績的考核。

2.4 在實驗教學中重視分析表征手段

培養學生科學研究的基本能力與素養，是有機化學實驗教學的重要目標之一。通過實驗教學，提高學生分析問題與解決問題的能力，加強實驗能力的較為全面的訓練，提高學生的綜合素質。在綜合實驗模塊中適當增加相關的的分析檢測手段內容，充分利用實驗室的儀器，對實驗的產品進行相應的分析或表征。如晶體產品，則用顯微熔點儀測其熔點，初步鑒定產品的純度;對液體產品，可測定產品的折光率以及沸點;或者將產品進行薄層色譜分析，定性地檢測產品是否純凈。另外，還利用紅外分光光度計、高效液相色譜等儀器對產品進行化學結構鑒定與產品含量的測定。

3 實驗教學效果

采用“模塊式”有機化學實驗教學，教學效果明顯優于傳統的教學方式。按三大模塊授課，實驗目標更為明確，實驗方法，實驗手段更接近生產實際，培養了學生綜合解決問題的能力。在沒有增加實驗學時的情況下，把實驗內容分層次模塊化，便于遞進式教學，利于學生從知識積累向能力形成轉化。我們通過對兩屆學生進行模塊式教學實踐，切實體會到有機化學實驗模塊化教學比以往的傳統式教學有如下優勢:能根據不同專業課時不一的現狀，靈活選擇教學內容;更有效地實施因材施教;進一步提高學生的學習自主性;利于學生科學素質提高。

參考文獻

[1]張文泉．本科實驗教學模塊建設與運行相關問題探討[J]．北京工業大學學報(社會科學版)，2007，7(5):74～77.

[2]李艷君，鄢應．州，關浩．實踐教學四大模塊的研究與實踐[J]．大連民族學院學報，2002，4(4):53～55.

[3]王旭，張瑞仁，劉翠娟.有機化學實驗模塊式教學的研究[J]．黑龍江醫藥科學，2008，第3l卷第5期:83～84.

[4]王海滔．有機化學實驗在教學管理創新中的“綠色化”探索[J]．廣東化工，2008，35(12):120～122.

①本文為湖南農業大學東方科技學院教改資助課題。