有機化學實驗教學改革初探

張焱

(中國藥科大學 理學院,江蘇 南京 210009)

有機化學實驗教學改革初探

張焱

(中國藥科大學 理學院,江蘇 南京 210009)

有機化學實驗教學是一門智力與能力、理論與實踐緊密結合的課程。隨著信息技術的高速發展，有機化學實驗教學的改革勢在必行。通過查閱國內外文獻，結合自身多年的教學經驗，提出整合優化實驗教學內容、完善考核制度等舉措，創建基礎、合成、設計三層次，微型、綠色、與時俱進三特色的新教學體系。

有機化學實驗; 教學改革; 微型；綠色化學

1 前言

實驗教學作為高等院校教學活動的重要組成部分, 是提高學生創新精神和實踐能力的一個重要環節和途徑[1]。有機化學是一門以實驗為基礎的學科。作為一個21世紀的復合型人才，單純掌握深厚的有機化學理論知識是遠遠不夠的，還需要具備突出的實驗動手能力和創新能力。如何將實驗教學與理論教學有機地結合起來，在學生掌握基礎理論的前提下，提高學生的實驗動手能力、獨立思考能力和自主創新能力，培養學生實事求是的科學作風是我校有機化學實驗教學的一項主要任務。在當今信息技術突飛猛進、實驗新儀器和新技術層出不窮的情況下,有機化學實驗教學面臨著巨大的挑戰，改革勢在必行。

2 有機化學實驗教學改革

筆者通過查閱國內外文獻[2-5]，結合自身多年的教學經驗，就如何提高有機化學實驗教學效果提出了幾點拙見,以供商榷。

2.1 整合和優化教學內容, 建立實驗教學新體系

課程內容的質量關系著學生學習的動力和積極性。合理地設置課程體系，對學生實踐能力和科學素質的培養至關重要。總的來說，有機實驗課程的設置應從基礎、合成、設計三個層次，微型、綠色、與時俱進三個特色全面培養學生的動手能力和創新意識。需注意以下幾點：

2.1.1 加強基礎操作訓練，夯實基礎

有機化學實驗按內容分為基礎操作實驗、有機合成實驗和綜合設計性實驗三大塊。為了縮減課時，一些常用的基礎操作訓練如常壓蒸餾、液液萃取、重結晶等操作由于其在后續合成實驗中出現的機會多， 常常被壓縮到合成實驗中一起做，而未單獨訓練。通過實踐證實，這樣做效果很不好。因為合成實驗牽涉的操作步驟多，實驗過程匆忙，對基本操作的訓練達不到規范要求，更談不上培養良好的操作習慣了。而沒有好的基本操作技能，也不可能達到合成實驗要求的培養綜合實驗能力的目標，事倍功半。我校學生是在大一下學期開設有機化學實驗課的，通過近些年的教學發現，大一學生的實驗技能和實驗素質都很差。由于中學教學圍繞高考“指揮棒”轉，存在“做實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗”的不良傾向，造成中學實驗教學與大學實驗教學的嚴重脫節。這種脫節現象既不利于教學質量的提高，又影響了學生的身心發展。因此對于某些非常重要的基礎操作，要做到教師認真講解，學生反復練習。只有把基礎打扎實了，學生才能具備獨立操作有機合成實驗的能力。

2.1.2 有機合成實驗與有機化學理論教學緊密結合，理論聯系實際

有機合成實驗的進行緊隨基礎操作實驗教學之后，不僅能夯實有機實驗基本功，而且是理論教學中的一些重要反應的實踐驗證過程。作為培養學生動手能力和解決問題能力的一個承前啟后的環節，必不可少。通過這些合成實驗的學習，同學們不僅更加熟練了普通蒸餾、液液萃取、重結晶等一些基礎操作，而且對課本中反復提到的親核加成反應、羥醛縮合反應、酯縮合反應、康尼扎羅反應等都有了極深的感性認識。值得注意的是，這些有機合成實驗的教學時間安排應和理論教學很好地結合起來，努力做到理論和實踐的結合。

2.1.3 開設綜合設計性實驗，強調啟發式教學

通過基礎實驗技能的培養、有機合成實驗的進一步練習，在學生打好基礎的前提下，開展綜合設計性實驗。實驗教學初期，教師在講授有機實驗基礎操作的時候應做到搭裝置示范，認真講解，耐心指導。在學生打好基礎后，就應該調整教學方案，改變教學模式，由主角變導演，將學生放在主角的位置上，打破傳統教學中學生被動接受的弊端，采用討論式、提問式、啟發式、發現式等多種方法引導學生，由他們自己主動地去完成對本次實驗課內容的理解和掌握。由有解實驗變為求解實驗，由知識積累變為智能開發。這種教學模式，對提高學生的主動性和獨立思考能力起到積極作用。設計性實驗可從實驗教材中已有的合成實驗的反應條件、實驗裝置的優化出發，逐步擴展到給定目標化合物，同學通過查閱文獻、參考書，設計合成路線、實驗裝置，最終合成目標化合物。綜合設計性實驗的開設，對于培養學生獨立進行科學實驗的能力、良好的科研素質、獨立獲取相關文獻資料的能力都起到了決定性作用。

2.1.4 采用微型化實驗方法來代替部分常規實驗方法，減少實驗事故的發生

微型化學實驗是由美國的Mayo博士及其同事從1982年開始研究并試用的一種新型實驗方法。它是以微小量的試劑，在微量化的儀器裝置中進行實驗。其試劑用量是常量制備實驗的十分之一至千分之一，固體約為10mg～100mg，液體約為0.1mL～2mL。由于有機實驗試劑毒性大，揮發性強，易燃易爆，因此有機實驗的安全教學一直是教學中的一個重點。微型化實驗的優勢主要表現在實驗試劑用量少，輔助材料用量少，反應時間短，不僅降低了實驗成本，而且相應減少了爆炸、著火、中毒等事故的發生率，改善了實驗環境，極大地減少了實驗過程對環境的污染，提高了教學質量[6]。目前，北京大學、山東大學、中山大學、云南大學等全國幾十所高校均把微型化實驗列為有機實驗教學的內容。北京大學摸索了小量-半微量有機合成，已在教學中使用多年，效果良好，值得我校學習。

2.1.5 盡量使用低毒無毒的有機試劑，創建綠色環保的有機實驗教學體系

在實驗內容的安排上，應努力實現綠色化。綠色化學的基本內容是:由無毒害的原料, 在無毒害的催化劑、溶劑等反應條件下, 獲得對環境友好的產物[7]。有機化學實驗不可避免地會產生一些三廢，在有機化學實驗過程中應該合理收集和排放三廢，如對廢棄物不處理隨意排放，不僅對環境造成污染，而且會淡化學生的環保意識，養成不良的實驗習慣。在實驗操作中要求學生將實驗中產生的廢氣進行處理、對廢液進行回收處理、對產品進行回收利用。近些年，我校在這方面做出了努力，如將基本無毒的環己烷代替苯做為共沸除水劑、反應溶劑，將乙醇代替甲醇做為重結晶使用的溶劑，及時進行實驗三廢的處理等。但總體感覺力度過小，有待進一步加強。

2.1.6 及時向學生介紹實驗新技術新儀器，與時俱進

儀器設備陳舊是高校實驗教學的一個普遍問題，這不適應日新月異的實驗技術的發展。為培養適合社會的新型人才，在教學中應注意及時將先進的儀器技術設備介紹給學生，例如:在介紹熔點的測定時, 除介紹了毛細管測定法外, 還應介紹顯微熔點儀、電熱熔點儀、熱分析儀測定法，并演示顯微熔點儀測熔點的操作；在介紹普通蒸餾裝置時, 應將旋轉蒸發儀介紹給學生并作演示實驗；在介紹制備化合物的紅外光譜時，應使用傅立葉紅外光譜儀就學生自己制備的產品作譜圖，這樣不僅擴寬了學生的知識面，開闊了視野，而且增強了學生的實驗動手能力，提高了學生的學習積極性。

2.2 建立完善的考核制度，加強實驗教學質量調控

實驗成績考核制度直接影響著學生的學習態度和積極性。規范實驗考核制度能充分調動學生學習的主動性，對提高學生的實驗動手能力、獨立思考能力和創新能力起到了至關重要的作用。為了能客觀公正地反映學生的實驗能力，筆者認為有機實驗成績應改變原來單純憑印象給分的錯誤方法，而由平時考核、實驗筆試和期末考核三部分綜合量化給分，具體實施方案如下：

2.2.1 注重平時考核，加大其在總成績中的比例

教師對于平時實驗的考核應分兩部分組成。一部分是由出勤率、實驗態度、實驗裝置的搭建、實驗結果、衛生情況等組成，另一部分是實驗預習報告、實驗記錄、實驗報告成績。教師針對以上提出的幾個指標制作實驗考核卡片，以5分制及時記錄學生實驗情況，期末將每次實驗的成績總評而給出平時成績。

2.2.2 開設實驗基礎內容筆試，進行量化考核

為了預防學生只會做實驗而不懂實驗原理的現象出現，在學期末安排實驗筆試考試。考核內容主要是有機化學實驗的重要知識，包括實驗室規則及安全常識，化學儀器的使用和養護方法，基礎操作的原理及適用范圍等。

2.2.3 設置期末考核實驗，充分反映學生的實驗動手能力

在學期末，安排一個全面涉及基礎操作的合成實驗作考核。就實驗預習報告、實驗態度、實驗裝置的搭建、實驗情況記錄、實驗報告(要求當場交)完成情況、衛生情況等方面作綜合考察。

3 結 語

有機化學實驗教學是一門智力與能力, 理論與實踐緊密結合的課程。隨著信息技術的高速發展，有機實驗教學的改革勢在必行。我校應順應學科發展，在培養好學生有機實驗基本功的前提下，逐步建立基礎、合成、設計三層次教學內容體系，實現有機實驗教學的微型化、綠色化、與時俱進。努力提高學生的實驗動手能力、解決問題能力和科研能力，為21世紀我國經濟騰飛培養更多的創新型合格人才做出貢獻。

[1] 常慧，寧滿俠.有機化學實驗教學改革研究與高素質人才培育[J].實驗室科學,2007(2):48-50.

[2] 李蓉,張慶云,朱輝.有機化學實驗教學改革思路與實踐[J].西北醫學教育,2007,15(2):291-293.

[3] 孫風琴.化學課程教學內容改革與創新型人才培養[J].教育探索,2006,180(6):13-14.

[4] 周躍紅.創新教育與教育創新的研究與實踐[J].高等教育研究學報,2001,24(2):88-89.

[5] 陳喜鳳,許俊翠,袁詩海.改革化學實驗教學方式，培養學生創新能力[J].化學教學,2003(4):4-5.

[6] 張海艦.微型化學實驗的幾個問題探析[J].臨沂師范學院學報，2004(6)：143-145.

[7] 陸熙炎.綠色化學與有機合成及有機合成中的原子經濟性[J].化學進展,1998,10(2):123-130.

(責任校對 莫秀珍)

20140703

張焱(1974-)，女，湖北襄陽人，講師，博士生，主要從事大學有機化學理論和實驗教學與研究。

G642

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1674-5884(2015)02-0089-03