黃道戰,藍虹云,盧建芳
(廣西民族大學化學化工學院,廣西 南寧 530006)
有機化學實驗是高等院校化學及相關學科的重要實驗基礎課,在基礎化學實驗教學中占有十分重要的地位,其教學目的是培養學生掌握有機化學的基本技能和基礎知識,驗證和加深理解有機化學的基本理論、有機化合物和有機合成反應的理解[1]。當前,我國高等教育優質資源嚴重短缺,不能滿足人們迫切期待接受高質量高等教育的要求。因此,高等教育改革與發展備受關注,越來越多的教育工作者開始注重探索與完善教學方式,以培養順應時代發展需求的合格人才。實驗教學的功能已經從“理論知識驗證”,過渡到培養學生自主學習能力、獨立分析與解決問題能力、初步科研與創新能力的重大轉變,如從教學方法[2]、教學模式[3-4]、教學內容[5-6]、成績評定[7]等方面對有機化學實驗教學進行改革探索,其中設置實驗理論或操作考試環節,對培養或提高學生學習的主動性、積極性起到重要的促進作用。不過,目前大部分實驗考核過程,僅限于實驗指導教師與由1名或1~2名學生構成小組的少數個體之間單向考核或評價活動,具有一定的局限性,例如實驗理論知識、操作要點、規范性、熟練程度、錯漏點等共性問題沒有得到充分的現場“展示”、“暴露”、檢驗、評價反饋,以及課后針對性的練習、改正與鞏固,考核現場受眾(學生)少,實驗教學效果或學生受益面難以達到最大化。針對上述問題,近年來,我們對有機化學實驗考核模式進行改革,推行“演講評”相結合的實驗操作綜合考核模式,取得了良好的教學效果。本文介紹具體的做法及體會。
有機化學實驗旨在培養學生正確選擇有機化合物的合成、分離與鑒定方法,掌握有機化學實驗的基礎知識和基本操作技能。因此,實驗操作考核內容包括基本知識和操作技能兩部分,要求學生認識和理解常用基本有機合成、分離純化以及理化性質測定儀器或裝置,如普通蒸餾、減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾、簡單分餾、回流攪拌反應、回流(索氏)提取、萃取(洗滌)與分液、減壓過濾、熔(沸)點測定等的原理、應用及裝配方法,熟練掌握常規玻璃儀器、鐵臺架、升降臺、雙頂絲(十字夾)、鐵夾、鐵圈等器械的選配及使用方法。根據實驗教學大綱設計考核內容,制定5~8分鐘時長的系列考題,并編寫相應題號。
考核學生人數:指導教師每次指導的學生人數,一般約為20人,分成若干小組,每組4~5人。
考核方式:分組分批、單人操作、閉卷考核、演(演示)講(講解)結合;指導老師對題目進行編號,學生在考核時現場隨機抽取題號,確定考題。
考核時長:根據操作難易程度設置考核時間,通常為5~8分鐘。
考核成績評分點: 包括器材選配是否正確、安裝拆卸操作的順序與規范性、講解及原理簡述等。
成績評定:不僅注重考查結果,也注重考查實際操作過程的細節和規范性。
由于實驗課程考核環節時間安排有限,對此,我們在第一次實驗課就對學生進行實驗教學環節重要性的教育,講明實驗考查的方法、內容、目的和要求,包括實驗考核的內容、程序和成績評定辦法,使學生做好思想和心理的準備,以積極、主動以及嚴謹求實的精神風貌貫徹于每次實驗課中。
在實驗考核的過程中,由于學生抽查到的考查內容涉及平時已完成的實驗項目,但每人抽查的內容有隨機性,這要求學生平時注重認知與積累,多數學生能分辨并挑揀出相匹配的儀器進行裝配。此時,我們不僅僅滿足于安裝的順序與快慢,而更注重細節是否規范。另外,對前3組學生,指導教師通過筆記、拍照或錄制短視頻方式記錄操作考試情況,作為今后教學的正面或反面案例素材,以及實驗操作考核成績評定的參考依據;對于后2組學生,指導教師組織、要求已完成考核的所有學生,作為觀眾在邊上認真觀察、記錄余下考生的實驗操作考核過程,尤其找出錯誤的操作,亦即“找茬”,以便在考核結束后的點評環節中對“茬點”進行評批、指正,最后由指導教師對考核和點評情況進行點評、更正、補充或總結。
在平時開展實驗或期末考核過程中,學生常常出現一個典型的不規范操作細節,即安裝裝置時,不太關注雙頂絲的開口方向,認為只要夾緊了就沒有問題,這樣的操作和認知顯然是錯誤的,殊不知有機化合物多為易燃易爆化學品,當開口朝下時,隨時在受到輕微觸碰后出現下滑或反應器脫落的情況,傾倒、泄露或灑落的反應物料一旦靠近熱源將引發安全事故。我們以雙肩挑扁擔和雙腋窩下夾扁擔的不同穩妥程度形象比喻雙頂絲受力原理,指出學生這一易出現的錯誤和問題,以便學生對該操作原理和操作要點有深入了解并獲得較深的印象,樹立實驗室安全意識,培養理論聯系實際、細致嚴謹的科學態度與良好的工作作風。
熔點或沸點是有機化合物最基本的物理性質之一,是有機化合物合成、分離、純化、鑒定及應用的一項重要指標,其測定在熔點測定、常壓蒸餾、減壓蒸餾、簡單分餾等基本操作訓練實驗中均有應用,安裝裝置時,各實驗項目對應的溫度計應依次放置在b型管、蒸餾頭、克氏蒸餾頭、刺形分餾柱中恰當的位置。通過“演講評”活動,學生明白了熔點和沸點的共性表征指標是溫度,而溫度計感溫泡的上限與下限對齊的位置將直接影響實驗結果。學生通過細致觀察、歸納總結、比較差異,加深理解了實驗原理,掌握依據有機化合物的性質如沸點差異而采用相應的實驗方法進行分離純化。此外,學生在該環節中還獲得了表現及表達的機會,科學思維搭建、語言表達及交流能力也得到了提高。
有機化學實驗教學操作考試“演講評”活動是根據有機化學實驗教學的特點,在實驗教學過程或實驗課程結束時設置的一種考查學生了解、掌握實驗原理和操作技能的有效辦法,它要求某個學生在指導教師和班上同學都存在的實驗考核現場,能夠對隨機抽取的某個已學實驗教學項目,在規定時間內迅速、準確選擇適宜儀器類型與規格,按科學規范的順序安裝好或操作,并對實驗原理、操作要點及關鍵步驟進行簡明扼要的陳述,接著隨機抽選其它同學進行“找茬式”點評、糾錯或補充,最后由實驗指導教師給予點評、更正或補充。這種由學生實驗操作演示與講解,其它同學現場“找茬”點評,指導教師即時補充、更正構成的實驗教學活動,具有現場受眾多、互動交流好、知識技能信息反饋及時的特點,能夠取得良好的實驗教學效果。
(1)有利于促進學生對實驗理論和操作技能的復習與鞏固。實驗考核由以往的個別抽查改為全員考核、單人操作、隨機選題的全面操作考核,有可能在師生面前的“出彩”或“出丑”的心理作用,會倒逼學生在平時實驗中認真學習、獨立操作與思考、自覺實踐,或者在實驗操作考核前自覺進行全面而系統的學習或復習,促使學生形成自覺學習、主動學習的良好習慣。
(2)有利于及時發現、修正或補充學生的實驗操作知識和技能。指導老師在觀察、了解所有學生的考核情況后,即時進行現場評價和反饋,全面客觀地評述學生實驗操作過程,糾正其中的認知或操作錯誤,提高和鞏固動手操作能力。
(3)有利于促進學生注重實踐操作細節。同學相互間的“找茬”,不僅培養學生形成專心致志、仔細觀察和及時記錄的良好習慣,也使其會在無意或有意之中,發現或找到實驗操作的要點和關鍵點,學會把握成功的關鍵問題,提高發現問題、分析問題、解決問題的能力。
(4)有利于加強學生表達溝通、科學思維的培養和訓練。學生們經過平時的積累及演示環節發現問題后,使用準確的語言條理清晰、有條不紊地進行“講評”,有益于自身專業語言表達、科學思維、團結協作精神意識等能力的鍛煉和培養。
通過上述的“演、講、評”綜合考核模式實踐,豐富了教學環節及成績評價體系,有效地改進了傳統的灌輸教學模式,充分調動了學生學習的積極性與主動性,對學生鞏固專業知識、提高專業技能素質、培養創新精神與團隊協作意識有良好的助推作用,學生的觀察能力、實踐能力、思維能力、整合能力和交流能力等綜合能力得到明顯提高。然而,隨著本科教育教學的深入發展以及科學技術的日新月異,有機化學實驗教學改革與創新仍需要不斷地推進。