以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目的的有機化學(xué)實驗教學(xué)改革研究

劉艷霞

【摘要】有機化學(xué)實驗課程是化學(xué)專業(yè)、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)大學(xué)二年級學(xué)生的實踐課程。為了培養(yǎng)思維及能力都適應(yīng)新形勢的創(chuàng)新型人才，有必要轉(zhuǎn)變有機化學(xué)實驗的教學(xué)理念，改革原有的教學(xué)項目，并且增加研究型實驗內(nèi)容的教學(xué)方法。保證能夠在有機化學(xué)實驗教學(xué)中傳授化學(xué)知識和基本技能的同時，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新及科研思維，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和能力。結(jié)果表明：有機化學(xué)實驗課上學(xué)生們分析問題、解決問題時運用了更全面、綜合的專業(yè)知識，主觀能動性增強，創(chuàng)新意識與能力大大提高了。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新? 有機化學(xué)實驗? 教學(xué)改革

【基金項目】內(nèi)蒙古自治區(qū)高等教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃課題（NGJGH2018248）。

【中圖分類號】O621.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）25-0059-02

有機化學(xué)實驗在整個大學(xué)化學(xué)實驗中占有很重要的地位，它是化學(xué)專業(yè)本科生需要上一學(xué)年的專業(yè)基礎(chǔ)課程，可使學(xué)生掌握有機化學(xué)實驗的基本操作和基本技能，配合理論教學(xué)，驗證、鞏固和加深有機化學(xué)講授的基本理論和基本知識[1]。另外，有機化學(xué)實驗課還可以培養(yǎng)大學(xué)生分析與解決問題的能力，是促進知識向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必要實踐課程。

國內(nèi)外的教育教學(xué)工作者對有機化學(xué)實驗的教學(xué)改革研究有很多，為了實現(xiàn)有機化學(xué)實驗在加強學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力方面的作用，采用的方法各異，有的注重教學(xué)方法改革，有的注重實驗內(nèi)容改革，也有的注重實驗方法改革。根據(jù)文獻報道，北京大學(xué)改編教材后，項目內(nèi)容有120多個實驗，幾乎涵蓋了有機化學(xué)理論的每個方面。麻省理工學(xué)院編著了《Organic and Inorganic Laboratory》、《Chemistry Laborat？鄄ory Techniques》等重要課程，注重于實踐能力方面[2]。

我校屬于新進本科院校，所以為了提高教學(xué)效果，培養(yǎng)創(chuàng)新型化學(xué)專業(yè)人才，促進高等教育可持續(xù)性發(fā)展，有必要對我校有機化學(xué)實驗課程進行改革。

本研究主要從以下三個方面進行有機化學(xué)實驗教學(xué)改革探討：

1.轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)理念

目前，每個科目分別開展各自的實驗項目。然而，理論應(yīng)用于實踐的過程是多學(xué)科的綜合應(yīng)用。為了加強學(xué)生理論結(jié)合實踐的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，未來應(yīng)逐步將實驗教學(xué)向綜合性發(fā)展。結(jié)合實踐需求，將不同科目的實驗項目進行綜合，或者是將不同的理論知識應(yīng)用于同一個實驗教學(xué)項目中。所以，針對此項，首先修改了教學(xué)計劃，有機化學(xué)實驗課中盡可能地融入除有機化學(xué)知識外的其它化學(xué)知識，如無機化學(xué)（上）（下）、物理化學(xué)（上）（下）、分析化學(xué)（上）（下）等學(xué)科的知識。

2.對有機化學(xué)實驗教學(xué)項目進行改革

培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有機化學(xué)實驗課程，首先是有機化學(xué)知識在實驗中的應(yīng)用，同時也是實驗課程對有機化學(xué)理論知識的真實反映，是實驗知識與有機化學(xué)理論知識的結(jié)合[3]。因此，根據(jù)教學(xué)計劃重新制定了教學(xué)大綱，新大綱中的實驗項目如下：蒸餾和沸點的測定，分餾，液態(tài)有機化合物折光率的測定，萃取，C6H10的制備，C2H5Br的制備，C6H22O的制備，C4H8O2的制備，Stober法制備SiO2微球，TiO2納米粉體的制備，KH2PO4晶體的合成和生長，CaO2的制備及含量測定，活性炭的制備及吸附性能研究，納米BaTiO3粉體的制備，直接沉淀法Al2O3前驅(qū)體制備過程中含水量的研究。

新的實驗項目與以前的有機化學(xué)實驗課的內(nèi)容相比，體現(xiàn)出了幾個優(yōu)點：

（1）加強了有機化學(xué)實驗的綜合性和應(yīng)用性

新的實驗項目壓縮了基礎(chǔ)性、驗證性的內(nèi)容，選取了幾個代表性的實驗，如：蒸餾和沸點的測定、分餾、液態(tài)有機化合物折光率的測定、萃取。使大學(xué)二年級學(xué)生掌握實驗基本操作及技能的同時能夠熟練一整套設(shè)備的選取、組裝及使用，再結(jié)合各個學(xué)生對實驗和研究的興趣，采用多樣性和開放性的實驗手段，使學(xué)生能將無機化學(xué)、分析化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)等理論知識與實踐認識綜合性的應(yīng)用于有機化學(xué)實驗中，所以加入了以下幾個實驗項目，如：C6H10的制備，C2H5Br的制備，C6H22O的制備，C4H8O2的制備，Stober法制備SiO2微球，TiO2納米粉體的制備，磷酸二氫鉀晶體的合成和生長，過氧化鈣的制備及含量測定。

（2）加入研究型的實驗內(nèi)容

研究型的實驗，是大學(xué)生在掌握了基本的有機化學(xué)實驗技能的基礎(chǔ)上，再利用所學(xué)的化學(xué)理論知識和在綜合型實驗中多次訓(xùn)練的實驗?zāi)芰头椒ǎ嬲刂苽涑錾a(chǎn)、生活所需要的物質(zhì)[4]。上面大綱中活性炭的制備及吸附性能研究、納米碳酸鋇粉體的制備、直接沉淀法氧化鋁前驅(qū)體制備過程中含水量的研究三個實驗內(nèi)容的加入，正是研究型實驗內(nèi)容的設(shè)計，在生物質(zhì)活性炭的制備及吸附性能研究的實驗中，以內(nèi)蒙古牧區(qū)的羊糞或小麥、玉米等秸稈為原料，采用化學(xué)活化法制備生物質(zhì)活性炭，學(xué)生在自己查閱文獻資料后，選擇不同種類的秸稈，不同活化劑，單一活化劑或混合活化劑進行實驗，實驗過程可以設(shè)計單因素水平實驗，也可設(shè)計三因素三水平實驗，最后通過檢驗活性炭對亞甲基藍的吸附性能而得到最優(yōu)活性炭及最優(yōu)制備條件。如李夢雨同學(xué)的實驗過程是用羊糞作為原料，用H3PO4-（NH4）2HPO4混合溶劑作為活化劑，并研究活性炭對亞甲基藍的吸附性能。考查了單因素H3PO4-（NH4）2HPO4濃度、浸漬比和吸附時間對吸附性能的影響，得出最佳因素是20%-10%、4：1、3h，再設(shè)計濃度是0.2-0.075、0.2-0.1、0.2-0.125，浸漬比3.5：1、4：1、4.5：1，吸附時間2.5h、3h、3.5h的三因素三水平正交實驗，并對活性炭吸附性能進行優(yōu)化條件研究。結(jié)果表明：實驗條件在濃度20%-12.5%、浸漬比4.5：1、吸附時間2.5h的條件下，制備出的活性炭吸附效果最佳，吸附值可達4.79mg/g。另外，邵丹丹同學(xué)以北方小麥秸稈為原料，采用磷酸活化法制備活性炭，也是研究其吸附性能。首先，設(shè)計單因素實驗，吸附量最大的因素條件是：磷酸濃度40%、浸漬比2：1、吸附時間為110min。為了得到比較全面的數(shù)據(jù)，設(shè)計以磷酸濃度是35%、40%、45%，浸漬比是1.5：1、2：1、2.5：1，吸附時間是100min、110min、120min的三因素三水平正交實驗，并對活性炭進行了最優(yōu)化吸附性能的研究。實驗結(jié)果表明：磷酸濃度為0.4、浸漬比1.5：1、吸附時間110min制備出的活性炭吸附效果最佳，吸附值可達0.92mg/g。

研究型實驗的加入不僅鍛煉了學(xué)生查閱文獻、設(shè)計實驗的能力，同時也完整地體驗了整個實驗中科研實踐的全過程，有興趣的同學(xué)還可以根據(jù)自己的實驗內(nèi)容完成論文的撰寫，所以，培養(yǎng)學(xué)生科研能力的同時也有利于學(xué)生畢業(yè)論文工作的開展。

（3）培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力

有機化學(xué)基礎(chǔ)性實驗與有機化學(xué)驗證性實驗的學(xué)習，是學(xué)生學(xué)習有機化學(xué)實驗所必需掌握的基本技能與基本操作，基礎(chǔ)必須打好、學(xué)扎實才能建立起有機化學(xué)實驗課程下一步的計劃，而二者學(xué)習的目標也是為有機化學(xué)綜合型實驗奠定基礎(chǔ)，有機化學(xué)綜合型實驗涉及的專業(yè)知識更全面，需要有機化學(xué)、無機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)等化學(xué)學(xué)科的知識融會貫通，同時也需要開放性教學(xué)方法及應(yīng)用性實驗項目的相輔相成。

有機化學(xué)綜合型實驗又是有機化學(xué)研究型實驗的過渡，有機化學(xué)綜合型實驗是內(nèi)容上、知識上的綜合，與研究型實驗相比較，研究型實驗加入了學(xué)生自己查閱文獻、設(shè)計實驗、體驗了自己完成一個完整的實驗的全過程，每個同學(xué)的實驗步驟、實驗方法不盡相同，學(xué)生很有成就感，也很有興趣，知識掌握得更透徹，主觀能動性增強創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力也在逐漸的具備，而這種能力在有機化學(xué)綜合型實驗與有機化學(xué)研究型實驗的訓(xùn)練中會逐步增強，循環(huán)作用。

3.總結(jié)

轉(zhuǎn)變有機化學(xué)實驗的教學(xué)理念，改革原有的教學(xué)項目，并且增加研究型實驗內(nèi)容的教學(xué)方法。使得學(xué)生學(xué)習有機化學(xué)實驗課興趣提高，分析問題、解決問題時運用的知識不再單一，主觀能動性增強，大大提高了創(chuàng)新意識與能力，為化學(xué)專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)貢獻了實踐過程這一方面的力量。

參考文獻：

[1]聶旭亮，陳金珠，彭大勇.淺析農(nóng)業(yè)院校應(yīng)化專業(yè)有機化學(xué)實驗教學(xué)的策略[J].江西化工，2014（03）：168-169.

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[3]楊曉蘭，胡雪原，趙旭東，胡湘南，李勤耕，廖飛.探索教學(xué)研究型實驗室開放培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實驗室研究與探索，2011（07）：384-386.

[4]鄭婷婷，武沛，劉佳奇，孟祥福，左霞.師范專業(yè)有機化學(xué)實驗教學(xué)模式探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2015（01）：199-202.