基于不同培養需求的實驗教學內容設計與實踐
——以“茶葉中咖啡因提取”為例*

謝俊杰，張 舜，張胥雪，陳燕勤

(新疆農業大學化學化工學院，新疆 烏魯木齊 830052)

茶葉中含有多種生物堿，其中以咖啡因(又稱咖啡堿)為主，其含量占茶葉干物質總質量的2.0%～5.0%之間[1]。而咖啡因作為一種重要的醫藥工業原料，它具有刺激心臟、興奮大腦神經、利尿和消除疲勞等作用[2]。從茶葉中提取咖啡因是本科有機化學基礎實驗教學中的一個重要有機化合物制備實驗[3-4]，在農業院校或農科專業更是必須開設的實驗項目。與此同時，隨著中學化學教學改革，“從茶葉中提取咖啡因”實驗在很多高中已作為供學生選修的探究(綜合設計)性實驗項目[5-8]。甚至該實驗內容還出現在了2019年全國高考理綜試卷中。

茶葉中咖啡因提取實驗中的提取步驟主要用到共沉淀法、直接升華法、索氏提取法和樹脂層析法等[9-11]。由于受學時限制，多數都會選擇直接升華法，但因升華溫度控制困難，產率低，初學者的實驗效果經常差強人意。為了提升實驗效果，培養學生的實驗綜合能力，高校教師們從提取方法[12]、儀器設備[13]、檢測方法[14]等方面不斷的嘗試改進和探索。為使“茶葉中咖啡因提取”實驗更貼合“新工科、新農科”對學生綜合實驗能力和雙創能力培養的要求，依托新疆農業大學基礎化學實驗教學平臺，在反復實驗的基礎上，我們對實驗教學內容進行重新梳理，以天然產物科學研究方法和步驟將實驗進行模塊化劃分。提出以水為提取劑采用超聲提取法，既可縮短提取時間還能使提取溶劑對環境的危害降到最低；……