前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的有机化学实验的基本知识主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
【关键词】化学;实验教学;有机化学
有机化学是一门实践性很强的学科,有机实验对有机化学的发展起着至关重要的作用。有机化学实验是一门重要的实践性和操作性课程,作为医学检验专业学生必修的一门实验课程,属于医学检验专业学生公共基础课。
有机化学实验其主要目的是:通过实验教学使学生得到基本操作和基本技能的全面训练。实验教学配合课堂教学,加深课堂讲授的基本理论和基本知识,并对课堂知识加以验证和巩固。培养学生观察和操作、分析问题和解决问题的能力,是学生形成实事求是的科学态度,细致严谨的科学作风与良好的实验操作习惯,为以后进一步的学习、工作和科研打下扎实的基础。对于医学检验专业学生理解有机化学知识及应用有着重要的作用,同时对于学生解决实际的化学问题及培养学生学习有机化学兴趣方面有着不可忽视的作用。
实验教学与课堂理论教学紧密配合,能够为学生搭建理论与实际的桥梁。理论与实验相结合,能够使学生有效加深对有机化学基本原理的深入理解与掌握,同时又能使学生掌握有机化学实验的基本方法和相关实验技能,从而使学生学以致用,学会运用所学的知识,去解决现实中遇到的化学问题。
为了提高实验教学质量,充分发挥有机化学实验教学在培养学生创新能力的作用。从课程自身特点与医学检验专业特点综合出发,培养学生创新能力,进行教学内容与教学方法及实验考核体系的探索实践,贯彻基本化学技能教育思想及实践。
在具体的实验教学中,根据医学检验专业有机化学实验课程的特点,有针对性地选择医学检验专业有机化学实验项目,合理设置实验项目,实验项目的安排要注意实验课与理论进度,应该在学习和掌握了理论知识以后,进行实验,避免理论和实验相脱节,影响实验教学效果。注重课程内容设置的系统性与完整性,充分利用有限的实验学时,最大限度的提升学生的综合实验技能。
注重实验基本操作的练习。基本实验操作技能的掌握非常重要,它是学生进行更复杂实验操作及设计的基础。有机化学实验基本操作技能决定了后续课程药物化学实验操作环节。在实验教学中,根据对有机化学实验学习的要求,使学生熟练掌握基本的实验操作,如萃取、蒸馏、回馏、重结晶、化合物熔点及沸点测定等。蒸馏是分离有机化合物经常用到的方法之一,装置的组装是考验学生实验基本技能的重要参考,正确熟练的组装装置是进行化学反应的基础。
培养规范的实验操作习惯。有机化学作为基础公共课,是后续很多课程正常进行教学的基础,规范操作习惯的养成有利于进行其他课程实验。实际教学中,很多学生操作实验不熟练,对于基本的实验原理缺乏深入的思考和理解,规范操作可以避免实验失败,可以更好的避免事故的发生。比如萃取的时候,很多人直接将待分离物质直接倒入分液漏斗中,没有按照规范的实验步骤先检验是否分液漏斗有泄露,最终导致所得样品洒漏,除此之外,萃取的时候,很多学生只开旋钮而不拔开塞子,导致液体流动很慢甚至不流,耗费实验时间,影响实验进度。
注重以学生为本,培养学生自主参与试验设计和讨论。比如在连续多步有机合成实验中,反应前一步产品的收率与纯度,会决定接下来实验的产率,以至于影响到整体合成,具体实验中就要求学生注意这种类型实验的每一个环节。如甲基橙的制备,对氨基苯磺酸重氮盐的制备作为第一步反应,它的顺利与否决定了接下来利用偶联反应制备产物甲基橙,在具体实验操作中,要注意影响反应正常进行的原因,尽可能使实验进行顺利。
注重学生创新能力的培养。很多的有机化学反应有其自身的特点,相同反应采用不同的方法,往往得到的实验结果千差万别。针对这种情况,学生根据具体的化学反应情况,积极查阅相关的化学资料和书籍,分析有可能造成差异的原因,积极提倡进行创新。学生在整个实验过程中,根据具体情况自主灵活运用相关实验仪器,进行合理的实验设计,积极主动参与到实验中,使学生的综合实验能力及创新能力得到一定的提高。
有机化学实验教学的实践证明:通过合理设置实验教学内容和项目,培养学生规范操作习惯,加强基础实验操作技能的练习和掌握,培养学生的创新意识和创新能力,充分调动了教与学的积极性。
在今后的有机化学实验教学中,更加注重体现以学生为主体的教育思想及理念,不断积极探索新的教学模式及方法,不断总结,努力提高有机化学实验教学水平。
【参考文献】
[1]曾昭琼.有机化学实验[M].北京:中国中医药出版社,2012.
[2]刘艳珠,戴延凤,邓峰杰,邓瑞红.在有机化学教学中如何应用启发式教学[J].化工高等教育,2014(6):89-91.
[3]吉卯祉,黄家卫,胡冬华.有机化学实验[M].北京:科学出版社,2015.
[4]朱志超,卢惠娟,彭俊军.有机化学“教法”与“学法”的改进与实践[J].化工高等教育,2014(6):69-71.
关键词: 生物专业 《有机化学实验》课程 教学方法
《有机化学实验》作为一门实验性课程在大学有机化学学习中占有重要的地位[1]。实验是培养学生动手能力,即实践能力的唯一途径。在此过程中学生更易于发现问题,并锻炼解决这些问题的能力。另外,通过该课程的学习,有利于学生巩固理论知识,做到理论与实践相结合。正是由于实验是有机化学理论教学研究的基本方法和手段,因此实验教学是高等学校化学专业教学体系中一个必不可少的教学环节[2]。然而考虑到不同学科专业的特点,有机化学实验课程的教学方法应根据所学专业的不同而适当做一些改变。
生物专业与化学有较为紧密的联系,而其专业的学生必须经过有机化学的理论学习及实验技能的锻炼才能够更好地掌握本专业的知识,做到游刃有余。生物专业的学生所掌握的有机化学基础知识有限,而有机化学理论教学一般采用灌输式教学,学生很难接受、消化这些知识。针对生物专业及其学生的特点,我们在大学有机化学实验教学时应当及时去发现问题,尽力解决学生的问题。对于长期从事有机化学实验教学的教师来说应该认识到其重要性。下面将主要探讨近年来我在该课程教学过程中的体会及在教学方法上做出的若干实验性探索,主要体现在以下两个方面。
一、选取合适的实验内容
实验内容的选择非常重要。首先要认识到生物专业的学生与化学专业的学生最大的不同就是在于理论课程的难度。一些年轻的教师为了方便,在教学过程中直接把化学专业的实验教学模式照搬照抄,结果生物专业的学生反应较为吃力,这足以说明实验内容选择不当,难度偏大。因此,我们应当把重新调整实验教学内容作为生物专业实验教学的重中之重。首先将教学内容进行重新组合,沿着由易到难,逐渐由简单基本操作向以合成、制备实验为主的思路进行转变。稍微具体一些就是将实验大纲中所要求的基本操作拿过来让学生反复练习,详细讲解实验过程中的注意事项,比如:实验成功的关键点、操作有无危险等。在学生逐渐掌握有机化学实验的基本操作之后可以进行一些典型的性质实验。将基本操作与性质实验相融合,即从有趣的试验现象中提出疑问,动手再去解决这些问题,能达到良好的教学效果。
二、适当增加设计性的综合实验
前面我们采取的教学思路即是由基本实验操作到性质实验,然后进行合制备实验。经过这一过程的强化训练,学生应该从整体上对有机化学实验课程有更深刻的理解和认识。而设计性的实验却具有更大的难度。这是因为设计性实验是一门综合性实验。它不仅包含大量的基本实验知识和基本操作,还提供学生发挥个人想象能力的机会。从另一角度去想,设计性实验是教师给出一个实验题目由学生去想方设法去完成的。因此,为了完成给定的任务,学生便独立动脑,查阅相关合成路线,在众多的合成路线中还要有所考虑和取舍。然后,学生才能动手尝试合成。总之,这种设计性实验需要灵活地将所学的理论知识与实验技能相结合。学生在实验过程中完全处于主动的地位,借此设计性实验又可以培养学生严谨的科学态度和良好的实验技能。进一步来说,设计性的实验既加强了学生基本实验技能的训练,又加强了理论与实际的联系,这对培养学生独立进行科学研究的能力有着非常重要的帮助。
总之,《有机化学实验》属于应用性、实践性都很强的课程,教学方法要根据学生及其所学专业的特点改进,即要紧紧围绕强化学基本理论知识应用和基本实验技能训练。针对基本实验技能训练和分析解决问题能力培养进行设计,体现学生的主体地位、教师的主导作用。通过以上教学方法的设计和实施,能够达到“教、学、做”的有机融合。不但考查学生基本知识、基本技能的掌握和运用能力,而且能够评价学生的学习态度、培养团队意识和科学精神。在《有机化学实验》教学方法的探索中,我深刻体会到教学方法的灵活运用非常关键。但有一点我们必须谨记,教师的角色必须从“授人以鱼”向“授人以渔”转变,时刻以学生为中心,才能培养学生的实践能力、创新能力、综合应用能力。
参考文献:
食品研究的主要对象如糖类、蛋白质、淀粉等都是天然有机化合物,食品加工过程中使用的各种助剂和添加剂如保鲜剂、香精香料、甜味剂、防腐剂等大多数为合成有机化合物。食品科学与工程专业主要培养食品的营养健康、食品卫生与安全性评价、食品质量控制及食品加工方面的专门人才。有机化学是食品科学与工程专业重要的基础课,有机化学知识的掌握程度将直接影响学生对该专业后续的食品化学、生物化学、食品原料学、食品分析等课程的学习。该校食品科学与工程专业近年来以高鸿宾主编的《有机化学(第四版)》作为教材,并根据专业特点,在教学过程中融入食品类与有机化学相关的知识及教学案例。在教学过程中学生反映该课程有机化合物数量庞大难于记忆,有机化学反应机理和规律复杂不好理解,知识零散不好学习等。结合多年的教学经验,课程组对教材内容进行合理的优化,以官能团为主线进行讲解,并将各类化合物有机的融合在一起,将基本理论和反应机理合理的分散。使学生在掌握有机化学基本概念和基本理论的同时,理解所学知识与专业的结合应用。注重有机化合物分子结构和性质及结构与化合物性质之间的相互关系,各类有机化合物之间的联系及转化方式。将经典有机化学知识与食品科学特色知识合理的结合,如将动植物油脂内容在烃类中引入,将保鲜剂、香精香料、甜味剂、防腐剂的化学性质、合成及应用在相关章节中均做必要讲解。虽然涉及内容不够全面和深入,也是学生感受到有机化学课程对食品类专业的重要性。适当的增加食品有机化学相关内容,组织一些专题讨论,鼓励学生查阅相关资料后进行自由讨论,使学生理解有机化学知识在食品类专业的应用。
二、精选教学案例,培养学习兴趣
案例教学法是将理论与实际相联系,将本专业的相关实际问题精选出来,根据课程特点进行组织分析、讲解并探讨的一种教学方法。有机化学应用于食品科学与工程专业的教学案例很多。近年来,食品安全问题层出不穷,三聚氰胺、地沟油、增白剂、瘦肉精、塑化剂等给人类生命健康造成了重大威胁和伤害。三聚氰胺俗称蛋白精,是一种化工原料,添加到牛奶等食品中能提高蛋白质的检出量,但不等同于蛋白质。2008年7月至今已使1000多名婴儿患泌尿系统结石,危害极大。面粉中增白剂有效成分是过氧化苯甲酰,对上呼吸道和皮肤具有强烈的刺激性和致敏作用。塑化剂又称增塑剂,广泛用于高分子材料如塑料的加工,结构达百余种,某些结构类似于荷尔蒙,又称“环境荷尔蒙”,其中应用最广泛的是邻苯二甲酸酯类化合物。长期食用塑化剂会造成内分泌失调、生殖系统异常、甚至引起畸胎和心血管疾病,塑化剂污染目前已成为重大的食品安全问题。添加于食品中的增稠剂羧甲基纤维素钠和β-环糊精等,抗氧化剂叔丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、没食子酸丙酯(PG)等,防腐剂苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐类、对羟基苯甲酸的酯类等均为人工合成的有机化合物,不合理使用或滥用会对人类生命健康造成影响。将一些与食品密切相关的有机化学知识经过认真梳理后渗透进不同的章节,不但可以提高食品类专业学生对有机化学学习重要性的认识,还可以培养学生学习有机化学的浓厚兴趣。合理的安排与专业相关的教学案例,在教学过程中取得了良好的教学效果,使学生深刻理解到了作为食品科学类专业的基础课与后续专业课有密切的关系,还使学生平时利用有机化学知识去研究和探索食品卫生和食品安全等方面问题。
三、改革实验教学,加强能力培养
以前有机化学实验内容不分专业特点,均是通用实验,针对性不强。通过对该校食品科学与工程专业有机化学实验教学效果调查,发现有学生反映实验内容与食品专业关系不大,学生实验过程中不愿思考,学习兴趣不高。针对这种情况,该校有机化学课程组认真对有机化学实验内容进行了探索性的优化,在安排2~3次实验讲解有机化学实验基本知识、培养实验基本操作能力之后,其它实验均选取与食品专业相关内容。苯甲酸、苯甲酸乙酯、苯甲醇、薄荷酮、肉桂酸等均是食品中常用的防腐剂、香料和食品添加剂的合成中间体,在讲解这些化合物用途的基础上,在实验中安排学生制备这些化合物。从胡萝卜中提取β-胡萝卜素、从茶叶中提取咖啡因、从花生仁中提取花生油及从牛乳中提取分离酪蛋白和乳糖实验的开设,使学生对天然有机化合物及其提取分离方法有了更深刻的认识。在综合与应用实验中安排了香料洋茉莉醇和葵子麝香的合成,也有学生做了葡萄糖酸锌的制备。通过实验教学一系列探索和改革,逐渐形成了以实验基本理论和基本技能为基础,以物质制备和提取分离为主线,结合食品科学与工程专业相关内容为特色的,专业性较强的有机化学实验教学新体系。这一新的实验教学体系极大地提高了学生学习兴趣,提高了教学质量和学生专业技能的培养。
四、改革考核方式,注重过程监督
关键词: 高职教育;CBE理论;医疗卫生专业有机化学教学
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)16-0263-03
0 引言
在国家大力发展职业教育和高等职业教育办学指导思想不断成熟、培养目标逐步明确的形势下,为适应卫生事业发展改革对医药卫生职业人才的需求,高职医药卫生专业有机化学教学必须体现构建和谐社会对技能型、高素质劳动者的需求、教育部门的培养目标、医药卫生部门的用人需求三者的紧密结合。有机化学又是高职院校医药卫生类药剂、医学检验、护理、药学、中药制药、影像及药品经营与管理等专业一门十分重要的文化基础和专业基础课程。结合宝鸡职业技术学院医学分院实际情况和本人二十多年的教学体会,本文对高职医学专业有机化学教学从以下几个方面分析研究。
1 有机化学是生命科学-医学的支柱
早在十七世纪初,有机化合物被认为是“有生命机能”的神秘物质,随着科学的发展,科学家们在实验室里由无机物成功地合成了有机物。例如1828年德国化学家魏勒用典型的无机物——氰酸钾和氯化铵成功合成尿素。之后,又有醋酸(1845年)和油脂(1854年)等许多有机物合成了。在陆续人工合成的成千上万种有机物的实验事实面前,化学家摆脱了生命力学说的束缚,促进了有机化学发展。如今,许多蛋白质、核酸、激素等大分子的生命物质也都可以人工合成。有机物有了准确定义:碳氢化合物极其衍生物。研究有机化合物结构、性质、合成方法、应用以及它们之间的相互转化和内在联系的科学叫有机化学。有机化学是化学的一个重要分支。
医学的发展和进步离不开有机化学。有机化学是医学的基础,与人体健康息息相关。①医学的研究对象是人体,人体组织是由蛋白质、核酸、脂肪、糖类、维生素等许多有机物质组成。人体的生命活动如呼吸、消化、循环、排泄及器官的各种生理活动,都是建立在体内的许多有机化学反应基础上的。②医学的目的是预防和治疗疾病,药物是预防、治疗疾病的主要武器。无论中药还是西药,都是有机物。疾病治疗的作用和效果都是建立在药物的化学结构和化学性质的基础之上的。③运用有机化学的原理和方法诊断疾病。医学活动首先始于疾病的诊断,临床上常运用化学原理和方法进行诊断。例如测定有机物血糖、尿糖、血酮体的含量,能够进行糖尿病的诊断;测定血液中有机物转氨酶活性的变化,能反应肝和心肌的功能等。
有机化学的成就在许多方面促进了医学科学的进步,反过来医学科学提出的课题也启示和推动了有机化学的发展。生命现象的物质基础和有机物分子的生物功能是医学研究的主题;有机化学理论和实验的成功,为现代医学的诞生和发展打下坚实基础,20世纪初,有机化合物糖、维生素、血红素等生物小分子研究成功,20世纪50年代有对核酸、蛋白质等生物大分子研究突破,21世纪初,基因组工作框架图组装完成,确定了人体细胞核中遗传性DNA的全部物质。这一切为人类根治疾病、延长寿命展现了光明前景,几乎所有生命科学中的问题都要接受有机化学的挑战。
高职医药卫生专业学生毕业后将一生从事医疗工作,应该学好有机化学课程。美国化学家布莱斯罗指出:“考虑到有机化学在了解生命过程中的重要性和药物对健康的的重要性,在医务人员的正规教育中包括不少有机化学课程一事就不足为奇了…,今天的医生要为化学在人类健康中起着更大作用的明天做好准备。”
2 高职医药卫生专业教学理念及CBE教学模式
2.1 高职医药卫生专业教学理念 职业教育的目的不仅仅是传授学科或专业知识,而是形成学生从事某种职业的能力或职业技能,培养职业能力是职业教育的核心。高职医学专业教学的培养目标定位为:以服务为宗旨、以就业为导向、以岗位需求为标准,培养与我国社会主义建设要求相适应、与就业岗位要求相符合,为医疗卫生事业发展服务的技能型的高素质劳动者。教学过程体现“以就业为导向、以能力为本位、以发展技能为核心”的职业教育理念,理论知识强调“必须、够用”、符合高职卫生职业教育生源的特点和就业的需求;强化技能培养,包括专业技能、就业技能、创业技能;体现统一性与灵活性的结合。教学内容模块化,可根据不同医学专业特点选择和组合教学内容模块以培养特色人才。强调“宽口径、重实用”的思路,优化课程结构,精选教学内容。“宽口径”是指教学内容覆盖面宽,力求使学生医学专业素质的内涵得到拓宽;“重实用”是指教学内容实际、实用,紧密联系医疗卫生工作岗位实际需求和职业资格考试、相关职业考试大纲的要求。
2.2 CBE理论 CBE含意是基于能力的教育或以能力为基础的教育,强调对学生能力特别是职业能力的培养。能力特别是职业能力是不能通过灌输而使学生掌握的,必须通过学生积极而主动的活动来培养。这一套教学方法由以下几个部分组成:
①市场分析方法,通过对人才市场的分析,确定何种职业人才是市场所需要的。
②DACUM方法,将从事该职业所需要的能力逐级分解成若干项综合能力和专项能力。具备若干专项能力则具有或形成一项综合能力,具备所有的综合能力后,就具备了从事该职业的职业能力。
③开发教学内容,即开发学生学习指导书(学习包)。根据各项技能的内容和要求,开发相应的教学内容,即学习指导书。内容包括学习这项技能应了解或掌握的相关理论知识和实践教学内容。学习包才是真正的教学内容。4是教学方法和学生的学习方法。强调学生积极主动地学习,教师只是教学活动指导者、组织者的角色。
高职院校教师主要考虑CBE理论3开发教学内容及4教学方法和学生的学习方法。本文根据中国社会文化的特点、高职院校教育的环境特点、学生学习的特点,借鉴并适当调整CBE理论,探索形成适合我国高职医学专业有机化学课程教学体系。
3 建立高职医疗卫生专业有机化学课程模块体系
3.1 高职医药卫生专业有机化学课程的任务和要求(课程目标)
①学习有机化合物的分类、异构和命名方法。
②掌握有机化合物的重要的化学性质和实验室制备、工业制备方法,并具有较强的实验操作技能和技巧。
③能根据教学大纲和培养目标的要求,运用所学的基本理论、基本知识和基本技能,熟练有机化合物的性质反应、制备方法与合成线路的选择、结构推导等内容。
④培养和发展一定的空间想象和表达能力,了解重要有机化合物的结构特征、空间结构以及反应机理,提高思维能力和自学深造能力。
⑤培养认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风,培养良好的实验操作技能。
3.2 高职医疗卫生专业有机化学理论知识规划 高职院校基本是中专学校整合升格形成,各校的教材选取上有很大随缘性。一本好的教材在于其专业针对性、教育层面的适用性和培养目标的差异性。我校医学分院选用华中医科大学出版社出版、我参与主编的《有机化学》教材。这本教材依据专业特点精选出与医学培养目标密切相关的、最基本的、最活跃的有机化学内容,把化学知识与生命科学知识有机融合起来。依据这套教材构建的理论教学内容分为有机化学概述、各类有机化合物、立体异构、有机生命化合物及有机合成四大模块。
①第一是有机化学概述模块 就是第一章绪论,属基础有机化学。主要讲有机化合物的价键理论、有机物分子中的电子效应、有机反应机理、有机反应的类型、有机化合物的分类。对于必需的反应机理,从学生已有的结构知识,特别是价电子结构入手分析,有利于学生理解。
②第二是各类有机化合物模块 是有机化学重点之一。包括内容有:链烃、脂环烃、芳香烃、卤代烃;醇酚醚、醛和酮、羧酸及其衍生物、取代酸、有机含氮化合物、萜类和甾族化合物。
这一部分主要学习有机小分子的分类、结构、异构、命名、物理性质、化学性质、制备方法和重要的有机化合物应用等基础知识。首先使学生对各类有机物结构、化学原理和基本反应做必要的纯化学的深入理解,再教会学生把有机化学反应规律渗透到生命科学中去,了解有机物的特殊性及医药学功能,理解生物合成的有机化学过程。例如:取代酸水杨酸本身就有解热镇痛作用,但因对肠胃刺激大,所以不能直接服用。在临床上最早使用其钠盐(即水杨酸钠)作为解热镇痛和抗风湿的药物,却常常引起呕吐甚至胃出血,停止使用。后来将水杨酸合成为乙酰水杨酸(即阿司匹林),其作用要比水杨酸钠持久,还可减轻对胃肠黏膜的损伤。由于科学发展不断显示出含杂原子的N、P、S的有机物在生命体中的重要地位,因此,特别加强了对这3个杂原子形成的有机衍生物-硫醇、硫醚、胺类、酰胺、重氮、偶氮的结构和应用教学。最后,以两类重要天然产物萜类和甾族化合物的的结构和生命作用结束这部分。
③第三是立体异构模块 主要内容包括构象异构、顺反异构体、对映异构。这部分首先掌握相关概念,熟悉旋光异构的表示方法和命名,同时了解顺反异构和旋光异构在性质上的差异及在医药上的应用。理论教学与实际应用相结合,激发学生的学习兴趣。如讲授手性碳原子化合物的对映异构,结合手性药物的生理作用、药效差异很大。例如四环素类抗生素具有抗菌作用,但如果C4上的二甲氨基构型发生改变,生成C4差项异构体,原有的抗菌作用消失,而且对人体具有毒性。又如左旋氯霉素有抗菌作用,而其对映体右旋氯霉素没有此疗效。
④第四是有机生命化合物及有机合成模块 这部分不仅是现代有机化学重要组成,而且还多是前沿性的医学热点。具体内容包括:糖类;氨基酸、蛋白质、核酸;杂环化合物和生物碱;酯类、;药用高分子化合物;有机化合物的合成。
首先学习各类大分子有机化合物的重要化学反应及常用的增长和缩短碳链的方法;各类官能团形成的途径及官能团之间的互相转化规律,并注意官能团的保护和占位。杂环化合物学习放在糖类和酯类之后,把有机小分子和大分子有机物联系起来,为后续蛋白质、核酸学习打下基础。氨基酸、蛋白质、核酸是除糖之外的最重要的生命物质基础,了解编码氨基酸结构和性质,为理解肽和蛋白质的复杂结构和化学性质及揭示生命奥秘、研制新药奠定良好的化学基础。介绍核酸的结构到遗传的携带和传递,体会核酸在生命体的生存和繁衍的主宰地位。
有机合成是有机化学的中心,它不仅要合成自然界含量稀少、使用广泛的有机物及药物,也要合成自然界不存在的、具有重要意义的有机物。应用重要的反应规律,如苯环上取代反应的定位规律、不对称烯烃的马氏加成规则以及卤代烃和醇的扎依采夫消除规则、碳链的增长和缩短方法规则、官能团的转化方法规则、官能团的保护等方法规则,选择有机合成路线。熟悉格林试剂、乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯等典型试剂在有机合成中的应用。了解一些药物如:盐酸胍法辛、氨酚酸钠、吡洛芬等的化学合成实例。以生产过程为任务,讨论其生产中的反应物性质、反应条件、反应本质等。当一种有机物有几种不同的合成路线时,选择反应步骤少、原料便宜易得、操作简单、副反应少、产率高、三废很少、对环境污染很小的合成路线。
3.3 高职医疗卫生专业有机化学学生实验内容规划 由以下三个模块组成,根据不同专业选择组合下列模块实验内容。
①有机化学实验的基础知识模块。包括有机化学实验室规则、有机化学实验室安全知识(有机化学实验室安全规则、有机化学实验事故的处理)、有机化学实验常用仪器简介、有机化学实验报告的书写等。
这部分采用传统的老师黑板讲解很难面面俱到,应用多媒体技术教学,将抽象的规则要求、仪器用法、实验事故处理等直观、动态的展示出来。改变实验条件如温度、反应物等,会出现不同结果现象。犹如身临其境,弥补实验课不足,教学效果好。
②有机物的性质、制备与基本操作实验模块。包括:熔点的测定及温度计的矫正;蒸馏和沸点的测定;水蒸气蒸馏;减压蒸馏;葡萄糖溶液旋光度的测定;烃与卤代烃的性质;醇、酚、醛、酮的性质;羧酸极其衍生物、取代羧酸的性质;含氮化合物和糖类化合物;乙酸乙酯的制备;乙酰水杨酸(阿司匹林)的制备与纯化;肉桂酸的制备;乙酰苯胺的制备;对氨基苯甲酸乙酯(苯佐卡因)的制备;从茶叶中提取咖啡因实验教学是从理论到实践再认识再提高的过程,它不是理论知识的简单验证,而是培养学生动手能力,更是培养学生综合运用理论知识解决实际问题能力的重要途径。对于经典的理论与验证基本技能训练实验,对学生有基础和能力解决的问题,采用启发式、提问式。对学生难于理解和容易出现的问题采取讲授法,主要教学目标是双基培养,故主要采取教授法、演示法,并要求学生反复进行操作,达到规范操作、运用灵活的程度。
③有机化学实验设计与考核模块。考核可选下列内容:证明水杨酸结构中有醛基和酚羟基;证明水杨酸结构中有羧基和酚羟基;证明乳酸是α-羟基丙酸;证明乙酰乙酸乙酯中的互变异构现象;证明葡萄糖含有多个相邻的羟基、游离的醛基含量极少。
有机化学实验考核的目的是检测并巩固有机化学实验基本操作技能,运用所学知识和技能,独立完成简单的实验设计及相关实验的操作,提高综合分析问题和解决问题的能力。在所列试验项目中,每个学生根据本人的兴趣选择其中一项,选择同一题目的为一组。设计方案内容包括实验原理、仪器和试剂、实验步骤。经老师审阅修改的实验方案,由学生完成一切步骤,包括试剂配制和样品预处理,并要准确记录。不要求实验结果的一致,重在研究过程,实验完成后对实验结果进行讨论评审。
4 提高高职医疗卫生专业有机化学课程教学质量的途径
4.1 引导学生分析就业形势,加强有机化学与医学的联系,激发学习兴趣 高职医疗卫生专业的学生普遍认为他们毕业后从事医务工作,有机化学是公共基础课,对他们用处不大。另外学生以前接触了无机化学,例如酸、碱、盐、氧化物等多数见过,比较直观,而有机物结构复杂抽象,开始学习没有形成体系,觉得难学后来甚至放弃学有机化学。21世纪所需要的医务工作者,不仅要懂得专业理论知识,更要是懂得医疗保健、延年益寿的高素质、能力强的复合型应用人才。近年来,高职院校医学类毕业生及本科、研究生人数在剧增,高职院校医学类毕业生在县、市级医院就业受到很大冲击,只能到村、乡、镇卫生所工作。而村、乡、镇卫生所的医疗条件不齐全,附近乡民医疗卫生知识缺少,偶然突况多,医务工作很复杂。要求医务工作者不仅要会治病救人,又要组织卫生科技宣传活动,他们必须具备一定的药物结构、性质、来源、药效及副作用知识,像遗传科学及氨基酸、蛋白粉等保健药物的知识更应具备,这些都是有机化合物知识。
4.2 树立“以人为本”的教学理念,灵活运用“提问-答疑”互动教学方法,营造和谐课堂气氛 “以人为本”的教学理念是充分发挥学生自主性和创造性的主体作用,让学生成为学习的真正主人。还要真正解放学生,不用考试、作业等条条框框压迫学生。学生大胆思考,才能提出和教师不同见解,这才是学生主动参与教学,以“教师为中心”转移到“学生为中心”。教学改变满堂灌的方法,教学过程要善于向学生随时提问,同时鼓励学生向老师质疑,教师更要恰当解释疑问,使授课成为提出问题-分析问题-解决问题-又不断提出新问题的过程。例如:学习单糖的性质时,提问学生单糖的结构怎样?醛基、酮基、邻羟基各有什么性质?然后一起归纳多羟基醛或多羟基酮的单糖性质。提问式教学可以使学生把过去所学知识与现在要学的知识联系起来,活跃了课堂气氛,是学生对老师的讲授引起共鸣并达到同步思维。
参考文献:
[1]魏俊杰,刘晓冬.关于21世纪医学专业有机化学课程体系的认识与实践[J].大学化学,2004,(2).
高职高专教育的特点是以适应社会需要为目标,以培养技术应用能力为主线,强调理论教学和实践训练并重,毕业生具有直接上岗工作的能力,这就对高职高专学生的实践技能提出了更高的要求。因此,我们培养的学生应当具有熟练的职业技能,走上工作岗位后同时应具备持续发展的能力。高职高专院校必须本着“以就业为导向,以服务为宗旨”①的教育目标,重视和强化实践教学,突出培养学生的技能,培养出技术应用型而非研究性、设计型人才。
世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科。有机化学作为化学科学中极重要的一个分支,已经广泛渗透到化工生产的各个领域。然而,目前高职高专有机化学的教育教学职能尚不尽人意,其教学体系就存在理论与实践相脱节的矛盾。实践教学既是理论联系实际的重要环节,又是训练学生基本技能、培养工作能力和全面提升素质的重要途径。因此,如何加强有机化学中的实践教学已经成为一个迫在眉睫的问题。
1 高职高专有机化学教学的现状
随着高职高专院校人才培养方案的逐步转变,要求高职高专院校传统教学实践教学与理论脱节的现象必须改变。由于长期以来对实践教学的作用认识不够,因此在教学的管理、内容和方法等诸多方面不能突破传统教育思想及教育模式的束缚。体现在有机化学实验教学大纲、教学计划、考核体系以及实验课时权重计算等方面,即不重视实践教学。因此,学生也不重视实验课,所以动手操作技能很差。实验与理论间有机联系被人为割裂,忽视了实践对理论形成的推动作用,致使学生按实验教材操作,操作过程程式化、简单化,结果分析单调,造成学生缺乏独立自主的思维。
美国著名教育家Bruner指出:“教学生任何科目,绝不是对学生灌输固有的知识,而是启发学生主动去获取知识和组织知识,教师不能把学生教成一个活动的书木厨,而是教学生如何思维。”作为教师必须改变过去以教师传授为主学生单纯接受的教学方法,必须为学生构建开放的学习环境,提供多渠道获取知识的途径和将学到的知识加以综合应用于实践的机会,促进学生形成积极的学习态度,培养创新精神和实践能力。
2 加强有机化学的实践教学
2.1 教学改革,要培养学生自主探究知识的能力
由于有机化学基础主要是陈述知识,在教学中容易出现富含探究要素的变化,如果将其演变为验证性实验,不仅能帮助学生加深理论知识的理解,提高他们的兴趣,同时也加强了他们的探究能力和实践能力。
在充分认识到实践教学的重要性前提下,课堂教学情境设定应多样化,积极推广启发式、互动式、问题式②教学。在增加有机化学实验课时的同时,应对实验内容进行改革,减少验证性实验,增加设计性、探索性实验的比例。通过增加设计性、探索性实验,能够最大程度的调动学生的积极性,在增强学生动手能力的同时,也培养了学生的创新思维,这为以后走上工作岗位、解决实际问题打下了一个坚实的基础。
2.2 实验改革,要促进学生理解的有机理论
化学是一门以实验为基础的学科,实践教学的开设和加强为学生掌握理论和技能提供了更为广阔的天地。我们可以开放实验室,开设专门的“综合有机化学”实验课程,其中的实验主要是“综合-设计型”,实验项目的综合性主要体现在实验技能的综合和学科甚至专业的综合。以基础实验为平台,通过这些实验让学生观察一些未知的现象,运用已经学过的理论知识来解释这些现象,鼓励运用已掌握的实验技能和方法来解决实验中的问题,总结实验结果,揭示实验变化规律,培养创新能力。开放实验室不仅能够提高实验室的利用率,更能促进学生由被动学习转为主动求知,培养综合型科技人才需要开放的实验平台。③
我们也可以开设开放式创新实验项目,让学生综合运用多方面的基础知识和技能,全面锻炼学生的综合素质。
2.3 考核改革,要全面的评价学生
考核是检验教学效果的重要手段,科学的考核方法不仅能检验学生对有机化学知识的掌握程度和对知识的把握能力,更是提高学生分析和解决问题的能力,是培养学生创新能力的有效手段。④
理论考试成绩虽然能客观地反映学生对有机化学与实验技术基本知识的掌握程度,但对于学生的动手能力却没有一个很好的评价。因此可以适当的增加实验课程在考核中的比例,包括实验操作过程的熟练程度及操作的规范性、实验报告的撰写及实验现象和数据记录的真实性、实验后的思考等。鼓励创新性实验,对于在实验过程中发现并解决新问题的学生,给予适当的加分。
3 结语
培养学生独立思考和解决实际问题的能力是实践教学的目标,有机化学是一门是实用的学科,日益渗透到生活的各个方面,因此其目的归根结底是应用于改善现实生活,分析和解决实际问题。
例如在学习有机物中的甲醇时,即可以结合室内甲醛来源及假酒案等,提出问题。如何快速检验出是否含甲醇以及最有效的除去甲醇?鼓励学生到图书馆或上网查有关的资料,独立设计出一套分析方案,安排学生进行实验或实践验证分析方案可行度,查找存在问题及解决方法。这样,一方面提高了学生学习的兴趣及思考能力,更重要的是让他们认识到有机化学的实用性。
在有机化学课程结束后,可安排有机化学综合实习,并且尽量安排到企业、事业单位,直接与各种实际情况接触,进一步学习生产单位对问题的处理和解决方法。通过这种综合性实习,能够大大加强学生综合能力的培养,缩短了从学生到职业人的磨合期,学生毕业后就能顶岗工作,彰显高职高专教育特色。
总之,加强有机化学中的实践教学,能够能提高学生学习兴趣,有助于发展特长,提高能力,有利于全面提高学生素质。这就要求我们从实际出发,因地制宜,积极探索,大胆实践,让我们携起手来,为开创研究性学习的新局面而努力。
注释
①戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京:清华大学出版社,2007.
②慕慧,王中秋,白艳红,李建军.基础化学教学改革实践与探索[J].中华医学教育杂志,2006.26(3).
作为培养优秀基层指挥人才的消防院校,学校的教学必须与基层部队和经济发展对指挥员高素质高能力的要求相适应才能使学员胜任基层部队的第一任职需要。化学类课程是消防院校的基础课程,它的开设对提高基层指挥员成功处置危险化学品事故等起到了重要的知识铺垫作用。与此同时,我们必须清楚的看到化学是以实验为基础的学科,化学实验是化学教学的基础。因此,加强实验教学也是提高消防院校化学教学质量的重要环节。
1消防院校开设化学实验课程的必要性
我校开设的化学类课程包括《无机化学》、《有机化学》、《消防燃烧学》、《危险化学品防火》四门课程,是以“化学”知识点为中心辐射出的课群体系,是学员毕业后从事处置危险化学品事故所应具备的基本知识的课程。实验室是学员学习化学最有效的场所。实验的开设对学员增加感性认识、理性理解和掌握教学内容起着非常重要的作用。所以,我们更应该充分认识到化学实验在教学中的重要意义和作用。在实践教学中,我们应该根据学员在今后工作中可能遇到的实际情况,提高实验教学研究和创新的能力,设计合适的化学实验,更好地发挥实验教学对学员掌握化学原理和知识的影响作用。
2当前化学实验教学中存在的问题
2.1实验内容和设计脱离部队工作实际现行化学实验基本来源于地方普通学校的实验教材,内容几乎没有任何变化,没有和消防院校特色相结合,没有考虑学员以后工作的实际,落后于经济社会的发展,实验内容没有和危险化学品事故处置等紧密结合。特别是随着社会经济的发展和化学产业的繁荣,各种危险化学品泄露、着火等突发事故层出不穷,也使消防部队面临的处置任务更加复杂化和多样化。部分实验在设计上存在一些问题,不适应当前消防化学教学的需要,明显制约了化学教学的效果。例如,实验的内容、方法、技能和手段较为陈旧;实验现象不够直观、鲜明;实验操作复杂;实验现象不明显或成功率不高;实验存在对环境的污染,在安全性和环保性上不能达到要求。
2.2实验课时不能保证现行开设的化学实验包括《无机化学》、《有机化学》、《消防燃烧学》、《危险化学品防火》四门课程的实验内容,有二十四个实验课题,仅靠十六个课时是根本无法完成的,教学时间得不到保障。有些实验需要拓展教学时空,将实验教学从课内延伸到课外,从校内延伸到校外。
2.3实验硬件设施不到位目前,学校化学实验室药品和实验仪器的配备都是按普通化学实验教材教学需要配置的。而且,由于实验室是改建而成,一些必需的设备(如:通风设备、污水收集装置等)还不完善,化学实验课程的开设存在不少问题。一些实验所需的仪器、设备尚需采购。由于消防化学类实验的特殊性,有些实验所需药品一时无处购买。
2.4实验教学理念不到位消防院校化学实验的教学仍停留在知识和技能的层次上,缺乏深层次上的理解,忽视了学员的全面发展,导致学员学习积极性不高,实际动手能力差等方面的问题。实验教学要能够引导学员感受探索、发现的过程,培养学员的科学素质、创新精神和探索精神,以便更好地掌握课程的相关知识,从而推动课程改革,为学员胜任第一任职需要奠定坚实的知识基础。
3当前化学实验教学的优化原则
3.1化学实验教学要突出消防特色化学实验课教学内容的设计和选择既要有利于培养学员的基本操作技能也要突出消防院校的消防特色。通过实验课程的开设,使学员对危险化学品的性质、危害和泄漏等的处置方法有一个理性的认识,为以后处置危险化学品事故奠定知识基础。《无机化学》、《有机化学》、《消防燃烧学》、《危险化学品防火》四门课程是相互联系的。化学实验教学设计要打破原来按照学科安排实验内容的方法,使学员有机会在所学的学科知识基础上进行综合与贯通。
3.2化学实验教学要突出动手能力的培养提高学员的实际操作能力是化学实验课的重要目的。由于教学资源和学时的限制,不可能拿出很多的学时去做化学实验。如何在有限的学时内提高学员的实验技能,也是化学实验教学改进的一个重要方面。作为培养指挥员的消防院校更应高度重视学员的实践活动。鉴于我校实际情况,应加大实践力度,要在有限的课时上注重实验内容的设置,加强综合性实验,减少演示、验证实验,增强学生的动手能力,以便于在今后的工作中更好、更快的应用知识。
3.3化学实验教学要突出学员创新能力培养对于化学实验教学,我们一般是按照预习———讲解———按照步骤操作———撰写实验报告的程序进行。由于学员长期处于被动的接受的地位,本应兴趣很浓的学员长期下去会失去对化学实验乃至化学课程的兴趣。在化学实验教学中,应充分发挥学员的主动性,允许学员去设计和探索较新的实验。通过动手、观察、思考、讨论,实现对实验现象和理论知识的进一步深化和拓展。
4化学实验教学的改进措施
4.1对现有实验内容进行优化设计化学实验内容的选择和确立除了培养学员的基本操作技能外,教学内容更应紧贴社会经济的发展和部队实战需求。“教什么,什么是教学的重点”是教学中最需要把握好的关键。现行实验内容安排上,验证性实验和基础性实验较多,存在繁琐费时、实验效果差等问题。以“加强基础训练,注重能力培养,突出创新意识,紧贴实战需要”为原则对化学实验内容进行重新选择和优化设计是十分必要的。例如:①增加毒性较大气体化学性质的实验内容。氯气性质是无机化学教学的重点,在我校教学中也是重点掌握的内容,因为这关系到事故处置的对策依据。因为氯气应用的广泛,这类事故发生率较高,我们更强调其理化性质的综合运用来处置,如通过颜色判明泄漏物,利用能溶于水用喷雾水枪稀释泄漏环境等。②增加酸碱中和及pH值测定实验的内容。为达到用化学的方法处置化学事故并最大限度保护生态环境的目的,我们建议把弱碱液灌注入消防车水箱,达到氯气处置和洗消同步,这在重庆天原化工厂氯气泄漏事故中得到实施,效果很好。③有机化合物的鉴定属于验证实验,为优化教学内容,使教学更有针对性,我们对该部分内容要进行删减。在化学实验教学中我们就要把这些同部队救援紧密相连的知识点讲清、讲透,做到让学生懂理论也知应用,达到既掌握基础也会应用的目的。
4.2对化学实验的环保性和安全性进行探索随着经济的发展,各种化学品的应用越来越广泛,它在给人们生活提供便利的同时,由于运输、储存或使用不当也很容易发生安全事故,消防部队是处置这些突发事故的主力军。危险化学品事故很容易使环境受到破坏,如果处置不当可使环境遭受二次污染,引起环境灾害的发生。所以,作为毕业以后充当抢险救援指挥员角色的我校学员在化学实验中灌输环保和安全的理念是十分必要的。加强对化学实验的环保性和安全性进行探索研究也是实验任课老师的一个重点关注方向。这可从精心选择实验内容、改进实验装置和增加防护措施等多方面加以探索。例如,把有毒有害物质参与的敞开式化学实验装置改为全封闭实验装置。实验过程中的反应物、生成物以及尾气等物质均控制在此实验装置中。凡是有毒有害、易燃易爆的物质都在封闭系统里完成吸收、转化。再如,在《消防燃烧学实验》物质的燃烧条件和可燃液体闪点燃点的测定中我们需要点燃汽油和柴油,此类燃烧有大量黑烟生成。因此,此类实验尽量安排在封闭的装置或环境中进行,使实验更加安全环保,以免污染环境,同时也是对学员的环保和安全理念教育。
下面举例分析.
一、有机物的鉴别、检验
例1下列叙述错误的是().
A.用金属钠可区分乙醇和乙醚
B.用高锰酸钾酸性溶液可区分己烷和3-己烯
C.用水可区分苯和溴苯
D.用新制的银氨溶液可区分甲酸甲酯和乙醛
分析:乙醇含有羟基可被钠置换产生氢气,而乙醚不含有羟基不能产生氢气,A选项正确;己烷是饱和烃,不与高锰酸钾酸性溶液反应,溶液只分层,3-己烯是不饱和烃含有碳碳双键,能被高锰酸钾酸性溶液氧化,而使高锰酸钾呈酸性溶液褪色,B选项正确;苯和溴苯都是无色油状不溶于水的液体,但苯的密度小于水的密度在上层,溴苯的密度大与水的密度在下层,C选项正确;甲酸甲酯和乙醛都有醛基,与新制的银氨溶液都能出现银镜,不能区分甲酸甲酯和乙醛,D选项错误.答案为D.
求解策略:D选项有人认为不加热是可以区分的,认为甲酸甲酯不溶于水,分层,事实上甲酸甲酯是溶于水的,故不加热也不能区分、最好用饱和的Na2CO3溶液,甲酸甲酯会分层,乙醛不分层.也可以用含酚酞NaOH溶液共热,甲酸甲酯中颜色会变浅,乙醛只发生羟醛缩合,不影响NaOH颜色几乎不变.
在解有机物的检验与鉴别题时,要根据有机物的官能团性质选择试剂和方法,力求选择试剂廉价易得,现象明显,装置简单,操作简便,方案最佳.在解题时,要准确观察实验现象,如沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、颜色的变化等,再进行判断推理.记住常见的实验试剂及实验现象,可以快速解题.
二、有机物的分离和提纯
例2下列实验中,所采取的分离方法与对应原理都正确的是().选项目的分离方法原理A分离溶于水中的碘乙醇萃取碘在乙醇中溶解度较大B分离乙酸乙酯和乙醇分液乙酸乙酯和乙醇密度不同C除去KNO3固体中混杂的NaCl重结晶NaCl在水中溶解度很大D除去丁醇中的乙醚蒸馏丁醇与乙醚的沸点相差较大分析:A项,乙醇与水任意比例互溶,所以不能用乙醇作萃取剂,应该用四氯化碳或苯作萃取剂,所以A选项错误;B项,乙酸乙酯能溶解于乙醇,所以B选项错误,应该用饱和碳酸钠溶液,采用分液的方法.C项,KNO3的溶解度随温度升高而变化很大,NaCl的溶解度随温度升高而变化不大,因此除去KNO3固体中混杂的NaCl应该让KNO3析出,采用冷却重结晶的方法,C项方法虽正确,但原理错误.D项,丁醇与乙醚的沸点相差很大,所以采用蒸馏的方法.答案为D.
求解策略:萃取、分液、蒸馏、重结晶都是基本实验操作.要熟练掌握这些操作的基本要点,再根据物质的性质特点选择合适的分离提纯方案.准确理解除杂三原则(不增、不减、易分离),多总结、多归纳分离提纯的方法定能触类旁通.常用的方法归纳如下:①洗气法:此法适用于除去气体有机物中的气体杂质.所用的吸收剂为液体.如除去乙烯中混有的二氧化硫气体可将混合气体通过盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶装置.②分液法:用加入萃取剂分液的方法将液体有机物中的杂质除去.③蒸馏分馏法:对于互溶液体的有机混合物,利用各成分沸点相差很大的性质,利用蒸馏(分馏)可进行分离.④重结晶法:将晶体进行溶解或熔融而后又重新从溶液或熔体里析出晶体的过程称之为重结晶(或再结晶).⑤渗析法:使用半透膜,使离子或小分子从有机物胶体中分离出来.⑥盐析法:利用有机物在加入某些无机盐时溶解度降低的性质而进行分离.
三、有机反应条件的选择
例3下列叙述中,错误的是().
A.苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55℃~60℃的温度下反应生成硝基苯
B.苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷
C.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1,2-二溴乙烷
D.甲苯与氯气在光照下反应主要生成2,4-二氯甲苯
分析:苯与浓硝酸、浓硫酸在55-60℃反应生成硝基苯,A正确;苯乙烯催化加氢可生成乙基环己烷,B正确;乙烯与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,生成1,2-二溴乙烷,C正确;甲苯与氯气在光照下主要发生侧链上的取代反应,生成C6H5-CH2Cl,D错误.答案为D.
求解策略:记住反应物及生成物的特点、反应条件、反应类型,掌握重要物质的制备实验是解此类题的基础.特别是对于重要实验仪器的使用方法要多归纳多总结多记忆,如常见的加热方法与温度计的使用方法等.
四、有机物的制备
例4溴苯是一种化工原料,实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下.
苯溴溴苯密度/g・cm-30.883.101.50沸点/℃8059156水中溶解度微溶微溶微溶按下列合成步骤回答问题:
(1)在a中加入15 mL无水苯和少量铁屑.在b中小心加入4.0 mL液态溴.向a中滴入几滴溴,有白色烟雾产生,是因为生成了气体.继续滴加至液溴滴完.装置d的作用是.
(2)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯:①向a中加入10 mL水,然后过滤除去未反应的铁屑;②滤液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗涤.NaOH溶液洗涤的作用是;③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤.加入氯化钙的目的 .
(3)经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为,要进一步提纯,下列操作中必须的是(填入正确选项前的字母).
A.重结晶B.过滤C.蒸馏D.萃取
(4)在该实验中,a的容积最适合的是(填入正确选项前的字母).
A.25mLB.50mL C.250mL D.500mL
分析:(1)应了解苯合成溴苯的化学反应方程式:C6H6 +Br2 C6H5Br+HBr,不难看出白色烟雾为HBr气体.HBr气体污染环境,必须用强碱中和除去.盛有NaOH溶液的d是吸收HBr和Br2的.(2)主要叙述了反应产物的后处理步骤.反应结束后,首先向a中加入10 mL水,目的是过滤除去未反应的铁屑.在有机合成实验中,一般要得到纯净的液体化合物,在液体化合物之间沸点相差30℃以上者,可以通过蒸馏.但在蒸馏前对液体的混合物一定要进行洗涤、干燥或萃取、干燥等步骤,以保证除去反应和后处理过程中的酸、碱、催化剂和微量的水分.因此向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙的目的就是干燥,防止蒸溜出的溴苯浑浊.(3)经上述洗涤、分离和干燥操作后,反应产物中已经除去了Br2、HBr和微量的水.由于苯和溴苯之间的沸点相差近80℃,所以完全可以通过蒸馏的方法进行提纯.故C是正确的选项.(4)主要考查考生对化学实验仪器使用规则的掌握情况.教材中提到在化学实验中“盛放液体的量不能够超过烧瓶容积的2/3 ,也不能够太少.”所以在该实验中按照所加原料的体积为:苯15mL,液溴4mL,再加上反应结束后10mL水.选项A太小,选项C和D又太大,因此a的容积最适合的正确选项应该B.
答案:(1)HBr吸收HBr和Br2(2)除去HBr和未反应的Br2干燥(3)苯C(4)B
求解策略:该题通过对苯在铁催化剂存在下与溴反应制备溴苯的实验,给出了该反应的各个操作技术和细节的描述,考查考生运用化学知识于实验,解决化学实验中实际问题的能力.该题目对于亲自动手做过相关实验的考生应该不难.近年的实验大题中能直接作答的问题越来越少.学生必须全面掌握实验的目的,实验设计原理,实验操作,才能给出答案.特别是化学实验操作有着学科的相应规范和要求,解题时要掌握基本的思维方法,注意实验条件,了解常规操作方法、要点、原理.比如,对“蒸馏的目的”进行设问,答案可能是“蒸出产物,有利于反应正向进行”或者“蒸馏回收溶剂”,也可能是“对产物分离提纯”等.如果不全面考虑,就容易错答.针对高考实验题的这一特点,考生在备考时,对教材中的实验应从如下几个方面加以总结归纳:①实验原理(包括主反应与副反应及反应条件、反应特点);②实验用品(包括仪器与使用及药品的配置、用量和特殊的用途);③实验操作(包括实验装置图与实验步骤及注意事项);④实验现象(包括制备实验现象和性质验证实验现象);⑤产品的收集、分离、提纯及检验;⑥其他问题(包括气密性、加热方法及实验原理的应用等.
关键词: 化学制药 基础化学实验 形成性评价
基础化学实验是化学制药技术专业的职业素质课程,内容涵盖无机化学实验、分析化学实验和有机化学实验。基础化学实验是化学制药技术专业学生步入大学后接触的第一门实验课程,基础化学实验课程的教学目标是习得基础实验知识,掌握基本实验技能,养成良好的实验态度与习惯,并为后续的药物分析、药物合成等后续课程打下坚实的基础。
一直以来,化学制药技术专业的基础化学实验的评价考核中都是作为相应的理论课程学业考评的一部分进行,考核的形式以试卷书面为主,考核的内容主要是实验的现象与数据的处理与运算。但基础化学实验作为实践课程,仅仅依靠对学生试卷完成情况进行评价并不能客观、准确地反映学生真实的学习水平。为此,笔者探索在化学制药技术专业的基础化学实验课程的学业评价体系进行改革,以使考核的结果更能真实地反映学生的实际学习情况,提高基础化学实验的教学质量。
1.引入形成性评价体系
在化学制药技术专业的基础化学实验考评中引入形成性评价体系代替传统的终结性评价。引入形成性评价的目的是通过师生共同监控、反思与调节教学的全过程,开发学生的潜力,改进学生的学习方法,提高教育教学质量[1]。形成性评价可以动态反映学生学习状态的评价体系,持续性地从知识、能力、素质等三个方面动态评价,既重视学生基础化学实验最基本知识和能力的掌握的情况,又体现以人为本,关注不同学生的接受程度,使学生的培养不拘泥于单一死板的考核指标,全面科学地对学生的学习情况进行评价,从而有助于提高学生的专业素质。
2.实验教学内容革新
基础化学实验考核革新作为化学制药技术专业课程改革的组成部分,其思路是知识、能力和素质并重,以考核的革新推动整个化学制药技术专业课程的全面革新。在基础化学实验课程中进一步加强对基本知识和基本技能的掌握程度考核,2009―2014年我系每年都组织全系性的大型实验基础技能大赛,以初赛、决赛和总决赛的形式进行层层选拔,对基本技能掌握优异的学生进行奖励和表彰,并将优胜者的成绩记入学业考评成绩,极大地提高学生对原本单调、枯燥、重复的基本技能训练的兴趣,学生间的相互比拼能让学生发现自身实验技能上存在的不足,更好地帮助学生提高操作技能。
在加强学生基础化学实验的基本技能培养的同时,增加综合型与设计型实验所占的考评比例,由于基础化学实验是大一阶段开设的课程,学生开展综合性和探究性实验的经验还比较欠缺,这个阶段一般可以采取PBL教学模式,由教师的设定需要解决的问题,学生以学习小组的模式开展探究,由小组设计初步的实验方案,师生共同对方案进行讨论完善,教师提供创新型实验活动的平台,在教师的辅导下学生小组配合共同完成实验的探究。教师根据学生实验方案的设计、团队协作和具体实验操作与数据处理分析情况进行评价,并将评价结果记入学业成绩,督促学生自觉参与到实验探究过程中,增强学生运用自身知识与技能解决问题的能力。
3.开放实验室改革
基础化学实验由于其内容局限于无机化学实验、有机化学实验和分析化学实验,各实验室所配置的仪器基本都是以玻璃仪器为主,辅以少量的检测、合成设备的,不能高精度的测定与大型的综合合成实验。一直以来基础化学实验室的开放仅限于相关课程的使用和少量的学生课外活动,实验室的开放率和设备的利用率都很低。在基础化学实验考核的改革中,要想真正取得实效必须坚持以人为本,灵活开放实验室,切实提高实验室的有效利用率,除保证正常实验课的使用要求外,合理设置实验室值班教师和学生助理,配合完成实验内容的革新的学生自主设计完成实验或者学生个人针对自身实验技能欠缺所进行的针对性训练。
4.改革基础化学实验的日常教学与教材
基础化学实验的考核革新要取得实效,不仅考核的内容与形式要革新,而且日常的实验教学也要革新。目前的基础化学实验教学由于实验涉及的科目与范围广,实验需要完成的内容繁重,实验指导教师在有限时间内要完成规定的教学任务,多采取实验室现场讲解与示范的教学形式。学生按照教师的示范完成实验,缺乏独立思考与反思,长此以往,学生对教师的讲解与示范产生依赖性,懒于预习实验,机械地模仿教师完成实验,看似规范的操作与合理的数据处理,实则缺乏独立自主的动手能力及思维能力,完全流于形式,更谈不上培养学生的创新意识,学生并没有真正掌握应该实验目的所要求的知识与技能。
为了改变这种学习状况,实现基础化学日常教学的革新,首先必须对实验教材进行革新,在实验教材作为实验进行时的指导教材的基础上,教师根据实验项目所涉及的基本操作和实验项目所必须掌握的相关理论知识编写讲义,在配合实验室开放的前提下,在实验开始前教师对于学生以学习小组的形式在实验室进行讲解与示范,学生利用课余时间自行在实验室操作练习和查阅相关资料学习相关理论知识,在实验正式开始前完成指定的预习任务。实验教师在实验正式开始前对学生以抽问的形式检查学生的预习情况,并进行记录作为评价成绩的组成部分,督促学生自觉完成相关预习任务。在实验项目正式开始时,实验教师将主要精力放在实验设备用法、解答学生在课前练习中出现问题的提问、监控学生独立完成实验结果的验收和评定上。这样的改变既能照顾学生对于技能掌握的个人差异,实现以人为本,为不同层次的学生提供充分的练习机会,又能有效利用课堂教学时间,实现基础化学实验课设定的教学目标,提高实验课堂教学效率。
5.形成性评价比例的构成
为确保基础化学实验的教学质量,体现化学制药技术专业应用型的特征,我们在设计基础化学实验的形成性评价分值构成按照2∶3∶2∶3的比例进行评价。其中20%为课前的预习情况评价,主要对学生对实验项目所必需的技能与知识的预习掌握情况进行评价;30%为实验项目的具体操作的评价,主要是学生实验项目的操作流程的规范性、科学性及实验相关的专业素养的评价;20%为实验报告的评价,主要是学生对实验现象的观察与记录,实验数据分析与计算能力,以及科研态度的评价;30%是学生完成综合性和设计性实验的评价,主要是学生运用已有知识与技能,开展科学探究与团队合作情况的评价。
6.新型考核评价的效果
通过化学制药专业的基础化学实验的形成性评价体系的革新,更突出了对学生的学习过程的评价,督促学生养成良好的实验态度与习惯,提高学生的专业素养,为后续的实践课程的学习打下坚实的基础。2010年基础化学实验作为重庆第二师范学院院级精品课程《基础化学》的实验部分接受有关部门的考核合格。2009―2014年化学制药专业学生的基础化学实验部分成绩稳步提升,在历年的学院教学年度评比中学生满意率保持在98%以上,相关教师参加学院各种比赛获得一、二等奖三次,取得了优异的成绩,有力地促进了化学制药专业的教学改革,提高了教学质量。
经过几年的不断探索与完善,在化学制药技术专业基础化学实验的考核评价体系取得初步成功的基础上,我们在该专业的其他职业素质课也逐步开始推广,并根据具体的课程特征对本考核评价方案进行调整,以适应现代社会对化学制药专业人才提出的新要求。
参考文献:
关键词:师范生;化学实验技能;实验教学能力
1研究的必要性
高等师范院校承担着为基础教育培养具有专业知识和教学技能的年轻教师的职责,同时还被新时代赋予了教师职后培训的新使命,需要承担“国培”、“省培”等很多项目的实施.做好这些工作,需要高等师范院校密切了解基础教育.化学学科具有“以实验为基础”的学科特点,化学实验教学在中学、大学均具有独特而不容忽视的作用.近年来,许多师范院校的相关研究显示:种种改革举措的实施对提升高师生化学实验综合能力效果并不显著.加强实验教学研究和深化实验教学改革是提高高校化学实验教学质量、增强人才培养效果的基础[1-2].顾明远先生也曾提出:“当前教育中最突出的问题是大学和中学的衔接”[3].回顾新课程改革,中学化学在课程功能、结构、内容、实施等方面均有重大创新和突破,尤其是实验的内涵日渐丰富.课程改革直接对中学化学教师提出了更高的要求,势必对高师院校化学专业的教学改革产生深刻的影响.学习的终极目标应是“学以致用”,但高考制度改革和招生规模盲目扩大及其他一些因素,导致高师生的化学实验技能仍为薄弱,尤其与中学教师所需要的实验教学能力并不相符合.因此,研究大学与中学在化学课程尤其是实验上的衔接有着现实意义.
2化学实验教学现状分析
2.1高中化学实验设置及实施现状
现行的高中化学教材无论人教版、苏教版和鲁科版,一方面沿袭将实验分散于对应专题的一贯做法,如人教版、苏教版和鲁科版化学1和化学2各种类别的实验总数分别高达58、96、107个之多[4].另一方面,均按照高中化学课程标准的要求,单独设置《实验化学》选修模块.这些设置既突出“实验是化学的核心”学科思想,又以系统化循序渐进的方式促进学生对化学实验的深化认识.当前高考对实验的考核仅以选择题和实验问答题形式考核基础内容,甚少涉及实验方案的设计和优化,同时因教学时间、设备、师资配置等多方面原因,中学化学实验教学中很大程度依旧呈现“带学生观看实验视频、老师讲实验、学生背实验”的旧面貌,教材设置的实验虽多,但很多实验只看视频或教师讲解实验并不直接操作,学生印象不深,实验能力并不能提高.因此纵然课程设置再科学合理,化学实验再增强了灵活性,但皆因缺乏对化学实验能力的评价,学生实验操作技能不行,综合实验技能更谈不上.
2.2高师化学实验设置和实施教学现状
高师实验课程体系在设置、内容、开课时间上过多依附于理论课程,过分强调课程的独立性,对不同课程之间的衔接和结合重视不够;实验技能的训练则单纯依附教师,方式过于单调,实验活动形式单一;理论课数量多于实验课,学生缺乏足够的操作训练;部分实验内容陈旧或重复出现,实验手段缺乏时代气息;按部就班的实验报告册,诱导学生滋生懒惰情绪,扼杀了学生在实验设计和优化方面的求知欲;高师实验室拥有先进的化学实验设备,但局限于课本上的演示或验证性实验,没有发挥其应有功能,导致未来的中学教学陷入“两难境地”—-学的无用,用的未学.调查发现高中教材中出现的先进仪器如红外光谱仪、X-射线衍射仪、元素分析仪、核磁共振仪、反渗透膜、熔点仪、数字密度计等,中学老师自己都不认识、不清楚.同时,与中学构建校本课程的现状相比,高师的统编教材教材建设相对滞后,实验内容与中学化学实验的联系更是极为薄弱,未能体现培养“化学教师”这一根本目标和师范特色.
3实验教学优化改革
无机化学实验是高师生接触到的第一门与中学化学实验密切相关的专业课程,是中学与大学化学的衔接课程,是学生规范实验操作、培养实验创新能力的基础课程,是学好化学实验的关键.目前的无机化学教材内容详尽丰富,覆盖面全,但与现行中学化学实验内容相比,仍有较大出入[5].因此,紧密结合中学化学相关实验内容和教学模式开展高师无机化学实验改革很有必要[6].
3.1做好学情及教学分析
当前师范类化学专业的学生,高中时选学的是理化生综合,而大学里不仅要学习多门化学专业知识,还要学习化学教学论.未来的中学化学教师工作要求他们要将两者完美结合.通过调查与访谈,大一新生多数觉得无论是实验教学内容设置、教学模式、教学手段、考核方式等与高中都大相径庭,适应困难.同时,高师院校配备的实验老师基本上都是学科的专业老师,在实验教学上比较侧重基本知识的传授和验证实验的结果,直接把实验步骤给出,原理一讲,学生只管做实验,得结论;缺乏教学理念,对需要创设什么样的实验教学情境,学生喜欢什么,这个实验有什么用,可以采用什么不同的实验方式和实验活动,缺少思考;缺乏实验过程的引导,对实验现象的记录、分析、处理方法,教师引导较少.从实验能力上看,大学教师老是抱怨现在的大学生实验态度、基本操作、观察记录能力、实验报告书写等能力表现差,其实说到底,大学实验老师并不了解新课改及高考环境下学生在化学实验上达到何种水平,忽视了两阶段化学实验间的种种“脱节”.这些事实同时影响着大学化学实验教学质量和学生综合实验能力的提升.究其原因,中高考制度改革、大学扩招难逃其责;而两阶段从课程设置、学习方式到老师教学方法上均差别迥异,无形中延长了新生的适应期.因此,深入了解新生之前的学习背景、学习能力、基础知识、实验能力、兴趣等,制定相应的措施是帮助高师生更好更快地适应大学化学实验学习的根本.
3.2促进实验教师教学观念转变
戴安邦指出:“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的,全面的化学教育要求是既传授化学知识和技能,又训练科学方法和思维,同时培养科学精神和品德,学生在化学实验中是学习的主体,在教师指导下进行实验,训练用实验解决化学问题,使各项智力因素皆得到发展,故化学实验是全面化学教育的一种最有效的教学形式[7]”.大学教育以自学为主,但学生始终需要教师适当的指导.当前高等师范化学教育多侧重于个人实验操作技能熟练程度的培养,而中学老师需要的是实验教学技能的应用,两者有显著差异.因此,应进一步转变大学实验教师的教学思想,在重视实验操作技能的同时,结合教学论在学生实验过程中融入实验的教学功能.实验老师应明确高师生是未来中学教师的主力军,实验教学着眼于未来,保证在未来的中学教学中真正做到学以致用.化学教师应树立强烈的课程资源利用和开发的意识和责任感,利用一切可利用的实验教学资源,丰富课堂教学信息,同时促进自身的专业化发展.
3.3调整并规范实验教学体系
高等教育服务于社会,师范教育提高学生对未来中学教学工作的适应性,科学合理的实验课程体系至关重要.我们提出“三层一线”实验教学体系,即化学实验基础、综合提高实验和专业研究实验3个层次,以培养学生实践动手能力和创新意识为主线;化学专业实验课设置应多于理论课;多角度强化学生的实验技能,努力使实验体系和内容趋于科学和完善.
3.3.1重视基本操作实验
无机化学实验的重点是熟练而规范的操作,这是后续化学课程顺利进行及提高实验技能的保障.传统的“典型示范、动作分解、反复练习和及时纠错”的规范化操作意识及基本训练应确保,保障大型实验仪器的选择、组装和系列实验的操作都能准确有序,为实验创新能力发展奠定基础.影响实验教学效果重要的因素是实验内容和实验方法,实验内容应该具有先进性和综合性,实验方法则应以新技术、新方法和新手段为主[8-9].科技发展的今天,如何更好地利用网络及多媒体技术值得探讨.目前我们采取的方法有:实验教师指导学生实验课前仔细观摩“化学实验基本操作”相关视频,并自行整理要点儿,初步熟悉基本操作;鼓励学生录制个人实验视频,课下反复播放寻找失误之处,并借助重复练习来矫正;鼓励学生交流优秀实验视频,方便日后在中学教学中使用;充分发挥学生的主体作用,从学生中征集“规范实验操作”的策略和方案.
3.3.2引导学生创新实验
高考对实验的考核除了仪器应用相关的基础操作,主要是实验的纠错、改进、设计和评价,对教师而言自主创新和设计新实验的能力必不可缺.在加强基本技能训练的同时,自主增加设计性明显的综合实验,并削减重复性、验证性实验,是培养创新意识的好方法.传统的实验教学模式多为“课前仓促预习、课堂照本实验、课后教师评阅”,“注入式”教学,危害极大.河北工业大学提出的无机实验课教学模式[10](见图1),体现了探究式教学理念,凸显了学生的主体地位和教师的引导作用,实验过程均由学生自行设计实验方案并操作检验,教师负责组织、指导、建议、评价并汇总,值得借鉴.
3.3.3规范实验技能考核
常规的实验评价机制过多侧重基础知识的书面考核和基本操作的规范考核,缺乏最重要的“实验过程跟踪评价”.实验能力的评价问题通过综合评定实验成绩的机制可得以解决,即兼顾多种成绩但调整其比重,如笔试成绩15%、平时实验成绩55%(其中预习30%)、期末实验操作成绩30%,督促学生重视实验过程.
4完善实验教学方法
新课程对中学教师培养提出了新要求,只有教师自身具备探究能力和创新精神,才能在实施教学过程中达到新课程目标.教师运用扎实的化学学科知识和娴熟的实验技能,结合一定的实验策略,运用观察、操作和思维三种相互影响和交叉的心理活动,去解决某个特定的化学实验问题,提高实验教学能力.同时,采取与中学老师互动讨论学习的方式,如开学初邀请优秀的化学老师给新生讲解高中化学实验考试、实验教学的要点;定期请中学老师参与学生实验课,给学生做演示实验和常见的改进实验,指导学生注意事项;带领学生参与中学化学实验课,观察中学生在实验中易出现的问题.通过这些措施,熟悉中学实验教学环境,提升实验操作和教学技能.
5结语
大学教育是中学教育的延续,中学是师范生的回归之处.中学实验教学水平影响着高师化学新生基本实验技能,而高师生毕业时的实验技能会在中学化学教学起决定作用.随着新课程改革的深入,对中学化学老师的实验教学能力要求越来越高;高等师范的教学改革也在深入进行,研究两个阶段教学工作的衔接,对提高师范教育质量将会产生重要作用.
参考文献
[1]张树永,张剑荣,陈六平.大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探[J].大学化学,2009,24(4):24-28.
[2]黄烈.应用型本科人才培养过程中应解决的几个问题[J].中国高等教育,2008(Z2):55-56.
[3]余立.教育衔接若干问题研究[M].上海:同济大学出版社,2003.
[4]王志华,张义建,沈良,等,浅谈新课标下高师院校化学实验教学改革[J].大学化学,2007,22(6):35.
[5]北京师范大学无机化学教研室,等.无机化学实验[M].3版.北京:高等教育出版社,2001.
[6]梁华定,陈素清,林勇强.从中学化学实验看高师无机化学实验教学内容和教学模式的改革[J].台州学院学报,2012,34(6):63.
[7]杨宝华,张爱华.有机化学实验教学改革与创新[J].检验医学教育,2009,16(1):37-39.
[8]任玉杰,吴海霞,胡方,等.有机化学实验教学内容及教学模式的改革与实践[J].大学化学,2007,22(5):11-13.
[9]赵朝晖,邹汉波,梁红,等.化工类大学生创新性实验项目的探索与实践[J].实验室研究与探索,2010,29(9):83-85.