有机化学实验教学改革实践

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摘要:对重庆工业职业技术学院的有机化学实验教学进行了改革探索,创建了绿色、安全的实验教学环境;优化整合了实验教学内容,选择更加贴近生活的实验项目;改进教学模式和教学方法,创新开设系列合成实验和微型化实验,使实验试剂和实验产物多向共享.通过改革,激发了学生的学习兴趣,提高了学生的实验实训技能,更好地培养了学生独立分析问题、解决问题的能力.

关键词:职业教育;有机化学实验;教学改革

在以就业为导向、培养高端技能型人才的我国高等职业教育中,实验实训教学是举足轻重的实践性环节.有机化学实验是化学制药技术类高等职业教育的重要专业实践课程,在培养高端技能型人才中具有不可替代的作用.然而,笔者在有机化学实验教学实践中发现,当前高等职业教育下的有机化学实验教学存在不少问题[1].为更好地实现高端技能型人才的培养目标,满足社会对制药类专业技能型人才的迫切需求,对于职业教育下有机化学实验教学进行改革是非常必要的.

1有机化学实验教学中存在的问题

1．1有机实验污染较重,学生兴趣不大

有机化学实验室中的有机溶剂种类繁多,很多物质易挥发、味道难闻且毒性大,三废问题严重[2].很多学生认为有机化学实验有毒有害,于是产生消极抵触情绪,对实验不感兴趣.因此,在上有机化学实验课时,容易出现学生离岗、难于管理的情况.

1．2教学模式陈旧,学生依赖性强

按照传统教学模式,学生需提前预习实验内容,教师在课堂上详细讲解并清楚写出实验的具体操作步骤,学生按部就班地进行实验操作.在整个实验过程中,学生过分依赖教材和讲义,边看讲义、边做实验[3G4],实验过程中遇到问题也全由教师解答,学生仅仅是被动参与.这种教学模式大大降低了学生对实验的观察和思考,难以培养学生分析问题、解决问题的能力.少数学生到学期末甚至都不能理解为什么要做实验,也没有从有机化学实验中学到知识和技能.

1．3内容陈旧,验证性实验吸引力不强

在有机化学实验教学中,大多数实验是在以往教学实践中形成的经典实验,内容主要包括基本操作、化合物物理常数测定、官能团鉴别、简单物质制备等,实验中制备的化合物单一,因而主要配合理论教学中某些官能团转换实验和验证性实验[5],实用性不强且远离生活,不利于激发学生的实验兴趣,验证性实验过多也不利于学生的思维能力和创新能力的发挥.

1．4实验产品无去处

在传统的有机化学实验教学中,实验的选取多是配合理论教学的需要,大多数实验产物对于学生来说比较陌生.目前,实验产物制备后的用途基本限于对化合物基本物性参数的测试(如熔点测定),而实验产物本身基本无后续的应用,只能作为废弃物处理或者存放在实验室[6].如此,不但浪费试剂,而且易造成环境污染,学生也常质疑合成制备实验的意义,对实验成果没有认同感.

1．5实验排课方式使学时受限,影响教学效果

我校实行实验课程单独开设,但是开课时间相对固定,一般安排每周1次,每次实验课3~4学时,要完成一个完整的实验项目.而实际上,课程内容中涉及到的部分实验操作,如柱层析及结晶、重结晶等实验耗时较长,一般在一次实验课的时间内难以完成.因此,在实验教学实践中,很多实验因时间限制并不能完整地做完,从而影响了教学效果[7].

2有机化学实验教学改革措施

2．1深入分析学情,创造绿色安全的实验环境

有机化学实验用到的有机溶剂种类较多,挥发的有机溶剂会产生刺激性气味,有些还有毒性,让人感到不适,这是不争的事实.产生这些气体的原因主要为:(1)较多的试剂长期存放于实验场室内,挥发试剂又不能及时排出,使污染加重;(2)试剂使用量过大,整个实验室环境变差.对此,我们采用以下办法解决:(1)将实验试剂(特别是挥发性溶剂)放在库房,需要时按需领取,实验室内不能有过多的试剂留存;(2)在满足教学内容和技能训练要求的前提下,尽量选择刺激性、毒性相对较小的试剂完成实验项目,既完成了教学实验,也减少了污染;(3)将实验微型化[8G9],大大减少实验试剂的用量和污染,而且微型化实验对实验操作要求更高,更能锻炼学生的动手能力,可以一举两得.通过这些措施,减少了学生对有机化学实验的消极情绪,提高了他们的学习兴趣.

2．2改变教学模式,把课堂还给学生

在传统的实验教学模式中,教师是主角,而学生是配角.在现代教育理念下,应该激发学生的学习主动性,把课堂还给学生,教师的作用更多的应该是点拨、指导,而不是条分缕析地满堂灌[10G11].在有机化学实验教学中更是如此.我们要求学生在实验课前充分预习,在课堂上随时提问考核;在实际操作课上,教师在关键知识与操作中给予点拨,并充分调动学生的积极性,引导学生观察、分析实验现象.学生在实验中遇到疑惑、困难时,教师及时引导学生去思考为什么,鼓励学生与教师讨论,培养学生独立分析、解决问题能力.这样既有利于学生掌握操作技能,又能激发学生的学习兴趣,加深对理论知识的理解,提高学习质量.

2．3构建实验内容新体系

实验内容的选择是有机化学实验教学改革的重点.由于职业教育的学制短,有机化学实验课程承担了较多的技能培训任务,在实验内容的选取时需要考虑学生的兴趣、专业技能的锻炼等.我们将实验教学内容分成了几大板块,主要是:(1)有机化学实验基本操作知识(包括玻璃工操作以及化合物物性参数测定,例如熔点、沸点测定);(2)化合物化学性质及鉴定实验;(3)化合物合成制备;(4)天然有机化合物的分离制备.在以往的实验教学中,基本实验操作、性质实验以及合成实验多是分别开设,特别对基本操作和性质实验,学生多感到枯燥无趣.对此,我们对实验内容进行了重新整合.(1)将基本操作实验、性质验证实验和鉴别实验融合到合成实验中,不再单独开设基本操作实验、性质验证实验及鉴别实验,提高了学生学习兴趣.(2)选择更加贴近生活的实验项目,如菠菜中叶绿素的提取分离、茶叶中咖啡因的提取分离、肥皂的制备、黄连中黄连素的制备、阿司匹林的制备、解热镇痛药对乙酰氨基酚的制备等,展示了有机化学实验与日常生活和国民经济的密切联系[12],提高了学生的学习兴趣,并认同所学知识的价值.(3)开设系列化实验[13],即多步反应实验,使前一次实验的产物用作后一次实验的原料.例如,我校开设了局部麻醉药苯佐卡因的制备实验,从对硝基甲苯开始,逐步转化为对硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸乙酯、对氨基苯甲酸乙酯,组成系列合成实验.这样编排后,每一次实验的产率、纯度都会影响下一次实验是否能正常进行,学生就必须认真对待、精心操作,提高了学生的综合实验能力.(4)对比式教学.在实验的编排中,我们还引入对比实验,例如苯佐卡因的合成,分别以对硝基甲苯和对甲苯胺两种不同原料作为起始原料进行制备,学生在完成2个实验项目后,可以通过物料用量、反应条件、收率等进行成本核算,比较工艺路线差异,拓展了学习深度.

2．4实验试剂和产品多向共享

在有机化学实验教学改革实践中,我们为实验产品寻找到用途.对于系列实验,每一步实验的产品都是下一步实验的原料,而对于最终制备的产品,可用于其他课程教学中.例如制备所得的苯佐卡因、阿司匹林、对乙酰氨基酚等可用于药物分析等课程的实验教学环节,而甲基橙则可用于分析化学滴定实验教学中.又例如制备出的肥皂可用于实验室器皿的洗涤,不但减少了试剂的浪费、降低了实验教学成本,还培养了学生勤俭节约的良好习惯.学生自己的实验成果能够得到实际应用,也激发了学习热情和自信心.

2．5引入实验新技术,合理调整教学安排

在有机化学实验教学中难免有耗时较长的实验.在单次实验学时不充裕时,我们探索将有机化学实验微量化,使某些化学反应的反应时间缩短.例如进行乙酰氨基酚和阿司匹林的合成实验,由于采用了微量化实验,大大节约了时间.在实验课上,学生如果实验失败或者要考察反应条件,可以重复进行实验,而不像常量实验那样在一次实验失败后没有时间补做.通过这种微量化实验,既节约了时间和试剂,又充分锻炼了学生的实践技能.而对于基本操作实验,例如色谱分析实验,通过减少试剂、色谱填料的用量和层析柱大小并适当调整,尽量完整地呈现整个操作过程,实践中也收到了良好的效果.但尽管如此,有些实验课的学时仍需适当增加.

3结语

实验实训教学是高等职业教育的重点和特色所在,在高端技能型人才培养中占据重要地位.通过教学改革,旨在培养学生掌握实验基本技能和方法、培养学生的工作实践能力.笔者通过对有机化学实验多方面教学改革的探索,在化学制药类高端技能型人才培养中取得了良好的效果.随着科学技术的发展和社会对高端技能型人才需求的增加,职业教育中的有机化学实验的教学亦需要不断改革和创新.

参考文献(References)

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作者：刘克建 文家新 屈琦超 张天 单位：重庆工业职业技术学院化学与制药工程学院