有机化学实验报告电子化教学改革探析

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摘要:为了进一步推动高校有机化学实验教学改革，切实提高有机化学实验教学质量，提升大学生有机合成综合能力。本文围绕当前有机化学实验报告这一薄弱环节，提出进行有机化学实验报告电子化的教学改革实践。电子化实验记录报告可以精确反映学生的实验过程，实验结果和实验质量，从而可以更好的服务于新形势下的有机化学实验教学改革和高水平的有机化学人才的培养。

关键词:有机化学实验;实验报告;电子化;教学改革

化学是一门以实验为基础的学科，因此实验教学在整个化学学科中占据举足轻重的地位，是高等院校培养学生理论联系实际，提高学生分析和解决实际问题能力、提升学生综合创新能力和素质的一个重要手段［1－4］。同样的，“有机化学实验”作为有机化学学科的一个不可或缺的重要组成部分，其高质量的教学是培养高水平有机化学人才的重要基础［5－6］。“有机化学实验”课程其教学目的是通过实验使学生训练并掌握有机化学实验的基本技能，学会正确选择有机化合物的合成、分离、提纯和分析鉴定的方法，培养学生观察现象，分析问题和解决实验中所遇到问题的能力;同时它也是培养学生理论联系实际，实事求是，严格认真的科学态度与良好的工作习惯的一个重要环节。

1现状分析

笔者长期从事本科生有机化学实验教学，在实验教学指导过程中发现存在这样的普遍现象:当前高等院校的有机化学实验教学改革往往较多侧重于实验教学内容和实验方法的改进，但对实验报告的记录模式(包括格式和内容)却鲜有涉及。传统有机化学实验报告是学生在实验结束后将实验内容(包括方法，步骤，现象和结果)按照固定的报告格式以纯文字的形式整理形成的书面材料。实验指导老师主要根据学生提交的纸质实验报告进行审阅评分。笔者窃以为传统有机化学实验报告的形式已经落后于现行的有机化学实验教学，存在的短板问题主要有(1)传统有机实验报告格式僵化，学生实验报告内容往往千人一面，雷同程度高，导致实验成绩评定的主观性大;(2)传统有机实验报告纯文字描述实验内容，无法精确反映每个学生的实验过程和实验结果，从而无法精准判断学生是否真正理解实验原理，真正掌握实验方法;(3)纸质实验报告保存和调阅不方便。基于此，笔者认为传统有机实验报告非常有必要进行改革，从而更好的服务于新形势的有机化学实验教学。笔者认为将传统有机化学实验报告进行电子化，可以有效解决传统有机化学实验报告的短板问题，首先，电子化实验报告的格式可以根据具体的实验进行灵活调整，从而更好的服务于有机实验教学;其次，电子化实验报告除了文字，可以引入更多的元素，比如图片和视频，从而可以更加精准反映实验内容，学生的实验过程和实验结果，为科学评估学生的实验质量提供了非常客观的依据;最后，电子化实验报告易于存档，可以随时调阅。

2教革内容和实践

有机化学实验报告是学生在理解实验原理和目的的基础上，对实验过程中观察到的现象和结果进行整理，归纳和讨论后形成的规范性书面材料，是评估学生对整个实验操作技能及数据处理能力掌握程度的重要依据［7］。有机实验报告的撰写也是培养学生严谨科学态度，务实科学作风，透过现象认识本质的重要手段。但是传统有机实验报告格式固化，表现形式单一，无法真实展现学生的实验过程。笔者长期与药物研发企业进行产学研合作，深以为可以借鉴企业研发过程中的记录模式同时结合高校有机化学实验教学自身特点进行改革，具体可以从以下几个方面加以展开:(1)格式改进:在现有的实验报告里面，笔者认为最先需要改进的是实验报告的格式和内容，具体而言实验记录应以表格的形式包括四个要素栏即实验时间，操作，现象以及补充说明;其中时间栏可以非常精确的反映每个学生的实际实验过程时间节点;步骤栏用于描述实际的实验操作过程;现象栏用于文字描述实验过程观察到现象;补充栏用以引入对应实验现象描述的图片或者视频等。(2)现象记录改进:在现有的实验记录中，实验现象都是基于文字描述，无法真实呈现每个学生的实验过程。随着智能手机的普及，可以通过照片拍摄和视频录制等方式把关键的实验装置，过程和现象记录下来，然后再辅以文字描述，可以更加真实客观并准确反映每个学生的实验过程和实验结果。(3)实验结果的记录改进:在以往的实验教学中，实验结果主要以产率辅以基本表征(如熔点，沸点测定)来反映，这显然不能全面满足未来有机化学人才的培养需要。作为完整的有机化学实验教学，需要引入化合物结构确证环节，通过引入谱图表征和解析来充分证明实验结果的可靠性和正确性。(4)实验记录的电子化:实验记录报告电子化要求学生在实验结束后将实验记录按照电子化实验记录报告的格式整理实验过程和实验数据。电子化的实验记录报告可以全面反映每个学生的实验情况，为每个学生的精确评分提供依据。以“甲基橙合成实验”作为例子，具体操作包括(1)实验预习:提前一周发放实验内容资料，要求学生预习实验目的，原理和步骤(如本实验涉及的重氮化反应和芳环偶联反应)，了解实验技术(如重氮化反应的实验条件)，并自行查阅实验所用试剂的物理化学性质以及使用注意事项，并将这些预习内容详细记录在原有的纸质实验记录报告上，学生进入实验室前需要将预习记录交给笔者检查审核后方可进入实验室进行实验。(2)实验记录:要求学生按照时间，操作和现象三要素进行实验记录，并用手机拍/录下实验装置图和实验现象等重要的实验过程细节(用于电子报告的补充栏)。学生实验结束离开实验室前需再次提交这些原始实验记录供笔者检查审核后方可离开实验室。(3)实验样品的表征:学生自行将实验样品带到仪器分析测试中心进行各种谱图的表征测试(如红外，紫外，核磁和质谱等)，并独立进行各种谱图的分析。(4)电子实验记录:实验结束后，学生根据原始记录，实验视频/图片和谱图表征数据按照给定的电子化实验记录报告格式进行进行实验记录整理和实验报告的撰写。如图1所示，“甲基橙合成实验”电子化实验报告共包括实验目的，实验路线，实验试剂和仪器，实验步骤，实验结果，结构确证，思考题和附图八个部分。实验目的和实验路线学生根据实验材料和预习记录进行整理撰写，主要用来反映学生是否正确理解实验原理;实验试剂和仪器主要包括实验需要用到的仪器和试剂(如种类，规格和用量)，特别要求包括实验前查阅的试剂物化参数和使用注意事项;实验步骤要求学生根据原始实验记录严格按照四要素栏即时间，操作，现象和补充进行整理撰写，其中补充栏的图片或视频必须和操作和现象一一对应，实验步骤四要素撰写可以精准反映学生的实验情况;实验结果部分主要包括产物的重量/产率数据，形状/外观描述，物化性质测定数据(如熔点，沸点，折光率等)，可用来初步衡量学生的实验结果优劣;结构确证部分要求学生对产物的各种谱图数据进行分析的基础上对产物结构正确与否给出结论，如结合红外分析化合物官能团的红外特征收缩振动峰，根据氢谱/碳谱对化合物的氢/碳原子进行归属分析，通过质谱判断产物分子量信息。结构确证部分可以充分训练学生的独立谱图解析能力;思考题部分要求每个学生对各自实验中遇到的问题进行独立的分析讨论，强化学生发现问题，分析问题和解决问题的能力;附图部分要求学生提供原始的谱图数据和重要的原始实验数据，培养学生严谨务实的科学作风。(5)实验成绩的评定:实验成绩主要依据电子化实验报告和实验现场操作考察进行评定。这一教学实践笔者认为取得了很好的教学效果，主要体现在每份电子化实验报告都是唯一的，学生实验过程更加认真细致，不仅可以充分反映每个学生的实际实验情况，实验过程和实验质量，而且对学生实验成绩的评定依据更加科学可靠。最后，电子化实验报告易于保存留档，每个学生都可以永久保存其实验记录。

3结语

针对当前有机化学实验教学中实验报告落后于有机化学实验教学改革的现状，笔者进行了有机化学实验报告的电子化教学改革实践，取得了很好的教学效果。有机化学实验报告的电子化不仅可以有效全面的展示每个学生的实验内容和实验培训效果，而且极大促进未来有机化学实验教学的进一步提升。

作者:诸海滨 刘安然 赵红 杨洪 姜勇 单位:东南大学化学化工学院