大學有機化學實驗范文
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篇1
有機化學實驗教學是高等院校有機化學課程體系的組成部分之一,往往設于高校二年級階段,因為該時期的大學生恰好處在實驗技巧與能力不斷提升之階段。實施實驗教學對于提升學習者們的實踐能力,提升其綜合素質等具備了十分重要的價值。由于有機化學實驗在提升學習者們的化學實驗能力上具備了非常重大的作用,所以一定要對當前大學有機化學實驗教學狀況加以分析的基礎上,進一步探討有機化學教學的方法,從而力爭取得更好的教學成效。
1強化基礎操作實訓提升實際動手能力
大學生們今后均要走入社會踏上化學相關工作崗位,這就要求其一定要有良好的化學知識儲備,所以提升有機化學基本操作能力就成為了提升大學生群體實驗能力的重要內容之一?;A操作實訓為有機化學實驗之前提,也就是說,有機化學實驗完全是通過數個基本操作部分組建而成的十分復雜的操作系統(tǒng)之一。有機化學實驗基礎操作實訓涵蓋了蒸餾、分餾、重結晶、測定熔點與沸點以及色譜分離等內容。大學生們在實施基礎操作實訓中應當進行更加規(guī)范的操作。大學生們來到有機化學實驗室,第一步是要為其講解實驗室的相關規(guī)則尤其是安全操作制度。其次是要求其在實驗中和實驗后能夠保持整潔、無污水,且有秩序地擺放好物品。再次是要培養(yǎng)大學生們規(guī)范化的實訓習慣,包括鐵架臺與燒瓶夾的固定形式、各類儀器的清洗方法以及安裝次序等。最后是在大學生們掌握了以上基本實訓技能之后,要在實驗過程中更加靈活地選擇具體的操作內容。這樣一來不僅能夠提升學習者們實際操作能力,而且還能培養(yǎng)其解決各類實際問題之能力。
2改進課程結構精心選擇實驗內容
以往的有機化學實驗只是有機化學理論教學的附屬內容,教師覺得上不上關系并不大,因為并未真正將實驗教學列為提升大學生技能的必備手段。與此同時,在具體實驗內容的安排上,驗證性與基礎性的實驗偏多。這樣一來,在實驗的內容上也往往具有過于繁瑣、耗費時日,而且實驗的成效較差,并不側重于綜合素質的提升等。為切實提升有機化學實驗教學的基礎性地位,應當重新全面修訂實驗教學的大綱,明確有機化學實驗教學的相關要求,從而精心選擇有機化學實驗的內容,實現(xiàn)基礎實驗與綜合實驗之間的彼此融合。例如,制備乙酰苯胺這個實驗可以劃分成合成乙酰苯胺、純化乙酰苯胺以及純度測定等三個實驗來做,從茶葉當中提取相應的咖啡因成份則可分成提取、濃縮以及純化等三個部分。如此一來,能夠很好地提升學習者們對于實驗學習的積極性,不但能夠讓其掌握了有機化學實驗的操作內容,而且還能提升其分析與解決問題之能力。
3不局限于教材內容積極提升科研素質
當前高等院校有機化學實驗用到的教材往往都相當陳舊,但是教師在授課時卻不敢超出教材的范圍,這樣一來也就難以把有機化學學科的最新研究成果運用于教學實踐之中。教師如果在授課中完全按照教材內容進行教學的話,就十分容易導致過于依靠教材,對于教材上尚未闡述的內容就會無從下手,時間一長自然就難以很好地發(fā)揮出學習者的自主性。筆者認為,教師在課堂教學中不應只依靠材料,而是應當更加緊密地和科研工作結合起來。例如,在制備環(huán)己烯實驗之中,教材中提到的催化劑為濃磷酸或者是濃硫酸,但隨著近年來這方面研究的深化,能夠起到催化作用的催化劑非常多,包括了固體酸、沸石以及草酸等。如果教師能夠及時掌握這一情況,即可在課堂教學中把學習者們劃分為數組,依據不同情況可使用各類不同類別的催化劑,并且要求其觀察各自實驗的發(fā)展狀況,如此不但能夠提升學習者們的主動性,而且還能拓展學生們的知識儲備,有意識地關注與發(fā)展自身的科研素質。
4健全完善有機化學實驗考核機制
高等院校有機化學教師應當立足于有機化學實驗教學實際情況,通過持續(xù)摸索與改進,從而建立起一整套更加成熟、更富有操作性的實驗考核機制,也就是說,實驗教學的成績應當包括平時成績、期末考核成績等兩個部分,分別占40分和60分。平時實驗成績應當當堂出分并進行點評。當大學生們做好一個實驗之后,通常都十分期望能夠得知成效。所以,教師在實驗教學中要及時指出并糾正其不足,在實驗完成之后就依據實驗狀況給出分數并加以點評。教師的評判標準包括了遵守紀律情況、實驗思路的清晰程度、基本操作的規(guī)范程度、試驗結果的正確性、實驗報告的規(guī)范性等。除了平時成績,期末考核成績占60分,重點是考察大學生們某一個實驗從預習開始至實驗全面完成的整個過程。其中,考試題預習10分、實驗具體操作40分、實驗結果和討論10分。考試試題所考核的是大學有機化學實驗的基本原理、操作方法、實驗裝置安裝程度、實驗結果、實驗現(xiàn)象解釋等各個組成部分內容的操作與運用狀況。
5結語
綜上所述,高等院校有機化學教學工作者應當根據當前形勢發(fā)展的需要,積極改進有機化學實驗教學的內容,以求取得更好的教學成效,更好地激發(fā)出大學生群體的學習主動性,讓其能夠具備更為穩(wěn)固的實驗操作技能,從而能夠領略到科研的魅力,提升學好這門課程的積極性,加快學習方式的進一步轉變,致力于提高的創(chuàng)新能力,為培育高素質的化學相關行業(yè)工作者打下良好的基礎。
參考文獻:
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篇2
關鍵詞:有機化學實驗;科研素質;大學教育
有機化學理論教學和實驗教學都是從高中階段開始的,然而相對于高中實驗教學來說,大學有機化學實驗明顯在操作要求和使用器具方面有著更高的要求,然而受傳統(tǒng)教育思想僵化的局限性,導致實驗在科學設計和創(chuàng)新設計方面有著較大的缺漏,比如教師和學生都是按部就班地進行固定教育學和操作,沒有創(chuàng)新意識也不會進行深入探討了解,這使開設實驗課程的真正意義難以得到全面實現(xiàn)。而隨著當代教育對學生的動手能力和創(chuàng)新能力要求提高,在大學有機化學實驗教學方面,也應該相應地改革。
一、大學有機化學實驗進行的主要內涵
大學有機化學實驗由多個環(huán)節(jié)結合進行,以有機化學為基礎,然而涉及設計、制備、分離及測試等多個方面,通常以簡單原料進行復雜分子合成,并且在學科的交叉性方面較為復雜。而作為基礎性的學科,同樣也是學生科研訓練動手能力、創(chuàng)新意識培養(yǎng)的基礎實驗,然而這也是建立在進行實驗后的反思過程,在目前大學基礎有機化學實驗過程中,反思這一過程而進行的科學性研究已經由于各種原因而出現(xiàn)弱化,這使得有機化學基礎實驗的開設出現(xiàn)了意義方面的喪失,這點也是探討化學基礎有機實驗對學生科學素質培養(yǎng)與實踐過程中所需要探究的要點問題,就以下所出現(xiàn)的主要問題方面進行分析。
二、大學有機化學實驗進行的不足之處
1.理論教學實踐不到位
就目前諸多高校所進行的實驗與理論教學來說,為了方便實驗器材等多方面的管理,大多數出現(xiàn)了實驗教師與理論教師分開進行教學的情況,而這導致了可能由于課程進度不一而出現(xiàn)的實驗進度不同,這是實驗教學和理論教學方面的脫節(jié)問題,在實驗和理論教師溝通不足的情況下,一旦出現(xiàn)實驗教師對教學進度把握不足,就有可能使得教學進度提前或者拖后,進而錯過最佳的實驗教學時間,也就是在學生沒有進行理論知識的理解后,直接進行實驗,這將會導致實驗中失誤出現(xiàn)過多;而如果在理論教學已經結束一段時間后進行實驗教學,則會導致學生不能及時地學以致用,而錯過對教學內容的深刻理解,這兩種情況都會使化學基礎有機實驗對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)難以得到有效體現(xiàn)。
2.實驗過程重點把握不足
在整個化學基礎有機實驗進行的過程中,應該包括實驗進行之前的理論方面教學、實驗進行過程中的教師指導、實驗結束后的引導反思,但重復多次的實驗教學在基礎目標上是幫助學生掌握和鞏固理論知識,深層次上則是通過對實驗結果的反思,進一步使理論知識得到深化,但目前的教師和學生過于追求成績評定,只是達成了基礎目標,這將是實驗教學時間和材料投入的極大浪費。除此之外,在實驗時間方面,部分專業(yè)共同體現(xiàn)為實踐時間較短的情況,由于過短的實踐時間而導致實驗反思無法完全進行。
3.實驗與專業(yè)性掛鉤程度不強
盡管化學各專業(yè)有機實驗是基礎課程所進行的共同實驗,然而也應該根據專業(yè)的不同進行實驗內容的劃分,盡量讓實驗具有專業(yè)特色而非共同特性的實驗。相應的,實驗與專業(yè)性掛鉤程度較弱的情況會導致實驗專業(yè)性的缺失,也就是說在專業(yè)進行這方面的學習時,教師可能很難把握在基礎有機化學實驗過程中是否已經進行過探討。實際上,進行不以專業(yè)分類的有機化學實驗,的確在課程教學的總體效率方面有所提高,然而卻不利于學生的學習理解,這一點也是急需進行改進的。
三、有機化學實驗需要加強學生培養(yǎng)的要點實踐措施
1.創(chuàng)新教學模式,提高教學效率
在有機化學實驗中教學模式的創(chuàng)新,其實也就是對前文提出的實驗中所存在問題的消除,其目的是通過合理、針對性的實驗教學提高學生的科學素養(yǎng)和動手能力。
(1)教師思想理念創(chuàng)新。教師要改革教學理念思想,這就要求將灌輸性的教學理念轉變?yōu)閯?chuàng)新性的科學素養(yǎng)探討,加強師生的互動交流,讓學生轉變?yōu)閷嶒灲虒W的主體,讓學生對實驗進行主動的探索。而相應的教師在此過程中也應該引入前沿的科學成果,盡可能對學生思維進行啟發(fā),并且將有機化學學科的先進科學成果的創(chuàng)新歷程作為重點,以引導學生對于創(chuàng)新理念進行深入理解。
(2)理論實踐融合。要求教師在進行教學過程中,將理論與實踐教學盡量地進行融合,減少其中存在的隔膜,而使學生體會到學以致用的感覺,使學生盡早在化學有機實驗中獲得成就感,并且在成就感的激勵下,提高學習興趣,以進一步加強學生的自我學習能力和自主探索能力。此外,還要鼓勵學生在教材和課程內容要求的實驗之外,進行其他實驗的探討,甚至可以讓學生通過對錯誤實驗步驟的探索對實驗進行深入理解,當然在實際進行教學的過程中,要求學生進行一定的理論(文獻)探索之后再動手,以避免實驗效率的下降。而相應的也可以要求學生進行小組結合的方式,通過不同的理念對實驗結果進行探討和引導。
(3)案例探討。比如芳香族硝基化合物還原這一實驗是較為常見的大學有機化學實驗,它相對于一般化學實驗來說,有一個階段性的提升,并且需要進行大量化學試劑等原料的消耗,而在時間上也有著教程的要求,那么在常規(guī)的實驗操作結束后,教師可以拓展光催化,讓學生觀察到時間短而效率高的還原反應,而這要根據學生的專業(yè)性選擇是否進行拓展,有效地拓展可以激發(fā)學生的學習興趣,但需要注意過度拓展可能會使得學生對課程產生厭倦。
2.豐富教學內容,提高教學實驗水平
篇3
【關鍵詞】有機化學;實驗教學;綠色化學;安全教育
有機化學是一門實驗性很強的學科。有機化學實驗是有機化學賴以生存的基礎,在教學中占有很重要的地位,也是化學、化工、材料、生命科學、環(huán)境科學、醫(yī)藥及海洋等學科學生必修的主干課程之一[1]。對于化工、化學、生物、環(huán)境和材料等相關專業(yè)的學生來說,大學有機化學實驗是非常重要的一門基礎實驗課,是對有機化學理論課的輔助和補充。有機化學實驗課可以使學生對有機化學的理論知識有更加深刻和直觀的理解。有機實驗操作可以訓練學生的觀察能力、動手能力、分析能力、創(chuàng)新能力和研究能力,并且培養(yǎng)學生對理論知識的綜合應用能力[2]。
近些年來,高校在改革實驗教學方法和教學手段、考核制度、培養(yǎng)學生的學習興趣、開放實驗室等方面給予了高度重視,但在有機化學實驗教學中的綠色化學教育和環(huán)保教育方面還有待加強。從事與有機化學相關的行業(yè),必然要接觸有機溶劑,易燃易爆、有毒有害物質,在工作中防火、防爆、防中毒、防止環(huán)境污染是每一個化學工作者時刻需要注意的問題。因此,加強綠色化學教育和環(huán)保教育,使學生以后在工作中具有強烈的責任心,才能盡可能地防止安全事故的發(fā)生和污染環(huán)境的現(xiàn)象出現(xiàn)。有機化學實驗室正是培養(yǎng)學生具有這兩種意識的有效場所。因此,我們針對有機化學實驗教學改革,尤其是有機化學實驗教學中綠色化學教學進行了初步的實踐與探索。
1、有機化學實驗改革的思路
與其他化學實驗相比,有機化學實驗所需的化學藥品用量比較大,反應時間長,反應產率相對比較低,同時產生的廢水、廢氣和廢棄物較多。例如,強酸、強堿、有機溶劑和部分重金屬鹽等,會造成環(huán)境的污染和資源浪費。
另一方面,從有機化學實驗課的課程體系、教學內容和教學形式上看,有機化學實驗也比其他化學實驗內容多,形式靈活,可以算是一項基礎的科學研究訓練。然而,從上世紀50年代以來,有機化學實驗教學內容從課程體系到教學形式上變動并不大,即使近些年很多高校先后做了一些改革的嘗試,但仍存在一些問題[3],不能適應現(xiàn)代技術發(fā)展的要求。
鑒于此,我們在化學實驗教學改革過程中,主要從實驗內容和實驗手段幾方面提出了改革思路:①改進合成路線,簡化化學反應步驟;②盡量避免使用有毒有害或難以回收的反應溶劑,盡可能減少廢棄物的產生和排放;③選擇水或離子液體作為反應介質進行化學反應;④采用新穎的實驗手段,節(jié)省能源。
2、加強綠色化學教育,培養(yǎng)環(huán)保意識
2.1 在實驗教學中融入綠色化學和環(huán)保教育
綠色化學最先是由美國化學會(ACS)提出的,其核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產對環(huán)境的污染;反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。隨著工業(yè)生產的快速發(fā)展,大量化學污染物質進入人類生存環(huán)境,對全球的生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的威脅,人們已日益感受到了破壞生態(tài)環(huán)境給人類生存帶來的巨大威脅。因此,環(huán)境問題越來越受到人們的重視,對“三廢”的處理提出了更高的要求。在現(xiàn)有條件下,與化學有關的工業(yè)生產不可能完全避免使用有毒有害物質,因此,對從業(yè)者進行綠色化學教育和環(huán)保教育至關重要。
有機化學實驗教學是對學生進行綠色化學教育和環(huán)保教育的有效途徑。在有機化學實驗教學中,不僅要培養(yǎng)學生的動手操作能力、提高分析問題和解決問題的能力,還要重視傳授綠色化學教育和環(huán)保知識,使學生有機會、有能力利用所學知識,處理實驗中產生的有害物質,參與到環(huán)境保護工作中去,促進學生形成良好的環(huán)保意識。例如,有機合成實驗所用的化學試劑、溶劑、催化劑多少有一定的毒性,然而同一物質有多種不同的制備方法,所用到原料的毒性也不相同,所以有必要從多種不同的制備方法中選擇相對環(huán)保的實驗方法,從價格低廉、低毒甚至無毒、反應條件緩和、能耗少等要求出發(fā),開發(fā)出環(huán)境友好型實驗,如糠醛的制備、咖啡因的提取等。
2.2 加強有毒、有害、易燃、易爆物質的管理
在有機化學實驗中,不可能完全避免使用有毒、有害、易燃、易爆物質,因此需要師生共同保護好實驗室及周圍的環(huán)境。實驗教師要對有機化學實驗中使用的有毒、有害、易燃、易爆物質以及產生的廢棄物進行嚴格管理,培養(yǎng)學生的環(huán)保意識。實驗過程中,要求學生將有害物質按要求進行回收,并且定期處理。不能再使用的廢棄物要進行無害化處理,可以再用的要重新提純、重復利用,從而減少有害物的排放。如果在實驗過程中生成了有害氣體,反應必須在通風廚中進行并對有害氣體進行處理。實驗教師應該嚴格檢查每次實驗,發(fā)現(xiàn)問題后應該及時在全體學生面前解決,以引起學生的注意和高度重視。通過這一系列的管理,學生的環(huán)保意識不斷增強,處理有毒有害物質的能力也將不斷提高。
3、加強安全教育,培養(yǎng)安全意識[4]
3.1 安全教育貫穿教學始終
首先,在理論教學中要適時穿插安全意識的教育。例如,講解緒論一章在介紹有機化合物的成鍵理論和物理性質后,及時舉例說明一些低沸點有機物質,如丙酮、乙醇、乙醚等具有易燃易爆性質,使用它們時要注意防火、防爆。隨著教學的不斷深入進行,逐漸強化實驗安全的內容,介紹常用有機物的毒害性及使用時的注意事項,為實驗教學做好準備。
其次,在實驗教學中加強安全教育。在第一節(jié)實驗課上,要專門強調安全教育,強調水、電、煤氣、易燃易爆物質、有毒有害物質的安全使用和出現(xiàn)事故的處理方法。例如,在在有機化學實驗中,如果有的同學不小心打碎水銀溫度計,那首先是要考慮水銀的揮發(fā)性和毒性,及時撒硫磺粉。這節(jié)課,采用講解、現(xiàn)場演示等教學方法。隨著實驗的進行,要求學生在實驗課之前,認真預習實驗,在實驗預習報告上查出有關物質的物理性質和實驗中的注意事項;在每次實驗中,實驗教師檢查并確認學生的實驗裝置安裝正確后,才可以讓學生繼續(xù)做實驗。當發(fā)現(xiàn)學生的實驗裝置或操作方法有誤時,立刻組織全體學生為其糾正錯誤,以此加深記憶,加強安全意識,避免錯誤再次發(fā)生,同時可以提醒其他學生不要犯類似的錯誤。
3.2 利用多媒體課件,輔助教學
為了有效提高實驗教學和安全教育的效果,實驗室可以適當制作一些多媒體課件,供學生隨時學習,或者發(fā)給學生自己在做實驗前進行預習。比如基本操作中的蒸餾操作,需根據被蒸餾組分的沸點選擇熱源,要求蒸餾時不能將燒瓶中的液體蒸干。由于實驗課的時間有限,低沸點物質的蒸餾和高沸點物質的蒸餾過程不能都在課堂上完成。即使教師在課上對此進行了多次強調,但還是有些學生不知道何時停止蒸餾,甚至一直將液體蒸干。這些不良操作習慣很危險,很容易發(fā)生火災或爆炸。利用多媒體課件輔助教學可以彌補上述教學上的不足。學生可以在多媒體課件上看到模擬的不同熱源選擇方法和蒸餾的過程,也可以看到誤操作所造成的危害。
3.3 安全意識列入考核范圍
有機化學實驗可將實驗安全的內容計入學生平時成績考核范圍,以引起學生對實驗安全的高度重視。考核內容包括:實驗預習情況,該次實驗所用到物質的物理、化學性質查閱情況,實驗裝置的安裝是否規(guī)范、正確,實驗操作情況,化學試劑的安全量取情況,溶劑及產品的回收情況,實驗結束后水、電、煤氣的關閉情況等。另外,在實驗課后安排一次實驗筆試考試,考試內容包含安全操作的注意事項和違規(guī)操作可能產生的后果;期末安排一次實驗操作考試,考核內容涉及低沸點易燃有機溶劑的蒸餾和有毒、有害、易燃、易爆物質的安全使用,反應過程中產生有毒氣體的處理方法等操作。教師可以在考前將要制備的目標產物告訴學生,實驗方案以及產物制備過程完全由學生獨立完成,一組學生(15~ 20)人由3位教師監(jiān)考,最后得出每個學生的操作考試成績。通過上述系列改革,學生的安全意識會有普遍提高。
4、結束語
有機化學實驗教學和有機化學理論課同樣重要,通過對有機化學實驗教學中綠色化學和安全教育教學進行了初步的實踐與探索,可以達到以下主要好處。(1)很好地解決了環(huán)境污染和實驗藥品的純消耗,節(jié)省了實驗成本。(2)極大地提高了學生的環(huán)保意識,建立起了綠色化學的基本意識。(3)在有機合成實驗中,促使學生去查閱相關的文獻,從價格低廉、低毒甚至無毒、反應條件緩和、能耗少等原則出發(fā),自己設計開發(fā)出環(huán)境友好型實驗方案,培養(yǎng)出學生的創(chuàng)新能力。通過在有機化學實驗教學中加強安全教育和綠色化學教育,學生在工作中的責任心、安全意識、環(huán)保意識明顯增強,處理有關問題的能力顯著提高。為了培養(yǎng)出高素質、安全環(huán)保意識強、有創(chuàng)新精神的應用性人才,有機化學實驗的教學改革還需進一步完善。
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基金項目:
陜西省教育廳項目(12JK0595),陜西科技大學學術骨干培育計劃(XSG2010012)。
篇4
【關鍵詞】有機化學實驗 網絡教學 教學改革
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2016)04-0047-02
一、有機化學實驗的重要性
有機化學實驗是化學化工學院化學、化工、應化、環(huán)境專業(yè)的一門重要的必修課。課程目的是使學生學習有機化學實驗的一般知識,掌握有機化學實驗的基本操作技能,培養(yǎng)學生獨立完成實驗、撰寫實驗報告以及綜合分析和解決問題的能力 [1-3]。
該課程是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際,實事求是,嚴格認真的科學態(tài)度與良好的工作習慣的一個重要環(huán)節(jié),對學生以后從事化工生產和科研教學的工作和學習有著非常重要的意義[4-5]。
二、網絡教學對有機化學實驗的改革探討
1. 網絡教學對有機化學實驗教學內容的改革
傳統(tǒng)的有機化學實驗教學僅僅是為了配合理論課本所講的內容而機械式的開設,這樣就造成了一些缺陷:比如四個專業(yè)的理論側重點不盡相同,理論課時也不一樣,而為了方便教學,實驗內容卻是完全相同的,這樣就造成了重點不突出、實驗超前于理論的現(xiàn)象。
在近幾年的教學中,針對這一問題做相應的改進,但是由于受到實驗室條件和空間的限制,不能每個專業(yè)都面面俱到的考慮到。通過網絡教學平臺的建設就能有效的解決了這一問題。在網絡教學平臺中,我們針對不同的專業(yè)建設不同的教學平臺,學生登錄該平臺中,直接選擇所屬專業(yè),就會出現(xiàn)該專業(yè)中關于有機化學實驗的重點實驗內容和注意事項,我們把在傳統(tǒng)實驗中無法分開的專業(yè)差異性,利用網絡教學平臺充分的彌補,提高了學習效率和學習樂趣。
2.網絡教學對有機化學實驗教學形式的改革
在實驗教學中,實驗室空間少,人數多,只能2-3個學生一組, 所以有的學生是在“看實驗”, 而不是“做實驗”,形成了“放羊式”教學,甚至有學生抄襲、杜撰實驗數據的作假行為,完全沒有達到應有的學習知識的能力,并且每一個實驗, 學生往往只有一次進實驗室動手操作的機會, 出現(xiàn)錯誤也很難再進行重復實驗, 因此實驗效果得不到體現(xiàn)。
在網絡教學平臺上,我們把所有實驗的教學視頻全部放在網上,學生在課余時間可以把自己沒做好的實驗重新看一遍,視頻中有實驗平臺的規(guī)范搭建,教師講授實驗的基本原理,實驗中的注意事項,可能出現(xiàn)的危險等都通過字幕的形式體現(xiàn)在視頻中,結合老師的講解,學生可以很直觀的學習自己沒做好的實驗,在學生中反響強烈。
3.網絡教學對教學時間利用率的改革
有機化學實驗中,有的實驗要反應很長時間,如乙酰乙酸乙酯的合成實驗,反應的實驗大約為6個小時,以前的教學中這段時間內都沒有好好利用,學生要么三五成群聊天,要么看手機,時間就這樣無聲無息的浪費了。
自從進行網絡課程建設,為了充分利用實驗間隙時間,我們把個別毒性較大、危險性大的、無法對本科生開設的實驗,制作成視頻上傳,利用這部分間隙播放給學生,一方面讓他們學習實驗的制備過程,另一方面告訴學生如何安全的進行有機化學實驗,效果良好。
三、教學效果體現(xiàn)
在網絡教學建設的三年內,我們都對教學效果進行積極跟進,教學平臺中有一專欄,專門收集學生對有機化學實驗的反饋和意見,學生可以把自己的意見和建議無記名的寫上,我們的要求是:每條意見必看,每條建議必回復。
根據網絡教學中的學生對教學效果評價結果來看,有機化學實驗每年評價效果都是優(yōu)秀,連續(xù)三年獲得大學的優(yōu)秀教學獎勵,我們的網絡教學有機化學實驗的課程建設也獲得教務處的表彰。通過這些努力,有機化學實驗的教學效果明顯提高。
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篇5
關鍵詞:行動導向;有機化學實驗教學;應用型人才
行動導向(Handlungsorientierung)教學最早起源于德國,強調學生在學習活動中的中心地位,強調主動學習,運用多種智能學習,全面鍛煉學生能力[1]。上世紀90年代,行動導向教學從德國“移植”到中國,開始了以行動為導向的教學改革。對此教學的研究也開始深入,比較有代表性的有姜大源[2]對行動導向教學的界定:以學生為主體,以行動為導向,以培養(yǎng)綜合職業(yè)能力為目標,以學習情境為主線,以真實或模擬的職業(yè)活動為載體開展教學。主張讓學習者“通過行動來學習”,鼓勵學生自己獨立計劃、獨立實施、獨立檢查、獨立評價。行動導向教學更多地關注學生,凸顯學生的主體地位,彰顯學生所擁有的權利,強化學生責任和義務。該方法以能力為本,在高等院校的有機化學實驗教學中也具有重要的應用價值。大學有機化學實驗課程主要面向化學、化工、制藥、生物工程、生物技術、園林、農業(yè)設施等相關專業(yè),是專業(yè)基礎實驗課程之一,配合有機化學課程的學習[3]。學生在有機化學實驗學習中,有利于有機化學理論課的理解和鞏固,可以掌握扎實的有機化學實驗動手能力、操作常識及實驗室規(guī)范等,為以后從事科研或實驗工作打下堅實的基礎。有機化學實驗是有機化學教學的重要一環(huán),學生只有通過親自動手,才能真正掌握課堂教學的內容,打牢知識基礎,培養(yǎng)扎實的科研作風。強化有機化學實驗,有利于學生深刻理解掌握所學的理論,提高學生自我探索的能力,同時也將在科學素養(yǎng)的培育等方面發(fā)揮重要作用。我校傳統(tǒng)的有機化學實驗教學模式注重向學生灌輸知識,強調實驗結果及其處理等問題,學生在實驗中只能進行模仿或者驗證,未把培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和實踐能力作為首要任務。因此,為了改變傳統(tǒng)的有機化學實驗教學中“學生被動接受”的弊端,使學生由簡單的“知識積累”變?yōu)椤爸悄芴嵘?,逐步形成自主式、研究式、合作式的學習方式,有效提高學習積極性,研究“以學生為主體,教師為主導”的“行動導向”教學模式在有機化學實驗教學中的實踐具有極為深刻的現(xiàn)實意義。
1當前有機化學實驗教學現(xiàn)狀與存在的主要問題
經過長期的教學積累,南昌航空大學的有機化學教學形成了一整套完整的教學方法,在培養(yǎng)學生良好的化學學習習慣、打牢化學學習基礎,起到了積極的推動作用。但是由于受各種因素的影響,特別是受現(xiàn)在學生生源層次參差不齊的影響,我校在有機化學實驗教學方面還存在許多有待改進的地方。
1.1對有機化學實驗教學重視不夠
長期以來輕實驗重理論,將有機化學實驗課作為附屬課,有機化學實驗教學得不到重視。具體表現(xiàn)在:有機化學實驗只開設驗證性的簡單實驗,缺乏綜合性、創(chuàng)造性實驗;實驗課學時數相對不足,學生沒有充足的時間完成復雜的實驗;教師重視不夠,講完實驗后,就讓學生自行操作,沒有認真觀察和指導操作中出現(xiàn)的錯誤;學生不重視實驗預習,講授期間不注意聽講,已經講過的內容,提問還是很少有人回答上來,這種情況勢必造成實驗過程中出現(xiàn)很多操作錯誤,打碎玻璃儀器等現(xiàn)象出現(xiàn)。
1.2有機化學實驗教學模式有待改進
傳統(tǒng)的實驗課教學模式較為單一,一般是由實驗課教師在學生正式開始實驗操作之前將要做的實驗講解一遍,包括對于實驗裝置的搭配、試劑的用量、添加步驟、實驗中的注意事項等內容,然后讓學生開始實驗操作,實驗課結束后學生撰寫實驗報告提交教師。這種單一的教學模式使得學生的實驗過程變成了對實驗課本和教師講解的驗證過程,學生比較被動,不能主動地思考,禁錮了學生的思維空間,忽視了學生的創(chuàng)新能力,不利于學生對整個實驗過程的思考和對實驗現(xiàn)象的分析,影響了教學效果。
1.3有機化學實驗教學內容陳舊,學生學習興趣不足
由于不同高等院校的實驗室設備條件、師資力量有限,有機化學實驗內容的選擇上側重點各有不同,而我校在組織有機化學實驗教學時與理論課程的步調并不能同步。目前,我校的有機化學實驗教學中實驗項目幾乎都是基本實驗操作技能訓練實驗和傳統(tǒng)的制備實驗。這些實驗在方法和結果上沒有異議,但難以激發(fā)學生對實驗的好奇心,從而導致學生的實驗預習和準備工作流于形式。在這種教學模式下,教師是主體,多是關注自身演示規(guī)范與否以及學生是否能夠按時完成。學生在學習的過程中處于被動的地位。由于教和學的分離,學生多是關注能否完整“重現(xiàn)”教師的實驗步驟,甚至于關注每一個動作和細節(jié),而忽視了對實驗目標和實驗方法的思考。由于學習過程缺乏自主性,學生普遍感到枯燥和乏味。
2行動導向教學法在有機化學實驗教學中的實施
行動導向教學法因其以能力為本位,以就業(yè)為導向,運用形式靈活,方法多變而受到職業(yè)院校的大力推崇并取得良好效果。普通本科院校在進行課程改革的同時,逐漸在重視學生能力培養(yǎng),特別是一些實驗類課程中綜合設計性實驗的增多給行動導向教學法的引人提供了很好的契機。行動導向教學是基于行動導向教學模式的一種教學手段,常用的教學組織形式有項目教學法、模擬教學法、引導教學法、案例教學法、張貼版教學法、角色扮演法、頭腦風暴法等,下面以我校2014級應用化學專業(yè)中《有機化學實驗1》第7個實驗“水果味香精———乙酸正丁酯的制備”為例說明行動導向教學法在實驗課程中的應用。第一步資訊階段,教師收集有關酯類化合物的相關資料、視頻等,由學生閱讀相關文獻資料,提煉出制備乙酸正丁酯的實驗方案,分析實驗方案中的重點和難點。本階段,教師簡要講解完成制備乙酸正丁酯實驗的操作要點、關鍵問題和注意事項。教師提供給學生的背景資料如下所示。酯類是由無機酸或有機酸與醇進行酯化反應縮去水而成。醇或酚與酰鹵或酸酐、醇與烯酮類、游離酸與脂肪族重氮衍生物反應也可生成酯。乙酸正丁酯,簡稱乙酸丁酯,無色透明有愉快果香氣味的液體。乙酸正丁酯較低級同系物難溶于水;與醇、醚、酮等有機溶劑混溶,易燃,急性毒性較小,但對眼鼻有較強的刺激性,而且在高濃度下會引起麻醉。乙酸正丁酯是一種優(yōu)良的有機溶劑,對乙基纖維素、醋酸丁酸纖維素、聚苯乙烯、甲基丙烯酸樹脂、氯化橡膠以及多種天然樹膠均有較好的溶解性能。第二步計劃階段,采用頭腦風暴法,由教師講解乙酸正丁酯的物理和化學性質以及常用的制備方法,并播放相關資料視頻讓班級學生進行自由分組,每組3-5人,根據興趣選擇合作伙伴組成實驗小組。實驗小組要考慮完成實驗所有的相關步驟,并考慮所必須的儀器、藥品和試劑等。列出儀器需求表、化學藥品試劑需求表、時間計劃表等清單,并做出實驗的運行計劃,同時和指導老師交流。這是一個團隊合作討論的過程,學生們可以從與同伴的討論中獲益。通過討論培養(yǎng)學生的思考問題的能力,組織、協(xié)調和管理能力,人際交往能力和團隊合作意識。第三步決策階段,采用引導式討論教學法,由教師引導每組學生將各自的方案通過討論、交流、比較最后形成一個合理的方案并與教師進行探討。在這一階段,教師要參與實驗小組的討論并聽取討論結果,幫助實驗小組選擇那些可以接受的、修訂了的或者重新制定的方案。通過討論與決策,學生接受實驗任務,確定一個最優(yōu)實驗方案。教師審查每個小組的實驗方案,要求小組負責人給每個成員分配實驗任務,幫組其組織并調控實驗的有序開展。第四步實施階段,每個小組實驗方案的實施不受時間限制,可以與實驗室管理的老師預約協(xié)調具體時間。教師打破講解、指導、評判實驗結果的傳統(tǒng)做法,盡可能引導每個小組按照實驗方案,自我進行實驗、分析,找出問題的答案,查找實驗中存在的問題與不足。學生操作時,教師要巡回檢查與指導,及時發(fā)現(xiàn)并糾正學生的錯誤。教師在指出學生的錯誤時不應立即給出答案,答案應由小組成員共同尋找。教師盡量以提問方式幫助學生掌握實驗原理、步驟及注意事項,增強學生對實驗方案中重點內容的認識與實驗過程中實驗現(xiàn)象的重視,完成實驗后啟發(fā)每個小組對實驗方案的有效性進行歸納整理,對其不足之處進行探討和改進。第五步檢查階段,每個小組把實驗方案的實施過程論文的形式記錄下來,通過與其他小組橫向對,激勵實驗小組通過學生自查和教師檢查來記錄實驗方案的完成進度和取得成果。每個實驗小組都會有單獨的檢查表,學生能通過該表可以了解要通過什么途徑才能實現(xiàn)目標,并在在實驗方案的實施過程中不斷進行自檢,及時糾正錯誤和改進實驗結果。第六步評估階段,為了鼓勵學生的團隊協(xié)作精神和自己動手動腦相結合,發(fā)揮小組中每一個人的作用,我們采用的評分方法是小組和個人相結合。先進行小組之間的評估,每組同學以團隊形式展示自己的實驗結果,其他學生作為聽眾進行學習并現(xiàn)場答疑。然后,教師對每個小組的實驗方案和完成情況進行評價。無論以何種方式進行反應,最終都要求產品的綜合原材料成本低、產品質量好、各種現(xiàn)象和結論分析正確;論文寫作要求文字流暢,理論和數據分析正確;在實驗中鼓勵創(chuàng)新,即使綜合成本高一點,也給予適當加分。通過以上六步的行動導向教學,學生反應較好,興趣很高,都表現(xiàn)出強烈的參與愿望。學生不僅了解有機化學的專業(yè)知識,更多理解了團隊意識的重要性,既掌握了基本的實驗技能又鍛煉了社會能力。
3結束語
篇6
開放實驗教學的實施
建立完善的實驗管理制度完善的管理制度可以保證實驗計劃的順利實施[6]。因此,應制定操作性較強的規(guī)則,明確教師、學生的責任,建立安全管理制度和教學效果的考核體系等。征集確定實驗項目實驗項目的確定對完成實驗教學任務、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力具有重要的意義。因此首先考慮把系統(tǒng)的實驗理論培訓、系統(tǒng)的實驗技能培訓與培養(yǎng)學生綜合能力結合起來;其次,考慮到學生實驗能力的差異,使實驗內容和難度在不同的層面上滿足學生實驗的需要。鼓勵指導教師根據自己的研究方向、時間精力等多因素考慮,申報并最終集體討論確定實驗項目。組織學生選定實驗項目公開實驗項目、實驗時間及要求,組織學生自由選題。提前公布要開設的實驗項目,詳細列出每個實驗項目的具體要求,開設的具體時間,每個實驗的分組人數和實驗分值,實驗指導教師等情況。學生根據個人情況預約實驗項目和實驗時段,實驗的頻率和節(jié)奏由學生調節(jié)。實驗室再根據預約情況對實驗時段等進行適當調控,以兼顧學生的需要和實驗室的資源利用率。嚴格實驗過程管理為保障實驗的正常秩序,使實驗教學能順利實施,必須在進行實驗前與指導教師和有機化學實驗室技術人員聯(lián)系,由學生自己在開放的規(guī)定時間內確定具體的實驗時間,確定實驗人員組合,并按實驗計劃的要求寫出實驗計劃報告,學生在進入實驗室完成實驗前必須提交計劃報告。指導教師負責對預習報告進行審查,合格則可以進行實驗,否則不能進行實驗,實驗過程由指導教師進行檢查和指導,實驗室技術人員提供服務和幫助。開放實驗允許其他同學按照要求觀摩后。實驗結果評定實驗結束后,學生應按照要求提交開放實驗報告,教師應按照相關的評定細則評定學生的開放實驗成績,實驗技術人員應核查學生所借儀器藥品是否歸還,破損的按照相關管理條例進行賠償。
問題和思考
篇7
高素質、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是目前高等教育改革的終極目的,也是評價高等教育質量和教育效益的重要指標。重視實驗教學、加強實驗室建設、改革實驗教學方法是提高學生綜合素質、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要途徑之一。近年來,高校不斷加大實驗教學投入,優(yōu)化實驗教學資源,探索行之有效的教學方法,提高實驗教學效果,此舉大大促進了高等教育質量和綜合效益的全面提升。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強,化學實驗的環(huán)境保護問題越來越引起人們的關注,試驗的綠色化教學正逐漸被越來越多的人所認識和倡導。綠色化學的根本目的是從節(jié)約資源和防止污染的觀點重新審視和改革傳統(tǒng)化學,從而使人們對環(huán)境的治理從治標轉向治本。它對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展具有重大的意義。有機化學試驗常會產生一些毒性較大,對環(huán)境產生污染的廢氣、廢液、廢渣等,是科學實驗中環(huán)境危害最大的實驗種類之一。如何減少環(huán)境污染,進行有機化學實驗綠色化改革,既是試驗改革的重要部分,也是有機化學實驗教學中的嶄新課題;是順應時展潮流,保護環(huán)境的一項重要舉措。如何實現(xiàn)實驗的綠色化,作者認為應該從如下4個方面著手。
1環(huán)保意識的培養(yǎng)
有機化學實驗培養(yǎng)的對象大多是大學生,他們將來都是國家的棟梁之才,將在各個崗位上發(fā)揮著重要作用,因此學生環(huán)保意識的培養(yǎng)顯得尤為重要。在實驗教學中注重向學生灌輸“綠色化”觀念,培養(yǎng)學生的環(huán)保概念和可持續(xù)發(fā)展意識,將綠色化貫穿于試驗始終,讓學生切身體會,關心廢物的產生及相應的處理方法,并將綠色環(huán)保意識、環(huán)保責任保留到今后的工作中,從源頭上阻止污染,維護化學和環(huán)境的協(xié)調發(fā)展。
2實驗內容的更新
更新實驗內容,篩選和開發(fā)具有環(huán)保性的實驗項目,盡量避免或減少有毒試劑的使用,而用一些常規(guī)的無污染的試劑來代替,從而降低環(huán)境污染。
2.1整合實驗內容,開設綜合性多步合成實驗在有機化學實驗中,大部分是合成試驗。現(xiàn)有的有機合成實驗內容是相對獨立的實驗項目,各自考查了1個有機化學反應類型。實踐表明,可根據教材上的實驗內容,將多個實驗整合成1組大實驗,這1組大實驗反應物的投料,只在第1步的實驗中投放,而后的幾步實驗都是利用自己上一步實驗的產品繼續(xù)使用。由于上一個實驗的產物就是下一個實驗的原料,一旦上一步合成實驗失敗,則下一個實驗就無法進行,所以必須保證每一步合成都成功,才能得到最終想要的目標產物。這種多步驟實驗要求更高,更利于訓練學生的操作技能,培養(yǎng)學生嚴肅認真的科學態(tài)度和耐心細致的工作習慣。而在多步驟有機合成實驗中,因每個學生每次實驗產品的產率和產量都不同,他們必須根據實際合成產品的多少來確定下次實驗中各反應物的用量和配比,因此學生必須參閱有關資料,綜合運用所學的實驗原理和方法,找出最佳反應條件,并寫出實驗設計方案。通過這種復雜的有機合成實驗,使學生掌握各類有機化學反應的機理、各種官能團之間轉化的方法,從而全面了解有機化合物的內在關系。經過這樣嚴格的科學實驗方法訓練,學生的綜合實驗能力必將大大提高。此外開設綜合性多步合成實驗減少了藥品經費的開支,減少了回收產品量,從而也降低了產品給環(huán)境所帶來的負面影響,符合綠色化試驗的教學要求。
2.2常量、小量、微量實驗有機結合“微型化學試驗”是近20年來發(fā)展很快的一種化學試驗新方法,新技術,被譽為“化學試驗的革命”。時至今日,化學實驗小型化,微型化的趨勢已成為化學學科發(fā)展的必然趨勢。有機化學實驗所用的試劑大多毒性大,且易燃、易爆、易揮發(fā),實驗微型化后,實驗試劑的用量為常規(guī)實驗用量的幾分之一到幾十分之一,有的甚至能節(jié)約到90以上。這樣不但節(jié)約了試劑,提高了有機化學實驗的安全性,反應時間也有很大程度的縮短,而且也極大地減少了潛在環(huán)境污染,且可以最大限度地完成教學大綱的內容和要求,使學生在有限的時間內學習和掌握更多的實驗操作技能。然而大多數學生在中學階段未經過有機化學實驗技能訓練,如果直接進入微量實驗,容易造成實驗失敗,將使學生產生畏懼情緒??紤]到學生的起點,與中學教學的銜接,以及后面系列實驗的特點等因素,開展常量—小量—微量有機化學實驗漸進法教學有利于學生由易到難、循序漸進地學習掌握有機化學實驗的基本技能和各種試驗技術,可以彌補學生對常規(guī)實驗儀器缺乏認識的不足,克服一開始就進行微型實驗導致的跨度過大的缺陷,使學生對常規(guī)實驗和微型實驗有概括的了解和比較,有利于培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度,規(guī)范化的操作及動手能力,有利于提高實驗課的教學質量。微量試驗所用試劑用量小,環(huán)境污染小,其安全性和低成本更有利于進行設計性和開放性試驗,符合試驗的綠色化教學的要求。
3實驗方法、手段的更新
3.1引進微波、超聲波等實驗新技術微波作為一種新型能源形式可用于許多有機反應,微波作用下的有機化學反應速率比傳統(tǒng)加熱技術快數倍甚至數千倍[9]。在2006年德國召開的IUPAC(國際理論和應用化學聯(lián)合會)第一屆綠色化學會議中,微波化學就是其中的重要一項議題[10]。微波反應具有反應條件溫和,操作方便,時間短,節(jié)能,高效,環(huán)保,試劑用量少等諸多優(yōu)點,引入微波技術是有機化學實驗“綠色化”的一個重要手段。超聲波可引發(fā)、促進化學反應,可使反應時間縮短,反應速度加快,使許多以往不能進行的反應能順利進行,超聲技術的引入,無疑也為有機化學反應減少環(huán)境污染提供了一條切實可行的途徑。
3.2引進多媒體等圖像技術多媒體集文字、圖形、影像、聲音于一體,再加上與網絡技術的結合,使其成為最具潛力的教學方法和模式之一。將多媒體技術應用于實驗教學,是實驗教學的發(fā)展趨勢。將那些污染很重,目前還無法通過改進而減少污染實現(xiàn)綠色化的經典實驗,通過網絡、多媒體等形式將實驗過程展示在屏幕上,將試驗過程通過動畫的形式一步步展現(xiàn)出來,讓學生有一個直觀的認識,也可讓學生參與動畫的制作過程,拓展學生的知識面。
3.3合理安排實驗順序,實現(xiàn)不同學科實驗的對接有機化學實驗有合成實驗也有性質測定實驗,可以通過合理安排實驗順序,把合成的樣品再來做熔點、沸點測定等性質實驗,減少藥品浪費??梢詫⒂袡C實驗與儀器分析實驗對接,將學生有機實驗中合成的樣品,拿到儀器分析中做紅外光譜、色譜、核磁共振、差熱等分析測試,既達到了儀器分析的實驗目的,也檢測了學生所合成的樣品的純度等數據,使學生了解了從合成到分析的全過程,增加了興趣,同時也節(jié)約了資源,減少了環(huán)境的污染。
4實現(xiàn)廢棄物的循環(huán)利用,避免廢棄物對環(huán)境的污染
有機實驗中產生大量的廢棄物,如不及時處理,隨意排放,不僅對環(huán)境造成污染,而且會淡化學生的環(huán)保意識,養(yǎng)成不良的實驗習慣。將實驗合成的樣品以及產生的廢液、廢渣回收統(tǒng)一處理,如有機實驗中苯甲酸的制備所得到的樣品,進行回收,可以用來做熔點測定的試劑,還可以在無機實驗中用來做重結晶實驗,從而得到純凈的重結晶樣品,實現(xiàn)了藥品的循環(huán)使用。又如茶葉中咖啡因的提取,提取的咖啡因可以做儀器分析實驗的樣品,回收的大量乙醇可以反復使用,做下一批學生的溶劑,也可以做燈用酒精等。另外還可以在實驗室中利用現(xiàn)有條件,采用物理、化學或生化的方法對廢液、廢渣進行處理,實在不能處理的廢棄物,切不可隨意丟棄,可采用固定地點掩埋等方式處理。實驗中的廢瓶集中存放,與廠家協(xié)商統(tǒng)一回收。
篇8
關鍵詞 有機化學 實驗 教學
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2016.05.045
Discussion on Experimental Teaching of Organic Chemistry
WANG Gang[1], WANG Bin[2], DU Guangfen[1]
([1]School of Chemistry and Chemical Engineering, Shihezi University, Shihezi, Xinjiang 832000;
[2] Xinjiang Xinyuan No.2 Middle School, Yili, Xinjiang 835800)
Abstract Organic chemistry experiment is basic course, material, chemical, chemical and chemistry. In order to improve the organic chemistry experiment teaching, the author combined with their own teaching experience, put forward some suggestions.
Key words organic chemistry; experiment; teaching
1 優(yōu)化教學內容,提高自身素質
目前我校的實驗內容主要有三部分,一部分基礎操作實驗,一部分合成實驗,還有一個提取實驗(茶葉里提取咖啡因)。①個人認為應該加上性質實驗,在有機理論課考試中,都會有鑒別題,如烷烯炔的鑒別,醇的鑒別,鹵代烴的鑒別、醛酮鑒別、胺的鑒別、糖類的鑒別等,此類題目基本上都是依據各種化合物的性質不同進行區(qū)分,但現(xiàn)實情況是大部分同學都會失分較多。如果能將性質實驗加入實驗課程中,可以加深同學的印象,更好地掌握化合物的性質。合成實驗內容安排上可以安排一些簡單的藥物合成。如乙酰水楊酸(阿司匹林)的制備,在實驗中可以向學生介紹阿司匹林的用途,學生可以更好的理解記憶實驗內容。在做提取實驗時,內容選擇與生活相關的應用性實驗,如從茶葉中提取咖啡因,從紅辣椒中分離紅色素等。采用常見的實驗原料,可使同學們對有機化學的學習產生興趣。
另外在實驗中可引入一些新技術。比如微波合成法,我們實驗過程中有一個設計實驗時關于肉桂酸的制備,查閱文獻就有使用到微波合成的。大量的研究實驗表明,微波合成法技術進行有機反應具有操作簡便、產率高及產品易純化、安全衛(wèi)生等特點,因此,微波有機反應在有機化學實驗中迅速發(fā)展。②
對于設計實驗,應該給學生提供更廣闊的選擇,采用不同的合成路線,不同的合成方法達到同一目的地,對比各實驗方法的優(yōu)劣。若因藥品限制或儀器限制大家都只能采用一種方法做,達不到設計實驗想鍛煉學生自己查閱文獻,設計實驗并最終完成實驗的目的。
教師在教師育人的過程中要思考哪些是學生可以終身受益的。教師在教學過程中要不斷充實自己,做到課前充分準備,對所講授實驗內容了如指掌,把實驗中可能出現(xiàn)的一些問題都在上課前弄清楚,這樣才可以在課堂做到有問能答、有問必答,真正起到指導作用。并把自己所從事的科研工作介紹給同學們,這樣可以使學生在課堂上產生濃厚的學習興趣,把被動的學習狀態(tài)轉變成主動,老師們在從事實驗教學中貫穿融入最新的科研成果,使知識更加豐富更能吸引學生,從而提高學生的學習的主觀能動性,除此之外,教師在進行實驗過程的教學中培養(yǎng)學生獨立思考的能力,讓學生通過實驗課上認真觀察,從而對發(fā)生的實驗現(xiàn)象獨立做記錄,主動提出問題,分析問題,從而得出實驗結論,在做實驗的過程中讓學生主動參與其中,這樣會使課堂氣氛很快地活躍起來,也能促使學生的創(chuàng)新思維能力得到更好的培養(yǎng)。③
2 注重實驗教學中的安全教育
有機化學實驗具有其他實驗課不具有的特點:教學中會常使用到低沸點、易燃易爆、有腐蝕性、有毒、致癌的藥品,會用到一些密閉性的裝置和儀器,這些都是教學中的安全隱患。這要求老師在課前對學生進行安全教育。可以印發(fā)實驗室安全手冊(可包含常見低沸點、易燃易爆、有腐蝕性、有毒等藥品物理參數及儀器使用的注意事項及其安全注意事項)及常見危機處理。最常見的一些問題比如學生進實驗室第一件事情就是穿好實驗服,稱量藥品尤其是有腐蝕性及毒性的藥品,一定要謹慎,如有同學實驗過程中不小心將溫度計打碎了,第一時間將可見汞珠集合在一起,放入盛有水的燒杯,然后再溫度計破碎區(qū)撒上硫磺,徹底清除殘余汞等等。教師可以先告知同學藥品存在某方面的危險性,并要求學生通過自己查閱實驗所需藥品的物理參數和特性,讓學生通過查閱相關資料從而了解藥品中存在的危害,從而在實驗的過程中進行嚴謹防范。
3 多介紹專業(yè)詞匯
現(xiàn)在各專業(yè)的一些高端文獻都是以英文發(fā)表的,為了解專業(yè)前沿動態(tài),需時時跟蹤文獻,文獻里就涉及很多的專業(yè)詞匯。為了學生能更好地獲取前沿知識,可以在實驗教學過程中對于一些常用實驗技術及玻璃儀器,教師可以通過中英文穿插的方式講解實驗,如實驗中在前期原料純化或者后期產品處理中可能用到蒸餾(distillation)、回流(reflux)、重結晶(recrystallizaiton)、干燥、(drying)等技術,實驗中使用到的玻璃儀器,如錐形瓶(beaker flask)蒸餾頭(distillation head)冷凝管(condenser)、三頸瓶(three-neck flask)及球形回流管(ball-return pipe)等,要求學生盡快記住它們的中英文名稱,為學生將來做畢業(yè)論文查閱文獻積累專業(yè)詞匯,為進一步的學習打下牢固的基礎。
4 實驗過程中對學生嚴格要求
實驗過程中會接觸到有毒有害試劑,且涉及的基礎操作內容較多如蒸餾、減壓蒸餾、回流、分餾、分液、重結晶、升華、熔點測定、薄層色譜柱色譜等,所以對學生一定要嚴格要求。實驗操作是有機化學實驗的核心環(huán)節(jié),操作是否規(guī)范準確,實驗過程的有序性、安全性及實驗結果的準確性均在此環(huán)節(jié)中體現(xiàn)。
按照目前的實驗條件,學生實驗時依然是分組,2人一組,這就存在有同學在實驗過程中依賴隊友,不動手動腦,全聽隊友指揮。為避免這種情況發(fā)生,在實驗教學中要嚴格要求學生。
(1)要求學生在課前寫預習實驗報告,預習報告可以占實驗課成績的10%~20%左右,引起學生思想上的重視。預習報告的書寫很關鍵,不是單單抄書,給學生提出要求:預習報告需要查閱相關物質的物理參數,寫出實驗原理、實驗的操作步驟及其可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象,提出問題,讓學生帶著問題做實驗,讓學生明白為什么要這么做。
(2)在實驗過程中要求學生注意操作細節(jié),仔細觀察實驗現(xiàn)象,糾正錯誤的操作,講解這樣操作可能帶來的危害,并對實驗結果作出準確評價,每次實驗都給予打分并告知學生,這樣也方便學生在下次實驗時及時糾正,不斷提高學生的操作能力。
(3)實驗結束后教師要檢查學生的實驗結果,并要求學生整理好自己的實驗臺面,各類儀器分類整齊擺放,這樣方便下一組同學實驗室,同時可以鍛煉學生有始有終的做事態(tài)度。
(4)要求學生獨立完成實驗報告,若實驗失敗,要讓學生獨立分心并且詳細寫出失敗的原因,并能做出合理的解釋。
5 重視教學過程中的情感效應④⑤
在教學過程中因情感因素不同而導致結果不同的現(xiàn)象所謂情感效應。我們也經歷過學生時代,會發(fā)現(xiàn)當學生喜歡某位教師時,也會對教師所授內容產生極大的興趣;相反,當學生心里害怕、厭惡某位教師時,也會對教師所授內容產生厭倦。正所謂“愛人者,兼其屋上之烏;不愛人者,及其胥余”。而且實驗課老師和同學是近距離接觸,老師的情感對學生有更直接的影響。
教學過程是教師和學生共同參與的雙向交流過程,這個過程中,教師通過在教學活動中正確地運用情感,就能為教學開辟一條通過非智力因素改善智力因素的直接通道。情感是教學過程中不容忽視的一個重要因素。俗話說“感人心者,莫先乎情”, “親其師才能信其道”。教師在教學中應帶著深厚的感情關心、愛護學生,且要有親和力。要從學生的角度理解他們的思想,體驗他們的情感,否則會阻礙師生情感交流,影響教學效果。
6 申請大學生訓練項目,或者是進入老師課題組學習⑥
現(xiàn)在學校有大學生創(chuàng)新訓練計劃項目,對一些基礎較扎實、求知欲較強且對有機化學有濃厚興趣,可以通過申請項目來施展自己在實驗課學到的本領。學生可以選擇好指導教師,在教師引導下先進入實驗室了解科學研究的基本方法,熟悉研究內容,實驗過程,工作完成后,讓學生獨立完成研究性論文或報告,從而使提高學生的實踐能力和創(chuàng)新意識得到提升。
7 結束語
有機化學實驗是有機化學教學計劃中最重要的環(huán)節(jié)之一,在高校有機化學教學中占據十分重要的地位。提高有機化學實驗的教學效果,關鍵在于細節(jié)和落實。在實驗教學上應優(yōu)化內容,提高自己素質。加強實驗教學環(huán)節(jié),考慮到每位學生的個體差異,總結經驗,因材施教,從而提高學生獨立自主的學習興趣和動手動腦能力,并且教學過程中對學生投入情感,嚴格要求,打牢學生有機化學知識基礎,切實提高有機化學實驗教學效果,培養(yǎng)學生獨立進行和分析實驗能力和創(chuàng)新的能力。
注釋
① 薛梅,李文娟,韓亞杰,吳建寧,劉巖,馬曉偉,張潔.有機化學實驗教學改革初探[J].石河子大學學報(哲學社會科學版),2014.28:99-100.
② 李芳良,李月珍,農蘭平.微波技術在化學中的應用新進展[J].廣西科學,2004.11(2):121-126.
③ 田婧.有機化學實驗教學應貫徹的基本原則[J].綿陽師范學院學報,2013.23(5):152-155.
④ 吳曉丹.教學中應重視師生的“情感效應”[J].廣西教育,2008.4:19-20.
篇9
[關鍵詞] 仿真實驗 有機化學 有機化學實驗
有機化學是化學專業(yè)的一門重要的基礎課程,同時也是一門原理性、概念性、結構性、實驗性較強的學科。實驗教學是有機化學教學中不可缺少的一部分,而在傳統(tǒng)實驗教學中,學生對預習不夠重視,只是在課前簡單的看一遍教材,抄寫一份預習報告,這樣的預習效果甚微,因此導致了學生在實驗過程中的盲目性和對實驗課程的不重視。為了彌補這種缺陷,使學生對有機實驗產生強烈的興趣,我們開發(fā)了這套仿真實驗平臺,將實驗過程設計成形象、直觀的操作軟件,讓學生在計算機上模擬實驗操作,使學生對實驗過程有了形象具體的認識,激發(fā)了學生的學習興趣,同時加強了預習的效果。對于遠程教育的學生,可以在網上看到實驗的整個過程,也可以模擬實驗操作。這樣不僅可以提高學生學習的興趣和有機化學教學的效率,充分調動教與學兩方面的積極性,而且能適應網絡教育的要求,充分利用現(xiàn)有資源,使教學向深度和廣度拓展。
1 搭建仿真平臺的必要性
有機化學實驗是化院學生的必修課,也是將來學習專業(yè)課和培養(yǎng)學生科研能力的一個平臺。有機化學實驗注重于培養(yǎng)學生的基本操作能力,自主動手能力,并且與其他專業(yè)實驗有著良好的銜接性,對學生實驗技能的培養(yǎng)非常重要。
有機化學實驗開設的內容從基本操作,基本合成到綜合試驗覆蓋面很廣,能有效地培養(yǎng)學生的實驗技能和理論知識的運用能力。
應用先進的多媒體技術制作仿真實驗平臺,既讓學生有更多的途徑學習鞏固知識,同時還可以保證學生的健康不受損害,實現(xiàn)有機化學實驗的綠色化。
一直以來學生對有機實驗課的預習和復習都是通過課本上的文字敘述來學習的,內容單調呆板,學生理解起來有困難。而仿真實驗平臺的搭建可以提高學生預習的效率和實驗的成功率,使學生能更好地學習掌握有機實驗的操作要點。同時,仿真實驗平臺的建立還可以為遠程教育的學生提供動手操作的機會,使資源的利用最大化。
2 仿真實驗平臺的搭建模式
仿真實驗平臺主要以有機化學實驗為基本內容,利用Photoshop、Flash、3DMax等計算機軟件制作了仿真儀器庫、典型有機化學實驗動畫、有機化學實驗互動平臺,并在此基礎上制作了有機實驗視頻網站,完成了主要包括以下幾個部分:仿真實驗平臺的搭建,為有機實驗的教學提供了一個嶄新的窗口。
2.1仿真實驗儀器庫的制作
為了搭建仿真實驗平臺,我們首先要準備的就是實驗儀器,這與實際操作的步驟一致。儀器庫主要包括有機實驗常用的儀器:表面皿、布氏漏斗、滴液漏斗、分餾柱、分水器、分液漏斗、接引管、酒精燈、克氏蒸餾頭、普通漏斗、球形冷凝管、三口燒瓶、燒杯、索氏提取器、提勒管、鐵架臺、溫度計、溫度計套管、吸慮瓶、圓底燒瓶、真空接引管、蒸餾頭、蒸餾彎管、直形冷凝管、錐形瓶等。其中所有玻璃儀器均處理成透明材質,與真實的儀器效果接近。例如,下圖中的一些玻璃儀器:
圖中所做的玻璃儀器視覺效果與真實的玻璃儀器非常接近,這也是制作仿真實驗平臺的第一步,為后面的平臺搭建打下了堅實的基礎。
2.2典型有機化學實驗的動畫制作
在完成儀器庫制作的基礎上,根據有機實驗教材和教學大綱,選擇制作了典型的有機實驗動畫。
(1)基本操作實驗:《玻璃工制作》,《普通蒸餾和沸點測定》,《重結晶和熔點測定》,《水蒸汽蒸餾》,《減壓蒸餾》,《薄層色譜》等,基本覆蓋了有機實驗常用的一些基本操作,每個實驗動畫既可單獨作為一個完整的實驗內容,又有針對性地訓練了1~2項基本操作;
(2)基本合成實驗:《溴乙烷的合成》、《環(huán)己烯的合成》、《正丁醚的合成》,《乙酸乙酯的制備》等,這些合成實驗既復習強化了基本操作中的一些操作過程,又通過實驗過程現(xiàn)象再現(xiàn)引入了一些新的操作理念,例如,分液漏斗的使用,攪拌裝置的安裝,分水器的使用和回流操作等;
(3)綜合性實驗:《對硝基苯胺的合成》、《肉桂酸的合成》《乙酰乙酸乙酯的合成》,《三苯甲醇的合成》,《對甲基苯乙酮的合成》和《從茶葉中抽提咖啡因》等,這部分綜合性實驗操作比較復雜,涉及的裝置和步驟比較多,可以讓學生對各種儀器的安裝和操作要點更加熟練,對有機實驗的操作認識更加系統(tǒng)化。實驗動畫的制作包括儀器安裝,藥品添加和實驗現(xiàn)象等,與實際的實驗過程一致。例如肉桂酸的合成截圖效果如下:
實驗動畫完全模仿真實的實驗過程,實驗現(xiàn)象中顏色變化等也以實際操作過程為準,整個動畫實驗過程具有和實際實驗非常相似的的細節(jié)性,很好的體現(xiàn)了實際操作的在線性。
2.3有機化學實驗互動平臺的搭建
前面我們做好的動畫都是一次性播放的,學生只能觀看,不能參與,為了讓學生也能參與實驗,實現(xiàn)真正的互動,我們進一步制作了實驗互動平臺,讓學生充分參與到實驗中來,真正體驗實驗的原理和操作過程,加深印象,減少實際操作中的失誤。下面以肉桂酸的合成為例展示下效果截圖:
互動平臺在實驗動畫的基礎上增加了實驗原理、注意事項,實驗儀器的自組裝過程(附帶評判),課后思考題等,使實驗過程更加完整,更加接近課堂效果,具有很強的仿真性。
2.4仿真實驗網絡平臺的搭建
在完成互動平臺后,學生反映效果不錯,為了更好地服務學生,讓更多的人能利用這個仿真實驗平臺,我們建立了有機實驗視頻網站,主頁內容包括:課程簡介,視頻平臺,交流論壇,資料平臺,實驗教程五個部分。下面是網站的部分截圖:
課程簡介中介紹了有機實驗課程的性質和安排,以及任課教師的介紹,可以使學生對有機實驗課程有個初步了解;視頻平臺中包括實驗動畫演示和自己操作兩部分,讓學生可以先看演示,然后自己動手操作,可用于課前預習和課后復習,加深印象,提高學習效率,也可讓外專業(yè)學生選擇學習,增加知識面;交流論壇設置了師生交流信息欄,增加了師生對話的途徑;資料平臺中列出了一些化學期刊,有機溶劑的常用參數,有機化學常用軟件等,使網站更具有學習性和參考價值;實驗教程中還展示了部分學生的實驗報告,從各個方面全方位為學生提供服務,使有限的資源為更多的人使用。
3 結論
我們搭建的有機化學仿真實驗平臺,經過測試是一個完整的、成型課堂教學、學生自學演練的工具。它的特點與達到的效果是:
(1)表現(xiàn)形式生動真實,形象直觀。老師在上課時可以不必攜帶易碎而又沉重的儀器就可以給學生展示近似真實的儀器。
(2)3D動畫對實驗過程的模擬可以讓學生在1~2min時間內了解并掌握幾個學時的實驗內容,從而可以在提高教學效率的同時提高學生的預習效率。
(3)通過生動直觀的模擬操作,充分調動學生的視覺功能,從而對有機化學實驗產生濃厚的興趣,并使相關的有機化學理論知識得到更深刻的理解和記憶,提高學生學習的主動性。
(4)實現(xiàn)了互動平臺,課堂演示還是學生自己動手操作,都將是一個良好的工具。尤其典型實驗安裝環(huán)節(jié),更能為學生在計算機上模擬實驗操作很有好處。
參考文獻:
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1.精選實驗項目,滲透綠色化學觀念
在選擇實驗時,確保內容上與理論相呼應,除了培養(yǎng)學生研究自然科學的正確態(tài)度與思維外,更有利于驗證理論。充分考慮各專業(yè)的培養(yǎng)目標,根據不同專業(yè)對有機化學的需求安排教學項目,例如針對生物工程和化工工程的學生,對學生進行了基本操作技能的訓練,要求掌握玻璃管的簡單加工,玻璃儀器的清洗與干燥,常用玻璃儀器的裝配和拆卸,加熱和冷卻,回流、蒸餾、萃取和洗滌、重結晶和過濾、液體和固體有機物的干燥,沸點和熔點測定和溫度計的校正,同時還開設了環(huán)己烯的制備以及環(huán)己酮的制備兩個合成實驗;而對于應用化學與高分子化學專業(yè)的學生,增加了乙酸乙酯的制備、甲基橙的制備以及呋喃甲酸和呋喃甲醇的制備這三個合成實驗項目。另外,在實驗室條件允許的條件下,提供了一些開放性的實驗項目,例如電化學還原馬來酐合成丁二酸、微波法合成二苯甲酮、超臨界二氧化碳流體萃取南瓜籽油、相轉移催化法制備苯甲醇以及納米二氧化鈦薄膜催化氧化降解苯胺,鼓勵學有余力的學生在教師的指導下利用課余時間查閱文獻,設計實驗方案,裝配反應裝置,觀察實驗現(xiàn)象以及記錄和分析實驗數據。筆者發(fā)現(xiàn),學生對于這類實驗非常有興趣,看著自己制備出的產品,很有成就感。在實驗教學過程中,通過選擇實驗教學內容、微型化實驗、連續(xù)性實驗、合理處置“三廢”等方面,有效促進有機化學實驗的綠色化改革。傳統(tǒng)的萃取實驗是用乙醚萃取醋酸溶液中的醋酸,乙醚沸點為35℃,其蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物,遇明火、高熱極易燃燒爆炸;此外乙醚具有很強的滲透性,實驗中易出現(xiàn)滲液和漏液現(xiàn)象大;而且利用乙醚作為萃取劑用量大,成本高,還會污染環(huán)境。以水為萃取劑,從醋酸與乙酸乙酯混合溶液中的醋酸萃取出來,乙酸乙酯毒性低,分液后上層溶液中的乙酸乙酯可以用碳酸鈉溶液洗滌后回收利用,整個實驗操作簡單,分層速度快,對環(huán)境友好,而且萃取效率高。在環(huán)己烯的制備中,傳統(tǒng)方法是采用濃硫酸或者濃磷酸液相脫水環(huán)己醇,收率一般只有46~56%,同時硫酸的腐蝕性強,炭化嚴重,而磷酸的成本較高。而且用濃硫酸或者濃磷酸作為催化劑制備環(huán)己烯,副產物多,對實驗造成較大影響。采用環(huán)己醇氣相脫水制備環(huán)己烯,六水合三氯化鐵代替濃硫酸或者濃磷酸作為催化劑,后續(xù)處理工藝簡單,并且產率較高,同時催化劑可以重復使用,有效減低實驗成本。在實際教學過程中利用這些措施,從源頭和過程中盡可能減少原料的用量,節(jié)約了成本,同時降低對環(huán)境的污染。實踐證明,教學效果與傳統(tǒng)實驗教學一樣,能達到鍛煉學生實驗動手能力的目的,在提高學生能力的同時,增強了學生的環(huán)保意識,從而有效提高教學質量。
2.現(xiàn)代化教學手段的運用
傳統(tǒng)的實驗教學方式采用的是“填鴨式”,致使學生失去了主動學習的興趣,并且傳統(tǒng)的教學手段(掛圖、模型、幻燈等)無法生動表現(xiàn)神奇的化學微觀世界。在實驗教學活動中引入多媒體技術,利用其集合文字、聲音、圖像、動畫于一體的特點,極大激發(fā)學生獲取新知識的興趣,從而提高課堂效率。有機化學實驗的第一個內容是有機化學實驗單元操作錄像,給學生一個感性認識,使枯燥的教學活動以形象靈活的方式展現(xiàn)在學生面前,或娛樂課堂氣氛,縮短了教學時間,收到了較好的效果。通過向學生展示回流、蒸餾和分餾、水蒸氣蒸餾、干燥、洗滌、重結晶以及熔點的測定等過程中的儀器安裝以及操作演示的正確方法,使學生對基本操作的了解更加直觀,為后續(xù)的實驗奠定良好的基礎,同時向學生介紹實驗室安全與防護知識,基本常識與技巧以及常用儀器與設備的維護,提高學生有機化學實驗水平,提升教學質量。
3.改革實驗教學方法
實驗課教學不僅僅是單純傳授操作技能的訓練以及對理論知識的驗證,同時還對學生進行科學研究能力的培養(yǎng),以及培養(yǎng)良好的科學素養(yǎng)以及實驗室工作習慣,提高學生的綜合素質,適應社會發(fā)展的需求。遵循“以學生為主體、以教師為主導”的教學理念,力圖在教學中實現(xiàn)教與學的互動,促進師生互動,同時培養(yǎng)學生的團隊合作精神。要求學生在實驗課前認真做好預習,寫好預習報告,為使預習具有針對性,教師先提些思考題,這樣學生才能認真思考,通過理論課已經掌握的知識,對實驗中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象做出解釋。此外,還要求學生查閱常見有機化合物的物理常數,對不同合成路線的利弊進行分析,該模式扭轉了傳統(tǒng)實驗教學中存在的按照實驗教材“照方抓藥”的現(xiàn)象。指導教師講解實驗目的原理、演示儀器的正確操作后,對于實驗操作中需要注意的事項以隨機問題的方式要求學生回答,以檢查學生的預習情況,對于學生理解不透徹的地方再次強調。在實驗進行過程中,要求學生獨立完成儀器的裝備、實驗操作條件的控制,對于不規(guī)范的操作及時糾正,并且要求如實記載實驗現(xiàn)象和數據,培養(yǎng)嚴謹求是的科學態(tài)度。還增加了幾項設計性實驗等方法,供有余力或者是感興趣的學生提供實驗條件,在教師的指導和參與下,學生利用課余時間開展,通過網絡以及圖書館查閱文獻資料等手段,貫穿綠色化學的理念,通過采用綠色催化劑、溶劑、氧化劑、減少原料用量等方法來實現(xiàn)有機化學實驗綠色化,鼓勵學生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學生獨立工作和初步的科學研究能力。
4.學習成績的評價
傳統(tǒng)的實驗教學中,主要通過考查學生的實驗結果以及實驗報告的撰寫來判定學生的實驗成績,再作為平時成績以一定的比例計入學生的總成績,所占比例較小,學生忽視了實驗課的重要性。為了切實提高學生的綜合素質和解決實際問題的能力,有必要對實驗課程的考核方法和對學生學習成績的評分標準進行改革。將“有機化學實驗”課作為單獨的一門必修課,綜合平時成績和期末考核成績計入總成績。平時成績主要考查學生回答問題的情況,資料查閱情況、實驗過程中操作的規(guī)范性、實驗結果與分析、實驗報告的撰寫以及與同學的協(xié)作精神等方面,全方位衡量學生的能力。在全部實驗項目結束后,將有機化學實驗課進行閉卷考核,內容涉及所開設實驗項目的原理,儀器的操作方法以及事故的處理方法,有效督促學生對實驗課的重視,養(yǎng)成良好的學生習慣,同時有利于教師總結教學經驗,及時調整教學內容和方法,做到了全方位、客觀地評價學生的實驗課成績,改變了以往實驗考核體系中僅依靠單一的實驗數據和實驗報告來評價實驗成績的弊端,有效提高了學生獨立的實驗操作技能和分析問題解決問題的能力。
二、結束語