管窺有機化學實驗課程革新

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一、課程教學改革

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，除了培養學生研究自然科學的正確態度與思維外，更有利于驗證理論。充分考慮各專業的培養目標，根據不同專業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，同時還開設了環己烯的制備以及環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，觀察實驗現象以及記錄和分析實驗數據。筆者發現，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，實驗中易出現滲液和漏液現象大；而且利用乙醚作為萃取劑用量大，成本高，還會污染環境。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，對環境友好，而且萃取效率高。在環己烯的制備中，傳統方法是采用濃硫酸或者濃磷酸液相脫水環己醇，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己烯，副產物多，對實驗造成較大影響。采用環己醇氣相脫水制備環己烯，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，節約了成本，同時降低對環境的污染。實踐證明，教學效果與傳統實驗教學一樣，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，增強了學生的環保意識，從而有效提高教學質量。

2.現代化教學手段的運用

傳統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，并且傳統的教學手段（掛圖、模型、幻燈等）無法生動表現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，以及培養良好的科學素養以及實驗室工作習慣，提高學生的綜合素質，適應社會發展的需求。遵循“以學生為主體、以教師為主導”的教學理念，力圖在教學中實現教與學的互動，促進師生互動，同時培養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，對實驗中可能出現的現象做出解釋。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，該模式扭轉了傳統實驗教學中存在的按照實驗教材“照方抓藥”的現象。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，對于不規范的操作及時糾正，并且要求如實記載實驗現象和數據，培養嚴謹求是的科學態度。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有機化學實驗綠色化，鼓勵學生的創造性思維，培養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范性、實驗結果與分析、實驗報告的撰寫以及與同學的協作精神等方面，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

教學改革是一項長期而艱巨的工作，需要不斷地探索和實踐，不能一蹴而就。教師是改革的主體，教師要擴展知識視野，不斷地吸取新知識，努力提高自身的素質和水平，學生的學習興趣不斷提高，才能達到培養應用創新型人才的目的。

作者：黃紅霞劉崢單位：桂林理工大學化學與生物工程學院