師范專業(yè)有機化學(xué)實驗論文
時間:2022-08-06 11:47:38
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1修訂有機實驗課教學(xué)大綱,更新實驗內(nèi)容
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異,要使有機化學(xué)實驗內(nèi)容與教學(xué)方法與時俱進,我們必須對有機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行改進,必須加強應(yīng)用實驗、趣味實驗和科學(xué)前沿課題的新知識實驗。當前一些有機化學(xué)實驗教材內(nèi)容陳舊,除基本操作外,都是一些驗證性實驗,缺乏應(yīng)用性、趣味性和前沿性的實驗內(nèi)容。學(xué)生每次都像“照方抓藥”那樣地進行實驗,根本不認真預(yù)習(xí)、思考,這樣學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力難以得到提高,有機化學(xué)實驗教學(xué)效果不佳。因之,對有機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容進行兼并整合,合理構(gòu)建實驗內(nèi)容體系是當務(wù)之急。
1.1整合強化基本操作內(nèi)容
根據(jù)教育部高等學(xué)校化學(xué)類(即師范類)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的“化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)基本內(nèi)容”,將基本操作和基本技能作為一個單元單獨訓(xùn)練,該階段主要訓(xùn)練學(xué)生的基本技能,強調(diào)操作的規(guī)范性。在開始基礎(chǔ)訓(xùn)練階段,我們發(fā)給學(xué)生寫實驗預(yù)習(xí)報告的樣本,要求學(xué)生按規(guī)范的樣本格式寫好預(yù)習(xí)報告和實驗報告。要求學(xué)生在預(yù)習(xí)報告中要查閱寫上實驗所用藥品試劑的物理常數(shù)。實驗報告一定要實事求是的詳細記錄實驗步驟現(xiàn)象,實驗?zāi)康脑恚偨Y(jié)出實驗的重難點、實驗成敗的關(guān)鍵步驟和操作、問題討論及說明等。這樣既要求學(xué)生在實驗中動手,又要動腦。對于難度較大的基本操作實驗如:減壓蒸餾、紙層色譜、薄層色譜、重結(jié)晶、熔點測定、分餾、旋光度測定、萃取與洗滌等獨立安排實驗進行,并要求學(xué)生單人單做。對較簡單的基本操作實驗如:蒸餾及沸點的測定、折光率的測定、液體化合物的干燥、機械攪拌、磁力攪拌及密閉合成攪拌等均在相應(yīng)的合成實驗中一并進行,這樣可使學(xué)生在少學(xué)時下學(xué)到更多的實驗技能。其次刪掉一些簡單陳舊的實驗,增加一些復(fù)雜的應(yīng)用實驗,趣味實驗及前沿科學(xué)的新知識實驗。該實驗教學(xué)內(nèi)容的重組提高了學(xué)生對實驗的興趣,激發(fā)了學(xué)生的求知欲,強化了學(xué)生嫻熟的基本操作能力的訓(xùn)練。
1.2在實驗內(nèi)容的安排上注意實用性、趣味性、時代性
經(jīng)典的有機化學(xué)實驗都是成熟的驗證性實驗,對于師范本科生而言,通過這些實驗掌握了相關(guān)的基礎(chǔ)知識、基本操作技能、基本實驗原理和方法,在培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、推理、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度等方面是有益的。而且符合學(xué)生的認知規(guī)律。但我們要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,必須改進有機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu),加強應(yīng)用實驗、趣味實驗和涉及科學(xué)前沿課題的實驗。如刪去了一些簡單陳舊缺乏應(yīng)用性、趣味性的傳統(tǒng)實驗,增加了一些應(yīng)用性實驗,如:①藥物阿司匹林的合成;②磺胺藥物的合成;③從槐米中提取藥物有效成分蘆丁及鼠李糖;④從黃連中提取黃連素等。增加了一些趣味性實驗如:①從煙葉中提取煙堿;②從茶葉中提取咖啡因;③合成減少農(nóng)作物落花落果的防落素對氯苯氧乙酸;④合成除草劑2,4-二氯苯氧乙酸。增加一些與時俱進的前沿科學(xué)實驗如:①冠醚合成;②納米材料的合成與應(yīng)用;③手性化合物的合成拆分及表征。通過增添應(yīng)用實驗、趣味實驗和涉及科學(xué)前沿課題的實驗,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神,將不愿學(xué)變?yōu)槲乙獙W(xué)。同時開闊了學(xué)生的知識視野,增加了學(xué)習(xí)的廣度和深度,使學(xué)生看到了在人類生產(chǎn)和生活中有機實驗的重要性,形成了自覺渴求新知識的意識,促進了教與學(xué),提高了教學(xué)質(zhì)量和水平。
1.3加強有機化學(xué)實驗綠色化
化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)的師范生是肩負著教育下一代重任的人類靈魂工程師—中學(xué)化學(xué)教師,故“安全—環(huán)保”理念和意識的形成以及具體實施就顯得尤為重要[2],且具有深遠的社會效益和現(xiàn)實意義。為此我們在以下幾個方面進行了實踐:
1.3.1采用半微量實驗和微量實驗
有機實驗易耗品多、產(chǎn)率低、“三廢”排放多、能耗大、污染重。為此我們在不影響實驗效果的情況下將教材上化學(xué)實驗的藥品用量均減半,或用半微量實驗或微量實驗方式進行,這樣不僅大大降低了實驗成本,實驗環(huán)境也變得清潔,最重要的是學(xué)生的節(jié)能減排和環(huán)境保護意識也得到培養(yǎng)和強化。且有機化學(xué)實驗的綠色化也得到彰顯。
1.3.2盡可能減少或不用有毒害的化學(xué)試劑或原料
有機合成實驗所用的化學(xué)試劑、溶劑、催化劑或多或少有一定的毒性,為了使有機化學(xué)實驗綠色化,我們在實驗內(nèi)容的安排上減少或去除毒性大的有機實驗,棄用毒性大的有機試劑或溶劑。如將水蒸氣蒸餾實驗中早期使用的有毒性的苯胺、苯甲醛和溴苯改為花椒和桂皮,使之為純天然的綠色實驗。將從茶葉中提取咖啡因和煙葉中提取煙堿的裝置改用乙醇在索氏提取器中進行,這樣既將實驗時間縮短了2h,又消除了毒性。在有機合成實驗中刪除一些毒性大的實驗,如苯和溴制溴苯、硝基苯的制備、苯胺的制備等。并結(jié)合專業(yè)特點新增一些對環(huán)境友好的藥物合成實驗如:合成口服治療尿道感染藥物扁桃酸、局部麻醉劑苯佐卡因等。將乙酰乙酸乙酯合成實驗中用的有毒溶劑二甲苯和鈉珠原料改為鈉絲,用鈉絲可不用二甲苯溶劑,從而有效地減少了環(huán)境污染,所有這些均使綠色化學(xué)教學(xué)在實驗中對學(xué)生起到了潛移默化的作用,培養(yǎng)了學(xué)生的綠色化意識。
1.3.3采用“一條龍”化學(xué)實驗
在有機化學(xué)實驗中我們安排了“一條龍”合成實驗,即將多個合成實驗串聯(lián)起來,前一個實驗的產(chǎn)品作為后一個實驗的原料,這樣既節(jié)約了化學(xué)試劑,防止和減少了環(huán)境污染,又使學(xué)生把學(xué)過的知識系統(tǒng)化,也培養(yǎng)了學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力[4]。如我們將苯胺乙酰化→乙酰苯胺→對乙酰氨基苯磺酰氯→對乙酰氨基苯磺酰胺→對氨基苯磺酰胺(磺胺)。在甲基橙制備實驗中將3個串聯(lián)起來,即苯胺磺化→對氨基苯磺酸(重氮化)→重氮鹽(偶聯(lián))→甲基橙。在局部麻醉劑苯佐卡因的制備中,將2個實驗串聯(lián),即對硝基苯甲酸酯化→對硝基苯甲酸乙酯(還原)→對氨基苯甲酸乙酯(即苯佐卡因)。
2在有機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容的組織上分層次分階段進行教學(xué)
有機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容改革重組后,以基本操作、簡單合成、多步合成、綜合實驗、設(shè)計實驗、開放實驗的順序組織教學(xué)內(nèi)容。這樣一個從基本技能訓(xùn)練、應(yīng)用技能訓(xùn)練、綜合技能訓(xùn)練到創(chuàng)新能力訓(xùn)練的四個層次的實驗體系,使學(xué)生由淺入深、由簡到繁、由單元技能訓(xùn)練到綜合能力訓(xùn)練、再至創(chuàng)新能力訓(xùn)練,使學(xué)生的實驗技能循序漸進,逐步提高,最終初步掌握簡單的科學(xué)研究方法和創(chuàng)新能力。在實驗操作中,又將合成、分離提純及鑒定測試或表征等環(huán)節(jié)連成一體,形成系列化實驗。這樣做可使學(xué)生看到自己的實驗成果,他們會更認真主動完成和掌握實驗的全過程,并給他們帶來成就感,從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,不斷地提高教學(xué)質(zhì)量。
3有機化學(xué)實驗教學(xué)方式的改革使教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提高
3.1要求學(xué)生課前認真預(yù)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和查閱文獻資料能力
學(xué)生每次進行實驗前,教師要認真檢查學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)報告,無預(yù)習(xí)報告者不得進入實驗室做實驗,寫實驗預(yù)習(xí)報告的目的是使學(xué)生在做每個實驗前,必須認真查閱所使用藥品試劑的理化性質(zhì),明確實驗原理、目的及步驟,了解有關(guān)藥品、儀器的使用方法,掌握實驗的重難點,挖掘?qū)嶒灣蓴〉年P(guān)鍵問題及注意事項,明確每一步操作的目的任務(wù),做到有的放矢,為做好每個實驗奠定基礎(chǔ)。通過檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)報告和口頭提問,促進了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,激發(fā)了學(xué)生做好實驗的熱情。通過在預(yù)習(xí)中查閱資料和網(wǎng)絡(luò)化學(xué)資源,不僅可以幫助學(xué)生了解有機物的理化性質(zhì),解釋實驗現(xiàn)象,預(yù)測實驗結(jié)果和選擇正確的合成路線,而且還可以使學(xué)生了解相關(guān)科研方向的研究現(xiàn)狀與最新進展。并使學(xué)生掌握了查閱文獻的基本方法。從而培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力、獨立分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新能力以及初步的科研能力[5]。
3.2在課堂上認真講解耐心指導(dǎo)
在教學(xué)內(nèi)容改革整合后,教學(xué)方式對于落實教學(xué)目的起至關(guān)重要的作用。在基本操作實驗部分,教師必須抓住重難點講清實驗原理,實驗成敗的關(guān)鍵問題,讓學(xué)生理解每一步操作的原理,然后在學(xué)生做實驗過程中認真檢查學(xué)生的每一步操作,耐心糾正不規(guī)范操作。如在分餾和蒸餾的基本操作中,注意檢查學(xué)生的裝置是否規(guī)范美觀,冷凝管的選擇是否正確,溫度計插得高低是否得當?shù)龋羞@些細節(jié)問題都直接影響到實驗的效果和規(guī)范性。通過這部分基本操作培訓(xùn),不僅培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力,還培養(yǎng)了學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴肅認真的工作作風(fēng)。
3.3在“一條龍”實驗、綜合實驗、設(shè)計實驗、開放性實驗中進行分組實驗教學(xué)
即讓每組成員以既相對獨立,又相互合作的方式完成整個實驗。這樣學(xué)生在獨立完成部分實驗之后與其他組員之間共享實驗成果,共同分析解決實驗中所遇到的問題。這種組合實驗教學(xué)方式,可以培養(yǎng)學(xué)生的團隊精神和協(xié)作精神,提高學(xué)生的科研素養(yǎng)和責任心。
3.4應(yīng)用信息化教學(xué)手段和多媒體教學(xué)以提高教學(xué)質(zhì)量
要提高教學(xué)質(zhì)量,必須采用信息化教學(xué)手段,如多媒體教學(xué)。信息化教學(xué)手段是將學(xué)生操作難以實現(xiàn)的“四譜”實驗教學(xué)和有機儀器分析教學(xué)內(nèi)容,通過聲音、錄像、圖象、文本與動畫的形式呈現(xiàn)出來,使學(xué)生能夠從多角度直觀、形象、生動地觀察實驗,通過電化教學(xué)和多媒體教學(xué)激發(fā)學(xué)生對有機化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)熱情;同時也可以增加教學(xué)信息量,提高課堂效率,改善實驗教學(xué)效果。總而言之,師范本科實驗教學(xué)改革的目的是提高學(xué)生動手能力,培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)修養(yǎng)和實事求是的工作作風(fēng)及創(chuàng)新能力。只有不斷努力,與時俱進的積極探索改革,才能不斷提高教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生創(chuàng)新能力和初步科研能力。因此,我們必須不斷地精選和更新實驗內(nèi)容,探索新的教學(xué)方法,努力增加應(yīng)用性、趣味性和現(xiàn)代化的實驗內(nèi)容和方法;才能培養(yǎng)出適合現(xiàn)代化應(yīng)用的復(fù)合型化學(xué)工作者。
作者:張來新陳強工作單位:寶雞文理學(xué)院化學(xué)化工系