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簡談有機化學開放性實驗教學的探索與實踐論文
有機化學實驗是一門重要的基礎實驗課，是醫學、藥學、化學、化工、生命科學、環境科學等學科學生必修的主干課程之一。通過實驗課程的教學，不僅可以培養學生的學習興趣，使學生具備熟練的實驗技能，而且還應當逐漸培養學生分析問題和解決問題的能力。傳統的有機化學實驗課教學，安排學時較少，實驗內容單薄且較為陳舊，只能使學生大體了解有機化學實驗，而遠遠達不到上述要求。為了解決這一問題，我校參考和比較了多所學校化學課程開放性實驗教學的實施情況，開展了有機化學開放性實驗的教學，起到了較好的效果。本文結合我校有機化學開放性實驗教學的具體情況，介紹了實驗的安排與管理、實驗教學內容的一些具體實例以及對改革開放性實驗教學的一些思索。
一、實驗的安排與管理
在每一個學期末，有機化學的任課教師根據實驗室可供使用的時間、儀器設備等條件和不同層次學生的能力水平設計一些開放性實驗項目，實驗室匯總后在校園網上公布，有興趣的學生可以先報名，然后在相應的時間進入實驗室，在教師的指導下進行實驗活動。我校開設的開放性實驗項目大體可以分為了解和學習使用新型儀器的實驗、教學實驗的擴展性實驗、與教師的科研相結合的開放性實驗這三種類型。
二、開放性實驗教學的具體實例
1.了解和學習使用新型儀器的實驗
我校為藥學、化工等多個專業的學生開設“現代有機合成儀器的使用”這一開放性實驗。在實驗課上由教師講解數字熔點儀、旋轉蒸發儀、集熱式磁力攪拌器、有機合成裝置等儀器的使用。然后由學生進行樣品熔點的測定，減壓回收溶劑等實驗操作。實驗時間約為3學時，實驗室一次性容納學生數約為20人。這一實驗與傳統的熔點測定、減壓蒸餾等實驗相比，使用了一些新型的儀器，學生積極性較高，因此報名參加這一類型實驗的學生人數最多。該實驗可以有效地提高學生的學習興趣，但對學生的實驗技能提高幫助并不大，有相當一部分學生只是抱著走馬觀花的心態來參與，不過也有學生反映這一類型的實驗對他們自己提出的大學生創新計劃很有幫助。
2.教學實驗的擴展性實驗
我校為學生開設了“多種方法從茶葉中提取咖啡堿”和“乙酸苯酯的合成研究”等開放性實驗。這些實驗可以認為是對“從茶葉中提取咖啡堿”“乙酸乙酯的合成”等常規教學實驗的一種拓展。在“多種方法從茶葉中提取咖啡堿”這一開放性實驗中，學生需要將普通回流提取法、索氏提取器回流提取法與教學中的直接升華法進行比較討論。在“乙酸苯酯的合成研究”這一開放性實驗中，學生需要比較乙酸酐與苯酚反應及乙酸酐與苯酚鈉反應這兩種常見文獻合成方法的優缺點。大學各年級的學生都可以參與這一類型的開放性實驗。這種類型的實驗相當于讓學生進行幾個較為簡單的文獻實驗，所需時間一般為10～20學時。
3.與教師科研相結合的實驗
我校根據教師自身參與的一些科研課題開設了雙乙酸鈉的合成新工藝研究、芳基吡唑腈的合成研究、五方酸的合成研究等開放性實驗。在這些開放性實驗中學生不僅成為了教師的科研助手，而且自身也得到了很大的鍛煉。但限于實驗條件，一般一個實驗項目參與的學生只有5～10名，因為這種類型的實驗需要學生投入較多的時間和精力，所以實際報名的學生數也較少。以芳基吡唑腈的合成研究為例，實驗過程包括低溫下2，6-二氯對三氟甲基苯胺的重氮化反應，重氮鹽與2，3-二氰基丙酸乙酯的取代反應，偶氮中間體在濃氨水作用下的關環反應等多個反應。實驗操作包括磁力攪拌、機械攪拌、萃取、洗滌、抽濾、重結晶等多個環節。學生需要查閱一系列文獻，學習影響重氮化反應、吡唑環形成反應等反應的作用機理，并提出一些設想，在獲得教師的許可后，動手進行實驗。在這一實驗中能夠提出一些較好設想并努力進行實驗的學生一般都將這部分工作作為自己畢業論文中的一部分，因此參與的學生多數為大三、大四的學生。這種類型的實驗時間安排較為靈活，實驗總學時為20～100學時不等。能完整參與這一類型實驗的學生往往在考研面試和用人單位招聘時得到主考官的青睞。
三、改進開放性實驗教學的思考
傳統的有機化學實驗教學方式是教師講一下，然后學生“照方抓藥”，所選擇的實驗內容也受到學校的教學條件限制，新型的儀器設備、較長時間的多步合成這些都很難在常規教學中得到體現。這種教學方式束縛了學生創造性思維的發揮，不利于學生實驗能力的培養。
有相當一部分教師認為開放性實驗應當是由學生自己根據實驗題目的要求，獨立擬定實驗方案、設計實驗技術路線，完成實驗過程，指導老師只負責對實驗方案進行審查，在實驗過程中給予必要的啟發與引導，實驗完成以后對實驗結果和報告進行評定。但實際上一般高校的普通大學生根本不具備這種能力。即使是有機化學的研究生剛進實驗室時一般也只是先重復一些文獻實驗有能力越過這一階段直接去獨立設計和完成實驗的本科生在普通高校中為數不多。開放性實驗的實施也必須遵循學生的認知規律和學生的能力水平相適應。
我校實施的這些開放性實驗難易不同，所需時間也不相等，因此給了學生很大的自由選擇空間，有利于激發學生的好奇心和求知欲，有利于培養學生的實驗能力和分析思考能力，也給了一些對有機合成有熱情、有天分的學生一個提高和表現自己的機會。這一做法切實可行，對于學生創新能力的培養、專業知識的拓展和實踐技能的獲取以及實際工作能力的提高都收到了明顯的效果。但這一工作的進行需要教師和實驗管理人員投入較多的時間和精力，這不僅需要教師具有敬業和奉獻精神，還需要學校能提供相應的支持和鼓勵措施。一些有探索性實驗項目在實施的過程中還需要教師具有較好的科研水平。
我們對開放性性實驗教學改革進行了一些探索，實踐證明是成功的。在以后的教學實踐中，還需要不斷改進，建立相應的激勵機制，使開放性實驗教學能夠持續良好的發展下去。
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