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淺析基礎有機化學實驗教學改革以安徽師范大學為例論文
基礎有機化學實驗是一門實驗性很強的基礎學科,對創新型人才的培養起到了非常重要的作用。安徽師范大學化學與材料科學學院十分重視化學實驗教學改革,不斷優化化學實驗內容,調整教學方法,努力探索在實驗過程中提高學生的動手技能和創新能力,把對學生能力的培養貫穿于實驗教學的每一個環節。基礎有機化學實驗教學改革正逐步走向完善。
一、目前安徽師范大學基礎有機化學實驗教學狀況
1.強化學生課前預習,不打無準備之仗。
實驗前預習是做好化學實驗的前提條件之一,實驗前預習包括認真閱讀實驗教材、掌握實驗原理、掌握實驗操作步驟、了解所用到的實驗儀器使用方法及相關藥品的物理和化學性質,掌握化學實驗成敗的關鍵點。并且寫出預習報告,課前接受教師的檢查和提問。預習報告內容包括:實驗目的、實驗原理、主要試劑和儀器、反應裝置圖等。通過實驗前預習,學生在做實驗前能深刻理解掌握實驗原理和步驟,避免在實驗中出現“按方抓藥”的現象,從而保證實驗效果。
2.精選實驗內容,節省實驗時間,取得良好的教學效果。
通過安徽師范大學幾代教育工作者共同努力,通過實驗教學實踐,基礎有機化學實驗課內容已經初步形成。原來有機物合成實驗比較多,比如苯甲酸的制備,肉桂醛的提取和鑒定等,現行實驗已經做了更改。作為基礎有機化學實驗,我們增加了基本操作性實驗,減少了有機合成實驗。所謂萬丈高樓平地起,作為省屬重點師范大學,我們很重視基礎知識的掌握和基本操作的練習,這為學生以后的綜合有機化學實驗的學習和將來的科學研究和創新奠定了良好基礎。
3.優化教學方法,培養學生創新思維能力。
首先,運用多媒體進行教學以適應社會發展的需要。將多媒體運用到教學中展現出了較以往黑版式書寫教學更多的優點,尤其對實驗教學更加體現出良好的效果。它能將文字轉變為圖形,生動地體現實驗操作過程,使學生能及時注意到實驗操作中容易出現的紕漏點,降低學生在具體實驗操作過程中出現錯誤的幾率,增強實驗效果。其次,加強了對學生實驗過程的指導,指導教師一直堅守在實驗室,及時和學生進行交流,為學生解答實驗中所遇到的疑惑。在實驗即將結束時,對學生的實驗結果進行檢查,對于產率低、產品純度差等由操作失誤引起的問題進行分析,讓學生徹底領悟實驗要點和掌握實驗技能,這是實驗教學改革的目的,同時讓學生自己找出其他可行性實驗方案,并進行對比,找出優缺點。此舉極大地了開發了學生的創新能力。
4.完善了實驗教學考核體系。
我們改變了以往只通過實驗考試和實驗報告考察(各占50%)的考核體系,現在的考核模式在以往基礎上,更加側重于平時的實驗技能的考察:包括學生的實驗預備情況、實驗過程中操作能力、實驗結果的分析和實驗結束后學生整理臺面、處理污染物的方法和能力。新的考核體系實驗考試占30%,實驗預習占30%,平時實驗室實際操作能力占40%。此舉不僅避免了單一的考核體系對學生實驗成績考核的誤差,而且使學生實驗更加規范化,避免了學生平時實驗課出現不認真的現象。
二、基礎有機化學實驗教學改革的探索
1.綠色化學改革。
綠色化學已成為當今社會化學研究的前沿區域,全球化學污染比較嚴重,嚴重影響居民生活和生命安全。隨著工業生產批量化,人類對環保要求越來越高。要有效地控制污染,必須從源頭上加以遏制。雖然每次化學實驗排放污染物的量很少,但是多批次的學生實驗會使排放的污染物的累積量驚人。控制好化學實驗室污染物的排放對于環境保護有重大意義。以下對有效控制實驗室污染物的排放進行分析:
(1)減少實驗反應物物質的量并將有機物循環利用。
要控制污染物的排放,必須從源頭著手。在化學實驗中,有效減少反應物物質的量勢在必行。對于有機物合成實驗,必須改變原來將大量藥品用于實驗的模式,代之以微量進行實驗。將有機物循環利用也是減少化學污染排放的良好措施,在對乙酰苯胺進行制備后,保存多余的乙酰苯胺,待下一年度有機物重結晶進行再次利用。加強有機物的循環利用既能節省藥品,又能保護環境。
(2)盡量使用易處理、無毒性藥品代替管制、毒性比較大的藥品。
目前,國家對藥品進行控制和管理。尤其是對劇毒、易制毒、易燃易爆性藥品限制性出售,一般市面上這類藥品已經銷聲匿跡,需要采購的單位必須經過公安部門的審批。使用易處理、無毒性藥品已是大勢所趨。使用危害小的化學試劑,提高了實驗教學安全性,且有利于社會治安。我們可以選擇乙酸乙酯代替乙醚萃取冰醋酸和水的混合液中的醋酸。乙醚屬于易制毒藥品,并且具有麻醉性,用乙酸乙酯代替乙醚,既能達到萃取醋酸的目的,又易于購買,對環境污染小。
(3)對反應產生的污染物進行后續處理,嚴禁向下水道傾倒。
有機化學實驗很難避免化學反應產生的污染物,尤其是有機合成實驗,為防止這類化學污染物危害生活環境,對反應產生的污染物進行后續處理已經迫在眉睫。化學污染物的處理有兩種方式,一是實驗室人員對污染物進行處理,二是采購污染物處理設備。針對基礎有機化學實驗,一般采取方式一進行解決。乙酸乙酯的合成實驗中,可以在合成裝置后面接上尾氣吸收裝置。這樣既能使廢氣得到處理,又能增強學生的環保意識。在乙酰苯胺熔點測定實驗中,實驗結束后,我們可以將裝有乙酰苯胺的熔點管收集起來,放置于空氣中自然冷卻,經過研碎、溶解、過濾,重新收集乙酰苯胺。少量的廢棄物排放對環境污染小,但是周而復始的有機化學實驗教學會使這種污染物積少成多,為防止污染,我們不得不引起足夠重視。
2.適當增加應用型實驗和開放性實驗。
為了提高學生對基礎有機化學實驗的學習興趣,縮小學校和社會對人才培養與需求之間的差距,增強學生社會競爭力,可在實驗教學內容上增加應用型實驗和開放性實驗。阿司匹林學名乙酰水楊酸,具有解熱止痛和治療感冒的作用。增加阿司匹林的合成實驗,不僅鞏固了重結晶提純法操作,而且對于應用型人才培養起到了舉足輕重的作用。設置開放性實驗必須根據學校實驗室自身條件和學生總體素質水平展開。開放性實驗項目可包括現代有機分析儀器的操作實驗、與科研相結合的開放性實驗、與校企合作項目相結合的開放性實驗。開放性實驗讓學生接觸到平常很少或者幾乎沒見過的大型儀器,極大地提高了學習積極性,很快參與到全開放實驗教學的全過程中。開放性實驗教學為學生提供了一個展示自我能力的機會和平臺,與我校的人才培養目標緊密結合。過去的實驗教學目的是培養學生的基本操作技能,驗證理論的正確性,培養學生實事求是的科學素養,這固然重要,但忽略了學生的主動性和創新性。通過增加應用型實驗和開放性實驗,能拓寬學生視野,增強學生科研創新能力,激起學生的求知欲,同時為學生學習后續專業課程打下堅實基礎。
3.開設化學實驗室安全教育課,增強師生安全意識。
隨著我國高等教育的不斷發展,化學實驗室教科研活動日趨平凡,各種實驗室安全問題日益凸顯,強化實驗室安全管理,建設教科研不斷運行及不斷創新的實驗室是高校師生不可忽視的一項重要工作。長期以來,化學實驗室安全教育一直以來沒有得到足夠重視,一般只是在學生上實驗課之前由授課老師簡單提一下,并沒有做系統、全面的講解。學生掌握的只是支離破碎的安全教育相關知識。在此境況下,開設化學實驗室安全教育課已不可或缺。化學實驗室安全教育課內容包括:①化學實驗室規則和注意事項;②各種常見的強酸、強堿、易燃、易爆、易制毒、劇毒藥品的使用方法和預防;③常見滅火器分類和使用方法;④實驗室廢液的處理;⑤外傷、化學腐蝕的預防和處理;⑥安全用電。對學生實施系統性、全面性實驗室安全教育,不僅能大大提高實驗室的利用率,減少人為災害帶來的損失,而且能強化學實驗教學效果。
三、結語
我們在現有化學實驗教學框架下進行了改革,優化了實驗教學體系,學生的綜合素質得到了提高。他們基礎扎實、動手能力強,并且具有一定的開拓創新能力,得到了社會各界一致好評。在進行有機化學實驗改革的同時,還要著力促進教師團結合作,提高教師業務水平。基礎有機化學實驗改革還需繼續探索,為培養出與現實接軌、社會滿意的新型人才作出貢獻。
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