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地方院校有机化学实验教改现况

 论文栏目:化学实验论文     更新时间:2020/9/16 16:28:50   

:有机化学实验是地方性院校医药化工类课程的重要部分,有机实验可以提高学生在动手思考方面的能力,并且创新实践上具有重要意义。在研究近几年国内外实验教学改革的趋势后,发现地方性院校在有机化学实验教学上仍有许多不足。本文以地方性院校的情况为例从实验教学内容、教学方法方面进行初步探讨并提出教改思路。

关键词:地方性院校;有机化学实验;教学探索与改革

在课程改革教学中最为关键就是教学内容和教学方式的改革,大学有机化学实验就是化学和化工等这类课程中最重要的专业基础课程[1]。地方性院校实验教学受到传统教育思想的局限性,在创新设计和科学设计方面有着较大的缺漏,而国内外高校的有机实验教学不断改革升级趋于信息化、绿色化。随着现代化教育对学生的创新能力和思考能力的要求提高,地方性院校在相应的方面也亟需改革。

1国内外有机化学实验教学改革的趋势

1.1利用信息化建设

随着时代的发展和教学信息化的普及,传统的化学实验在操作方面存在一定的局限性,国内对实验教学方法进行改革。如果有一些实验对外部的实验环境有着很高的要求,或者在实验的过程中,要求学生等待实验结果,而学生需要等待很长的时间[2],学生的学习效率降低了。环境影响、操作误差、不同的实验仪器等极易导致实验出现失败,而引入仿真模拟实验可以模拟实验所需的物理环境,使学生看到真实的实验现象并得到准确可靠的实验数据,除此之外还解决了实验器材不够,实验外界因素过于复杂时导致实验难以成功等不利的实验因素[2]。而国外对实验教材进行了改革,实验不再是单一无趣的文字,如Scoffstall除了文字教材外,还有CourseWebsite,这种实验课程网站可以介绍有机化学实验背景;计算机处理的分子模型、旋光异构体、构象分析等微观世界[3]。这种方式可以让学生从不同渠道系统地学习与实验内容相关的知识,拓展知识面,增加对学习有机实验的兴趣。

1.2微量实验有机结合

自人们对如何减少化学实验对环境污染这个问题的重视度不断增加,对于如何减少有机化学实验废液及固废的排放的课题被国内外的专家广泛探究。1985年在美国被Butcher等人首次设计提出[4],1988年,WilecoxJr.在《ExperimentaOrganicChemistry-ASmall-ScaleApproach》发表的部分内容涉及到了材料药品小量化规模的实验,他提出药品用量可以仅是普通使用量的1/5,实验技能的锻炼在于步骤的规范性,而不是单次实验操作所使用试剂多寡[5]。在国内,周科衍等也出版了《有机化学实验》(第二版)[6],提出了以常量与小量化实验相结合的实验与探究。在有机实验中总是或多或少的产生有害化和环境污染,所以实验的绿色化尤为重要。而这种微量实验大大减少了试剂的用量、实验消耗、反应废弃物排放,还起到了要求的绿色环保和研究合成产率锻炼学生实验操作的目的,也节省了实验经费。在查阅一些文献后我们不难发现国内、外化学实验教学改革总趋势都在不断快速发展,培养高素质、创新型人才是新时代对高等教育的要求,近年来地方性院校开始重视有机化学的实验教育,也在不断加强在实验教学方面的建设,但现实中仍然存在一些问题需要进一步的优化与改革。

2地方性院校在有机化学实验教学方面的现状

2.1实验课程教授方式传统

就目前地方性院校进行的实验教学方案而言,实验课程安排的课时数较少,一般为48~64个课时,课上通常以教师为主导,机械式灌输知识,,即先按照课本内容(实验目的、实验步骤、注意事项等)讲授30min,学生再根据书上的要求进行一步步的实验操作,实验结束后上交实验报告。在过程中,学生只是被动式教学,不懂得自己思考和探究实验的可行性,也没有一种主动参与设计实验过程的创新意识,课前的预习也只是被动地抄写书上的内容进行预习和了解。教师和学生都是按部就班地进行固定教育和操作,没有创新意识也不会进行深入探讨了解,这使开设实验课程的真正意义难以得到全面实现[7]。在整个过程中只是做到了基础目标,让学生会做实验完成课程考核,没有达到实验反思探究的深层目的。

2.2理论教学与实验脱节

由于一些地方性院校实验仪器不足、学校不够重视实验教学等,会出现将实验教师与理论教师分开,进行独立授课教学的情况。教师之间不能很好的沟通,衔接工作没有做好,分工不够明确,不能落实相关知识的教授工作就往往会导致实验与理论内容脱节,在学生没有理解理论知识前进行实验,实验失败的可能性会增加,造成实验教学时间和材料的浪费,同时学生也不能充分理解每一个实验步骤的必要性;在理论学习一段时间后再进行实验,学生会对知识点产生模糊,遗忘了一部分内容,就不能将理论与实践充分的结合。综上,理论教学与实验教学是不可分割的一块内容,理论可以帮助理解每一步实验药品操作的必要性,为学生做实验打好基础,同时实验教学也可以促进理论知识的理解与应用,能够将理论灵活运用于实践,达到融汇贯通能够进行进一步研究并提出创新的效果。

2.3实验产生环境污染

本科有机化学实验室排放的主要污染物是:1)具有强腐蚀性的废酸、废碱;2)易挥发、易燃、易爆的有机废溶剂;3)有毒、高危险性的有机废弃物[8],如乙酸乙酯的制备实验中产生的乙酸乙酯、硫酸镁,溴乙烷的制备中产生的溴乙烷、硫酸等。在有机实验过程中大多数实验都会产生废弃物,而地方性院校对培养学生合理正确地处理废液固废的意识较为薄弱,同时实验室缺乏科学合理的管理,教师也在实验课上疏于管理。学生随意取用化学药品,实验结束后直接将实验中使用的酸、碱、有机物等倒入下水道,最终导致废气废物等对人体产生伤害,周边环境产生不可逆转的污染。

3对地方性院校有机化学实验教学改革的建议

3.1优化实验内容

传统的大学有机化学实验分三个阶段组织教学,即:1)基本操作、基本技能实验;2)合成实验;3)综合设计性实验[9]。这样设置课程会导致学生对基础实验产生轻视,过于简单而失去学习的兴趣,合成实验花费的时间又太长,枯燥无趣,到了综合实验又不能理解核心思想。学生往往是不求甚解,做过算数,下次实验时犯同样的错误,周而复始实验的效率、效果比较差[10],只是进入了“做了后面,忘了前面”的一种没有效率的局面。所以这三个阶段在教学上不能够独立安排,要让学生重视三者的密切性,对课堂教学理论基础知识进一步的消化与理解,做到化学实验知识的综合运用。地方性院校在实验安排上可以做一些整合,例如乙醇的普通蒸馏收集的乙醇可作为制备乙酸的原料,合成的乙酸乙酯可进一步作为合成乙酰乙酸乙酯的原料,如教学需要,还可将乙酰乙酸乙酯作为中间原料制备酸或酮,所得产物可在验证性实验中研究其性质[11]。这种方式可以考察学生对于实验的了解情况,培养学生分析问题的意识,提高学生的整体素质。

3.2注重实验绿色化

目前绿色化学实验呼声渐高,进行环境无害的化学实验是化学实验教学领域的长期目标[12]。在地方性院校的实验教学中,首先教师要在认识上重视,在实验操作和实验讲解过程中有意识的向学生强调绿色化学的理念,潜移默化的对其进行影响。在预习实验时可以让学生搜集资料,了解本次实验所用实验药品的物理性质和部分化学性质,特别是所用药品是否有毒性、毒性的强弱、中毒途径有哪些、如何预防等[13]。近些年,小量化、微量化实验的发展呈现极速上升趋势,其大大减少了试剂的用量、实验消耗、反应废弃物排放,减少环境污染,在国内各大高校有85%以上的有机化学实验采用了微量化和半微量化操作。因此,结合地方性学校的实际,在保证实验效果和实验操作训练的基础上,在部分合成实验中采用试剂减量化,仪器小型化[14]。除此之外还可以将仿真技术充分利用,如甲烷替代的实验为例,学生可以在虚拟的环境中使用实验教学器材进行化学操作实验,然后可以看到氯气与甲烷反应后,氯气的黄绿色逐渐变淡,管壁上出现油状物,与真实结果几乎相同[3],也可以实现绿色化、环境无害化的目的。

3.3创新教学方式

在教学方面老师需要有一种创新性教学思维,将灌输填鸭式教育转变为启发引导式教学,被动学习反而会磨灭学生对于实验“刨根问底”的研究兴趣,学生应该成为班级的主要成员,积极探索实验,促进师生之间的沟通和互动;同时注重将理论与实践结合,让学生学以致用,体会到学习理论知识的成就感,也能增加对有机实验的兴趣。利用信息化平台,如“翻转课堂”,将网络学习、课前学习、课堂学习及课后学习融为一体,为有机化学实验教学改革提供了新的思路[15-16]。优点在于将“线下”课堂与“线上”碎片化知识系统地整合,教师还可以将课程相关的文档、视频上传至平台,可以充分利用网络资源的优势;学生可以通过手机随时随地下载浏览,也可以在讨论区提出问题与其他同学一起探讨交流,在“课前+课后”的每个环节都能科学化进行指导,让教学更高效。

4结语

为了应对国内外有机化学的发展大趋势,同时培养应用创新型人才需要地方性院校在目前的基础上对现有的有机化学教学方式进行创新和优化,通过优化教学实验内容、创新实验方式,注重绿色化实验,培养学生创新和绿色的理念,提高教学质量,推动地方性院校的有机化学实验改革进程,逐步跟上世界实验教改的大趋势。

参考文献

[1]张玉龙.大学有机化学实验教学方法研究与实践[J].科学大众(科学教育),2020(3):184.

[2]周艳.搭建高校有机化学实验教学信息化平台的方法[J].科技风,2020(8):87.

[3]施树云,张宇平.浅析有机化学实验教改发展趋势[J].长春理工大学学报(高教版),2008,3(4):77-79.

[4]林群.美国化学实验教学改革———微型实验简介[J].化学教育,1994(10):46-48.

[5]孙晓瑞,杨甲.有机化学实验中推进绿色化的教改思考[J].广东化工,2019,46(4):190,202.

[6]江安凤.改革开放后理工科院校教学改革的回顾与思考[D].南京:南京理工大学,2006.

[7]王培义.浅谈大学有机化学实验对学生科学素质的培养与实践[J].当代教育实践与教学研究,2020(6):212-213.

[8]李东娟.推进有机化学实验的绿色化教改[J].课程教育研究,2018(29):183-184.

[9]杨振平,王海滨,盛卫坚,等.大学有机化学实验参与式教学方法[J].实验室研究与探索,2015,34(10):191-194.

[10]刘秋平,强根荣,王海滨,等.专题式教学方法在有机化学实验教学中的应用探索[J].高等理科教育,2014(5):98-102.

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[13]孙世清,金鑫,姜辉,等.绿色化理念指导下的有机化学实验教学改革与实践[J].吉林农业科技学院学报,2020,29(1):99-101,118.

[14]茹婷婷.研究性绿色化有机化学实验的改革与实践[J].广西轻工业,2011(2):132-133.

[15]张明忠,陈锦杨.有机化学实验教学改革与新考核方式的初探[J].才智,2018(21):180.

[16]马伟,顾晶晶,张晴晴,等.有机化学实验教学改革与探索[J].赤峰学院学报(自然科学版),2019,35(12):146-148.

作者:姚武冰 魏琪琦 单位:台州学院

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