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有機化學實驗論文實用13篇

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有機化學實驗論文

篇1

1.2儀器設備的安全使用問題

有機化學實驗室的設備主要分為兩大類,玻璃儀器類和電器類。玻璃儀器易碎,在玻璃儀器的安裝、使用以及洗滌、干燥等步驟都必須小心,很容易造成割傷等意外。在我們實驗室,一根小小的溫度計,經常因為在使用過程中操作不當,每年都有學生因此而被割傷,極大影響了學生做實驗的進度。另外做有機化學實驗通常需要加熱加壓等操作,需要用到水浴或者油浴,或者電熱套等儀器,有些學生使用電熱套不當造成短路,還有把溶劑濺入電熱套而造成冒出濃煙的情況多有發生。還有使用比較頻繁的干燥箱,都可能因操作不當出現故障,會打亂正常的教學工作。另外,一些老化的設備在使用過程中更要格外小心,防止造成安全事故。

1.3完成實驗后的收尾工作存在的安全問題

實驗完成后,我們要求學生回收實驗產物,清洗清點儀器,做好實驗臺面和實驗室清潔衛生,檢查水電是否關閉,實驗室門窗是否關閉。曾經有學生因窗戶沒有及時關閉,下雨造成實驗室的漏水殃及樓下實驗室的事件發生,造成不好的影響。

2培養安全意識的措施

2.1明確各方人員職責

完成一項實驗,需要實驗室工作人員的前期準備,作為主體參與者的學生以及指導的教師共同的分工合作協調。一般來說,實驗員為學生提供實驗所需的藥品試劑等;指導教師負責學生的整體規劃,并督促學生按規章開展實驗。不管是實驗員還是教師,要對學生安全使用儀器設備,實驗進程的合理安排,突發事件的應急處理進行培訓。作為實驗的主體—學生,我們就要做進一步的要求,在進實驗室之前要求他們對本次實驗的實驗流程和操作中的相關注意事項做好預習工作。

2.2化學藥劑的安全使用

進行有機化學實驗所用的藥品具有有毒、易燃、易爆或腐蝕性等一些特點。下面我以大學有機化學實驗的制備實驗“相轉移催化法合成苯甲醇”為例,探討如何對學生進行安全教育。在這個實驗中,要達到的實驗目的是要掌握鹵代烴制備醇的原理和方法,了解相轉移催化反應的原理及其應用,掌握機械攪拌,加熱回流,萃取,干燥,常壓蒸餾等基本操作。使用的試劑包括:苯氯甲烷,催化劑四乙基溴化銨,無水碳酸鉀,乙醚,無水硫酸鎂。那么針對試劑這一塊的安全教育,要求學生進實驗室之前,了解所用藥品的物理化學性能,比如苯氯甲烷要求學生能了解到它的腐蝕性,這樣學生在加料時就要小心,不要弄到皮膚上。一旦灑到皮膚上,要立即用水處理,再用肥皂水洗,還有它的催淚效應等;比如無水乙醚的易燃易爆低沸點的性質,使用過程中周圍避免明火,蒸餾時應該采用水浴加熱以及回收乙醚的存放還有它的麻醉性的了解。這里舉此例說明在進入實驗室之前,學生應該對自己在實驗過程中使用的試劑藥品的物理化學性質要有全面的了解,這是保證實驗成功及自身安全非常重要的一個環節。

2.3儀器設備的安全使用

現在的有機化學實驗所使用的玻璃儀器大多是標準接口玻璃儀器,那么在實驗前要對標準口的玻璃儀器的使用進行學習。要裝配一個實驗裝置,主要靠的是玻璃儀器的連接,把磨口和磨塞輕微地對旋連接,不宜用力過猛,不得在有角度時強行扭轉,以免玻璃儀器破損割傷自己。在進行實驗時,常常使用的溫度計的破損最為嚴重,很多學生在給溫度計套上橡膠塞時,手握的距離過遠,導致溫度計斷裂,割傷手,另外水銀溫度計還存在一個水銀的回收處理問題。所有這些,都要求學生在實驗過程中去學習鍛煉,做到安全使用。仍然以“相轉移催化法合成苯甲醇”為例,這個實驗所用的實驗裝置是一臺機械攪拌器。機械攪拌器使用不當,會造成儀器的破損、試劑的灑落并使實驗無法完成。因此在使用前,要指導學生對儀器安全使用,比如裝配時保證攪拌棒垂直,攪拌頭離瓶底的高度,開啟攪拌前要檢查裝置是否穩妥,剛啟動時轉速不宜太快等。當然儀器的安全使用還有很多方面,本文只是提出一個例子供參考。

2.4對實驗風險的預見及處理

事故應急預案是一種預先設置的危機處理機制和安全管理措施,其目的是為有效預防,及時控制和消除實驗過程中突發事件及其危害,最大限度地減少對實驗室工作人員、環境和社會造成的危害[4]。當然即使對學生進行了足夠的安全知識教育,學生也預習了實驗過程所使用的藥品的物理化學性質以及掌握了儀器的正確使用,但是實驗畢竟是一種操作實踐過程,作為具有自主性的學生,仍然會有突發的實驗事故發生。在這種情況下,指導教師要做一些應急處理,也要培養學生處理突發事件的能力。針對實驗過程中發生的一般傷害、火災、爆炸、中毒等突發事件而制定人員隔離機制、事故處理、事故報警等應急預案[5]。

篇2

根據教育部高等學校化學類(即師范類)專業教學指導委員會制定的“化學專業實驗教學基本內容”,將基本操作和基本技能作為一個單元單獨訓練,該階段主要訓練學生的基本技能,強調操作的規范性。在開始基礎訓練階段,我們發給學生寫實驗預習報告的樣本,要求學生按規范的樣本格式寫好預習報告和實驗報告。要求學生在預習報告中要查閱寫上實驗所用藥品試劑的物理常數。實驗報告一定要實事求是的詳細記錄實驗步驟現象,實驗目的原理,要總結出實驗的重難點、實驗成敗的關鍵步驟和操作、問題討論及說明等。這樣既要求學生在實驗中動手,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的合成實驗中一并進行,這樣可使學生在少學時下學到更多的實驗技能。其次刪掉一些簡單陳舊的實驗,增加一些復雜的應用實驗,趣味實驗及前沿科學的新知識實驗。該實驗教學內容的重組提高了學生對實驗的興趣,激發了學生的求知欲,強化了學生嫻熟的基本操作能力的訓練。

1.2在實驗內容的安排上注意實用性、趣味性、時代性

經典的有機化學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的基礎知識、基本操作技能、基本實驗原理和方法,在培養學生的邏輯思維、推理、嚴謹的科學態度等方面是有益的。而且符合學生的認知規律。但我們要培養學生的創新能力,必須改進有機化學實驗教學內容的知識結構,加強應用實驗、趣味實驗和涉及科學前沿課題的實驗。如刪去了一些簡單陳舊缺乏應用性、趣味性的傳統實驗,增加了一些應用性實驗,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實驗如:①冠醚合成;②納米材料的合成與應用;③手性化合物的合成拆分及表征。通過增添應用實驗、趣味實驗和涉及科學前沿課題的實驗,激發學生的學習興趣和創新精神,將不愿學變為我要學。同時開闊了學生的知識視野,增加了學習的廣度和深度,使學生看到了在人類生產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,提高了教學質量和水平。

1.3加強有機化學實驗綠色化

化學專業培養的師范生是肩負著教育下一代重任的人類靈魂工程師—中學化學教師,故“安全—環保”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,實驗環境也變得清潔,最重要的是學生的節能減排和環境保護意識也得到培養和強化。且有機化學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試劑或原料

有機合成實驗所用的化學試劑、溶劑、催化劑或多或少有一定的毒性,為了使有機化學實驗綠色化,我們在實驗內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。并結合專業特點新增一些對環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境污染,所有這些均使綠色化學教學在實驗中對學生起到了潛移默化的作用,培養了學生的綠色化意識。

1.3.3采用“一條龍”化學實驗

在有機化學實驗中我們安排了“一條龍”合成實驗,即將多個合成實驗串聯起來,前一個實驗的產品作為后一個實驗的原料,這樣既節約了化學試劑,防止和減少了環境污染,又使學生把學過的知識系統化,也培養了學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個串聯起來,即苯胺磺化對氨基苯磺酸(重氮化)重氮鹽(偶聯)甲基橙。在局部麻醉劑苯佐卡因的制備中,將2個實驗串聯,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在有機化學實驗教學內容的組織上分層次分階段進行教學

有機化學實驗教學內容改革重組后,以基本操作、簡單合成、多步合成、綜合實驗、設計實驗、開放實驗的順序組織教學內容。這樣一個從基本技能訓練、應用技能訓練、綜合技能訓練到創新能力訓練的四個層次的實驗體系,使學生由淺入深、由簡到繁、由單元技能訓練到綜合能力訓練、再至創新能力訓練,使學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研究方法和創新能力。在實驗操作中,又將合成、分離提純及鑒定測試或表征等環節連成一體,形成系列化實驗。這樣做可使學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,從而調動學生的學習積極性和主動性,不斷地提高教學質量。

3有機化學實驗教學方式的改革使教學質量穩步提高

3.1要求學生課前認真預習,培養學生自學能力和查閱文獻資料能力

學生每次進行實驗前,教師要認真檢查學生的實驗預習報告,無預習報告者不得進入實驗室做實驗,寫實驗預習報告的目的是使學生在做每個實驗前,必須認真查閱所使用藥品試劑的理化性質,明確實驗原理、目的及步驟,了解有關藥品、儀器的使用方法,掌握實驗的重難點,挖掘實驗成敗的關鍵問題及注意事項,明確每一步操作的目的任務,做到有的放矢,為做好每個實驗奠定基礎。通過檢查學生的預習報告和口頭提問,促進了學生學習的主動性和積極性,激發了學生做好實驗的熱情。通過在預習中查閱資料和網絡化學資源,不僅可以幫助學生了解有機物的理化性質,解釋實驗現象,預測實驗結果和選擇正確的合成路線,而且還可以使學生了解相關科研方向的研究現狀與最新進展。并使學生掌握了查閱文獻的基本方法。從而培養了學生的綜合能力、獨立分析問題和解決問題的能力、創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

在教學內容改革整合后,教學方式對于落實教學目的起至關重要的作用。在基本操作實驗部分,教師必須抓住重難點講清實驗原理,實驗成敗的關鍵問題,讓學生理解每一步操作的原理,然后在學生做實驗過程中認真檢查學生的每一步操作,耐心糾正不規范操作。如在分餾和蒸餾的基本操作中,注意檢查學生的裝置是否規范美觀,冷凝管的選擇是否正確,溫度計插得高低是否得當等,所有這些細節問題都直接影響到實驗的效果和規范性。通過這部分基本操作培訓,不僅培養了學生的動手能力,還培養了學生實事求是的科學態度和嚴肅認真的工作作風。

3.3在“一條龍”實驗、綜合實驗、設計實驗、開放性實驗中進行分組實驗教學

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。這種組合實驗教學方式,可以培養學生的團隊精神和協作精神,提高學生的科研素養和責任心。

篇3

1.2重理論,輕實驗

重理論,輕實驗,這是傳統實驗教學方法的一個十分突出的問題,也是一個明顯的教學弊端,嚴重影響了教學質量的提高。實驗教學與理論教學是相輔相成,密不可分的。實驗教學比理論教學更具有直觀性和探究性,更能培養學生的創新意識以及運用理論知識解決實際問題的能力。學生對實驗課的重要性認識不夠,他們錯誤的指導思想是只要學好理論課,就學好了該課程。

2PBL教學過程

2.1確定教學對象

在2013級制藥工程專業班級中選擇3班學生作為實驗組,學生4人一組,選1人作為小組長,采用PBL教學。選擇2013級制藥工程4班學生作為對照組,采用LBL教學。兩個班級的理論課內容、實驗內容、實驗教師、考核量化評分標準均相同。

2.2編制問題庫

在整個PBL的實施過程中,問題的設計是保證PBL教學能有效進行的前提。在設計問題時需要考慮以下幾點:(1)設計的問題要結合學生的專業特點,符合教學目標。對于制藥工程專業的學生,可把原來單一的有機化學實驗內容與藥物合成、天然藥化等知識相結合,讓學生更多的從制藥方向去認識、理解和掌握有機化學實驗操作,更符合制藥工程專業學生的學習特點。(2)設計的問題要具有一定的深度和可探索性,可有多個解決方案,但問題的難易程度要讓學生通過自主學習能夠解決。(3)設計的問題要具有現實意義,值得去探究。同時,在設計問題時還要注意問題的層次性、開放性和有效性。以“重結晶法提純乙酰苯胺”為例。

2.3學生自組學習

提前一周將下個實驗的問題下發給學生,由小組長組織本組學生運用教材、工具書、網絡、文獻資料等進行查閱,并進行組內討論學習實驗內容,解決問題。這個環節能充分調動學生的學習積極性,培養學生的自主學習能力、表達和溝通能力、分析問題和解決問題的能力以及團隊精神和協作能力。

2.4課堂討論

在整個PBL的實施過程中,課堂討論是PBL教學的關鍵。每次實驗操作前,由每組選出一個代表回答問題,其他學生可就剛才的回答進行補充,再一起討論。通過相互交流和討論,學生可獲得多個答案,擴大了知識面,更加激發了學生的學習興趣。此過程教師控制學生發言時間,調節課堂氣氛,最后教師總結。

2.5交流和總結

實驗結束后,組織學生根據自己在實驗中遇到的問題、解決的方法、數據的分析、還存在的問題進行交流和總結,最后寫出實驗報告。

3PBL教學考核方法設計

考核方式由三部分組成:平時實驗綜合成績考核(40%)、實驗操作考核(30%)和實驗基本理論筆試考核(30%)。與以往的考核方式相比較,PBL教學考核方式中提高了平時實驗綜合成績的權重,特別是提高了實驗預習的分值,這樣更能激發學生的實驗預習動力,提高實驗預習積極性;增加了實驗操作考核,這樣更能有效反映出PBL教學的優勢。實驗操作以綜合性實驗為考試內容。評分標準包括實驗所涉及的基本操作、整體美觀度、后處理、回答問題等。整體美觀度主要考察學生組裝儀器的效果、安全等方面;后處理主要考察學生對廢液、廢渣的處理及臺面的整齊;問答問題主要考察學生對實驗原理、注意事項等的理解。實驗基本理論考試考核主要涉及有關有機化學實驗的基本操作及相關原理與注意 事項等。

4PBL教學效果評價

實驗課程結束后,將兩個班的實驗成績進行對照、分析,結果可知,采用PBL教學方法的3班實驗平均成績優于采用傳統的LBL教學方法的4班,尤其是實驗操作成績明顯高于LBL教學的4班。通過有機化學實驗的PBL教學,使制藥工程專業的學生在以下能力方面得到了提高:(1)運用網絡、文獻資料、工具書、教材,查閱到關于有機化學實驗的相關信息并進行自學,完成了由“學會”到“會學”的轉化,提高了自主學習能力。(2)綜合分析所得文獻、借鑒文獻,使自己具有可獨立擬訂課題的能力,提高了分析問題與獨立解決問題的能力。(3)通過小組討論、回答問題等環節訓練,提高書面和口頭語言組織和表達能力。(4)通過PBL教學,使學生熟練掌握有機實驗中物質合成常見的反應裝置搭建、產物的提純分離、產品的基本物理參數測定等基本操作技能,提高了動手操作能力。(5)通過小組學習,潛移默化地培養了學生的團隊學習理念,提高了學生的團隊精神和協作能力。在這幾個能力方面的培養,PBL教學班的學生都更勝一籌。

篇4

2.1積極進行教學模式

改革傳統的有機化學實驗教學一般都是老師“唱主角”,學生“做配角”.老師講、學生聽,聽完重復經典的實驗內容.不但教學方法單一,學生也始終處于被動接受知識地位,自小,學生的主體作用沒有得到發揮.這不利于激發學生的實驗興趣.同時也抑制了學生的思維能力、應用能力、創新能力的提高.因此,這就需要我們積極進行教學模式改革.學生預習方法的改進.成功的實驗,離不開實驗前的預習“.給人以魚,不如授之以漁”針對每個實驗命題,除了要求學生了解實驗目的,領會實驗原理,了解實驗操作方法、步驟以外.還要求學生查文獻;想實驗設計;寫內容組合;議分析結果.并找到操作的注意事項.通過課前預習報告的檢查,課堂互動式交流給以監督.這樣的預習,學生就會積極動腦,用心領會.同時也是學生文獻查閱能力、思維能力、歸納總結能力、綜合運用能力得到提升的過程.不懂的問題學生也會帶著疑問進入實驗室,這就為做好每一個實驗奠定了基礎.教師角色的轉變.改變了過去課堂教學中過于強調知識傳授的傾向,努力形成學生積極主動學習的態度.使學生獲得基礎知識與基本技能的過程成為學會學習和形成正確價值觀的過程.發揮學生主體作用.每次實驗課都由2-3名學生依據自己預習情況,分別根據老師的提問來講解實驗目的、實驗原理、實驗步驟、注意事項等.教師做出必要補充、糾正、解答.部分實驗可以讓學生分組進行對比,如改變某些反應條件(溫度、時間)看對實驗結果的影響.將探究式方法揉入教學中.使學生受所講課程的“感化”而去鉆研和探尋.正是這種“感化”,才可使學生得到如何去獻身未來事業的方法和應用本領.實驗課的講解既需要學生掌握基本的實驗操作技能,鞏固理論知識,又要形成一個完整的解決問題的思路,還要學會用類似的方法,解決類似的問題.因此指導學生掌握認知過程比掌握學習的結果更為重要,它具有相對的穩定性和長效性.具有廣泛的遷移作用.在實驗課教學中,教師善于引導學生發現問題,進而解決問題.這也是“應用”能力提高的過程.多媒體教學進入實驗課堂.傳統的“一本書、一本教案、老師滿堂灌”教學模式已跟不上現在的教育發展趨勢.因此,教學手段必須現代化和信息化.多媒體教學的引入,充分利用了網絡教育資源.不但增大了課堂信息容量,而且還節省了老師的板書時間.特別是在安全教育方面還有其他方法不可替代的作用,通過PPT的演示可以讓學生更直觀看到爆炸、燃燒等現象.增加了學生的感性認識.多媒體和板書相結合的教學模式大大的提高了課堂教學效果和教學質量.綠色環保貫徹始終.無論是有機化學實驗中的驗證實驗、還是制備合成及提取等實驗都用到大量有機試劑.在保證實驗現象和效果的前提下,我們都采用微量或半微量的模式來完成教學.既經濟又環保還達到了教學目的.制備合成實驗中得到的產品有一部分直接用于性質實驗和基本操作訓練(如苯甲酸、環己烯等),對實驗中產生的固體廢棄物和廢液統一回收統一處理.最大限度的降低了對環境的污染.

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(1)實現理論基礎教學和應用能力培養相結合針對因該課程數學基礎較多導致工科學生畏難情緒大,學習熱情不高等問題,在課程數學理論基礎等知識點方面,側重算法原理的講解而非算法過程的介紹;側重使學生掌握使用現有數學工具解決工程問題,而非自行編制算法程序求解數值問題。從而使學生從算法原理和理論基礎中跳出來,提升到知識的應用的層次。

(2)課程內容與技術發展相結合機械設計問題已經從求解小規模單一問題發展到求解大規模復雜性問題。因此優化方法也從經典的優化方法發展到多學科設計優化、智能優化方法、基于仿真的優化等領域。因此課程內容應和技術發展相結合,適當引入先進優化方法的介紹。為學生從解決簡單數值問題過渡到今后解決復雜工程問題提供知識儲備。適應“卓越計劃”提出的培養學生工程能力的要求。

1.2《機械優化設計》實驗課程體系的建設

《機械優化設計》實驗課程體系的建設主要包括實驗內容與實驗項目的設置、制定實驗教學大綱、編寫實驗指導書幾個方面。實驗體系建設的主要目的是使實驗項目設置與工程問題相結合,實驗內容與工程實踐所需的綜合性知識應用相適應。

(1)首先在實驗項目設置時,根據“卓越計劃”的要求,以培養學生的工程能力和知識的綜合運用能力為目標。通過建立知識-能力-實驗內容關系矩陣。將各個知識點的能力培養落實到各個實驗項目環節。并且實驗項目的設置突出和其他相關課程內容、工程問題相結合。避免知識點與工程應用脫節,從而達到工程技術人才的具備知識的綜合運用能力的培養要求。

(2)其次在實驗項目設置時,對不同類型的實驗項目,優化其實驗方法及其目的。主要改革體系現在以下三個方面:算法原理類實驗,避免要求學生采用通用語言編寫成熟優化算法的實驗。而采用數值計算軟件驗證,并要求主要對比分析不同算法的求解過程的特點。工程問題類實驗。側重于工程優化問題數學模型的構建,如何選擇合適的優化方法求解。綜合類實驗,和考核環節的課程project相結合,采取開放式的實驗方式。側重于培養學生對知識的綜合運用能力、工程素質和合作意識。

1.3《機械優化設計》教學方法研究

教學方法有多種,不同的方法有不同的特點和其適應性。本項目研究的一個重要內容之一是擬比較幾種方法的特點,將其融入到不同實驗的教學過程中。

(1)對于基礎理論的介紹,以板書教學為主,多媒體教學為輔。這樣有利于學生理解理論基礎,克服學生對數學推導的畏懼心理。

(2)對于各種算法的介紹,在簡單介紹其原理的基礎上,采用對比教學的方法,側重于各種算法特點和適用性的比較。并應用結合成熟的數值計算軟件,采取現場實驗教學的方法進行講解。

(3)在考核形式方面。除日常的考核和實驗成績考核以外,結合課程項目教學的方法,讓學生以組為單位完成一個自選的項目(Project),并以組為單位做一個展示(Presentation)。一方面鍛煉學生運用知識綜合解決問題的能力,另一方面培養學生的團隊協作和工程素質。

2改革特色及成效

“卓越計劃”強調學生工程實踐能力的培養。因此結合“卓越計劃”的實施契機,在對課程建設中存在的問題進行系統深入地分析的基礎上,經過不斷的教學研究與實踐,我?!稒C械優化設計》實驗教學已初步形成了特色。并取得了一定的成效。主要體現在以下幾個方面:

(1)在理論教學建設方面實現理論基礎教學和應用能力培養相結合;課程內容與技術發展相結合。從而使學生從算法原理和理論基礎中跳出來,提升到知識的應用的層次。適應“卓越計劃”提出的培養學生工程能力的要求。

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1.2教師啟發式的實驗教學

以往填鴨式的有機實驗課堂教學形式單調,難以激起學生的學習興趣、求知欲望和創造欲望,學生只是在眾多的知識當中被動地接受教師講授的現象、原理、規律等,缺乏主動、積極地去認知、探究。教師啟發式的實驗教學則在實驗之初,介紹目前幾種常用的實驗方案,啟發學生通過比較發現幾種方案的優缺點及適用范圍,然后引導學生提出適合實驗室應用的實驗方案或對某個步驟提出改進方案,最終讓學生分組實驗進行對比和驗證。實驗過程需要學生在全過程手腦并用,并讓學生在改進的實驗與已有的實驗步驟和現象的對比中發現問題,思考問題的根源。如用于液體混合物分離的蒸餾與分餾實驗,在教材中是兩個各自獨立的基本實驗操作,我們則將兩個實驗合并為一個實驗,讓學生通過分析自己得到的蒸餾與回流的實驗結果,得到蒸餾與分餾操作在分離液體混合物的異同,從而得到不同分離方法的適用范圍。又例如在乙酰水楊酸的實驗中,書中的方案是固定水楊酸與乙酸酐的用量,計算收率。而改進后的方案為,設置不同劑量比例的實驗組,讓同學分組操作,不同實驗組之間通過對比實驗現象與收率,分析原因,通過對不同劑量組數據的分析,使同學在這一過程中認識到?;瘎┑膭┝繉Ψ磻挠绊憽Mㄟ^這種改革,使學生在一種探索研究性氛圍中幫助學生掌握實驗要點、難點及注意事項,使學生深刻理解實驗步驟的設置原理,規范實驗操作。通過這種啟發式實驗教學,激發學生探索和創造性研究的積極性,從被動接受者轉變成知識的創造者,為他們將來進行畢業設計、科研工作做準備。

2啟發式科研訓練在有機化學實驗課程的實施效果

以往傳統實驗教學主要以講授法和演示法為主,學生只要“照方抓藥”式被動開展實驗,缺乏思考、分析、提煉和整合歸納知識的能力。啟發式實驗教學則實現了教學與科研的雙贏。大二年級學生在實驗課結束后感言:“有機化學實驗很鍛煉我們實驗技能”。他們在有機化學課堂中了受到科研的啟蒙教育,能主動以較大的興趣投入到課堂的科研訓練過程中,在提高綜合實踐能力的同時,創新意識和能力能夠得到明顯提高。

篇7

1.1加強基礎操作訓練,夯實基礎有機化學實驗按內容分為基礎操作實驗、有機合成實驗和綜合設計性實驗三大塊。為了縮減課時,一些常用的基礎操作訓練如常壓蒸餾、液液萃取、重結晶等操作由于其在后續合成實驗中出現的機會多,常常被壓縮到合成實驗中一起做,而未單獨訓練。通過實踐證實,這樣做效果很不好。因為合成實驗牽涉的操作步驟多,實驗過程匆忙,對基本操作的訓練達不到規范要求,更談不上培養良好的操作習慣了。而沒有好的基本操作技能,也不可能達到合成實驗要求的培養綜合實驗能力的目標,事倍功半。我校學生是在大一下學期開設有機化學實驗課的,通過近些年的教學發現,大一學生的實驗技能和實驗素質都很差。由于中學教學圍繞高考“指揮棒”轉,存在“做實驗不如講實驗,講實驗不如背實驗”的不良傾向,造成中學實驗教學與大學實驗教學的嚴重脫節。這種脫節現象既不利于教學質量的提高,又影響了學生的身心發展。因此對于某些非常重要的基礎操作,要做到教師認真講解,學生反復練習。只有把基礎打扎實了,學生才能具備獨立操作有機合成實驗的能力。

1.2有機合成實驗與有機化學理論教學緊密結合,理論聯系實際有機合成實驗的進行緊隨基礎操作實驗教學之后,不僅能夯實有機實驗基本功,而且是理論教學中的一些重要反應的實踐驗證過程。作為培養學生動手能力和解決問題能力的一個承前啟后的環節,必不可少。通過這些合成實驗的學習,同學們不僅更加熟練了普通蒸餾、液液萃取、重結晶等一些基礎操作,而且對課本中反復提到的親核加成反應、羥醛縮合反應、酯縮合反應、康尼扎羅反應等都有了極深的感性認識。值得注意的是,這些有機合成實驗的教學時間安排應和理論教學很好地結合起來,努力做到理論和實踐的結合。

1.3開設綜合設計性實驗,強調啟發式教學通過基礎實驗技能的培養、有機合成實驗的進一步練習,在學生打好基礎的前提下,開展綜合設計性實驗。實驗教學初期,教師在講授有機實驗基礎操作的時候應做到搭裝置示范,認真講解,耐心指導。在學生打好基礎后,就應該調整教學方案,改變教學模式,由主角變導演,將學生放在主角的位置上,打破傳統教學中學生被動接受的弊端,采用討論式、提問式、啟發式、發現式等多種方法引導學生,由他們自己主動地去完成對本次實驗課內容的理解和掌握。由有解實驗變為求解實驗,由知識積累變為智能開發。這種教學模式,對提高學生的主動性和獨立思考能力起到積極作用。設計性實驗可從實驗教材中已有的合成實驗的反應條件、實驗裝置的優化出發,逐步擴展到給定目標化合物,同學通過查閱文獻、參考書,設計合成路線、實驗裝置,最終合成目標化合物。綜合設計性實驗的開設,對于培養學生獨立進行科學實驗的能力、良好的科研素質、獨立獲取相關文獻資料的能力都起到了決定性作用。

1.4采用微型化實驗方法來代替部分常規實驗方法,減少實驗事故的發生微型化學實驗是由美國的Mayo博士及其同事從1982年開始研究并試用的一種新型實驗方法。它是以微小量的試劑,在微量化的儀器裝置中進行實驗。其試劑用量是常量制備實驗的十分之一至千分之一,固體約為10mg~100mg,液體約為0.1mL~2mL。由于有機實驗試劑毒性大,揮發性強,易燃易爆,因此有機實驗的安全教學一直是教學中的一個重點。微型化實驗的優勢主要表現在實驗試劑用量少,輔助材料用量少,反應時間短,不僅降低了實驗成本,而且相應減少了爆炸、著火、中毒等事故的發生率,改善了實驗環境,極大地減少了實驗過程對環境的污染,提高了教學質量。目前,北京大學、山東大學、中山大學、云南大學等全國幾十所高校均把微型化實驗列為有機實驗教學的內容。北京大學摸索了小量-半微量有機合成,已在教學中使用多年,效果良好,值得我校學習。

1.5盡量使用低毒無毒的有機試劑,創建綠色環保的有機實驗教學體系在實驗內容的安排上,應努力實現綠色化。綠色化學的基本內容是:由無毒害的原料,在無毒害的催化劑、溶劑等反應條件下,獲得對環境友好的產物。有機化學實驗不可避免地會產生一些三廢,在有機化學實驗過程中應該合理收集和排放三廢,如對廢棄物不處理隨意排放,不僅對環境造成污染,而且會淡化學生的環保意識,養成不良的實驗習慣。在實驗操作中要求學生將實驗中產生的廢氣進行處理、對廢液進行回收處理、對產品進行回收利用。近些年,我校在這方面做出了努力,如將基本無毒的環己烷代替苯做為共沸除水劑、反應溶劑,將乙醇代替甲醇做為重結晶使用的溶劑,及時進行實驗三廢的處理等。但總體感覺力度過小,有待進一步加強。

1.6及時向學生介紹實驗新技術新儀器,與時俱進儀器設備陳舊是高校實驗教學的一個普遍問題,這不適應日新月異的實驗技術的發展。為培養適合社會的新型人才,在教學中應注意及時將先進的儀器技術設備介紹給學生,例如:在介紹熔點的測定時,除介紹了毛細管測定法外,還應介紹顯微熔點儀、電熱熔點儀、熱分析儀測定法,并演示顯微熔點儀測熔點的操作;在介紹普通蒸餾裝置時,應將旋轉蒸發儀介紹給學生并作演示實驗;在介紹制備化合物的紅外光譜時,應使用傅立葉紅外光譜儀就學生自己制備的產品作譜圖,這樣不僅擴寬了學生的知識面,開闊了視野,而且增強了學生的實驗動手能力,提高了學生的學習積極性。

2建立完善的考核制度

加強實驗教學質量調控實驗成績考核制度直接影響著學生的學習態度和積極性。規范實驗考核制度能充分調動學生學習的主動性,對提高學生的實驗動手能力、獨立思考能力和創新能力起到了至關重要的作用。為了能客觀公正地反映學生的實驗能力,筆者認為有機實驗成績應改變原來單純憑印象給分的錯誤方法,而由平時考核、實驗筆試和期末考核三部分綜合量化給分,具體實施方案如下:

2.1注重平時考核,加大其在總成績中的比例教師對于平時實驗的考核應分兩部分組成。一部分是由出勤率、實驗態度、實驗裝置的搭建、實驗結果、衛生情況等組成,另一部分是實驗預習報告、實驗記錄、實驗報告成績。教師針對以上提出的幾個指標制作實驗考核卡片,以5分制及時記錄學生實驗情況,期末將每次實驗的成績總評而給出平時成績。

2.2開設實驗基礎內容筆試,進行量化考核為了預防學生只會做實驗而不懂實驗原理的現象出現,在學期末安排實驗筆試考試??己藘热葜饕怯袡C化學實驗的重要知識,包括實驗室規則及安全常識,化學儀器的使用和養護方法,基礎操作的原理及適用范圍等。

2.3設置期末考核實驗,充分反映學生的實驗動手能力在學期末,安排一個全面涉及基礎操作的合成實驗作考核。就實驗預習報告、實驗態度、實驗裝置的搭建、實驗情況記錄、實驗報告(要求當場交)完成情況、衛生情況等方面作綜合考察。

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有機化學實驗包括基本操作技能、分離純化、有機合成、結構檢測訓練幾大塊,結合課堂實驗教學、課外項目實驗、科技創新等形式,逐漸形成了基礎認知、綜合設計、研究創新三個層次的實驗教學體系[5]?;A性實驗就是傳統的課程實驗,訓練基本操作技術和技能;綜合設計性實驗是學生綜合運用所學理論知識進行設計開發實驗,培養學生的綜合素質和創新能力,使學生初步具有分析問題和解決問題的能力;研究創新性實驗是在提出實驗項目后,由學生根據已有知識和實驗條件進行實驗方案設計,指導教師審查通過后,在教師的協助和指導下完成。根據我校的情況,基礎實驗采取全面預約開放形式;綜合設計實驗由課程小組共同確定實驗項目,提出目的要求,以學生為主體、教師為主導完成實驗,教師及時檢查實驗記錄,并適當進行學生實驗心得交流;研究創新實驗可以由指導教師結合自身科研課題、企業項目或結合課程建設等提出具體探究性實驗,或有學生與實際生活結合提出的趣味性題目,采用項目教學法[6]完成該層次實驗,該層次實驗通過項目立項管理,學生作為實驗項目的第一責任人,充分調動了學生的主動性,又能培養學生的管理意識、責任意識和團隊協作精神,通過文獻查閱、方案設計、實驗操作、應對突發事件、實驗總結、交流討論等實踐活動,訓練了學生各方面的綜合素質??偨Y近期開放性實驗教學已取得的經驗,未來開放性實驗教學的改革發展趨勢將集中體現在以下幾方面:(1)實驗教學體系的構建與完善。根據學生的專業培養要求、知識結構、學校辦學特色和實驗條件,以及實驗的難易程度等分級分層次組織實驗教學,及時修訂并完善實驗實踐教學計劃和教學大綱,從實驗教學整體出發,明確實驗課程的任務和目標,調整實驗項目和內容,構建層次遞進的實驗課程體系。(2)實驗項目和內容不斷更新。為了開放性實驗進行得有聲有色,首先要激發學生的實驗興趣,即要求開放性實驗項目及內容能對學生產生足夠的吸引力,這就要求實驗項目及內容要充分體現實驗室的特色和建設水平,讓學生有機會接觸到本學科專業發展的前沿,讓學生盡可能多的學習使用常規實驗接觸不到的儀器設備,讓學生緊跟現代科學技術的發展步伐和適應新時期的人才需求。(3)開放性實驗室管理體制的完善。隨著科技的進步,開放實驗教學及其管理體制需要不斷進行改革創新,即管理理念、管理技術手段、管理制度、管理模式的創新,充分運用計算機技術,建立與開放實驗教學相適應的管理信息系統,涵蓋開放實驗預約、學生自主學習、儀器設備管理、實驗耗材管理、實驗是安全和成績查詢等。(4)質量考核和評價體系的完善。在整個實驗教學過程中,不僅進行實驗結果的考核,更應加重對實驗過程的考核,指導教師在每次實驗操作結束時及時對學生的實驗思路、操作能力等方面做出定量或定性的評定。另外,開放性實驗教學的質量對于培養大學生創新能力、實踐能力又很重要的影響,因此,需要對開放性實驗教學質量進行評價,建立科學性、系統性、可操作性的評價指標體系是很必要的。

3層次遞進開放性實驗教學模式的實施效果

實施層次遞進開放性實驗教學模式,學生預約確定實驗項目,自主實驗,提高了學生學習的主動性和積極性,促進了學生知識、能力、素質的協調發展。實驗室開放預約一年來,實驗室幾乎成了學生的家,實驗室全天都有學生實驗,每班一半以上的學生參加了校級或省級大學生實踐創新創業項目。

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(2)普遍存在藥品試劑用量過大的缺點;

(3)受傳統實驗教學思想和方法制約,教學效果不夠理想。

2有機化學實驗教學的改革措施

根據目前實驗教學中存在的弊端,對化學實驗的教學內容和教學方法的改革進行了初步探討。針對當前實驗教學現狀,并結合學科實際情況,我們認為以下的一些措施對提高實驗教學的效果很有幫助:

2.1精選實驗內容現有的有機化學實驗的內容選取陳舊,實驗的安排次序也不合理。例如,教材先要求單獨訓練學生的基本操作,像熔點、沸點測定等,然后再做一、兩個有機物的制備實驗和天然物的提取分離實驗,這樣的安排會使學生在學習基本操作時感到枯燥無味。此外,大部分合成實驗的產物沒有分離、純化和表征,這是做有機合成的大忌。針對上述這些情況,筆者提出以下的幾點改革措施:一、增加一些簡單有機物的制備和提取分離、純化天然物的實驗,讓學生在有趣的實驗中掌握基本的實驗操作。例如;在做乙酰苯胺的合成實驗時,最后產品純化需要用到重結晶的基本操作,而產物的表征要用到熔點的基本操作;在做乙酸乙酯的合成實驗時,最后的產品純化需要用到萃取、蒸餾的基本操作。二、在實驗中,增加對產品結構的確定以及純度驗證的教學步驟,以加強學生對合成化合物的認識。

2.2制作短小精悍的微視頻課件,實現慕課教學慕課(MOOC)的意思是大規模開放在線課程,是2012年興起的一場席卷全球的教學信息化革命。慕課的核心概念是“微課程、小測驗、實時解答、學習自由”,強調學生學習的自主性,徹底撼動現行的教育方式,使學生更容易獲得知識、吸收知識。我校葉春海副校長曾多次在報告會上動員老師要認識慕課、開發慕課并使用慕課。慕課的主要載體是十分鐘左右的微視頻,我們可以為每一個有機實驗制作一個功多個微視頻,在視頻中,除了教會學生基本的實驗操作外,還誘導學生通過不斷改變實驗條件,以獲得更佳的實驗結果。學生在實驗之前,通過慕課的學習,對實驗過程已心中有數,這樣,在具體操作時,就避免了邊看書邊做實驗的壞習慣,并且,針對老師在視頻中提出的問題,學生在實驗中尋求解決的方法,克服了以前“照方抓藥”的依賴心理,從而達到學習知識、掌握技能、培養能力的目的。

2.3實驗的微型化微型化學實驗具有一些常規化學實驗無法比擬的優點:第一,節省實驗經費,實驗表明:微型實驗的試劑用量比常規實驗節省90%,故微型實驗大大節省了實驗經費;第二,操作安全、污染小,微型實驗藥品用量少,反應產物少,實驗中不會造成危險;同時,生成的污染性物質的量少,對環境的污染就??;第三,節省實驗時間、儀器簡單、用劑量少、反應速率快、現象明顯;第四,微型儀器來源廣泛,可以做到人手一套,有利于激發學生的學習興趣。

2.4撰寫實驗報告借鑒國外的教學培養模式,實驗報告采用的格式,譬如以《有機化學》或其他雜志的格式來寫,包括中英文摘要、引言、儀器與試劑、實驗方法、實驗結果與討論、結論、參考文獻等。這種書寫方式要求學生對文獻綜合分析,數據的合理處理,實驗結果正確分析和討論,加深學生對所做反應理解和掌握,開闊學生的視野,培養學生的科學素養,同時提高學生的專業寫作能力,為今后寫畢業論文和科技論文打下堅實的基礎。

2.5構建合理的考核方案在每次實驗結束之后,老師對學生進行評價,最后以一個分數和評語的形式體現學生的實驗操作水平。據日常教學的觀察和思考,學生其實更關注老師在實驗現場當場做出的實驗分數評比,這樣能夠很快地回憶起自己哪些方面沒有做好,甚至還有機會在考核之后再一次進行反思、實踐。其實,除了給予評比之外,老師還應該發揮學生的主動性,讓他們自己談一談實驗的感想,比如在實驗中收獲了什么,哪些地方有失誤,有沒有建設性的意見等。這不僅有利于激發他們的學習興趣,提高學習的積極性,而且能夠促進整個教學實驗環節的水平提升。

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高校有機化學開放性實驗管理模式,有利于完善高校有機化學教學的內容,促進學生有機化學思維的發展。

(一)完善高校有機化學教學的內容

傳統的有機化學實驗教學內容較為單一,缺乏綜合性和設計性的實驗活動,高校有機化學開放性實驗管理,能夠完善高校有機化學教學的內容,展現學生的主體地位。

(二)促進學生有機化學思維的發展

高校有機化學開放性實驗管理模式,能夠使學生更加自由的發揮自身的想法,展現自身的才能,在有機化學實驗中,豐富自身的理論知識體系,發散學生的有機化學思維。

3高校有機化學開放性實驗管理的主要模式

高校有機化學開放性實驗管理,主要具有必修實驗半開放模式,選修實驗預約開放、定時開放模式以及自選實驗全天候開放式等模式。

(一)必修實驗半開放模式

根據高校有機化學教學的內容,安排各個專業的必修化學實驗項目、實驗時間以及具體的指導教師。對于學生在課堂實驗中,沒有完成的內容,可以在課下或者其他時間繼續完成。在學生的課余時間或者其他時間,對學生進行實驗室開放,使學生能夠擁有充足的時間來完成實驗操作,滿足不同學生對有機化學實驗的要求。

(二)選修實驗預約開放、定時開放模式

教師可以結合有機化學的教學內容和教學大綱的要求,引導學生做一些與有機化學教學內容相關的實驗,使實驗能夠與學生的生活緊密相連,增加有機化學教學的價值。比如教師可以設計“海帶中提取碘”等簡單的有機化學實驗,組織學生進行自主實驗分析。學生可以結合自身的興趣和愛好,自行提出實驗申請,教師可以結合學生的實驗要求和實驗時間,采用預約開放、定時開放實驗室的方式,為學生提供實驗的平臺。

(三)自選實驗全天候開放式

高??梢酝ㄟ^設置一些全天候開放的實驗室,以供學生進行自主實驗研究,將實驗室作為學生實驗的第二課堂。學生可以將自己感興趣的實驗課程進行研究,也可以通過小組共同研究的方式,共同完成有機化學實驗的課題整體研究活動。比如“綠色化學理念”下,學生可以對當前地方的水質進行檢測,并通過化學提煉,檢測水源中鈣、鐵等離子的含量。在此基礎上,可以通過自行研究或者團隊研究的方式,在高校內的開放性實驗化學室進行進一步的研究和分析,檢測各項數據,得出完整的調查和研究報告。學生也可以邀請化學教師參與到實驗研究活動當中,對于學生存在的問題和疑慮進行解答和啟發,構建和諧的師生關系。這種方式有利于營造科學、向上的校園氛圍,使更多學生能夠積極參與到有機化學實驗活動當中,為學生未來的工作和發展奠定良好的基礎。

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《基礎化學實驗》以實驗操作訓練、實驗方法與技能訓練為主,強調綜合思維能力和創新能力的培養。基礎性實驗主要是訓練基礎化學實驗的基本操作和技術,包括實驗操作技能、物質的分離方法、物質的制備方法、物質性質與化學鑒定方法、物質定量分析方法、物性常數的測定方法,各種無機物、有機物制備、分離、提純,基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用和基本測量方法與誤差分析等。綜合性實驗涉及到四大化學知識和實驗技術的綜合應用,培養學生綜合思維能力。根據專業特點,選擇特定物質作為實驗目標,全面訓練學生掌握物質制備、分離與提純、組成與含量測定的方法及操作技能,例如貝諾酯的制備、8-羥基喹啉的合成。貝諾酯是一種消炎鎮痛藥,以阿司匹林和撲熱息痛作為原料進行Schotten-Baumann反應合成得到,該實驗涉及基礎有機化學理論、分離提純技術、酰基化反應原理等理論和技能的綜合使用。8-羥基喹啉是一種合成鹵化喹啉類抗阿米巴藥物的中間體,以鄰氨基苯酚和甘油作原料進行Skraup反應合成得到,該實驗綜合使用了水蒸氣蒸餾、重結晶、基礎有機化學等理論和技能。培養學生應用化學知識和實驗技能解決專業實際問題的能力以及進行簡單科學研究的能力,進一步提高學生對專業的認識和興趣。以第二課堂、大學生創新訓練基地為依托,組織圍繞合成工藝、天然活性成分提取工藝等具有專業特色的實驗課題,以項目研究方式進行實驗。學生在教師指導下,在自行調研的基礎上選擇課題,寫出調研報告、實驗方案,最后完成課題,從而培養學生的綜合思維和創造能力。例如茶多酚提取及抗氧化作用的研究,讓學生根據已經掌握的理論知識和實驗技能,設計茶多酚的提取工藝、茶多酚含量的測定方法以及茶多酚清除超氧陰離子的方法。教師對學生設計的實驗方案進行可行性分析,并對其中需要注意的事項進行指導調整。學生進一步完善實驗方案后,再獨立完成實驗。

3根據教學體系和教學內容的重構,編寫基礎化學實驗教材

在編寫教材的內容上把傳統四大基礎化學實驗按照知識體系與教學順序整合為一體,涵蓋實驗化學的基本知識和技能、基礎實驗、綜合實驗和研究與設計實驗,在基礎實驗內容的組合上按照研究物質或藥物的實際程序進行編排。加深學生對實驗實際應用價值的理解,使學生在完成系統的基礎訓練后能有計劃地開展綜合實驗和設計實驗,初步滿足培養應用型人才的需要,提高學生解決實際問題的能力和素質。

4建設具有一定規模的基礎化學實踐教學基地

建設“一站五區”校內實踐教學基地,可滿足藥學、制藥工程、藥物制劑、給排水工程、環境工程、安全工程等相關專業基礎化學實驗教學需求。“一站五區”校內實踐教學基地是指通過“一站”,即卓越工程師培養站,培養站中“五區”,即基礎實驗實訓區、綜合實驗實訓區、創新與開發實驗實訓區、中試實驗實訓區及生產實習實訓區,全面開展已有的基礎性、綜合性、設計與開發實驗實訓項目,并增加實際生產過程中實驗實訓環節和創新與開發實驗訓練項目,圍繞復雜的、來自真實情境的工程項目或工業產品的設計生產過程精心設計任務,以強化學生工程實踐能力、工程設計能力與創新能力。同時,積極拓展培養應用型技術人才的校外實習基地。

5改革基礎化學實驗考核辦法,重視實踐能力考核

基于基礎化學實驗課程體系、課程內容的改革,進一步規范基礎化學實驗課程考核的科學性,使考核更加科學、全面、合理?;A化學實驗成績評定采取綜合評分辦法,由平時預習、實驗操作、實驗報告和綜合實踐考核4部分相結合,按照平時預習占10%,實驗操作占40%,實驗報告占10%,綜合實踐占40%的比例。其中,綜合實踐是按照項目方式進行的綜合性實驗考試,能比較全面地考察學生創新能力和科學探究水平。新考核方式的實施,有利于客觀真實地反映學生知識水平,有利于學生創新能力的發揮。

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【中圖分類號】 G63 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1007-4244(2014)03-020-1

自20世紀90年代以來,世界化學教育正在發生深刻變化,實驗教學在化學教育中的作用也越來越顯著,眾多國家普遍重視并呈現以下趨勢:實驗已不僅僅只是一種直觀手段來為學生提供感性知識,更重要的是還能激發學生學習化學的興趣和動機,讓學生掌握實驗技能和化學知識,培養學生解決化學問題的能力和科學態度,成為訓練學生掌握科學研究方法和從事實際工作能力的一種極其重要的途徑。由先前為主的教師演示實驗逐漸演變成學生實驗占主導,在老師的指導下學生進行獨立思考,并且設計相關實驗,要求學生親自去動手、操作并觀察、由所得的數據通過分析并且得出結論。這樣可以充分發揮學生的創造性、主動性和主體性。與此同時,化學實驗的設備、條件和儀器也日趨完善,特別是多媒體,計算機網絡技術的引入,為實驗教學在化學教育中的作用充分有效地發揮提供了物質基礎。為了優化實驗教學的模式,在人們長期的探索和研究當中,一種用來指導實驗的理論――化學實驗教學論,便應運而生了。

一、存在的問題

“化學實驗教學論”體系發展至今,雖經過不斷的實踐與探索,依然還存在著一系列問題:

首先,在教學理念方面,由于多數師范院校的目標是要把師范院校建設成綜合性的研究型大學,鼓勵學生考研,對專業課尤其重視,卻對教學論課程另眼相看,雖然同是專業必修課,并且還能夠體現師范生的特色,很多老師把它當做副課,非常不重視。

其次,在教學內容方面,近些年來,新課改進行得如火如荼,此時傳統的化學實驗教學論教材內容便顯得老化,所選實驗都是傳統的中學化學實驗,或大學無機、有機實驗的照搬照抄,過分強調學術化,強調實驗技能的訓練,驗證實驗偏多,沒有創新,不能激發學生的興趣,和生產、生活、社會聯系較少。而且,關于實驗教學論中的理論部分偏少,市面上的“化學實驗教學論”教材基本上都是采用了大部分的基礎實驗操作作補充,這樣就與普通的實驗教材沒有了區別。我們需要更詳盡的理論來更好地指導實驗教學。

第三,在教學方式方面,傳統的高師化學教學論實驗一般采用老師講解實驗原理和注意事項或演示實驗、學生進行具體實驗操作的方式,這種模式不能體現師范生的特色,也不利于學生實驗創新能力、實驗教學能力的提高。化學教學論實驗應該根據不同的實驗內容和培養目標采取不同的教學方式和方法,以利于激發學生的興趣,提高學生參與實驗教學的積極性,挖掘學生的創新探究潛力,培養作為未來教師的實驗教學能力,最終達到提高學生綜合素質的目的。

第四,在教學評價方面,教學評價是對學生現有的以及潛在的價值做出判斷的活動,它的基本目的是更好地促進學生綜合素質的提高。之前的化學教學論的實驗成績主要通過平時成績加上期末考核兩部分組成,而平時成績一般是由實驗報告來評分。因為學生的不重視,最后的實驗報告也是毫無創新、毫無特色,給評價結果造成了嚴重的誤差,也起不到激勵學生的作用。期末考核也只是通過一次性的實驗操作來定論,只注重結果,沒有關注過程。以上這些評價都與新課改的理念背道而行,嚴重阻礙了學生的發展。

二、優化的迫切性

“通過實驗學化學”這樣的趨勢在化學改革中已經越來越明顯,化學實驗主要作為化學課的輔助手段和認知基礎,通過改革,它已經在化學課程中變得無處不在,從始至終,不僅成為化學教學的重要手段和內容,而且成為學生掌握知識、學會技能、了解方法、領悟思想的重要平臺和媒介。達到學生獲取實驗事實,了解化學概念,構建知識框架,提高科學方法和科學素養的目的。中學化學實驗教學從理念到內容、形式也隨之發生著深刻的變化。

第一,實驗教學目標方面,從基礎知識掌握和培養基本技能到全面的學生科學素養轉變,突出了通過實驗教學對學生進行科學方法教育,充分展示了創造性和探究性的教育思維,對學生情感態度與價值觀的培養更為關注;第二,實驗內容方面,從注重學科知識向聯系生活、貼近社會、體現STSE思想的方向轉變,呈現實驗內容微型化、生活化、綠色化等特點;第三,實驗方式方面,探究性實驗逐漸代替驗證性實驗,通過探究的形式,不僅使學生掌握了知識,還能夠培養科學探究的興趣和能力,并且提高學生的科學素養。

實驗手段方面,從以前的玻璃儀器向核磁共振儀、質譜儀、紅外光譜等現代化實驗手段發展。不但提高了化學實驗的形象性和準確度,還能夠與時代接軌,了解最前沿的科技;

實驗評價方面,從單純的關注實驗結果轉變為注重實驗過程,提倡評價方式、評價主體多元化,特別是學生的自我反思性評價。由于實驗教學的發展改革,所以我們更需要一個有效的理論來進行指導,實驗教學論體系就應該優化,以便讓師生們更加容易去適應化學實驗教學的變化。

基于上述分析可知,現行的化學實驗教學論體系根本不能滿足當前的實驗教學模式,特別是在我國,新課標的實施過程中西部地區由于經濟發展水平以及師資、認知度等方面的原因,化學實驗教學論的推廣程度更有待提高。本文旨在歸納總結出現行的實驗教學論的不足之處,希望通過實地調研,探究其具體的實踐操作情況,發現問題,找出解決的對策,最后通過實踐來實現對現有化學實驗教學論體系的優化。

參考文獻:

[1]鄭長龍.化學實驗教學論[M].北京:高等教育出版社,2002.

[2]馬建峰.化學實驗教學論[M].北京:科學出版社,2006.

[3]蔡亞萍.中學化學實驗設計與教學論[M].杭州:浙江教育出版社,2005.

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1設計性實驗的步驟

通過基礎實驗和綜合性實驗訓練使學生的實驗技能有了提高后,我們才安排設計性實驗。設計性實驗主要按以下五個步驟來進行:

(1)設計題目的立項:教師提前3個星期給出大類設計題目,比如,我們給出設計美容、美發、護膚產品和農副產品的再利用兩大類要求的大題目,并告知實驗室條件和主要試劑,具體題目學生自定。學生們結合所學知識和自己的興趣,通過上網查資料、圖書館借書等多種途徑,設計了許多不同的實驗題目,有面膜、面霜、洗發香波、洗滌劑、染發劑、香脂,還有果膠的提取、甲殼素的提取與應用、中藥在化妝品中的應用等。

(2)開題報告的撰寫:選題擬定后,學生查閱并整理文獻資料,寫出開題報告。開題報告包括以下主要內容:首先是概述,介紹該實驗課題研究的目的、意義及其研究的歷史和最新動態;接著是實驗要達到的性能指標;然后根據實驗室現有實驗設備和條件擬定詳細的實驗方案:實驗材料、實驗設備、詳細的實驗步驟與實驗方法、實驗進度安排、檢測手段等,其中需要詳細列出所需化學試劑品種、數量、規格,實驗儀器名稱、檢測設備名稱等。實驗方案需經過教師審閱同意,對于過于簡單的配方實驗要求增加一定的研究內容。若實驗教師認為有的實驗藥品購買有困難,則通知學生尋找替代藥品或更換相應實驗內容。待實驗教師初步確認實驗方案設計合理并且實驗條件具備后,學生進入實驗室進行實驗。

(3)開放的實驗室:除常用實驗試劑外,根據學生開題報告的實驗要求,實驗室還需提前購買某些特殊實驗藥品,并準備好儀器設備,然后開放實驗室,供學生完成實驗。按照預先設計的實驗方案,學生提前預約安排實驗時間,實驗次數不限,只要在規定時間內完成實驗即可。實驗過程教師主要起指導作用。實驗中再也不會像以前那樣:學生對照黑板按部就班地“照方抓藥”,而老師事無巨細、提前把實驗中可能出現的每一個問題都“打預防針”。由于實驗的成敗取決于實驗方案、準備工作和實驗操作等各種因素,實驗過程每一步都需要自己認真操作、仔細觀察并及時記錄,若出現問題需要自己動腦筋分析原因并加以克服。學生沒有了依賴心理,從而充分調動了學生的學習主動性,極大地提高了學習興趣。當然,學生有不清楚的地方而請教教師時,教師還是會耐心回答的。

(4)實驗小論文的撰寫:學生完成實驗后進入實驗數據整理階段,根據實驗結果撰寫實驗小論文。實驗小論文的格式要求參照正式發表的科研論文要求,內容包括論文的題目、署名、中英文摘要、關鍵詞、引言、實驗方法、結果與討論、參考文獻等,并對其中的圖、表、公式、符號等也同樣按照正式的要求。通過嚴格寫作訓練,初步培養了學生科學實驗的思維方式,使他們基本掌握了實驗型論文的寫作模式,為即將開始的畢業論文和畢業設計做了一次很好的基礎訓練。

(5)小型答辯會的開展:實驗論文完成后,按照畢業論文答辯的模式,請來我系的專家教授,對學生的實驗論文進行一次小型答辯。每個學生花10分鐘時間介紹自己實驗的背景、實驗方案、實驗過程、實驗結果并進行產品展示,最后回答教師和學生的提問。答辯也是設計性實驗考核的一部分,通過小型答辯會,大家不僅掌握了自己實驗產品的性質、用途、物理參數,而且了解了其他同學產品的制備原理及方法,擴大了知識面,同時每個人還鍛煉了口頭表達能力和靈活應變能力,這為后面的畢業論文答辯也打下了一個良好的基礎。

2設計性實驗教學改革的效果

設計性實驗這種獨立解決問題的全面訓練,既提高了學生的實驗熱情、激發了創造性思維,又鞏固了所學的知識和技術,培養了學生的科研能力,深受學生們的歡迎。通過設計性試驗教學改革,取得了如下成效:

(1)提高了學生自我動手能力

學生們在進行設計性實驗后的體會中寫到:“設計性實驗提高了查閱資料及獨立分析、解決問題的能力,具有極強的實踐性,極大地提高了進行化學實驗的興趣,是培養學生自我動手能力的有效方法”“設計性實驗后的答辯和產品展示非常重要,它讓我們很有成就感……,希望以后多開展這類實驗。”

(2)為學生的畢業論文打下良好的基礎

查找資料,提出實驗方案,嚴格的實驗訓練以及對實驗現象的觀察記錄和分析總結,有利于培養學生嚴格的科學思維和科學實驗能力,提高科學研究能力;實驗論文的格式參照正式的規范格式要求,鍛煉了他們的實驗論文寫作技能,為即將開展的畢業論文打下了基礎;小型答辯會的訓練,提高了他們論文答辯技巧,已經為畢業論文答辯做了良好的“預演”。經過設計性實驗訓練的學生得到帶畢業論文教師的好評。

(3)受到畢業生用人單位的肯定

綜合性設計性實驗培養了學生認真仔細的科學態度,嚴謹踏實的工作作風,增強了他們分析問題、解決問題的能力。從近幾屆化工專業畢業生的情況看,除考取研究生的學生外,很多學生去了廣東、福建等沿海大中型化工企業,由于他們經過了良好的專業實驗等實踐性訓練,他們掌握新技術很快,動手能力也很強,普遍受到用人單位的好評。

3設計性實驗帶來的經驗與不足

1)經費緊張,開設設計性實驗次數有限

很多學生要求多開設計性實驗,由于設計性實驗每一個實驗方案所需的藥品不同,藥品統計后種類繁多,考慮經費問題,購買的藥品數量也有限。所以設計性實驗開設有一定的局限性?;诖耍瑢W校需要重視設計性實驗教學,加大經費投入力度,這樣才能確保設計性實驗教學的繼續進行。

2)實驗教師和實驗技術人員工作量大大增加

審查學生的設計性實驗方案、統計學生的實驗儀器、實驗藥品,開放實驗室,給實驗教師和實驗技術人員帶來了大量的工作量。以統計實驗藥品為例,由于實驗題目各異,實驗方案眾多,使得設計性實驗藥品種類多達200余種,由于學生查的資料不同,有些藥品寫的是商品名、別名或代號,實驗技術人員要一一記錄下來,再仔細歸類匯總。對實驗室已有的藥品要統計需要的數量,對沒有的試劑、材料要想辦法購買,若實在無法解決,還要通知學生更換藥品或實驗內容……。凡此種種,需要實驗教師和實驗技術人員具有極大的耐心和無私的奉獻精神才能完成實驗教學。

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