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簡談有機化學(xué)開放性實驗教學(xué)的探索與實踐論文
有機化學(xué)實驗是一門重要的基礎(chǔ)實驗課，是醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、化學(xué)、化工、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科學(xué)生必修的主干課程之一。通過實驗課程的教學(xué)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生具備熟練的實驗技能，而且還應(yīng)當(dāng)逐漸培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。傳統(tǒng)的有機化學(xué)實驗課教學(xué)，安排學(xué)時較少，實驗內(nèi)容單薄且較為陳舊，只能使學(xué)生大體了解有機化學(xué)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(xué)�；瘜W(xué)課程開放性實驗教學(xué)的實施情況，開展了有機化學(xué)開放性實驗的教學(xué)，起到了較好的效果。本文結(jié)合我校有機化學(xué)開放性實驗教學(xué)的具體情況，介紹了實驗的安排與管理、實驗教學(xué)內(nèi)容的一些具體實例以及對改革開放性實驗教學(xué)的一些思索。
一、實驗的安排與管理
在每一個學(xué)期末，有機化學(xué)的任課教師根據(jù)實驗室可供使用的時間、儀器設(shè)備等條件和不同層次學(xué)生的能力水平設(shè)計一些開放性實驗項目，實驗室匯總后在校園網(wǎng)上公布，有興趣的學(xué)生可以先報名，然后在相應(yīng)的時間進入實驗室，在教師的指導(dǎo)下進行實驗活動。我校開設(shè)的開放性實驗項目大體可以分為了解和學(xué)習(xí)使用新型儀器的實驗、教學(xué)實驗的擴展性實驗、與教師的科研相結(jié)合的開放性實驗這三種類型。
二、開放性實驗教學(xué)的具體實例
1.了解和學(xué)習(xí)使用新型儀器的實驗
我校為藥學(xué)、化工等多個專業(yè)的學(xué)生開設(shè)“現(xiàn)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(shù)字熔點儀、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)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(xué)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(xué)時，實驗室一次性容納學(xué)生數(shù)約為20人。這一實驗與傳統(tǒng)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(xué)生積極性較高，因此報名參加這一類型實驗的學(xué)生人數(shù)最多。該實驗可以有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但對學(xué)生的實驗技能提高幫助并不大，有相當(dāng)一部分學(xué)生只是抱著走馬觀花的心態(tài)來參與，不過也有學(xué)生反映這一類型的實驗對他們自己提出的大學(xué)生創(chuàng)新計劃很有幫助。
2.教學(xué)實驗的擴展性實驗
我校為學(xué)生開設(shè)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(rèn)為是對“從茶葉中提取咖啡堿”“乙酸乙酯的合成”等常規(guī)教學(xué)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(xué)生需要將普通回流提取法、索氏提取器回流提取法與教學(xué)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(xué)生需要比較乙酸酐與苯酚反應(yīng)及乙酸酐與苯酚鈉反應(yīng)這兩種常見文獻合成方法的優(yōu)缺點。大學(xué)各年級的學(xué)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(dāng)于讓學(xué)生進行幾個較為簡單的文獻實驗，所需時間一般為10～20學(xué)時。
3.與教師科研相結(jié)合的實驗
我校根據(jù)教師自身參與的一些科研課題開設(shè)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(xué)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(xué)生只有5～10名，因為這種類型的實驗需要學(xué)生投入較多的時間和精力，所以實際報名的學(xué)生數(shù)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(yīng)，重氮鹽與2，3-二氰基丙酸乙酯的取代反應(yīng)，偶氮中間體在濃氨水作用下的關(guān)環(huán)反應(yīng)等多個反應(yīng)。實驗操作包括磁力攪拌、機械攪拌、萃取、洗滌、抽濾、重結(jié)晶等多個環(huán)節(jié)。學(xué)生需要查閱一系列文獻，學(xué)習(xí)影響重氮化反應(yīng)、吡唑環(huán)形成反應(yīng)等反應(yīng)的作用機理，并提出一些設(shè)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(shè)想并努力進行實驗的學(xué)生一般都將這部分工作作為自己畢業(yè)論文中的一部分，因此參與的學(xué)生多數(shù)為大三、大四的學(xué)生。這種類型的實驗時間安排較為靈活，實驗總學(xué)時為20～100學(xué)時不等。能完整參與這一類型實驗的學(xué)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(xué)的思考
傳統(tǒng)的有機化學(xué)實驗教學(xué)方式是教師講一下，然后學(xué)生“照方抓藥”，所選擇的實驗內(nèi)容也受到學(xué)校的教學(xué)條件限制，新型的儀器設(shè)備、較長時間的多步合成這些都很難在常規(guī)教學(xué)中得到體現(xiàn)。這種教學(xué)方式束縛了學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮，不利于學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。
有相當(dāng)一部分教師認(rèn)為開放性實驗應(yīng)當(dāng)是由學(xué)生自己根據(jù)實驗題目的要求，獨立擬定實驗方案、設(shè)計實驗技術(shù)路線，完成實驗過程，指導(dǎo)老師只負(fù)責(zé)對實驗方案進行審查，在實驗過程中給予必要的啟發(fā)與引導(dǎo)，實驗完成以后對實驗結(jié)果和報告進行評定。但實際上一般高校的普通大學(xué)生根本不具備這種能力。即使是有機化學(xué)的研究生剛進實驗室時一般也只是先重復(fù)一些文獻實驗有能力越過這一階段直接去獨立設(shè)計和完成實驗的本科生在普通高校中為數(shù)不多。開放性實驗的實施也必須遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和學(xué)生的能力水平相適應(yīng)。
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(xué)生很大的自由選擇空間，有利于激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰头治鏊伎寄芰�，也給了一些對有機合成有熱情、有天分的學(xué)生一個提高和表現(xiàn)自己的機會。這一做法切實可行，對于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、專業(yè)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(yè)和奉獻精神，還需要學(xué)校能提供相應(yīng)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(xué)改革進行了一些探索，實踐證明是成功的。在以后的教學(xué)實踐中，還需要不斷改進，建立相應(yīng)的激勵機制，使開放性實驗教學(xué)能夠持續(xù)良好的發(fā)展下去。
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