师范专业有机化学实验论文
时间:2022-08-06 11:47:38
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1修订有机实验课教学大纲,更新实验内容
科学技术的发展日新月异,要使有机化学实验内容与教学方法与时俱进,我们必须对有机化学实验教学内容和教学方法进行改进,必须加强应用实验、趣味实验和科学前沿课题的新知识实验。当前一些有机化学实验教材内容陈旧,除基本操作外,都是一些验证性实验,缺乏应用性、趣味性和前沿性的实验内容。学生每次都像“照方抓药”那样地进行实验,根本不认真预习、思考,这样学生的综合能力和创新能力难以得到提高,有机化学实验教学效果不佳。因之,对有机化学实验教学内容进行兼并整合,合理构建实验内容体系是当务之急。
1.1整合强化基本操作内容
根据教育部高等学校化学类(即师范类)专业教学指导委员会制定的“化学专业实验教学基本内容”,将基本操作和基本技能作为一个单元单独训练,该阶段主要训练学生的基本技能,强调操作的规范性。在开始基础训练阶段,我们发给学生写实验预习报告的样本,要求学生按规范的样本格式写好预习报告和实验报告。要求学生在预习报告中要查阅写上实验所用药品试剂的物理常数。实验报告一定要实事求是的详细记录实验步骤现象,实验目的原理,要总结出实验的重难点、实验成败的关键步骤和操作、问题讨论及说明等。这样既要求学生在实验中动手,又要动脑。对于难度较大的基本操作实验如:减压蒸馏、纸层色谱、薄层色谱、重结晶、熔点测定、分馏、旋光度测定、萃取与洗涤等独立安排实验进行,并要求学生单人单做。对较简单的基本操作实验如:蒸馏及沸点的测定、折光率的测定、液体化合物的干燥、机械搅拌、磁力搅拌及密闭合成搅拌等均在相应的合成实验中一并进行,这样可使学生在少学时下学到更多的实验技能。其次删掉一些简单陈旧的实验,增加一些复杂的应用实验,趣味实验及前沿科学的新知识实验。该实验教学内容的重组提高了学生对实验的兴趣,激发了学生的求知欲,强化了学生娴熟的基本操作能力的训练。
1.2在实验内容的安排上注意实用性、趣味性、时代性
经典的有机化学实验都是成熟的验证性实验,对于师范本科生而言,通过这些实验掌握了相关的基础知识、基本操作技能、基本实验原理和方法,在培养学生的逻辑思维、推理、严谨的科学态度等方面是有益的。而且符合学生的认知规律。但我们要培养学生的创新能力,必须改进有机化学实验教学内容的知识结构,加强应用实验、趣味实验和涉及科学前沿课题的实验。如删去了一些简单陈旧缺乏应用性、趣味性的传统实验,增加了一些应用性实验,如:①药物阿司匹林的合成;②磺胺药物的合成;③从槐米中提取药物有效成分芦丁及鼠李糖;④从黄连中提取黄连素等。增加了一些趣味性实验如:①从烟叶中提取烟碱;②从茶叶中提取咖啡因;③合成减少农作物落花落果的防落素对氯苯氧乙酸;④合成除草剂2,4-二氯苯氧乙酸。增加一些与时俱进的前沿科学实验如:①冠醚合成;②纳米材料的合成与应用;③手性化合物的合成拆分及表征。通过增添应用实验、趣味实验和涉及科学前沿课题的实验,激发学生的学习兴趣和创新精神,将不愿学变为我要学。同时开阔了学生的知识视野,增加了学习的广度和深度,使学生看到了在人类生产和生活中有机实验的重要性,形成了自觉渴求新知识的意识,促进了教与学,提高了教学质量和水平。
1.3加强有机化学实验绿色化
化学专业培养的师范生是肩负着教育下一代重任的人类灵魂工程师—中学化学教师,故“安全—环保”理念和意识的形成以及具体实施就显得尤为重要[2],且具有深远的社会效益和现实意义。为此我们在以下几个方面进行了实践:
1.3.1采用半微量实验和微量实验
有机实验易耗品多、产率低、“三废”排放多、能耗大、污染重。为此我们在不影响实验效果的情况下将教材上化学实验的药品用量均减半,或用半微量实验或微量实验方式进行,这样不仅大大降低了实验成本,实验环境也变得清洁,最重要的是学生的节能减排和环境保护意识也得到培养和强化。且有机化学实验的绿色化也得到彰显。
1.3.2尽可能减少或不用有毒害的化学试剂或原料
有机合成实验所用的化学试剂、溶剂、催化剂或多或少有一定的毒性,为了使有机化学实验绿色化,我们在实验内容的安排上减少或去除毒性大的有机实验,弃用毒性大的有机试剂或溶剂。如将水蒸气蒸馏实验中早期使用的有毒性的苯胺、苯甲醛和溴苯改为花椒和桂皮,使之为纯天然的绿色实验。将从茶叶中提取咖啡因和烟叶中提取烟碱的装置改用乙醇在索氏提取器中进行,这样既将实验时间缩短了2h,又消除了毒性。在有机合成实验中删除一些毒性大的实验,如苯和溴制溴苯、硝基苯的制备、苯胺的制备等。并结合专业特点新增一些对环境友好的药物合成实验如:合成口服治疗尿道感染药物扁桃酸、局部麻醉剂苯佐卡因等。将乙酰乙酸乙酯合成实验中用的有毒溶剂二甲苯和钠珠原料改为钠丝,用钠丝可不用二甲苯溶剂,从而有效地减少了环境污染,所有这些均使绿色化学教学在实验中对学生起到了潜移默化的作用,培养了学生的绿色化意识。
1.3.3采用“一条龙”化学实验
在有机化学实验中我们安排了“一条龙”合成实验,即将多个合成实验串联起来,前一个实验的产品作为后一个实验的原料,这样既节约了化学试剂,防止和减少了环境污染,又使学生把学过的知识系统化,也培养了学生综合分析问题和解决问题的能力[4]。如我们将苯胺乙酰化→乙酰苯胺→对乙酰氨基苯磺酰氯→对乙酰氨基苯磺酰胺→对氨基苯磺酰胺(磺胺)。在甲基橙制备实验中将3个串联起来,即苯胺磺化→对氨基苯磺酸(重氮化)→重氮盐(偶联)→甲基橙。在局部麻醉剂苯佐卡因的制备中,将2个实验串联,即对硝基苯甲酸酯化→对硝基苯甲酸乙酯(还原)→对氨基苯甲酸乙酯(即苯佐卡因)。
2在有机化学实验教学内容的组织上分层次分阶段进行教学
有机化学实验教学内容改革重组后,以基本操作、简单合成、多步合成、综合实验、设计实验、开放实验的顺序组织教学内容。这样一个从基本技能训练、应用技能训练、综合技能训练到创新能力训练的四个层次的实验体系,使学生由浅入深、由简到繁、由单元技能训练到综合能力训练、再至创新能力训练,使学生的实验技能循序渐进,逐步提高,最终初步掌握简单的科学研究方法和创新能力。在实验操作中,又将合成、分离提纯及鉴定测试或表征等环节连成一体,形成系列化实验。这样做可使学生看到自己的实验成果,他们会更认真主动完成和掌握实验的全过程,并给他们带来成就感,从而调动学生的学习积极性和主动性,不断地提高教学质量。
3有机化学实验教学方式的改革使教学质量稳步提高
3.1要求学生课前认真预习,培养学生自学能力和查阅文献资料能力
学生每次进行实验前,教师要认真检查学生的实验预习报告,无预习报告者不得进入实验室做实验,写实验预习报告的目的是使学生在做每个实验前,必须认真查阅所使用药品试剂的理化性质,明确实验原理、目的及步骤,了解有关药品、仪器的使用方法,掌握实验的重难点,挖掘实验成败的关键问题及注意事项,明确每一步操作的目的任务,做到有的放矢,为做好每个实验奠定基础。通过检查学生的预习报告和口头提问,促进了学生学习的主动性和积极性,激发了学生做好实验的热情。通过在预习中查阅资料和网络化学资源,不仅可以帮助学生了解有机物的理化性质,解释实验现象,预测实验结果和选择正确的合成路线,而且还可以使学生了解相关科研方向的研究现状与最新进展。并使学生掌握了查阅文献的基本方法。从而培养了学生的综合能力、独立分析问题和解决问题的能力、创新能力以及初步的科研能力[5]。
3.2在课堂上认真讲解耐心指导
在教学内容改革整合后,教学方式对于落实教学目的起至关重要的作用。在基本操作实验部分,教师必须抓住重难点讲清实验原理,实验成败的关键问题,让学生理解每一步操作的原理,然后在学生做实验过程中认真检查学生的每一步操作,耐心纠正不规范操作。如在分馏和蒸馏的基本操作中,注意检查学生的装置是否规范美观,冷凝管的选择是否正确,温度计插得高低是否得当等,所有这些细节问题都直接影响到实验的效果和规范性。通过这部分基本操作培训,不仅培养了学生的动手能力,还培养了学生实事求是的科学态度和严肃认真的工作作风。
3.3在“一条龙”实验、综合实验、设计实验、开放性实验中进行分组实验教学
即让每组成员以既相对独立,又相互合作的方式完成整个实验。这样学生在独立完成部分实验之后与其他组员之间共享实验成果,共同分析解决实验中所遇到的问题。这种组合实验教学方式,可以培养学生的团队精神和协作精神,提高学生的科研素养和责任心。
3.4应用信息化教学手段和多媒体教学以提高教学质量
要提高教学质量,必须采用信息化教学手段,如多媒体教学。信息化教学手段是将学生操作难以实现的“四谱”实验教学和有机仪器分析教学内容,通过声音、录像、图象、文本与动画的形式呈现出来,使学生能够从多角度直观、形象、生动地观察实验,通过电化教学和多媒体教学激发学生对有机化学实验的学习热情;同时也可以增加教学信息量,提高课堂效率,改善实验教学效果。总而言之,师范本科实验教学改革的目的是提高学生动手能力,培养学生严谨的科学修养和实事求是的工作作风及创新能力。只有不断努力,与时俱进的积极探索改革,才能不断提高教学质量,提高学生创新能力和初步科研能力。因此,我们必须不断地精选和更新实验内容,探索新的教学方法,努力增加应用性、趣味性和现代化的实验内容和方法;才能培养出适合现代化应用的复合型化学工作者。
作者:张来新陈强工作单位:宝鸡文理学院化学化工系
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