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[摘要]文章针对当前有机化学实验教学的现状和弊端,根据有机化学实验的教学特点,就有机化学教学实验内容和教学方式改革进行了探索,以培养学生的创新能力和综合素质。
[关键词]有机化学 教学实践
[作者简介]谭昌会(1977- ),女,漳州师范学院化学与环境科学系,讲师,研究方向为有机合成。(福建 漳州 363000)
[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2010)09-0166-02
有机化学是一门实验性很强的学科。有机化学实验是有机化学赖以生存的基础,在教学中占有很重要的地位,也是化学、化工、材料、生命科学、环境科学、医药及海洋等学科学生必修的主干课程之一。有机化学实验不仅能培养学生熟练的实验技能,加深对有机化学基本理论和概念的理解,还可以逐渐培养学生观察、思考、解决问题的能力,提高学生的综合素质和创新能力。它一方面是使学生正确地掌握有机化学实验中的基本操作,学会一些重要有机化合物的制备、分离提纯和鉴别方法,同时让学生更好地理解理论教学内容;另一方面是为了培养学生理论联系实际的工作作风,一丝不苟、实事求是的科学态度和科学精神,以及良好的实验习惯,提高学生观察、思考、解决问题的能力。本文指出有机化学实验教学过程中存在的问题,从培养学生的综合能力出发,对有机化学实验的教学作了一些思考探索,目的在于培养学生的实践技能、学习兴趣、发现和解决问题的能力,提高学生综合素质。
一、有机化学实验教学的现状及弊端
第一,内容设置不够合理。有机化学实验教材内容主要由基本操作、性质实验和制备实验组成,相互分割,且基础性、验证性实验多,探索性、设计性实验少,不利于学生提高有机实验技能和综合能力。目前的实验课内容主要包括三大部分:一是基本操作训练;二是有机化合物的性质实验;三是基础有机合成实验。从现有的教学内容来看,除基本操作外,都是以检验生成某种化合物的验证性实验为主,合成实验也是以单个化合物的制备为主,并且强调的是实验基本技能的训练。从培养人才的角度看,不利于学生综合设计实验能力的培养,不符合“创新型”人才培养目标的要求。
第二,实验教学方法单一。实验课上教师要花费相当多的时间向学生讲解实验原理、实验装置的安装、操作步骤、注意事项等,学生往往疏于思维,只会依据教学参考书中的步骤“照方抓药”“依样画葫芦”,这在某种程度上抑制了学生思维能力和创新能力的发挥。培养出来的学生虽然基本技能较扎实,但综合能力不足,缺少创新意识,很难达到培养高素质创新人才的目的,不能适应现代社会的需要。同时,由于部分学生对实验课重视不够,积极性不高,在实验中只是一味地模仿,实验前浅尝辄止地进行预习,在实验中边看书边操作,致使教学效果不理想。大多数学生在实验中不能发现、提出问题;部分学生对失败实验不能积极、正确地分析,敷衍实验报告;少数学生做完所有有机实验后,竟不能准确、快速地装配一套实验装置。
第三,开设的合成实验,缺乏综合性、设计性与创新性,这样的实验训练,对于学生综合能力、创新意识与创新能力的培养不利,达不到有机实验课的教学目的。
第四,实验条件相对落后,通风设备不理想,实验有时多人同组,影响了学生探讨问题的积极性和主动性。
二、对策
(一)教学实验内容的改革
1.适当调整验证性的有机物实验内容。经过有机化学理论课的学习,学生已经掌握了各类有机物的基本性质,大多数学生在实验之前就能准确无误地预测实验的结果。实践证明这类实验不能激发学生的实验兴趣,也不能调动学生的主观积极性,因此,对验证性的实验要进行重新调整与适当压缩。首先,将性质实验与制备实验结合起来,学生自己制备化合物,然后进行性质实验验证产物,再与图谱分析的结果进行对比。这样学生对制备实验既重视又认真,同时渴望做性质实验,验证自己的产品。其次,将一部分的性质实验改为设计性鉴别实验,在实验中学生根据不同有机物性质不同的原理鉴别相似有机物,区别各类化合物的共性与个性。这种方法可以提高学生对性质实验的兴趣,同时在实验过程当中学会处理实际问题的方法。
2.精心选择有机物合成实验。在有机物制备实验中,应本着学习控制实验条件以及巩固基本操作训练的原则,选择一些产率较高的比较经典的有机合成实验,尽量保证每个合成实验都能有针对性地训练学生的实验操作基本技能。学习反应条件的控制方法,以及不同类型产物的提纯与检验方法,保证在完成每个实验之后学生都能有所收获,操作能力得到提高,为创造性地解决问题打下良好基础。同时在实验中,应注意培养学生的观察能力、思维能力与实验动手能力。教育引导学生不放过实验中的异常现象,允许学生在一定范围内探索实验,在保证安全性的前提下对实验装置进行改进,同时培养学生良好的实验习惯。要求学生操作快速、规范,台面整洁有序,装置美观、稳固,精确控制反应条件,力求达到较高的产率,得到纯净的产品。由于选择的反应属于经典反应,实验条件易于控制,只要按照规定的要求进行规范操作,一般都可以达到满意的效果。因此学生做此类实验时很有成就感,调动了学习兴趣,促使学生能够积极认真地预习实验,操作过程有条不紊,认真总结实验报告,达到了预期的目的。
3.增加多步骤合成实验。经过一段时间的实验训练,学生能够做好相对简单的有机合成实验,此后就可以适时增加难度,进一步提高综合能力。可以选择一些多步骤的合成实验,综合各种基本操作技能,并且将前一实验合成的产品作为下一实验的反应原料,这对学生提出了更高的要求。为顺利得到最终的目标产物,每一步骤的合成都需要格外谨慎,需要精确控制每一步骤的反应条件,得到的产品不但产量要高,纯度也要符合要求,才能保证后续的实验顺利进行,最终得到满意的产品。
例如将苯甲酸和苯甲醇的制备与苯甲酸乙酯的制备,安息香的制备、二苯乙二酮的制备与二苯乙醇酸的制备实验作为比较典型的系列实验。前一实验的产品作为后一实验的反应原料。由于学生在思想上高度重视,再加上已经具备了相当的操作技能,多数学生能从容面对,认真操作,最终达到满意的结果;少数学生在实验中出现了问题也能及时分析,认真总结经验教训,若时间来得及重新再做,来不及的话则为其提供相应阶段的产品,使学生能完成余下阶段的实验。
4.开设设计性实验。增开设计性有机化学实验。例如,设计性实验苯甲酸乙酯的制备,教材中仍用传统的硫酸催化反应,但浓硫酸具有强的腐蚀性,副反应多,废酸液排放污染环境。可研究设计用新的催化剂(比如一些常见的Lewis酸)代替硫酸催化反应,从而完成苯甲酸乙酯的制备实验改进。设计性实验的开设,既考查了学生的理论知识和实验技能,又提高了学生独立设计实验和独立完成实验的能力,以及分析问题和解决问题的能力。具体做法是:(1)设计实验方案:学生分组,查阅文献,自己寻找新的催化剂,设计初步实验方案。(2)讨论:讨论课上,学生小组代表分别讲述自己设计的初步实验方案,回答教师和同学提出的问题,其他同学进行补充。(3)完善实验方案:讨论课后,学生按要求完善实验方案,列出所需仪器、设备和化学试剂。(4)实验准备:学生进入实验室,领取所需的仪器、设备和化学试剂,自行准备所用催化剂以及所有相关溶液,完成实验准备工作。(5)实验过程:学生按照完整的实验方案独立完成实验,提交合格样品和相关数据。(6)实验总结报告:学生完成自己的实验总结,再分组讨论。最后学生以小论文形式完成实验报告,论文写作要求层次清晰、文字流畅、图表规范、数据合理、分析正确。
5.开设综合设计实验。经过前面几个阶段的学习和训练,学生已经掌握了基本的实验技能,有了一定的分析问题和解决问题的能力,在此基础上,在高年级的时候可以开设综合设计实验,要求学生独立查阅文献,了解所要合成化合物的理化性质、现有的合成方法等,从而设计出自己的实验方案,然后由相关教师归纳总结,找出一个最佳实验路线,最后再由学生实际操作。综合设计实验的开设考查了学生的基本素质,帮助学生找到了自己感兴趣的课题,提高了学生的科研能力,为以后从事化学相关企事业单位工作打下了扎实的基础。
(二)教学方式的改革
实行以学生为主体,教师为主导,把“学生学”变成学校教学过程的主要活动是教学改革的一个方向。
1.做好实验前准备。在前一次实验结束时,教师把下次实验内容及各种注意事项简单给予介绍,布置查找资料等,学生在此基础上,用简洁精练的语言写出自己的预习报告。学生在预习时积极性很高,不仅认真查阅资料,而且还对实验的全过程进行细心分析,有的还对实验装置进行了改装,不仅知道每一步实验做什么,而且知道为什么这么做。
2.搞好课堂讲授与讨论。实验教学是理论与实验、形象思维与抽象思维相结合的教学过程。从实质上讲,实验教学是以感性认识为基础,从实验现象中印证基本理论、基本定律和基本概念,是在“实践—理论—实践”的循环中使学生增长知识、锻炼基本技能。因此,实验教学是课堂理论教学的延续、补充、扩展和深化。教师在讲授实验原理及操作过程出现的问题时,应引导学生把反应的理论理解透彻,根据理论来指导不同的实验操作。可以通过提问或讨论方式来达到预期的结果;利用回答问题和探讨问题相结合,针对实验中可能出现的异常现象进行探讨,分析其原因,提出各自见解,达到师生共同提高的目的。讲授完后,教师组织学生对实验预习过程中碰到的问题、讲解中听到的问题进行研究,师生共同讨论,最后由教师总结分析。这样,通过实验,学生不仅知其然,而且知其所以然,不仅巩固了课堂上讲过的理论知识,而且可发挥学生的主观能动性,培养其独立分析问题与解决问题的能力。
3.学生做实验并总结实验。在实验讲解讨论结束后,教师要耐心指导,严格要求。要将巡视指导和重点辅导相结合,重点辅导动手能力不强、基础差的学生,随时观察学生在操作中可能发生的问题,特别要纠正不规范的操作习惯,回答学生提出的问题。对发现的问题,教师不仅要从理论上加以分析,帮助学生找出问题所在,而且要亲自动手示范,以培养学生良好的操作习惯。强调实验中严格遵守操作规则的重要性和必要性,以及使用水、电以及易燃、易爆和有毒药品等的安全规则,一旦出现危险情况要会处理,化险为夷。实验过程中,教师要指导学生正确观察记录实验现象。由于有机化学反应过程慢而费时,有机化合物的制备实验均需很长的时间,在最初阶段个别学生不能按时完成实验,教师要进行指导,让学生学会合理分配和利用时间,充分利用回流、蒸馏、冷却、干燥的时间空档,做科学安排,准备下一步的设备和试剂等工作。
实验结束后,教师要与学生一起做好实验总结,总结成功的经验,分析导致不足的原因,提出改进的措施。教师严格要求学生写好实验报告,如实记录实验过程,鼓励学生提出实验方法中的缺陷,并将改进意见写入实验报告,教师在报告上签字,检验并回收产品后才可离开实验室。这样做的效果,不仅促进了学生的思考,而且培养了学生分析问题和解决问题的能力。事实证明,实验中基本操作从严把关,在细节上要求严格,有助于学生养成严谨的工作作风。
[参考文献]
[1]孔祥文.有机化学实验教学改革探讨[J].实验室科学,2008(3).
[2]李香兰.有机化学实验教学改革与探索[J].实验室科学,2008(3).
[3]尹彦冰,苏国强.关于有机化学实验教学改革的探讨[J].高师理科学刊,2007(1).
[关键词]有机化学 教学实践
[作者简介]谭昌会(1977- ),女,漳州师范学院化学与环境科学系,讲师,研究方向为有机合成。(福建 漳州 363000)
[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2010)09-0166-02
有机化学是一门实验性很强的学科。有机化学实验是有机化学赖以生存的基础,在教学中占有很重要的地位,也是化学、化工、材料、生命科学、环境科学、医药及海洋等学科学生必修的主干课程之一。有机化学实验不仅能培养学生熟练的实验技能,加深对有机化学基本理论和概念的理解,还可以逐渐培养学生观察、思考、解决问题的能力,提高学生的综合素质和创新能力。它一方面是使学生正确地掌握有机化学实验中的基本操作,学会一些重要有机化合物的制备、分离提纯和鉴别方法,同时让学生更好地理解理论教学内容;另一方面是为了培养学生理论联系实际的工作作风,一丝不苟、实事求是的科学态度和科学精神,以及良好的实验习惯,提高学生观察、思考、解决问题的能力。本文指出有机化学实验教学过程中存在的问题,从培养学生的综合能力出发,对有机化学实验的教学作了一些思考探索,目的在于培养学生的实践技能、学习兴趣、发现和解决问题的能力,提高学生综合素质。
一、有机化学实验教学的现状及弊端
第一,内容设置不够合理。有机化学实验教材内容主要由基本操作、性质实验和制备实验组成,相互分割,且基础性、验证性实验多,探索性、设计性实验少,不利于学生提高有机实验技能和综合能力。目前的实验课内容主要包括三大部分:一是基本操作训练;二是有机化合物的性质实验;三是基础有机合成实验。从现有的教学内容来看,除基本操作外,都是以检验生成某种化合物的验证性实验为主,合成实验也是以单个化合物的制备为主,并且强调的是实验基本技能的训练。从培养人才的角度看,不利于学生综合设计实验能力的培养,不符合“创新型”人才培养目标的要求。
第二,实验教学方法单一。实验课上教师要花费相当多的时间向学生讲解实验原理、实验装置的安装、操作步骤、注意事项等,学生往往疏于思维,只会依据教学参考书中的步骤“照方抓药”“依样画葫芦”,这在某种程度上抑制了学生思维能力和创新能力的发挥。培养出来的学生虽然基本技能较扎实,但综合能力不足,缺少创新意识,很难达到培养高素质创新人才的目的,不能适应现代社会的需要。同时,由于部分学生对实验课重视不够,积极性不高,在实验中只是一味地模仿,实验前浅尝辄止地进行预习,在实验中边看书边操作,致使教学效果不理想。大多数学生在实验中不能发现、提出问题;部分学生对失败实验不能积极、正确地分析,敷衍实验报告;少数学生做完所有有机实验后,竟不能准确、快速地装配一套实验装置。
第三,开设的合成实验,缺乏综合性、设计性与创新性,这样的实验训练,对于学生综合能力、创新意识与创新能力的培养不利,达不到有机实验课的教学目的。
第四,实验条件相对落后,通风设备不理想,实验有时多人同组,影响了学生探讨问题的积极性和主动性。
二、对策
(一)教学实验内容的改革
1.适当调整验证性的有机物实验内容。经过有机化学理论课的学习,学生已经掌握了各类有机物的基本性质,大多数学生在实验之前就能准确无误地预测实验的结果。实践证明这类实验不能激发学生的实验兴趣,也不能调动学生的主观积极性,因此,对验证性的实验要进行重新调整与适当压缩。首先,将性质实验与制备实验结合起来,学生自己制备化合物,然后进行性质实验验证产物,再与图谱分析的结果进行对比。这样学生对制备实验既重视又认真,同时渴望做性质实验,验证自己的产品。其次,将一部分的性质实验改为设计性鉴别实验,在实验中学生根据不同有机物性质不同的原理鉴别相似有机物,区别各类化合物的共性与个性。这种方法可以提高学生对性质实验的兴趣,同时在实验过程当中学会处理实际问题的方法。
2.精心选择有机物合成实验。在有机物制备实验中,应本着学习控制实验条件以及巩固基本操作训练的原则,选择一些产率较高的比较经典的有机合成实验,尽量保证每个合成实验都能有针对性地训练学生的实验操作基本技能。学习反应条件的控制方法,以及不同类型产物的提纯与检验方法,保证在完成每个实验之后学生都能有所收获,操作能力得到提高,为创造性地解决问题打下良好基础。同时在实验中,应注意培养学生的观察能力、思维能力与实验动手能力。教育引导学生不放过实验中的异常现象,允许学生在一定范围内探索实验,在保证安全性的前提下对实验装置进行改进,同时培养学生良好的实验习惯。要求学生操作快速、规范,台面整洁有序,装置美观、稳固,精确控制反应条件,力求达到较高的产率,得到纯净的产品。由于选择的反应属于经典反应,实验条件易于控制,只要按照规定的要求进行规范操作,一般都可以达到满意的效果。因此学生做此类实验时很有成就感,调动了学习兴趣,促使学生能够积极认真地预习实验,操作过程有条不紊,认真总结实验报告,达到了预期的目的。
3.增加多步骤合成实验。经过一段时间的实验训练,学生能够做好相对简单的有机合成实验,此后就可以适时增加难度,进一步提高综合能力。可以选择一些多步骤的合成实验,综合各种基本操作技能,并且将前一实验合成的产品作为下一实验的反应原料,这对学生提出了更高的要求。为顺利得到最终的目标产物,每一步骤的合成都需要格外谨慎,需要精确控制每一步骤的反应条件,得到的产品不但产量要高,纯度也要符合要求,才能保证后续的实验顺利进行,最终得到满意的产品。
例如将苯甲酸和苯甲醇的制备与苯甲酸乙酯的制备,安息香的制备、二苯乙二酮的制备与二苯乙醇酸的制备实验作为比较典型的系列实验。前一实验的产品作为后一实验的反应原料。由于学生在思想上高度重视,再加上已经具备了相当的操作技能,多数学生能从容面对,认真操作,最终达到满意的结果;少数学生在实验中出现了问题也能及时分析,认真总结经验教训,若时间来得及重新再做,来不及的话则为其提供相应阶段的产品,使学生能完成余下阶段的实验。
4.开设设计性实验。增开设计性有机化学实验。例如,设计性实验苯甲酸乙酯的制备,教材中仍用传统的硫酸催化反应,但浓硫酸具有强的腐蚀性,副反应多,废酸液排放污染环境。可研究设计用新的催化剂(比如一些常见的Lewis酸)代替硫酸催化反应,从而完成苯甲酸乙酯的制备实验改进。设计性实验的开设,既考查了学生的理论知识和实验技能,又提高了学生独立设计实验和独立完成实验的能力,以及分析问题和解决问题的能力。具体做法是:(1)设计实验方案:学生分组,查阅文献,自己寻找新的催化剂,设计初步实验方案。(2)讨论:讨论课上,学生小组代表分别讲述自己设计的初步实验方案,回答教师和同学提出的问题,其他同学进行补充。(3)完善实验方案:讨论课后,学生按要求完善实验方案,列出所需仪器、设备和化学试剂。(4)实验准备:学生进入实验室,领取所需的仪器、设备和化学试剂,自行准备所用催化剂以及所有相关溶液,完成实验准备工作。(5)实验过程:学生按照完整的实验方案独立完成实验,提交合格样品和相关数据。(6)实验总结报告:学生完成自己的实验总结,再分组讨论。最后学生以小论文形式完成实验报告,论文写作要求层次清晰、文字流畅、图表规范、数据合理、分析正确。
5.开设综合设计实验。经过前面几个阶段的学习和训练,学生已经掌握了基本的实验技能,有了一定的分析问题和解决问题的能力,在此基础上,在高年级的时候可以开设综合设计实验,要求学生独立查阅文献,了解所要合成化合物的理化性质、现有的合成方法等,从而设计出自己的实验方案,然后由相关教师归纳总结,找出一个最佳实验路线,最后再由学生实际操作。综合设计实验的开设考查了学生的基本素质,帮助学生找到了自己感兴趣的课题,提高了学生的科研能力,为以后从事化学相关企事业单位工作打下了扎实的基础。
(二)教学方式的改革
实行以学生为主体,教师为主导,把“学生学”变成学校教学过程的主要活动是教学改革的一个方向。
1.做好实验前准备。在前一次实验结束时,教师把下次实验内容及各种注意事项简单给予介绍,布置查找资料等,学生在此基础上,用简洁精练的语言写出自己的预习报告。学生在预习时积极性很高,不仅认真查阅资料,而且还对实验的全过程进行细心分析,有的还对实验装置进行了改装,不仅知道每一步实验做什么,而且知道为什么这么做。
2.搞好课堂讲授与讨论。实验教学是理论与实验、形象思维与抽象思维相结合的教学过程。从实质上讲,实验教学是以感性认识为基础,从实验现象中印证基本理论、基本定律和基本概念,是在“实践—理论—实践”的循环中使学生增长知识、锻炼基本技能。因此,实验教学是课堂理论教学的延续、补充、扩展和深化。教师在讲授实验原理及操作过程出现的问题时,应引导学生把反应的理论理解透彻,根据理论来指导不同的实验操作。可以通过提问或讨论方式来达到预期的结果;利用回答问题和探讨问题相结合,针对实验中可能出现的异常现象进行探讨,分析其原因,提出各自见解,达到师生共同提高的目的。讲授完后,教师组织学生对实验预习过程中碰到的问题、讲解中听到的问题进行研究,师生共同讨论,最后由教师总结分析。这样,通过实验,学生不仅知其然,而且知其所以然,不仅巩固了课堂上讲过的理论知识,而且可发挥学生的主观能动性,培养其独立分析问题与解决问题的能力。
3.学生做实验并总结实验。在实验讲解讨论结束后,教师要耐心指导,严格要求。要将巡视指导和重点辅导相结合,重点辅导动手能力不强、基础差的学生,随时观察学生在操作中可能发生的问题,特别要纠正不规范的操作习惯,回答学生提出的问题。对发现的问题,教师不仅要从理论上加以分析,帮助学生找出问题所在,而且要亲自动手示范,以培养学生良好的操作习惯。强调实验中严格遵守操作规则的重要性和必要性,以及使用水、电以及易燃、易爆和有毒药品等的安全规则,一旦出现危险情况要会处理,化险为夷。实验过程中,教师要指导学生正确观察记录实验现象。由于有机化学反应过程慢而费时,有机化合物的制备实验均需很长的时间,在最初阶段个别学生不能按时完成实验,教师要进行指导,让学生学会合理分配和利用时间,充分利用回流、蒸馏、冷却、干燥的时间空档,做科学安排,准备下一步的设备和试剂等工作。
实验结束后,教师要与学生一起做好实验总结,总结成功的经验,分析导致不足的原因,提出改进的措施。教师严格要求学生写好实验报告,如实记录实验过程,鼓励学生提出实验方法中的缺陷,并将改进意见写入实验报告,教师在报告上签字,检验并回收产品后才可离开实验室。这样做的效果,不仅促进了学生的思考,而且培养了学生分析问题和解决问题的能力。事实证明,实验中基本操作从严把关,在细节上要求严格,有助于学生养成严谨的工作作风。
[参考文献]
[1]孔祥文.有机化学实验教学改革探讨[J].实验室科学,2008(3).
[2]李香兰.有机化学实验教学改革与探索[J].实验室科学,2008(3).
[3]尹彦冰,苏国强.关于有机化学实验教学改革的探讨[J].高师理科学刊,2007(1).