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大學有機化學實驗范文1
關鍵詞:有機化學實驗 開放 應用型
中圖分類號:G641.0 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)02(a)-0197-02
《有機化學實驗》是高等院校化學、化工類各專業的一門必修的基礎課,它是有機化學學科的一個重要的組成部分。這門課程既是學生學習好其他化學課程的基礎,又是培養學生科學素質、提升創新能力的重要課程。有機化學實驗的主要任務是通過該門實驗課程的學習,使學生獲得有機化學基本操作及基本技能的訓練;同時配合課堂教學,驗證和鞏固有機化學課堂講授的基礎理論知識;提高學生觀察現象、分析問題和解決問題的能力,培養實事求是的科學態度、嚴謹細致的科學作風以及優良的工作習慣,為今后進一步的深造學習、科研和工作奠定扎實基礎。
傳統的有機化學實驗教學是在教學計劃規定的有限的實驗課時內進行的。學生根據實驗教材或教師擬訂的實驗步驟“照方抓藥”。這種教學模式注重向學生灌輸知識,限制了學生創造性的發揮,學生處于被動地位,教學效果自然不盡人意。為了提高教學質量,適應現工科類高校培養應用型、創新型人才的需要,加強有機實驗的開放性和應用性,是行之有效的措施之一。開放式實驗教學主要是開放實驗時間和空間、實驗內容、教學方法、教學手段和管理手段、實驗教學評價等,以充分發揮學生的主體作用,激發學生的創新積極性,鼓勵學生在實踐中發現問題、分析問題和解決問題,從而啟發、培養學生的創新意識和創新能力。
1 開放式實驗教學的背景
有機化學實驗課程的開放式教學不是憑空想象從天而降的,是基于當前高等教育和高等學校的現狀、社會的需求、學生的實際情況等因素,對教學內容、教學方法等方面的創新。
1.1 高等教育改革
隨著教育事業的發展,高校的辦學規模擴大,學生的人數增加,有機化學實驗課程教學的實際情況發生了如下變化:一方面,科技發展變化的日新月異,所學內容不斷充實不斷更新;另一方面,由于要培養學生的自主學習意識和創新精神,課堂教學學時減少了。如何增強學生的實驗動手能力、培養學生分析解決問題的能力和創新精神、提高教學的效果和效率,成為相關課程教師及教學研究人員必須面對和著手解決的問題。這促使高等教育改革向前發展。因此,各種關于有機化學實驗課程教學的研究越來越深入,這些研究工作涉及到教學內容、教學方法、教學時間、教學考核等等多個環節。
1.2 傳統實驗教學中存在的問題
高等教育改革研究的結果表明,在當前情況下,傳統的有機化學實驗教學確實存在一些問題。
1.2.1 重視程度不一致
社會、高等學校、教師和學生對有機化學實驗課程的重視程度不一致。表現在于:社會和用人單位看中實驗教學和學生的應用能力,學校和教師重視培養學生的實踐能力,學生本人輕視甚至忽視實踐動手能力。從社會對人才的需求來看,有機化學實驗是很重要的,從事有機化工工作必須要能夠熟練的掌握有機化學實驗,并能夠通過實驗來判斷、分析和解決實際問題。因此,學校和教師也重視實踐教學。可是,社會、學校和教師對實驗教學的重視并不能引起所有學生的重視。不少學生認為有機化學實驗僅僅是有機化學的“副產品”,處于從屬地位。實驗原理在有機化學理論學習中已經掌握,花幾分鐘就能從實驗教材中知道實驗方法、實驗步驟和實驗現象,實驗結果都是可以預料的,沒有必要做實驗。
1.2.2 師生角色不恰當
在傳統的有機化學實驗教學中,學生處于被動地位。老師在實驗指導書上指出實驗內容,學生按照指導書完成預習,了解實驗的目的要求、原理、需要儀器和試劑、實驗步驟、實驗的注意事項等,到實驗課開始的時候,除了一些基本操作需要老師示范,其他的幾乎都可以按照指導書的要求來做。學生只需要按照老師要求,在規定時間和指定地點、用給定的儀器設備、按照給定的實驗操作步驟完成規定內容的實驗。這種情況下,學生一般只有兩種選擇:一種是嚴格按照指導書操作,實驗效果肯定會比較好,考核的分數也高;第二種是不嚴格按照指導書操作,實驗效果一般會稍差一點,考核分數也低一些。這種傳統的教學方式把學生放在被動服從的地位,主要培養的是學生的服從意識和執行能力,很難培養學生的創新能力,就算有部分同學有想法,也無法付諸實踐中,久而久之也產生了服從和依賴指導書、倦怠和厭煩實驗課程的心理。
1.2.3 實驗課程體系不合理
實驗課程體系的不合理主要表現在一些基礎實驗課程(如無機化學實驗、有機化學實驗、分析化學實驗、物理化學實驗等)之間以及大學化學實驗跟高中化學實驗之間在教學內容的設置上各自為政、彼此脫節不協調或銜接不好,部分實驗內容專業特色不明顯且有重復現象。如“塞子的鉆孔”、“簡單玻璃儀器加工”等基本技能訓練和“加熱和冷卻”、“溶液配制”等實驗單元操作在不同課程的實驗課程中都有,既浪費了教學時間和教學資源,又易使學生產生對實驗的輕視和厭倦心理。實驗課程體系不合理還表現在實驗內容更新緩慢,新的實驗內容、實驗方法和現代化實驗設備不能及時被吸納和運用。
1.2.4 實驗時間和內容不協調
由于很多的有機反應時間長、反應條件苛刻(需要高溫高壓或者高真空、隔絕空氣等),反應產物的處理復雜多樣化,所以,一個完整的實驗一般需要四個小時以上,有些甚至需要更長的時間,所以課堂時間往往不夠,需要拖堂;可是,在長時間的有機反應過程中,往往又顯得無事可做,一些同學為了節省時間去參加其他的活動,就私自減省實驗過程,也達不到很好的教學效果。
1.2.5 考核體系的不完善
在傳統的有機化學實驗教學考核中,按照指導書做的,操作規范正確的,一般考核分數高,不按照指導書的正確規范操作操作偷工減料的,往往效果不好,分數低,這看起來貌似是公平的。可是學生的綜合素質得不到全面、準確的評價,并且容易使學生產生一種實驗只是看結果不重過程的錯覺和投機取巧的心理。自然扼殺了學生的創新意識和懷疑精神,培養的人才大多是一批合格的操作工,與創新型應用人才的培養目標還有很大的差距。
2 開放實驗教學的實施
2.1 建立完善的實驗管理制度
完善的管理制度可以保證實驗計劃的順利實施。因此,應制定操作性較強的規則,明確教師、學生的責任,建立安全管理制度和教學效果的考核體系等。
2.2 征集確定實驗項目
實驗項目的確定對完成實驗教學任務、培養學生創新能力具有重要的意義。因此首先考慮把系統的實驗理論培訓、系統的實驗技能培訓與培養學生綜合能力結合起來;其次,考慮到學生實驗能力的差異,使實驗內容和難度在不同的層面上滿足學生實驗的需要。鼓勵指導教師根據自己的研究方向、時間精力等多因素考慮,申報并最終集體討論確定實驗項目。
2.3 組織學生選定實驗項目
公開實驗項目、實驗時間及要求,組織學生自由選題。提前公布要開設的實驗項目,詳細列出每個實驗項目的具體要求,開設的具體時間,每個實驗的分組人數和實驗分值,實驗指導教師等情況。學生根據個人情況預約實驗項目和實驗時段,實驗的頻率和節奏由學生調節。實驗室再根據預約情況對實驗時段等進行適當調控,以兼顧學生的需要和實驗室的資源利用率。
2.4 嚴格實驗過程管理
為保障實驗的正常秩序,使實驗教學能順利實施,必須在進行實驗前與指導教師和有機化學實驗室技術人員聯系,由學生自己在開放的規定時間內確定具體的實驗時間,確定實驗人員組合,并按實驗計劃的要求寫出實驗計劃報告,學生在進入實驗室完成實驗前必須提交計劃報告。指導教師負責對預習報告進行審查,合格則可以進行實驗,否則不能進行實驗,實驗過程由指導教師進行檢查和指導,實驗室技術人員提供服務和幫助。開放實驗允許其他同學按照要求觀摩后。
2.5 實驗結果評定
實驗結束后,學生應按照要求提交開放實驗報告,教師應按照相關的評定細則評定學生的開放實驗成績,實驗技術人員應核查學生所借儀器藥品是否歸還,破損的按照相關管理條例進行賠償。
3 問題和思考
有機化學實驗課程開放實驗教學對提高學生的整體素質和能力是有積極作用的,同時,在開放實驗教學中,還存在一些問題值得思考。
3.1 安全責任問題
開放實驗中的安全問題是一個重大的問題,要引起足夠的重視。有機化學實驗通常用到一些危險藥品和試劑,這些藥品和試劑一旦使用不當就會威脅實驗人員的健康甚至是生命安全,一旦流出實驗室就有可能對人和社會產生極大的危害。
例如:常用的硫酸等強酸、氫氧化鈉等強堿、乙醚等危險試劑、甲醇、氯仿、乙酸酐等有毒試劑及易制毒試劑,使用不當就會對人和社會造成極大的危害。
3.2 儀器設備的維護
由于學生操作能力及水平參差不齊,基礎知識和基本技能存在差異,需要一個由生疏到熟練的過程,在實驗過程中,難免對儀器造成一定程度上的損壞,增加了維護費用和教學工作量。
3.3 對指導教師的要求提高
大學有機化學實驗范文2
有些有機化學實驗因為儀器本身和實驗操作的限制,不能設計成微型實驗,必須選擇做常規性實驗。但是有機化學實驗所用的試劑大多毒性比較大,而現有的實驗教材中試劑的用量都比較大,為了實現有機化學實驗教學的綠色化,教師可以提前預做實驗,減少相關試劑的用量,如果實驗效果較好,而且又不影響培養學生基本的實驗技能等實驗要求時,就可以適當減少試劑的用量。特別對于性質實驗,在不影響觀察實驗現象和實驗教學效果的前提下,試劑的用量也可以采取微量化。
2開設微波實驗
近年來,微波促進有機化學反應研究已取得很大的進展。微波輻射加熱試劑用量少,生成物更純凈,回收率高,廢棄物較少,不污染環境。因此可以將某些有機實驗選擇地改造為微波化學實驗,直接或間接地減少了環境污染。微波反應中的干反應避免了大量有機溶劑的使用,對防止環境污染具有現實意義。因此,干反應成為微波化學反應研究的熱點。盡管微波反應中的干反應需要載體,但有些干反應不需要載體卻可以得到較好的效果,如微波輻射合成阿司匹林[5]。計算機模擬有機化學實驗教學有些有機化學實驗盡管污染比較嚴重,毒性比較大,但不能通過改進而減少污染,可以充分利用先進的教學資源,采用錄像、計算機多媒體系統進行仿真實驗,將實驗講解、規范操作等一系列的實驗過程呈現出來。這樣做既減少了以往性質實驗帶來的環境污染,也激發了學生的學習興趣。
3合理回收處理“三廢”
在實驗過程中,要求學生不能亂倒廢液、廢渣,將有害氣體盡可能作化學處理。對于某些溶劑如乙醇、乙醚等要回收處理后循環利用。對實驗中產生的廢酸、廢堿及其他污染物進行分類回收、處理。另外,實現有機化學實驗環境的綠色化還可以通過改進催化劑,不排放或少排放有害物質[6],這樣可以對“三廢”進行最大限度地控制。
大學有機化學實驗范文3
關鍵詞:實驗教學方法;有機化學實驗;動手能力;創造意識
化學是一門以實驗為基礎的學科,其中有機化學是高等院校中化工、醫學、制藥及相近專業的一門重要基礎課[1]。隨著有機化學研究和應用的深入發展,要求學生掌握的內容不斷增加,這對有機化學教學提出了新要求。化學實驗課是實施全面化學教育的一種最有效的教學形式。實驗是一種學生認識客觀世界,了解生產、生活實際和社會問題的工具,是十分重要的教學內容[2]。近年來,筆者多次承擔有機化學實驗教學工作,對教學方法和實驗成績考核方面做了一些經驗總結,認為在教學方法方面:將所學實驗內容和科研及當下社會問題有效結合,重視培養學生的學習興趣和創新意識;在實驗成績考核方面:注重對學生實驗過程的操作考核和做好課后實驗總結督促學生的每一個實驗環節,有效培養他們的動手能力。
一、教學方法方面
根據有機化學實驗課程的教學大綱,詳細闡述所學實驗的目的和意義,不是簡單地照搬,照讀書本上簡單的目的,要深入擴充該實驗的重要性,擴展應用領域及其在社會生活中的應用實例。讓學生了解學科發展與科技創新的前沿領域,進而受到良好的科技氛圍的熏陶,培養學生的濃厚實驗興趣。例如:在學習茶葉中咖啡因的提取這一實驗時,首先介紹學生日常熟知的各種茶葉,然后提問茶葉中的主要成分有哪些,隨后引入學習的主題一咖啡因。然后具體介紹咖啡因在茶葉中所起的作用,比如:咖啡因能使中樞神經系統興奮,能夠增加警覺度,使人警醒,有快速而清晰的思維,集中注意力和保持較好的身體狀態。咖啡因具有刺激心臟、興奮大腦神經中樞和利尿等作用,它也是復方阿司匹林(APC)等藥物的重要組分[3]。告訴學生適量飲茶對人體是有益的。同時要告訴學生大劑量或長期使用咖啡因也會對人體造成損害,特別是它也有成癮性,會引起陣發性驚厥和骨骼震顫,損害肝、胃、腎等重要內臟器官,誘發呼吸道炎癥、婦女乳腺瘤等疾病,甚至導致吸食者下一代智能低下,肢體畸形。從兩方面讓學生更進一步了解咖啡因。因此,有效提取茶葉中的咖啡因具有重要意義。隨后,可以繼續引申,很多中草藥活性組分大部分也要從天然植物中提取。可以再舉例,如:青蒿素是從黃花蒿中提取分離得到的一種化合物,是目前世界上公認的最有效治療腦型瘧疾和抗氯喹惡性瘧疾的藥物青蒿素。緊接著自然提到青蒿素治療瘧疾的發現者屠呦呦———第一位獲得諾貝爾科學獎項的中國本土科學家。全方位多角度地挖掘一切和實驗相關的人、事、物,不斷向學生傳遞實驗的正能量。鼓勵學生在生活中善于發現,善于創造,更要珍惜每一次實驗。這樣有意識地把實驗學習和社會生活聯系,不僅激發學生實驗的興趣,而且培養學生的創新意識。
二、實驗考核方面
對學生實驗課程學習進行考核,是實驗教學中的一個重要環節,也是實驗教學改革的重要手段。在實驗中我采取了課堂考核、課后考核和期末考核相結合的考核方式。第一部分是課堂考核,包括簽到、操作考核、簽退、產率考核等。簽到即每一位學生按照學號依次簽到,排除代簽名;此外,實驗過程中不定時檢查操作是否規范;最后,實驗做完之后需要簽退,即學生實驗完成后需到老師處按照先后順序登記,這里主要考察學生的實驗效率、合成的產品及產率和儀器的后處理。第二部分是課后考核。主要包括學生的每一次實驗的預習情況、實驗完成的報告撰寫情況,其中每個人還要寫實驗總結,字數不少于一百五十字,主要總結實驗成功的經驗和失敗的原因分析。最后期末考核包括實驗基本理論方面的筆試與基本操作綜合評估。這樣,不僅調動了學生的實驗積極性,而且促使學生更重視有機化學驗課。通過對大學有機化學實驗教學過程中實驗教學方法和實驗考核的探索,筆者將理論聯系實際,全面分析學生,注重培養學生的創造意識和動手能力,以期實現化學實驗教育的培養目標。但是,隨著有機化學的發展,有機化學實驗教學應當與時俱進,這對從事有機化學實驗教學的教師而言,任重而道遠[4]。
參考文獻:
[1]王志偉,張田梅.以創新教育培養創新型科技人才[J].中國高等教育,2007(24):29-30.
[2]馬祥梅,王斌,張曉梅,邢宏龍,何杰.關于大學有機化學實驗教學的思考[J].宿州學院學報,2013(28):110-111.
[3]張萬明.自茶葉中提取咖啡因實驗教學探索與研究[J].化學教育,2007(1):51-52.
大學有機化學實驗范文4
in Medicine and Pharmacology Major
Zhang Laixin;Yang Qiong;Chen Qiang
(Baoji University of Arts and Sciences,Baoji 721013,China)
摘要:報道了對醫藥學專業有機化學實驗進行綠色化改革的措施。通過新實驗技術的應用、實驗內容的更新、對環境友好試劑和反應的選用、實驗的微量和半微量化、實驗的重新組合、廢物的回收利用等措施的實施,收到了有機實驗綠色化的良好效果。
Abstract: Present measures on greening reform of organic chemistry experiment in medicine and pharmacology major. Apply new experiment technique, renew experimental content, select environment friendly reagent and reaction, microscale and half- microscale experiment, reorganize experiment, recycle trash, and achieve good result of greening organic chemistry experiment.
關鍵詞:有機化學實驗 綠色化 改革
Key words: organic chemistry experiment; greening; reform
中圖分類號:G42 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)19-0254-02
0引言
隨著社會對環境保護和可持續發展的日益關注,人們對化學化工的發展和環境保護提出了更高的要求。“綠色化學”的提出是21世紀可持續發展對環境保護的挑戰,它可以看作是化學進入到成熟期的更高層次的化學[1]。“綠色化學”的核心內涵是在反應過程和化工生產中,盡量減少或徹底消除使用和產生有害的化學物質。因之,化學化工過程中的綠色化,是人類生存和自然和諧發展的需要,是我們的社會可持續發展的必由之路[2]。
有機化學實驗是醫藥學專業學生學習醫藥學有機化學教學內容中的重要組成部分,通過有機化學實驗操作技能的訓練,不僅鍛煉學生的動手能力、掌握了嫻熟的實驗技能,而且也在實驗過程中加深了對理論知識的理解,增強了學生獨立分析問題和解決問題的能力。但是有機化學實驗過程中使用的試劑中大多有毒性,且操作過程中可能還產生多種有害廢棄物,故對周圍的環境和學生的身體健康都會有一定影響。因之,如何把有機化學實驗的綠色化融合于化學教學中,是我們醫藥學有機化學教育工作者所面臨的一個迫切解決的問題。近年來,我們以有機化學實驗教學盡可能綠色化作為指導思想,結合醫藥學專業特點,在醫藥學有機化學實驗教學中開展了綠色化改革的探索與實踐,從而既培養了學生在醫藥學化學化工學習和生產中的綠色化學思想,減少了有機實驗對環境的污染和學生身體健康的影響,又提高了醫藥學學生的綜合素質、環境意識和社會責任感,使得教學與人才培養相得益彰。
1盡量選擇綠色實驗題目
在有機化學實驗教學中要從源頭上實現綠色化,首先必須以綠色化學理念,結合醫藥學專業的特點精選實驗內容,并力爭減少有機實驗對環境的污染和對學生健康的影響。我院醫藥學專業開設有機化學實驗72學時(共18個實驗),其內容包合基本操作、提取分離、有機合成及綜合設計實驗4個部分,針對不同部分的特點,對實驗進行重新選擇和整合,其中:①涉及到基本操作實驗內容中的常壓蒸餾實驗與沸點測定實驗合二為一,將水蒸氣蒸餾實驗將早期使用的苯胺和苯甲醛、溴苯改為蒸餾花椒或桂皮,使之成為純天然的綠色實驗。將層析實驗中薄層層析與柱層析合二為一;②在分離提取實驗中,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提取,這樣既將提取時間減縮了2h,又減少了毒性。與此同時我們還將從黃連中提取黃連素、從槐米中提取蘆丁的實驗進行所用溶劑和實驗裝置的改進,即將有害溶劑更換為綠色溶劑,并使裝置及實驗步驟簡化,從而使之產率提高且對環境友好,同時也降低了能耗;③在有機合成實驗中刪去一些毒性較大的實驗,如苯和液溴制備溴苯、苯加混酸加熱制硝基苯、硝基苯還原制苯胺等,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、退熱冰(曾用作解熱鎮痛藥)乙酰苯胺及解熱鎮痛抗風濕類藥物阿司匹林;④在綜合實驗中安排了利用超聲波法從女貞子中提取藥效成分齊墩果酸內容,該方法工藝簡單易行、產率高、能耗小、綠色環保、溶劑損失小。結合專業特點,增加一些與生命科學有關的性質實驗內容;如糖、脂類、氨基酸及蛋白質等。從而提高和開闊了師生的眼界和思維,培養了學生的綠色化學意識。
2大力推廣微型實驗
微型實驗的宗旨是以盡量少的化學原料和試劑獲取盡量多的化學信息。這是現代科學研究進步的重要方法之一,它所具有的優點是:①試劑用量少;②節省時間;③安全性好;④對環境污染少;⑤儀器損耗率低、耗能低;⑥與時俱進地體現現代實驗技術,其藥品用量正好可與現代分析測試手段相匹配、相適應、相融合;⑦有利于提高學生的綜合素質和實驗水平、培養科技能力、啟發學生創新思維能力、提高科學素養等。
我們在醫藥學有機化學實驗中引入微型實驗技術和半微量實驗,起到了事半功倍的效果。隨著實驗的微型化和半微量化使試劑用量減少,大大縮減了“三廢”的排放,同時提高了實驗的安全度,其實驗成本降低。為此我們將安眠鎮靜藥物巴比妥酸的合成和香料及藥物中間體β―萘甲醚的合成均改為微型實驗,效果均佳。通過上述微型實驗的開設,使學生對實驗的認真程度和操作技能都有明顯提高,同時微型儀器的新奇也激發了學生的學習興趣。當前,在教學課程中,微型實驗及半微量實驗不僅是承擔一定教學目標的主要環節,而且在課程體系中是不可代替的構成部分。所以,我們深層次對新的微型實驗進行研發,并發展微型實驗,從而拓展教學成果,這也是我們將來實施綠色化教學的一個主要內容。
3在有機化學實驗中引入新方法新技術
現代化教學手段和實驗方法為我們開展綠色化學實驗提供了強有力的支持。在有機化學實驗中利用微波、超聲波、電化學等技術,是實現綠色化的重要內容。例如開設微波合成、微波消解、微波提取實驗、超聲波提取、電化學反應等新技術實驗項目,其效果是減少了試劑用量,提高了轉化率、節省了時間、降低了能耗,縮減了“三廢”排放,實現了實驗綠色化。如我們利用超聲波法從女貞子中提取藥用成分齊墩果酸;利用微波輔助加熱技術合成具有解熱鎮痛藥物乙酰苯胺;采用微波輔助法制備解熱鎮痛、抗風濕類藥物乙酰水楊酸(阿司匹林),它們的共同優點是合成產率高、物耗能耗低、污染小,因之很受學生歡迎。
通過這些新技術的實施,減少了實驗的環境污染,降低了試劑用量和能耗,提高了產率和安全度,讓學生親自感受到新技術和新方法運用所帶來的技術革命和進步,從而激發和培養了學生創新意識和綠色化學理念,做到寓教于中。
4利用計算機多媒體系統進行模擬化學仿真實驗
對于一些在實驗過程中必須使用的有毒害試劑、易燃易爆、操作不易控制的實驗,采用現代化教學手段多媒體進行模擬化學仿真是很有必要的。例如,除上述易燃、易爆、有毒、有害及不易控制的的實驗采用計算機多媒體系統進行模擬化學仿真實驗教學以外,還有一些注重培養學生觀察能力的性質實驗,對培養學生動手能力沒有太大幫助,且準備這類實驗耗時耗力又耗物很大,易造成一定的環境污染,實驗效果也不理想,而采用CAI課件進行教學,既能讓學生觀察到實驗中的現象,以驗證理論,又避免浪費和污染。利用計算機多媒體技術對實驗原理、裝置、流程、實驗過程進行仿真,用文字、聲音、圖像、動畫的效果讓學生有身臨其境的感受,如醚的過氧化物爆炸、有毒溶劑的燃燒、酰氯的水解和氨化等。所有這些使學生在輕松愉快的環境中學會化學原理和實驗方法,同時還避免了實驗帶來的污染、中毒和不安全因素。即使那些毒性大、危險性大、試劑昂貴的實驗變成了綠色化實驗。
5合理安排實驗順序,節約試劑,消除污染
在化學實驗中總要產生一些廢物,而將實驗產生的廢物綜合利用將是消除污染最理想的方法。為此我們將一些有關聯的實驗按先后順序“串聯”起來,如在合成實驗中設計“一條龍”實驗的編排方式,即在多個系列合成實驗中,前一個實驗的產品作為后一個實驗的原料,如此連鎖進行。如在合成具有抗細菌、抗微生物的藥品對氨基苯磺酰胺(合成磺胺類藥物的重要中間體)時,我們將5個合成實驗串聯合成,即苯硝化硝基苯(還原)苯胺(乙酰化)乙酰苯胺(磺酰化)對乙酰氨基苯磺酰氯(氨解)對乙酰氨基苯磺酰胺(水解)對氨基苯磺酰胺。又如“乙酰水楊酸含量的測定”實驗是利用學生自己合成的乙酰水楊酸為原料完成。在甲基橙制備實驗中將3個實驗串聯起來,即苯胺磺化對氨基苯磺酸(重氮化)重氮鹽(偶合)甲基橙。在局部麻醉劑苯佐卡因的合成中,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(苯佐卡因)。將水蒸氣蒸餾實驗并入肉桂酸制備實驗中等等。所有這些既使學生把學過的知識系統化掌握,又節約了實驗經費開支,并減少了環境污染。
6實驗廢物的回收利用
化學實驗無疑要產生大量廢棄物,如不及時處理而隨意排放,不僅造成嚴重的環境污染,而且還會淡化學生的環保意識,養成不良的實驗習慣,因之應盡可能做到“三廢”對環境的零排放。為此,我們在實驗中將廢棄物盡可能做到統一回收利用。如我們將合成實驗所得產品均收集起來作為性質實驗、熔點測定實驗或溶劑使用。如將柱色譜分離甲基橙與亞甲基藍實驗和其它實驗中的乙醇廢液用于蒸餾回收95%乙醇,回收后的乙醇可重新用于柱色譜分離實驗。將合成的乙酰水楊酸、乙酰苯胺、用于重結晶實驗和微波水解實驗,將合成的甲基橙做分析化學指示劑等等。總之,對實驗中的廢棄物,只要開動腦筋均有可回收利用的可能。在這些回收利用和循環使用的實驗中將實驗方法和技能聯系起來,不僅提高了學生分析問題和解決問題的能力,而且還使學生在少學時內學到更多的理論知識。同時又起到了強化學生綠色化學思維和環境保護意識的作用。
千百年來,化學為人類社會文明進步發展做出了巨大貢獻,推動了科學技術的發展和人類社會的文明進步。但在造福人類的同時,化學也對人類生活、生態環境造成負面影響。發展綠色化學是順應時代潮流發展,保護人類賴以生成的自然環境的一項必要措施。新實驗技術的應用,實驗內容的更新,對環境友好的化學試劑和反應的選用,實驗的微量和半微量化、綜合化和產品及廢料的回收利用等構成了有機化學實驗綠色化的改革方向。作為化學教育工作者應該在實驗教學中不斷研究、發現和探索綠色化反應及條件,加強對學生的綠色化教育和環保意識教育,才有可能從根本上切斷污染源,使化學化工事業得到可持續發展。
參考文獻:
大學有機化學實驗范文5
有機化學課程內容多、系統性強、結構理論抽象,學生普遍感到理解困難,掌握、運用起來更難。因而,在有機化學的教學過程中,為提升教學質量和教學效果,有很多問題值得我們研究、探索和解決[4-7]。本課題組從激發學生學習興趣,是保證教學質量的根本;建立理論框架,提高學生自學能力;吃透教材,融會貫通,培養學生全局意識;抓住反應本質,構建有機化學反應中的穩定性規律,注重培養學生理解能力;多條復習主線及多種學習方法相結合,提升學生歸納總結能力;優化問題設計,建立章節典型例題和題解,提高學生運用知識解決問題能力等方面對醫學有機化學教學效果的提升進行了實踐與研究[8],雖然取得一定的成績,但教學效果無法保證,有待進一步研究和探索。另外,有機化學實驗由于實驗條件和學時的限制,大多數醫學院校傾向開設一些驗證型實驗,不僅準備起來數量大,且廢液處理起來較麻煩,教學效果微乎其微。近幾年,安徽省為了提高高等教育質量,實施了《安徽省支持本科高校發展能力提升計劃》和《安徽省高等教育振興計劃》,實驗室、實驗條件、實驗設備得到了大幅度的改善,應該從根本上改變有機化學實驗開設的原有現狀,刪除驗證型實驗,多開設操作和綜合設計性實驗。本課題組成員在原實踐和探索的基礎上,準確把握有機化學課程的特點,注重實效,注重學生動手能力、理解能力、思維能力及科學素養的培養,對有機化學理論和實驗教學改革進行進一步實踐和探索,教學效果明顯,有利于復合型、應用型高級人才的培養。
一、構建有機化學課程學習平臺,提升學生自主學習能力
大學期間,根據培養方案,每學期學習任務各不同。學習任務不比中學期間輕。如果學生僅僅停留在教材上,從課堂上學習知識是遠遠不夠的。這就要求教師熟悉教材,把握章節之間知識的連貫關系,課堂上重在精講,正確引導學生學習方法,學習技巧,注重學生運用知識解決問題的能力的培養;更重要的是課后,課后教師還應該花費大量時間和精力,在如何提高學生自主學習,構建有機化學自主學習平臺上下功夫,真正體現教學以學生學習為主體,以質量為導向,有效提高教學效果。具體將收集到的和自制的教學素材分門別類,如:培養方案和課程教學大綱;教案講稿,課程課件ppt;驗證性實驗錄像及有機化合物反應機理動畫;學習討論;自測練習;考研資料;與有機化學有關諾貝爾獲得者簡介等按照設計好的功能板塊,構建自主學習平臺,讓學生業余時間全面了解和學習有機化學。另外,作為授課教師,及時加入到學生QQ群,做學生的良師益友,隨時隨地接受學生的疑問,及時解決實際問題。
二、實施“有機講堂”,鍛煉學生的多種能力
改革注重實效,教師不能僅僅只是傳授知識,更重要的是在教學過程中培養學生多種能力。大學,一般按學時數上完,接著考試,這門課就算結束了,至于學生學的怎么樣,一般不會多問,最后從試卷分析上體現一下,真正教學效果怎么樣,一般不需要知道。其實,從課程授課結束到考試前這段時間有很多事情值得我們去考慮和探究。授課結束,學生所學知識是零散的,還沒來得急消化,更談不上運用知識解決問題,但為了考試,有時候只能靠背,囫圇吞棗。如果采用合適有效的方法和模式,學生掌握所學知識的同時,又鍛煉自己多種能力豈不是更好。我們對此進行實踐和探索,實施“有機講堂”活動。
具體做法:
(1)問題設計。有機化學每章內容都多,如果都要掌握,有限時間內,根本行不通。這就要求教師在設計問題時,抓住本章的重點,典型練習具有代表性,由章節問題和典型練習形成活動任務。
(2)準備和要求。授課結束,授課教師下達活動任務,由學習委員及班委,根據活動任務數,將班級學生分成相應組,每組4-5人,每組同學都要積極準備。這鍛煉了學生干部的管理能力和工作協調能力。
(3)實施。按照活動任務順序,依次隨意抽取每組某一同學上臺講解。講解過程,接受老師和其他同學的提問并解答。
(4)總結。“有機講堂”的實施,首先檢驗了所學知識;其次能上臺講而且能講出來,一般自己得理解,這鍛煉了學生的膽量、語言組織能力和表達能力;能回答問題并解答,這鍛煉了學生的應變能力、理解能力和運用知識解決問題的能力。
從學生反饋來看,實施“有機講堂”活動效果比較好。不足之處:某組同學可能只對某一章較為熟悉,其它章節可能受到影響。時間允許的話,不分組,任意抽取某一學生實施某一活動任務,效果可能會更好。
三、調整有機化學實驗內容,著重學生科研素養培養,提高實驗技能和動手能力
1.驗證型實驗進課堂,直觀真實,達到認識有機物性質目的
有機化學實驗包括三個方面:性質實驗,常數測定和合成技能操作。成熟的性質實驗現象明顯,中學階段都很熟悉,如果再到實驗室滴滴加加只是驗證一下沒有多大的意義,反而給實驗室帶來很大的麻煩,如有機化合物種類多,準備起來數量大,且廢液處理起來較麻煩,教學效果微乎其微。如果改變方式,將一些典型的性質實驗拍成錄像帶到理論課堂,不缺乏真實性,講解理論的同時讓同學觀看,既減少了浪費,保護了環境,又能達到認識有機化合物性質的效果。比如我們把一些典型有機物性質的驗證型實驗,如:(1)烷烯炔的區別(2)醛酮的區別(3)酮型-烯醇型互變異構(4)興斯堡反應,區別伯仲叔三種胺實驗(5)酮糖與醛糖的區別等,做成錄像帶到課堂,效果非常好。 2.開設綜合設計實驗,提高學生科研素養、實驗技能和動手能力
將驗證性實驗改成錄像課堂演示,不僅一勞永逸,更重要的是把實驗教學實間留給技能操作和綜合性實驗上,真正起到鍛煉動手能力和培養實驗技能的目的,增加一些常用的操作實驗比如:旋轉蒸發儀的使用,減壓蒸餾操作,柱分離技術等;開設一些與醫學檢驗、藥學、生物學、制藥工程專業知識相關的綜合性設計實驗,比如:阿司匹林的制備,要求學生查閱相關資料,了解阿司匹林的發展史,熟悉反應過程,優化合成路線,分離提純,結構解析,純度檢驗,甚至可以壓片制成藥片等;一些學生還可以根據自己的興趣,參加到教師的科研課題中去,學會一般科研方法,科學素養得到培養,真正讓學習感覺到大學與中學的不同。同時也讓學生充分認識到有機化學對后續專業課的重要作用,這樣既能激發學生的學習興趣,又為專業課打下了堅實基礎。
四、利用多媒體輔助教學,培養學生想象力和記憶能力
有機化合物反應復雜,學起來枯燥無味,尤其是涉及構型構象方面的題型,缺乏空間想象力,更是無從下手。如將微觀的分子反應用圖形,模型或動畫表示出來。如:鹵代烴消除反應,以2-溴丁烷為例,產物以反式2-烯烴為主,泛泛講,學生很難理解立體選擇性反應概念,如果把反應過程用模型搭出來并做成動畫展現出來,就迎刃而解了,從而得出(1)鹵素和β-H的相互關系必須符合反式共平面的要求(2)消除反應速率大小與鹵代烷采取的構象優劣有關。類似的還有霍夫曼消除反應。再如周環反應中的σ遷移反應,以加熱條件下碳的[1,3]遷移為例,在[1,3]遷移時將伴有遷移碳原子的構型轉變,如果就停留在平面結構上講解,學生無法理解和接受,如果將反應過程做成動畫,中間過渡態及構型翻轉一目了然。這樣將微觀變為宏觀,不僅直觀,更有助于對某一反應實質的理解,易懂易記,教學效果較好。
五、結語
有機化學內容多、規律性強、結構理論深奧、應用領域廣泛。這就要求教師必須在教學中,不斷地進行有機化學理論和實驗教學改革,更新教育理念,改變傳統的滿堂灌教學模式,靈活運用多種教學方法,善于挖掘和嘗試新方法、新模式,充分調動學生的學習主動性和積極性,真正體現以學生為中心,以質量為準繩,讓學生從被動的學習氣氛中解放出來;廣泛收集教學素材,建設和完善自主學習平臺,急學生之所急,想學生之是想;不斷提高計算機水平,利用多媒體輔助教學技術,制備教學模型和動畫,變微觀為宏觀,提高學生的思維能力;暢通答疑解惑通道,隨時解決學生學習上遇到的問題,這也給教師提出挑戰,需要教師不斷更新專業知識;教師應注重學生學習方法的引導、學生多種能力的培養,讓學生在寬松、愉快的教學環境中發揮最大的學習潛能,從而達到提高教學質量和學生綜合素質的目的,以滿足社會對復合應用型人才的需求。
(作者單位:蚌埠醫學院化學教研室)
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大學有機化學實驗范文6
論文關鍵詞:有機化學 實驗教學
論文摘要:通過改革基礎有機化學實驗課教學內容,本科生有機化學實驗技能的強化訓練,開設綜合性實驗—有機化學大實驗的實施與實踐,對高等林業院校有機化學實驗教學改革進行了初步探索。
教學改革的中心問題之一就是進一步加強學生素質和能力的培養。如何通過高等林業院校的化學教學,特別是實驗教學提高學生的化學素質、知識和能力,將“素質和能力”培養落到實處,是一個值得探討和研究的課題,也是我們進行有機化學實驗教學改革的目的。有機化學實驗教學的改革,包括實驗教學體系和實驗教學內容的改革。“七五”、“‘八五”期間,我們主要致力于實驗教學內容的改革,將立足點放在結合林業院校的特點,優化實驗內容,淘汰某些驗證性實驗,增加操作實驗和應用性較強的實驗,開放實驗室,強化學生實驗技能,在此基礎上適當開設綜合性實驗,從而為實驗教學體系的改革奠定了基礎。
1、改革基礎有機化學實驗課教學內容
1.1實驗指導書內容和實驗方法的改革
(1)基本操作高等林業院校林學類專業基礎有機化學實驗課的教學內容包括基本操作、有機化合物的制備、有機化合物的性質、色譜技術和天然有機物的提取。基本操作部分對于提高學生實驗技能和培養學生動手能力至關重要。編人我院有機化學實驗指導書的絕大部分基本操作既有獨立的實驗,又結合在有機化合物制備和天然有機物提取分離這兩部分內容之中,且涉及每項基本操作在生物學科特別是在林業上的應用,強化了學生把基本理論學習、基本技能訓練與林業科技工作緊密結合的意識,提高了學生學習的積極性。例如。水蒸氣蒸餾屬重要的基本操作之一,廣泛用于植物中易揮發成分(香精油等)的提取,與植物資源的利用和開發關系密切,而一般的有機化學實驗指導書都是通過含雜質苯胺的提純,使學生掌握這一基本操作。實驗人員在查閱大量資料的基礎上,選用含雜質的正丁醇作為苯胺的替代物,既解決了安全問題,又適于初學者掌握操作步驟。除此以外,實驗指導書中還安排了供選做的水蒸氣蒸餾的應用性實驗:松脂含油量的測定。通過前一個實驗內容,對于真正掌握水蒸氣蒸餾這一基本操作的學生,完全能夠借助實驗指導書獨立完成松脂含油量的測定。
(2)色譜技術色譜技術對于從植物資源中提取、分離和鑒定天然有機物,是必不可少的實驗手段。其中薄層色譜既可直接用于天然有機物的定性定量分析,又可用于柱色譜選擇洗脫劑和收集流分。而許多天然有機物對紫外光有吸收,所以在薄層色譜中常利用一定波長紫外光照射替代顯色劑進行顯色.。鑒于一般實驗指導書上無此內容,任課教師選用蔡、a-茶酚作為試樣,摸索出用硅膠板分離這兩種化合物的展開劑,用紫外光(=254 nm)顯色,檢驗分離效果。經過幾年實踐,表明該實驗方法既簡便又省時,效果十分明顯。
(3)天然有機化合物的提取天然有機化合物的提取屬應用性較強的實驗內容。在掌握基本操作的基礎上,對學生進行這方面的技能訓練,所選實驗項目應難度適中,而且要能夠在3學時內完成。我院有機化學實驗指導書中天然有機化合物的提取部分共編人了7個實驗,其中兩個實驗分別選自我院和兄弟院校教師科研項目的部分實驗內容,但由于條件和實驗學時所限,無法面對本科生開設二“七五”期間開設‘、油脂的提取”和、“茶葉中提取咖啡因”,這兩個實驗內容綜合性不強,儀器、試劑的投人和消耗量過大,因此在“八五”期間逐漸被另一個實驗“黃楊葉中色素的提取”所替代。該實驗內容屬有機化學大實驗“黃楊葉中胡蘿卜素的提取、分離和鑒定”內容的一部分,其中包括復習分液漏斗的使用、薄層色譜用薄板的制作及薄層色譜。柱色譜等實驗技能以及初步掌握溶劑提取植物材料中天然有機化合物的方法。該實驗內容綜合性較強,試劑、玻璃儀器的消耗量低,而且能夠在3學時內完成。
1.2優化實驗內容
為了在有限的學時內完成教學大綱要求的實驗項目,我們除淘汰一定數目的驗證實驗外,盡可能優化實驗內容。首先安排固體有機物的重結晶。第二次實驗則包括熔點、沸點的測定兩個實驗內容,一方面便于用學生以已知標準物為對照,檢驗重結晶實驗所得樣品的純度;另一方面通過常量法測沸點,又掌握了普通蒸餾這一最基本的操作技能。第三次實驗則安排水蒸氣蒸餾和折光率的測定,除用無水乙醇、蒸餾水為樣品學習阿貝折光儀的使用外,還測定水蒸氣蒸餾分離提純后的正丁醇折光率,并用分析純正丁醇作為對照,既掌握了折光儀的使用方法,也檢驗了水蒸氣蒸餾分離提純的效果。而分液漏斗的使用和液態有機物的干澡,則是通過水蒸氣蒸餾、乙酸乙醋的制備,以及黃楊葉中色素的提取和分離等三次實驗,使學生得以掌握和鞏固。另外,我們把柱色譜、薄層色譜和紙色譜三個實驗內容集中在一次實驗內完成,利用柱色譜洗脫樣品的間隙,完成另兩個實驗內容。隨后安排的色素提取和分離實驗,又為學生掌握色譜技術創造了條件。
2、本科生有機化學實驗技能的強化訓練
在指導學生畢業論文的過程中,我們發現僅依靠有限的基礎有機化學實驗學時,難以使學生的基本功更加扎實,對基本操作也不可能運用自如。因此,在院教務處的協調下,我們利用課余時間,對本科生的有機化學實驗技能進行強化訓練。把立足點放在操作要點的指導和掌握方面。例如,對蒸餾和合成實驗,反復對學生進行實驗裝置的裝卸和操作要點的訓練。在此基礎上、指定實驗內容,對學生進行考核。讓他們根據實驗指導書獨立列出所需儀器的名稱和件數,自選儀器,完成裝置的裝卸,再由教師指出操作過程的不足,并針對實驗內容提出問題讓學生回答,最后根據各個環節給出成績。又如,對糖和蛋白質的性質實驗,我們則模擬理論考試中的化合物性質鑒定,讓學生擬定方案,自己動手鑒定未知物,并寫出鑒定過程和結果。 以上是強化訓練的第一個環節,接下來是由教務處統一安排時間,各系部挑選出5名學生(優秀生1名,中等生2名,一般生2名),進行有機化學實驗技能的抽測。由主講教師擔任主考,有關各系部主任擔任監考,教務處處長擔任巡考,學生持學生證進人實驗室,以抽簽的方式選定實驗內容,在3學時內完成實驗和實驗報告,主考教師按實驗考核辦法當場評分。6個專業7個班級的36名學生參加考核,平均成績87.7分、90分以上14人,8D一89分17人,7079分5人。其結果表明,強化實驗技能訓練獲得了預期的效果。
第三個環節是開放實驗室,利用晚自習和雙休日,讓學生針對自己的操作薄弱環節,有目的的進行進一步強化訓練。
經過以上三個環節的強化訓練,使每個學生的基本技能達到合格標準,并對綜合能力的提高起到了循序漸進的作用。
3、開設綜合性實驗—有機化學大實驗
為了進一步提高本科生的動手能力和綜合實驗技能、在我院林學系和教務處的支持下,以林學本科為試點,調整教學計劃,并撥出專款,安排一周有機化學大實驗的教學實習,從1988一1995年,我們連續8年承擔了林學本科生的該項教學任務(表1)。并于1996年開始又推廣到經濟林專業。