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摘要:有機化學實驗是有機化學課程的一部分,是制藥工程專業的基礎課程,對培養學生的創新思維尤其重要。從優化課程體系,改進教學方法,完善考核辦法等方面著手,對有機化學實驗教學進行探索和改革。討論了實驗項目的選擇,實驗內容的合理布局,實驗內容與理論知識的整合,教學方法的改進,考核辦法的改革,以及培養良好的教風、學風。對制藥工程專業實驗教學的發展有重要的指導意義。教學效果提升顯著。
關鍵詞:制藥工程;有機化學實驗;教學改革
應用型本科制藥工程專業旨在培養學生的藥物性質分析能力、藥物合成能力并具備一定的新藥研發能力。藥物,無論是天然藥物,化學藥物,還是生物藥物,絕大部分都是有機化合物。對藥學人才來說,需具備過硬的有機化學理論知識和實驗操作技能,因此,有機化學課程的學習尤其重要[1]。“有機化學”課程的學習涉及到理論課程的學習和實驗課程的學習兩個部分,且理論最終將應用到實踐當中去。第一,實驗是對理論的驗證,通過實驗課程的學習,可以深化對理論的認識,達到學以致用的目的。第二,實驗可以培養學生的“安全意識”和“綠色意識”。有機化學實驗中不可避免地會用到一些有毒有害,易燃易爆的試劑。如何防止毒害?遇到緊急情況應如何處理?這些問題也應納入到有機化學實驗的教學任務中去,以提高學生的化學素養、“安全意識”和處理危急情況的能力。另外,實驗過程中所產生的“三廢”應引導學生妥善處理,為學生植入“環保”、“綠色”的理念。第三,有機化學實驗對學生創新思維的養成尤其重要,親力親為才會在具體的實驗過程中發現問題,從而產生新的思路,繼而更好地解決問題。由此可見,有機化學實驗對深化理解,培養動手能力,建立綠色意識,激發創新思維十分重要。教學工作者應積極引導,讓學生充分認識到有機化學實驗課程的重要性;同時主動出擊,不斷探索,嘗試新的實驗教學方法,對有機化學實驗課程進行教學改革。
1整合教學內容,注重創新能力的培養
1.1合理選擇實驗項目
所選擇的實驗項目,要具有代表性、針對性、多樣性、創新性。第一,有機反應機理要具有代表性。在有限的學時內,要盡可能地讓學生接觸到不同的反應機理。比如,“苯甲酸的制備”、“阿司匹林的制備”、“查爾酮的制備”三個制備實驗分別按照不同的反應機理進行—氧化反應、酰化反應、縮合反應。第二,基本操作實驗要具有針對性。通過實驗訓練,讓學生能夠熟練掌握實驗室及工業生產中常用的蒸餾、精餾、萃取、柱層析、重結晶等基本操作,做到有的放矢,更好地為科研、生產服務。第三,實驗中所采用的實驗裝置、使用的操作方法要具有多樣性。比如,一般的制備實驗使用磁力攪拌即可,而“苯甲酸的制備”必須使用機械攪拌才能取得較高的產率;再如,同樣采用回流操作,但不同的反應需使用不同的冷凝器,“正溴丁烷的制備”使用回流吸氣裝置,“肉桂酸的制備”使用空氣冷凝管[2]。第四,探索開展研究設計型實驗。我校制藥工程專業16級1班的學生,研究設計型實驗的內容是合成一種新化合物。將32名學生分成四組,在課程開展的前兩周,學生開展進行實驗方法討論,教師聽取討論結果。合成路線、后處理方法都由學生自己設計,學生可按照不同路線對目標化合物進行合成[3]。實驗所需原料由學生遞交試劑清單,教師統一購買。實驗報告采取小論文的形式,鍛煉了學生論文寫作的能力。
1.2合理布局實驗順序,整合實驗內容
傳統有機化學實驗設置將基本操作實驗、合成制備實驗分開進行,不但不利于學生對實驗的理解,而且會造成原料浪費,效果不好。通過改革,合理安排實驗順序,并將“基本操作實驗”整合到“合成制備實驗”中。新的課程體系系統性更強;實驗與實驗之間互相關聯,連貫性更強,達到了更好的教學效果[4]。以往“苯甲酸的制備”(合成制備實驗)、“苯甲酸熔點的測定”(性質測定實驗)和“苯甲酸的重結晶”(基本操作實驗)三個實驗各自單獨進行,現在通過優化整合,首先開展“苯甲酸的制備”實驗,所得產物可作為“苯甲酸重結晶實驗”的原料,重結晶所得的純品苯甲酸再進行熔點的測定。首先,上個實驗所得產品可作為下個實驗的原料,節約、環保;其次,這三個實驗互相關聯,連貫性強,使得學生對整個合成制備、后處理的流程有更全面的認識;再次,比如在“苯甲酸熔點的測定”中,教師可讓學生比較所制備苯甲酸的熔點和純的苯甲酸樣品的熔點是否存在差別,并解釋原因。這樣以來,學生會對這類實驗有更加深入的理解,而非停留在機械操作層面。將蒸餾、萃取操作整合到乙酸乙酯的制備實驗中;將酸堿調節操作整合到阿司匹林的制備實驗中;將折光率的測定整合到正溴丁烷的制備實驗中;將索氏提取、升華操作整合到茶葉中提取咖啡因實驗中。
2改進教學方法,變“被動灌注”為“主動求解”
教學實踐經驗表明,對于實驗類課程,生澀的講解學生不易接受,課堂上演示、操作太浪費時間。通過改革教學方法,教師課前錄制講解、操作視頻,并將視頻上傳至公用郵箱,學生可在來到實驗室之前,隨時下載觀看視頻,做好預習工作。在課堂上,教師主要負責規范學生操作,監督學生實驗,保證實驗有序進行[5]。實驗完成后,由教師組織開展實驗討論,鼓勵學生針對實驗現象提出問題,教師幫助解答。實驗類課程,失敗在所難免,一定切忌盲目責備,而是引導學生積極思考,及時補救,汲取經驗,總結教訓。如一些同學在做苯甲酸的制備實驗時,原料甲苯和高錳酸鉀的用量控制不好,高錳酸鉀用量過多,難以完全反應,一些同學就很氣餒,選擇放棄實驗或重做。教師應該鼓勵學生,引導學生不要輕易重做,而是思考有沒有挽救的辦法。一些同學就想到可以往體系中加入一些還原劑,比如甲醇或亞硫酸氫鈉,還原多余的高錳酸鉀,成功地解決了問題。這些“失敗”,對促進思考,堅固信心卻更有意義。
3嚴格要求,形成嚴謹、求實的學風
大學教育對塑成個人品質尤其重要。實驗過程中,教師應該嚴格要求,嚴肅督促,杜絕弄虛作假,使學生養成嚴謹、求實的學風。我們要求學生使用手機的照相功能,以一到兩張照片,記錄實驗中的主要現象,不但可以加深學生印象,而且有利于教師監管,為的是養成實事求是,嚴肅認真的科研態度。
4改革考試辦法
采用筆試加面試加平時成績的考核辦法,其中筆試、面試和平時成績各占總成績的30%、30%、40%。“面試”考核辦法是,學生隨機抽取實驗題目,教師根據實驗現場提出問題,學生立即回答。實踐表明,改革后的考核辦法更能調動學生學習積極性,教學效果提升顯著。
5設置調查問卷,考查教學效果
采用“調查問卷”的形式,對有機化學實驗教學效果進行調研。共制作96份調查問卷,發放給我校16級制藥工程-1班、16級制藥工程-2班、16級制藥工程-3班學生。結果是:(1)新的教學模式很受學生歡迎,顯著增強了學生學習的積極性、主動性,學生的動手能力、創新思維也有很大提高;(2)通過實驗訓練,學生建立起了環保意識,并具有一定的危急情況處理能力;(3)在研究設計型實驗中,從文獻查閱、原料選擇、動手實驗到小論文寫作都由學生自己完成,學生認為在整個過程中體會很深,收獲很大;(4)改革后的考試辦法更能反映學生能力,且有助于培養嚴謹、務實的學風,對形成正確的科研態度大有裨益。
6結語
當然,教學改革之路永無止境,接下來,首先我們會不斷升級改造有機化學實驗室,引進最先進的儀器設備,使得學生能夠緊跟時代步伐,滿足社會需要;接著,我們將不斷增加研究設計型實驗項目,并開放科研實驗室,學生將以課題小組的形式,對國內外出現的一些新藥進行仿制合成,在實踐過程中,激發科研興趣,端正科研態度,提高科研水平。
參考文獻
[1]任巧,袁呂江.藥學與制藥工程專業有機化學實驗教學改革的思考[J].西部素質教育,2016,2(8):44-45.
[2]鄭春滿,韓喻,謝凱.有機化學實驗教學改革與學生創新能力培養的研究[J].高等教育研究學報,2011,34(1):98-100.
[3]陰金香,李廣濤,林天舒,等.研究型設計性有機化學實驗改革與探索[J].大學化學,2007,22(1):27-29.
[4]江一輝,羅一鳴,唐瑞仁,等.有機化學實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2009,28(12):115-118.
[5]袁明,殷朝林,陶兆林,等.制藥工程專業有機化學實驗教學改革初步探討[J].廣州化工,2016,44(2):160-161.
作者:潘巖 單位:信陽農林學院生物與制藥工程學院