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摘要:無機化學實驗是化學類專業的基礎實踐課程,是學生入校學習最先接觸的一門實驗課程,也是化學教學過程中非常重要的一環。本文結合無機化學實驗教學實際,對課程的教學內容、教學方法、多元化考核方式等進行了探討,以期培養學生的實驗能力和創新能力,培養科學素質更高、實踐動手能力更強的化學教師。
關鍵詞:無機化學實驗;實驗教學;教學研究
化學是一門以實驗為基礎的學科,在化學教學中化學實驗尤為重要。無機化學實驗是化學相關專業學生進入大學后接觸的第一門實驗課程,但長期以來師生對這門課程的認識存在一定的偏差。由于無機化學實驗中與高中化學聯系較多,還存在實驗理論簡單、藥品常見、器材普通、操作簡單等特點,很容易忽視無機化學實驗。在具體的教學的過程中,實驗指導教師的講解大多流于形式,學生也存在“按方抓藥”完成實驗,沒有多大難度,作為一門考查課幾乎所有學生都可以順利通過。長此以往,學生不重視無機化學實驗,把完成實驗當成任務,教學效果可想而知,開展無機化學實驗教學改革刻不容緩。筆者結合自己七年的教學實踐,對地方性本科師范院校無機化學實驗教學進行了探討。
一、教學內容的合理優化
隨著社會的發展,知識全面和專業技術能量強的人才更加受用人單位的青睞,而傳統的高等教育注重知識傳授,對學生綜合素質的培養稍顯不足[1]。綜合素質就是學生獲得的知識和技能,并且內化于心,再逐漸形成穩定的個人能力和科學素養[2]。培養學生的素質,不是簡單的直接從書本上獲得,而是要把新學習的知識運用到實際中,從而提升自己。結合七年的無機化學實驗教學,發現北京師范大學無機化學教研室等編寫的《無機化學實驗》(第四版)較為適用于我校化學專業學生。在在制定《無機化學實驗》教學大綱時,在借鑒省內外同類高校的經驗的基礎上,也考慮到所招學生的知識水平情況,制定除了合理的可行的方案。教學內容中要注重體現下列能力的培養,觀察能力、實驗操作能力、思維能力、自學能力和創新能力。無機化學實驗主要分為兩部分,化學原理部分和元素部分。上學期開設的化學原理實驗多數可以在規定的學時內完成,下學期開設的元素性質實驗內容一般較多,在有限的學時內很難完成,且有的與高中化學實驗內容重復,有必要對實驗內容進行優化。在選擇實驗內容時也要考慮到環保問題,盡量做到廢物的無害化排放,如存在有害物質的產生要讓學生思考如何解決,做到實驗的綠色化[3]。在實驗教學經驗積累的基礎上,結合實際情況編制實驗指導書或實驗講義其實是個很好的辦法。實驗指導書的內容可以包含:實驗安全知識、化學實驗基本操作、化學反應原理的證明和測定、元素及化合物的化學性質、化合物的制備等。學生在高中階段的實踐機會不多,動手能力不強,要給學生盡可能多的機會訓練。作為未來的化學教師,實驗操作的規范化是重中之重,在教學中要體現出來。實驗指導書的內容不用太多,只列出要求和注意事項,即使實驗步驟也要簡單化,要求學生在實驗前查閱資料做好準備,盡可能把更多的時間交給學生,讓學生有更多的時間思考解決問題,把教學重點從老師“教”轉移到學生“做”上。除了參考書上的實驗,實驗教師也可以結合無機化學理論和自己的科研實際情況,在第二學期開展創新型實驗,給定幾個題目,讓學生查閱文獻資料,自己設計方案,老師在全程起到“導”的作用。實驗技術和實驗設備的改進也要融入到平時的實驗教學中,教師在講授時可以結合自己的經驗積累和無機化學實驗方面的實用新型發明拋磚引玉,鼓勵學生大膽創新,培養有想法的化學教師。
二、教學方法的多樣化
傳統的實驗教學是實驗教師講授實驗理論、操作步驟和注意事項,學生在下邊被動的聽,這種模式和理論課程的形式非常相似,教學效果一般,學生的參與課堂較少,學習興趣一般,教學效果不顯著[4]。實驗課程的教學和理論教學一樣,同樣需要加強師生之間的互動。教師要關注學生的學習,在每次實驗課結束前留足夠的時間提出問題,可以采用啟發式、討論式等教學方法。指導教師可以引導學生進行討論,最后再給出答案和建議。這樣可以檢查學生之前預習的情況,以及學生對本次實驗的掌握情況,可以有效的提升學生的學習動力,有利于促進教學。要改進傳統的教學模式,化學專業培養的是未來有高素養的化學教師,應該給學生一定的發揮空間,給學生一個機會當老師。在第二學期可以選擇個別簡單實驗,讓學生準備實驗儀器、藥品,備課,講解實驗,課堂演示,之后其他同學發表看法,指導教師再進行總結。這種教學方式的實施,有利于提高學生學習的積極性主動性,鍛煉學生提升學生的綜合素質,也培養了學生的師范技能。在開展無機化學實驗教學時,多媒體教學的教學比傳統的方式有更好的效果[5]。一直以來,課堂板書和課堂演示是實驗教師常采用的兩種教學形式,存在一定的不足。課堂板書有限,內容有限并且大多數以文字的形式呈現出來,略顯枯燥。在課堂上,學生與指導教師有一定的距離,有的實驗顏色較淺或顏色變化不明顯,課堂演示效果不突出。如把多媒體引入課堂,動畫演示實驗操作顏色鮮艷,可以呈現更豐富的內容,學生更容易觀察理解。我校在每年的第二個學期舉辦化學實驗技能大賽,已經舉辦了兩屆。參加競賽的學生先通過理論測試選拔,然后再參加實踐測試。理論知識測試主要有無機化學、分析化學、有機化學的基本實驗知識,參加選手主要化學、化學工程與工藝、環境工程、礦物加工工程、冶金工程、生物等專業大學二年級以上的學生。實踐測試主要是無機化學、有機化學、分析化學的綜合實驗,主要關注學生的實驗設計能力、實驗操作的規范性。實驗技能大賽已的開展取得了良好的效果,提高了學生學習化學實驗課程的興趣,也促進了實驗教學。
三、多元化的考核方式
無機化學實驗雖然是必修課程,但傳統的考核方式為考查,側重于學生對實驗理論的理解或實驗操作情況。多數學校的實驗課程的考核包括以下幾個方面:考勤、預習實驗報告、課堂實驗表現、實驗報告、期末考核(理論考試或實驗操作考試)。對于這種考核方式,看似全面,但要真的全面考核一個學生還在執行上有一些問題值得商榷。對于出勤問題,筆者認為正常的實驗課程就應該參加,沒有按時參加的可以通過做來解決。對于出勤,在總成績中可以體現,但比例應控制在較小范圍內。對于預習實驗報告的去留問題很多老師觀點不一,預習實驗報告的書寫,可以讓學生對實驗內容有一定的認識,對實驗的開展有一定作用,但如果不思考、不認真查閱資料,預習實驗報告的作用就微乎其微了。預習實驗報告的內容和實驗報告的內容有很多是重復的,有無必要再次書寫?本人覺得預習實驗報告和實驗報告可以合二為一,可以給學生更多的時間查閱文獻資料做好實驗課前的準備,在實驗結束后學生有足夠的時間反思總結。二者統一的關鍵的是要檢查學生的實驗預習情況,讓學生養成良好的習慣。課堂表現是檢驗一個學生學習情況的重要標準,在實驗總成績中應該占較大比例。由于最近幾年擴招等問題,學生分組后,每組的人數在20人左右,每小組1人,獨立完成實驗,僅靠一個實驗教師來觀察指導學生實驗可以想象。類似的問題許多西部地方本科師范院校都存在,可否減少小組學生數或增加實驗指導教師,這也是以后實驗教學改革的方向。實驗報告反應了學生對實驗的掌握情況,要鼓勵學生多反思多總結,在總成績中應占一定比例。對于最后的測試,在學生的實驗成績中可以占一定的比例。筆者根據多年的教學經驗,建議同時開展實驗理論考試和實踐考試,才能全面反映學生對這門課程的掌握情況。實踐課程的考核和課堂表現考核存在同樣的問題,就是考核的工作量大,直接影響考核的準確性[5]。無機化學實驗的考核改革還需要不斷的實踐探索,更一步完善合理可行。
四、結語
當下,素質教育和創新教育已全面展開,時代對化學教師也有了更高的要求。扎實的理論知識和過硬專業技能是化學專業學生人才,是培養方案的要求,對于高校化學教師來說責無旁貸。要培養優秀的學生,對教師也是提出了要求,教師也要不斷提升自己的。高校教師經長期的實驗教學,積累了豐富的經驗掌握了很多實驗技巧,在平時的教學過程中要滲透給學生。經過幾年的教學實踐改革,學生的學習積極性有了一定程度的提高,分析和解決問題的能力也得到了提高,學生的綜合能力也在不斷進步。無機化學實驗的教學改革任重道遠,不斷總結教學,開拓實踐課程教學的新思路,才能培養出更多能力強、素養高、合格的化學教師。
參考文獻:
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作者:連國奇 單位:六盤水師范學院化學與材料工程學院
第二篇:環境化學實驗教學改革探索
摘要:為了有效提高環境化學實驗的教學質量,結合廣西師范學院環境科學與環境工程兩個專業的實際情況,分析了環境化學實驗的教學現狀,并從實驗內容、教學方法,開放實驗室和考核方式等方面對環境化學實驗教學進行了改革與探索。通過采取多樣性的教學方法和突出學生的積極參與性,培養和提高學生的實驗操作能力和綜合素質能力。
關鍵詞:環境化學實驗;教學改革;實驗內容;教學模式
環境化學是一門由多種學科交叉組成的綜合性非常強的邊緣學科,它所涉及的理論知識和實驗技能的范圍都是非常廣泛的,其實驗是學生加深理論學習,培養創造性思維和能力,提高學生綜合素質以及指導學生將理論知識運用到實踐中去的重要途徑之一,實驗教學對掌握必要的環境化學的實驗技能,增強理解和認識環境化學的有關理論有著非常重要的意義[1]。因此,如何提高環境化學實驗課的教學質量,更好地掌握各項環境化學的實驗技能,是實驗教學中急需解決的問題。
1環境化學實驗課的教學現狀
1.1實驗教學內容、實驗學時設置不合理
在我院的環境科學和環境工程兩個專業的培養方案中,環境化學的課程為80學時,其中環境化學實驗僅有20學時,每個實驗內容為4學時,因此僅能安排五個實驗項目,其中大部分實驗項目的內容是驗證性實驗,綜合性和設計性實驗較少,無法引起學生對實驗的興趣,做實驗的積極性和主動性不高。
1.2教學模式單一
目前,我們學院環境化學實驗教學是先由實驗員老師把上課用到的儀器、藥品以及樣品的預處理都準備好,授課老師把實驗目的、原理、操作步驟、數據處理方法和實驗注意事項等詳細講解一遍,然后學生開始被動地動手做實驗,爭先恐后地機械地完成實驗后急忙離開實驗室。整個實驗過程中,學生直接使用準備好的實驗器材和配制好所需濃度的試劑,導致學生失去獨立思考、獨立設計、獨立完成的空間,認為只要按授課老師講授的內容按部就班的完成實驗即可,也造成了有的學生完成實驗后,不會調試、校正所使用的儀器,甚至對本次實驗的目的都不清楚,學生的實驗操作技能得不到有效的提高,實驗教學的效果不明顯。久而久之,學生的主觀能動性被壓制,不利于發揮學生的積極主動性和創造性,更不利于科學思維方法的形成和實驗操作技能及科學素質的提高[2]。
1.3實驗設備配備不足,利用率不高
由于辦學條件的限制,環境化學實驗室只配備了一些常規的實驗儀器,比如電子分析天平、pH計和紫外/可見分光光度計等,對一些大型儀器,如測汞儀、氣相色譜儀等則需要借用其他學院或重點實驗室的,學生多儀器少,上課安排較緊湊,導致學生接觸到這些比較高級的儀器的機會較少,對儀器的原理和操作不夠了解。同時,由于實驗室的開放程度不高,對大部分學生來說,只能在規定統一的教學時間內使用這些儀器,這些儀器設備在實驗課結束后便對學生關閉。例如,我們在做“底泥中汞含量的測定”實驗時,兩個專業班分別安排在一天的上午和下午上實驗課,每個班40人左右,分成10個組,為節約實驗教學的時間,整個實驗所用的土壤樣品都是實驗員老師提前進行預處理的,如土壤的研磨等,學生來上實驗課時,授課老師先集中講授實驗原理等內容,學生分組到測汞儀實驗室后再示范操作測汞儀,最后學生自行操作測樣。因此在4個學時的時間內,每個組最多只能測兩個樣,即兩個人測一個樣品,而且只能由第一組的同學用實驗員老師提前按要求配制好的汞標準溶液進行汞含量的測試,然后對測試點進行耦合繪制標準曲線,后面其他組的同學則直接調用這個標準曲線,否則時間太緊湊,學生測不完樣品,甚至影響另一個班按時上課。這樣過于緊湊的安排造成學生對實驗設備的操作機會較少,除上課時間外,儀器的利用率也不高,不利于學生實驗技能的培養。
1.4考核方式單一
實驗教學的目的是培養學生的基本知識和基本的實驗操作技能。現行的實驗考核主要是依據出勤和實驗報告的質量,最終給出學生的實驗成績,這種模式在某種程度上不能公平公正地反映學生的實驗操作水平,學生很可能通過抄襲網上或其他同學的實驗報告,其成績可信度不高,不能很好地適用于綜合性設計性實驗的考核。
2提高環境化學實驗教學質量的改進措施
2.1引進有特色的實驗教學內容,增加實驗學時數
在實驗內容的選擇上,應結合理論各個章節的內容,篩選出利于學科交叉融合的切入點作為實驗教學內容。在環境化學實驗教學中,不僅要開設驗證性的基礎實驗,還要開展綜合性、設計性和研究探索性實驗,且逐漸將驗證性實驗向設計性和研究探索性實驗轉變,還要避免與環境監測、分析化學等其他實驗課程的內容重復,重點培養學生的創新意識。同時,將課內與課外相結合,將教師的科研項目和應用實踐引入到實驗教學中,促進教學科研的良性循環,鼓勵學習基礎較好,對實驗具有濃厚興趣的學生提前進入實驗室,參與教師科研課題組的研究工作。不僅能夠鞏固環境化學的理論知識,還可以了解環境化學的熱點研究與學科前沿知識,開闊學生的知識面及視野,提高學生對環境化學實驗的積極性。在學時安排上,應增加環境化學實驗的學時數至24甚至28學時,實驗項目數增加至6或7個,爭取實現“3+2+1”模式,即3個驗證性實驗,2個綜合性、設計性實驗和1個研究探索性實驗。這樣的模式,在實驗內容上是不斷遞進和深入的,使學生熟練掌握并靈活運用環境化學的每一個實驗原理、方法及實驗技巧[3-4]。
2.2改進實驗教學模式
為了提高實驗教學的質量,積極調動學生做實驗的能動性,使其由被動接受轉為主動學習,我們在教學模式上應該融開放式、討論式、研究式于一體[5]。在實驗開始前,我們要重視實驗內容的“開放”和指導的“開放”,例如提前把實驗內容告知學生,讓學生有充分的時間預習實驗,即對實驗涉及的原理、方法進行復習,提前熟悉實驗步驟,并對實驗可能出現的結果進行預測,特別是有關實驗安全方面的注意事項,要有相應的處理辦法。學生進入實驗室前,必須先交預習報告。為增加學生的動手操作的機會和提高學生實驗操作技能,了解實驗的思路和過程,要求學生分組參與實驗的準備工作。在指導方法上,授課老師與實驗員老師相互配合指導。如實驗樣品的準備和預處理、實驗試劑的配制以及實驗儀器的校正、調試等,由授課老師指導后學生提交詳細的實驗準備方案,由老師評閱合格后,在實驗員老師配合下開始準備工作。在實驗教學過程,由原來的“填鴨式”教學轉變為探究式教學,通過聯系理論教學講授實驗的意義和原理、方法,進而對實驗相關問題進行探討,啟發學生的思維,遇到易混淆的問題進行啟發性提問和交互式回答,通過討論,總結出問題之間的內在聯系與區別,加深對問題本質的理解,對于新的實驗儀器和特殊的操作技巧,做到講授與示范相結合。對于非驗證性的實驗,為了充分調動學生的積極性和創造性,鼓勵學生綜合運用所學的專業知識,進行實驗方案設計,授課老師在實驗方法的可行性和合理性等方面進行“開放”指導,讓學生有更大的空間鍛煉自己的能力。在實驗過程中,出現的問題盡量讓學生自己解決,充分調動學生的主觀能動性,給學生提供更多提高實驗操作技能的條件和提高獨立分析問題解決問題的空間。
2.3開放實驗室,提高實驗室資源使用效率
環境化學實驗一直是每個實驗項目內容為4學時,由于實驗時間的限制,難以開設某些連續性的環境化學實驗,只能開設一些簡單的實驗,缺乏實驗技能的訓練,不能對環境化學實驗有較全面的認識。因此實驗安排不能太過緊湊,最好都安排在下午進行,并適當提前上課時間,必要時延遲結束,確保實驗的完整性和知識的連續性。同時,緊密結合環境化學的研究方向,鼓勵和引導學生積極參與老師的各類科研項目,使學生較全面系統地認識、掌握環境化學的實驗內容的同時較大程度地提高了實驗室的使用效率。對于設計性實驗的連續性和不間斷性,根據實驗要求,統籌安排實驗室的開放時間,改變原有的在固定時間內完成特定實驗項目內容的模式,并且根據學生的需要建立起實驗室使用的預約制度。同時,學校要大力改善環境化學實驗室的條件,加大對儀器設備的投資力度,完善實驗設施,力爭通過增加設備的多樣化來提高學生實驗方案多樣化的選擇性[6]。
2.4提高實驗過程管理,改革考核方式
為提高學生的動手能力和協作能力,加強團隊意識,在實驗過程中,結合實驗室場地大小和儀器數量等實際情況,采取20人左右的小班上課,對每個小班進行實驗室分組,2~3人一組為宜。每個小組成員間相互合作,合理分工,共同完成實驗。實驗結束后,一起整理好實驗數據和實驗用品,清洗玻璃儀器并做好儀器使用記錄后,經老師檢查合格后才能離開實驗室。實驗成績考核應采用多樣化的考核方式,全面綜合地考核學生實驗成績,不能僅僅依據考勤情況和評閱實驗報告給出實驗成績,更不能局限于最后的實驗結果,而應涵蓋實驗的預習、準備、操作、數據處理和實驗報告書寫、實驗現象和實驗成敗的原因分析以及實驗臺的整理等,應貫穿整個環境化學實驗過程,對于綜合性設計性的實驗,更需要從學生的實驗設計思路方面以及發現問題、分析問題和解決問題的能力方面進行綜合考核,從而形成科學、公平的評價體系。
3結語
實驗教學是環境科學與環境工程專業的重要部分,為了提高實驗教學的質量,培養學生對實驗的興趣,提高學生的動手操作能力和獨立分析科學問題的能力,需要對環境化學實驗教學進行不斷的改革與實踐,與時俱進,從教學內容、教學方法、實驗過程管理和考核方式等方面進行了改革和探索,建立和完善了環境化學實驗教學的模式和方法,多方位拓寬環境化學實驗的教學平臺,取得了良好的教學效果,為培養創新型滿足高層次環境專業的人才奠定了堅實的基礎。
參考文獻
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作者:顧運瓊 莫莉萍 羅曉英 單位:北部灣環境演變與資源利用教育部重點實驗室 廣西地表過程與智能模擬重點實驗室(廣西師范學院) 廣西師范學院環境與生命科學學院
第三篇:高等學校有機化學實驗改革分析
摘要:有機化學實驗是高校化學實驗教學的重要環節,對于培養兼具動手能力及創新意識的高素質化學合成人才起到關鍵的作用。我們從加強安全意識及綠色化學理念、調整課程安排增強實驗間關聯、減少過度指導、調整考核方式等手段對現有有機化學實驗課程教學進行改革,并取得了較好的成效。對于培養合格的化工人才,實現化學教學的素質教育,起到積極的推動作用。
關鍵詞:有機化學實驗;改革;素質教育;教學質量;綠色化學
化學是一門理論與實驗緊密結合的學科,化學的理論及定律都是源于實驗,同時又在實驗中得到檢驗;化學實驗課程將課本所學理論應用于實踐,并總結實踐中遇到的問題,去教科書中尋找理論支持[1]。化學實驗能夠激發學生學習化學的興趣,激勵學生學習化學的主動性,培養學生動手能力和創新能力,提高學生綜合素質。大學有機化學實驗是化學實驗課中的重要組成成分,是高等院校化學化工、材料、制藥等相關專業開設的必修課程。通過實驗,可以加深學生對實驗原理、性質和應用等知識的理解和記憶,使學生能夠從化學現象中獲得感性認識,并補充理論。通過有機化學實驗教學向本科生傳授實驗基本知識,規范學生的實驗基本操作和基本技能,培養學生正確選擇有機化合物的合成、提純及鑒別的方法,為將來進一步的學習和創新打下基礎。傳統有機化學實驗常局限于對基本操作、性質驗證及合成操作等基礎性內容的學習。在教學方式上主要由實驗教師準備好所需儀器、藥品,教師講授原理、示范實驗操作,學生照搬照做。這種教學方式有助于培養學生的基本技能,減少實驗失誤及潛在危險;不足之處在于它忽視了對學生探究精神和創新意識的培養,因而不能達到培養高素質、創新型人才要求。目前,大學生的動手能力普遍較差,等到大學四年級做畢業論文的時候,還要從頭培養基本操作,耽誤時間。現在每年很多用人單位在招聘時,都增加對實驗基本操作及基本技能的考察,有很多大學生因操作不規范、動手能力差被淘汰。什么原因導致了學生動手能力不強和創新能力不足,引起了很多一線教學工作者的了反思[2-3]。實驗教學是本科教學實施素質教育,是培養富有實踐能力和創新精神的高素質人才的關鍵環節,是培養學生動手能力和分析解決問題能力的主要手段[4-5]。本文從化工專業有機化學實驗教學現狀,實驗教學改革等方面進行探索,以期實現提高有機化學實驗教學質量,提高本科畢業生的專業素質的目的。
1著重強調操作安全及綠色化學
安全是化工行業的頭等大事。今年以來,全國共發生10起化工和危化品較大以上的事故,導致41人死亡。其中,較大事故9起、死亡31人,同比增加2起、8人,分別上升28.6%、34.8%;重大事故1起,即山東臨沂金譽石化“6•5”事故,導致10人死亡。特別是6月份以來,已接連發生5起較大以上事故[6]。無可厚非,化學實驗的主要目的是將課堂學到的理論知識應用于具體的實踐,并培養動手操作能力。以往的有機化學實驗,也是盡可能滿足這兩點寫在培養方案里的具體要求。然而,近年來,無論是實驗室還是化工廠,安全事故頻發,教育者必須從最開始嚴抓安全問題。因此,將實驗室安全相關培訓,作為進實驗室的第一堂課,非常有必要。這點,無論是有機化學實驗室,還是其他化學實驗室都應當嚴格遵循。就有機實驗而言,主要涉及到加熱、回流、萃取、過濾等操作,看似簡單,實則每步都有嚴格的操作規范,不按規范操作會帶來嚴重的安全隱患。如,加熱盤不可以觸碰到電源線、書本等;加熱回流嚴禁密閉操作,冷凝水上進下出;萃取的振蕩方式,及時放氣等等。這些操作相關的安全信息,授課教師都會講解,但是就目前狀況來講,強調的還不夠,需要再加大力度要求。除了這些有關實驗操作的安全教育,實驗樓逃生方法、滅火器使用方法、遇水火的應急措施、進實驗室穿實驗服、佩戴護目鏡,實驗室不可以穿拖鞋,女生不可以披發等等,必須多次強調,認真培訓,合格之后方可進實驗室開展實驗。并將安全知識考核記入實驗總評成績。環境問題不容忽視,民眾對化學的誤解之一就是來自化學化工帶來的污染和排放,因此要在學生做實驗的最開始,強調環保意識。將環境的可持續發展與有機合成結合,實現綠色化學。課程過程中,對于特定的目標產物,引導學生發掘它的各種不同的合成路線,教師對其進行評估,找到最綠色,原子經濟性最高的實驗方案。此外,在化學實驗中產生的有機廢棄物,如,萃取之后的水相、過濾后的濾液、反應后的溶劑、產生的固體廢棄物等,做到分類回收,放在各自的回收桶內,分類處理,降低對環境的危害。而不是一股腦倒進同一個廢液桶或垃圾箱,甚至倒入水槽。安全操作和綠色化學作為頭等重要的大事來抓,才能培養出專業過硬,對社會負責的合格的化工人才。
2調整課程安排,增強課程之間的關聯
有機化學實驗是化工專業本科生的專業基礎課,實驗安排為一學年,主要要求學生掌握基本的操作,如萃取分液、蒸餾(常壓蒸餾、減壓蒸餾、水蒸汽蒸餾、分餾等)、重結晶、熔點測定等,掌握合成固體、液體產物的方法。實驗安排8~10個。以往的實驗安排相互獨立,關聯性不大,為的是讓學生在有限的學時內,學到盡可能多的基本操作類型。一個實驗的好壞,對其他實驗影響不大,學生對實驗印象不深刻。因此在設計實驗的時候,適當加強各實驗間的關聯,讓學生在做新實驗的時候,能夠回顧舊實驗的思路或操作;同時也為下一個更新的實驗做準備。例如,讓學生先做合成乙酰苯胺的實驗,再進行以乙酰苯胺為原料的熔點測定實驗。學生知道了樣品純度對熔點測定有很大關系,因此在做合成實驗的時候特別用心,每一步都嚴格操作,特別是最后重結晶階段,寧可產率略低一點,也要保證產物的純度。合成苯基正丁醚的溴丁烷,由學生通過對正丁醇的溴化自己合成。學生為了保證醚化反應中原料足夠,在鹵代反應中尤其認真仔細,唯恐一步做錯影響兩個實驗。這樣,讓學生奔著對自己認真負責的態度,做好每一個實驗。在做實驗的時候,教師也可以很自然的對上面的實驗進行簡單回顧,并檢驗學生掌握程度。
3減少過度指導,加強實驗過程監控
以往有機化學實驗,很多教師為了加快實驗進度,避免出錯,將有機化學實驗的操作流程板書在黑板上,包括各步原料及加料順序。學生只需要照著黑板上的流程按部就班進行操作,就可以完成實驗,不必思考。教師還把實驗各步驟中可能遇到的各種問題,提前告訴學生,并給出正確的解決方案。學生只是機械的操作工,很少思考,實驗課變得很無趣,學生應付了事。教學中發現很多學生在進實驗室之前已將實驗報告的操作和現象部分寫好了。改革之后的實驗課程,在設計實驗的時候跟教材上略作改動,學生只抄教材的話,不能夠順利完成實驗。強調每做一步實驗,記錄該步操作及反應現象,強調即時性。教師講實驗的背景知識,合成路線,所用裝置等詳細講解,具體操作簡單講解。如給出要得到產物的量,各個原料的配比,催化劑的配比等條件,讓學生自己計算各個原料的質量(體積),催化劑的量,猝滅劑、中和試劑的量等。不必一一講述各個環節注意事項,在講好原則的基礎上讓學生自己領悟。實驗過程中,加強對學生操作的監控,遇到問題或者可能潛在危險,能夠及時阻止或者挽回。如在合成溴丁烷的實驗中,有機相時而在上層,時而在下層。教師只交給學生如何判斷有機相在上層還是下層的方法,而不是告訴他們每一步的有機相到底是上層還是下層。比較小的問題,不直接更正,而是讓學生自主改正或者讓同學幫忙改正。比如,學生在最初使用分液漏斗的時候,靜置分層過程結束,分液的時候往往忘記拔掉漏斗上的活塞,導致液體滴不下來。這個時候可以讓他旁邊的同學幫忙檢查。事實證明,由同學指出的錯誤,學生本人以及指出問題的同學記得最牢。這兩人整個后續實驗過程中,再也沒有犯過同樣錯誤。當然,對于有潛在危險的錯誤,教師應眼疾手快,馬上終止,之后再跟學生詳細講解危險成因、處理方式等。
4調整考核方式
以前的有機化學實驗成績,分為報告分和實驗操作分兩步分,報告30%,實驗操作70%。這樣對安全操作沒有起到重視,實驗操作的分數也有一定的主觀性。改革后的考核成績分為實驗成績和筆試兩部分,各占80%和20%。實驗成績又分為三部分:預習30%、操作40%、報告30%。這樣,將對一個實驗的考核細化,綜合對實驗預習準備情況、實驗具體操作、實驗結果整理等進行考評。注重成績的客觀性和公平性。實驗部分的成績為幾個實驗的平均值。筆試部分以閉卷考試的形式進行,考試內容包括裝置、分離提純方法等,更重要的是將安全操作、對突發事件的應急處理等有關安全事項作為考試內容,再次強調安全的重要性。在考試中加入對安全操作的考核,促進學生對安全更加重視。
5結語
通過改革,有機化學實驗教學取得了較好的成效。學生對實驗的預習更加積極主動,聽講更加認真,每一步操作都追求達到最好,更加重視操作規范性以及對反應廢棄物的處理。提前寫好實驗步驟實驗現象的現象消失,學生認真記錄實驗課程中的每一步操作每一個新的現象,并積極思考。學生的動手操作能力以及實踐創新能力都有所提升。最明顯的是,化合物產率較往屆均有提高,純度也提升了不少。達到了提高學生整體素質的目的。相信有機化學實驗改革,對于培養具有探究精神和創新能力的化工人才,實現化學教學的素質教育,培養高素質人才,起到積極的關鍵作用。
參考文獻
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作者:潘長多 單位:江蘇理工學院化學與環境工程學院
第四篇:藥學類專業有機化學實驗評價方法改革
【提要】對藥學類有機化學實驗課程考核評價方法進行改革實踐,改變原本建立在實驗結果和實驗報告基礎上的評價方法,對有機化學實驗課程從學生實驗前預習情況、實驗中操作水平和實驗素養、實驗后報告完整性3個方面進行全面考核,并細化、量化考核內容,實現對學生實驗課學習效果的全面評價。實踐證明,其能促進師生良好互動,激發學生積極性和主動性,有效提高實驗課教學效果,是行之有效的有機化學實驗課考核評價方法。
【關鍵詞】教育,藥學;專業業務;化學,有機/教育;實驗室;教育考核
有機化學實驗是本校有機化學理論課程的重要配套課程,是藥學類專業基礎實踐教學不可缺少的一個重要環節;是為保證實驗課教學效果、提高學生對實驗課的重視而獨立設置的一門實驗課程。目的是讓學生加深對有機化學基本理論知識的理解和掌握,掌握有機化學品使用規范和有機化學實驗安全常識[1],掌握常用的有機化學實驗技能并能進行簡單應用。該課程分為基本操作技能實驗部分和綜合設計性實驗部分,前者使學生在有機化學實驗的基本操作方面獲得較全面的訓練,后者使學生能根據實驗課題正確選擇儀器、安裝裝置、初步設計合理的分離提純方法及完成簡單的有機合成實驗,提高學生分析問題和解決問題的能力[2]。為培養學生嚴謹的科學態度和良好的實驗習慣,切實提高學生的獨立思考和動手能力,并通過實驗環節使理論課與實驗課的教學相輔相成,互相促進[3-4],作者將原來2人一組的實驗改為1人一組,并改革原有的只是建立在實驗結果和實驗報告基礎上的實驗課評價方法。新的評價方法從實驗前、實驗中、實驗后3個環節考核學生,旨在充分調動學生的積極性和主動性,激發學生對有機化學實驗的熱情,培養學生在實驗過程中的質疑、反思和創新精神,并使教師全面了解學生實驗效果,促進教學反思與總結,以便更好地開展后續教學活動,因此,設立了有機化學實驗課程的評價標準,見表1.
1實驗前考核學生預習情況
預習要求學生結合課本理論知識了解實驗原理,清楚實驗的操作步驟,掌握關鍵實驗操作要點,了解有關儀器的操作原理和使用方法[5]。如乙酸乙酯的制備實驗[6],其實驗原理是乙醇和乙酸在濃硫酸催化下的酯化反應,是可逆反應,產物除乙酸乙酯外,還有水,從原理中學生不難理解為什么要使用干燥圓底燒瓶作反應容器。再如乙酸乙酯粗產品的提純過程要求依次用飽和碳酸鈉、飽和食鹽水、飽和氯化鈣、水洗滌,學生若了解洗滌原理,就不會搞錯洗滌順序。在該實驗中,了解分液漏斗的操作原理,正確使用分液漏斗至關重要,常有學生因錯誤操作而導致產物丟失。對基本操作實驗,實驗書上都有參考的實驗步驟,學生了解實驗步驟,只能做到“知其然”,只有結合實驗原理了解每一步操作的原因,才能“知其所以然”,才能清楚每一步操作的來龍去脈,從容自如地開展實驗。對綜合設計性實驗,實驗書上給出大概的流程,具體操作細節要學生根據原理和基本操作中的經驗設計流程圖。在預習前教師可針對性地留幾個問題,引導學生預習,并要求學生在預習報告上進行書面解答。一份完整的預習報告包括實驗原理及目的的簡要概述;詳細的實驗步驟流程圖,每一步操作的目的;預留實驗現象和數據的記錄區;教師預留問題的解答。教師在實驗前檢查預習情況,預習達到要求的學生才能開展實驗[7-8]。
2實驗中考核學生操作水平和實驗素養
藥學是一門以化學、特別是有機化學為基礎的實踐性較強的學科,對學生實驗動手能力要求較高,藥學類專業本科學生實驗操作水平高低真實地反映了其綜合素質[9-10]。有機化學實驗課程的學習為藥學專業后續課程如藥物化學實驗、藥學綜合實驗等奠定了基礎。因此,在該課程中一方面要讓學生掌握基本的實驗操作和實驗技能,如熔沸點的測定,蒸餾、回流裝置的搭建,阿貝折光儀的使用等;另一方面要培養學生良好的實驗素養,包括良好的實驗習慣、科學作風和刻苦的實驗精神[11-12]。在實驗中學生應遵守實驗室各項規章制度,實驗過程安全、有序,實事求是記錄實驗數據,不得弄虛作假,實驗結束后按要求回收溶劑、藥品及廢液,自覺清理實驗用品和臺面。如從茶葉中提取咖啡因是綜合性實驗,先后要用到索氏提取裝置、蒸餾裝置、升華裝置、熔點測定儀,熱源用到水浴、沙浴,儀器裝置頗多,不僅能考查學生是否掌握有機化學實驗中常用裝置的搭建,常用儀器的使用,還能考查學生能否安全有序地開展實驗,實驗臺面能否時刻保持整潔。有些學生為了得到較高的產量,會多取原料,如苯甲酸的制備,偶爾會出現收率大于100%。產品收率的高低又是衡量實驗結果的標準之一,教師應細心觀察學生的實驗過程,對弄虛作假的學生一定要嚴懲并教育。教師合理、公平地評價實驗結果,才能激發學生認真實驗的積極性,培養學生實事求是的科學態度。因此,在實驗過程中對學生的考核包括實驗操作的規范性、實驗結果記錄的真實性和完整性、實驗事故及環境衛生清理。教師對實驗過程中的各個環節仔細觀察后給予評價,并將評價內容現場反饋給學生,一對一當場指導學生完善實驗操作細節,避免在后期實驗操作中出現同樣的問題。學生在有機化學實驗中打牢基礎,培養良好的實驗素養,對其以后開展后續相關課程的實驗是大有裨益的。
3實驗后考核學生實驗報告的完整性
實驗報告是對實驗全面總結后形成的,是在實驗后對預習報告的完善。一份完整的實驗報告包括簡要的實驗原理、實驗目的、詳盡的實驗步驟流程圖(實驗步驟應根據實際操作改動、與預習報告或有所不同),主要實驗裝置圖、實驗現象及實驗結果的完整記錄、實驗數據的合理分析及思考題。對實驗原理和實驗目的,主要在于理解,沒有必要長篇大論地抄一遍,因此,只要學生對其進行簡要概述。對實驗步驟,實際的和預習報告上的難免有些出入,要求學生尊重事實,在預習報告的基礎上進行修改。準確地描繪實驗裝置圖能幫助學生更深刻地掌握儀器的結構和使用方法,理解實驗裝置搭建的順序和各儀器應放置的準確位置。如普通蒸餾實驗中,燒瓶夾應夾在圓底燒瓶的磨口上,冷凝管夾應夾在冷凝管中部,這兩個夾子學生經常會混用,使燒瓶固定不穩;溫度計的位置也經常出錯,溫度計的水銀球上沿和蒸餾頭支管口下沿相平,位置不對,測量的沸點就不準確,通過實驗裝置圖的繪制和教師的書面指正,學生能加深印象,有效規避此類錯誤。對實驗現象和實驗結果,要求當場用水筆記錄在實驗報告上,數據若有改正應在原有數據上劃橫線,正確數據記錄在原有數據旁。實驗中得到好的實驗結果固然重要,但若實驗結果不理想,能正確分析原因也非常重要[13],在評價得分上能彌補實驗結果的不足。如正溴丁烷的制備實驗,有些學生的產物特別少,多半是在洗滌分液或干燥時損失了,有些學生的產物是渾濁帶水的,多半是最后一步所用儀器沒有干燥透徹,學生如能分析出具體原因,就能在以后的實驗中改進。思考題是對每項實驗中原理或操作中典型問題的反映,如乙醇的普通蒸餾中水浴溫度為什么可以設定在100℃,為什么止暴劑不能在接近沸點時加入,為什么體系不能密閉,哪個口是與大氣相通的,學生通過實驗體會或查閱資料完成思考題,加深對實驗的理解。總之,有機化學實驗作為一門獨立的考察課,本校沒有設考試,由于基本操作實驗較短,為3課時,綜合設計性實驗較長,為9課時,所以,最后的總成績是課時數的加權平均值。自采用該評價方法以來,明顯提高了實驗課教學效率。學生1人一組沒有了依賴性,課前必須認真預習,搞清楚實驗的來龍去脈;實驗課堂評價分3個環節,占了總分的50%,學生必須認真對待每一個環節,再也沒有時間玩手機了;在實驗報告中能準確畫出裝置圖,并對自己的實驗結果進行個性分析,培養其分析問題和解決問題的能力。教師也在評價中付出了更多的時間和精力,在每個環節均公布分值,給予學生反饋,實時進行教學互動,提升了實驗課教學效果。
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作者:徐春蕾 趙群 吳玉蘭 張敏 單位:南京中醫藥大學藥學院藥物化學教研室 南京中醫藥大學發展規劃處 高等教育研究與教學評估中心