苗濤（淮北師范大學(xué)　化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，安徽　淮北　235000）

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高校有機化學(xué)實驗教學(xué)改革與探索

苗濤
（淮北師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，安徽淮北235000）

摘要：作為化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科學(xué)生的一門重要的基礎(chǔ)實驗課，有機化學(xué)實驗對學(xué)生學(xué)習(xí)、理解、掌握有機化學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生實驗操作技能以及提高學(xué)生理論聯(lián)系實驗的能力都起著重要作用.但是傳統(tǒng)的有機化學(xué)實驗教學(xué)存在著一些問題如內(nèi)容固定，教法單一，學(xué)生的主體作用沒有體現(xiàn)等，教學(xué)效果欠佳.本文從優(yōu)選實驗內(nèi)容，改革教學(xué)方法，注重學(xué)生為主體，以及建設(shè)綠色有機化學(xué)實驗室等方面進行了改革與探索，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有效地提高了有機化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì).

關(guān)鍵詞:有機化學(xué)實驗；實驗教學(xué)；教學(xué)改革

1　引言

有機化學(xué)實驗是一門重要的基礎(chǔ)實驗課，是化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科學(xué)生的主干課程之一.有機化學(xué)實驗作為有機化學(xué)理論課的有效輔助和補充，不但能夠幫助學(xué)生更好地理解理論內(nèi)容，而且能夠有效地訓(xùn)練學(xué)生的基本操作，掌握有機化合物的分離、合成、純化和鑒別的方法.另一方面，有機化學(xué)實驗課是實踐性的課程，對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、觀察能力、理論聯(lián)系實踐、分析與解決問題的能力及創(chuàng)新思維能力等方面的起著不可替代的作用[1].但是，目前高?；瘜W(xué)實驗課存在不足，如教學(xué)內(nèi)容固定、單一，教學(xué)方法比較呆板，教師在教學(xué)過程中“照本宣科”，學(xué)生在實驗中“照方抓藥”，應(yīng)付差事，很少動腦筋去思考問題，更不能發(fā)現(xiàn)問題.因此，如何全面提高有機化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量，以及在實驗教學(xué)中如何發(fā)揮教師的導(dǎo)向作用及學(xué)生的主體作用，更好地提高學(xué)生的綜合素質(zhì)是我們化學(xué)實驗教師面臨的重要課題.本文從分析有機化學(xué)實驗教學(xué)過程中存在的弊端出發(fā)，針對有機化學(xué)實驗教學(xué)中的問題提出了幾點改革嘗試.

2　有機化學(xué)實驗教學(xué)存在的弊端

2.1實驗內(nèi)容設(shè)置不合理

傳統(tǒng)有機化學(xué)實驗教學(xué)的目的是要求學(xué)生掌握基本的實驗操作，掌握鑒定和合成基礎(chǔ)有機化合物的方法.因此，實驗基本操作，簡單有機化合物性質(zhì)的檢驗以及基礎(chǔ)有機化合物的制備構(gòu)成了高校有機化學(xué)實驗的大部分內(nèi)容，基本操作和單個化合物的合成成為實驗課程安排的重點，這些實驗在方法和結(jié)果上是一定的，從而導(dǎo)致學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)流于形式，難以激發(fā)學(xué)生的實驗興趣.在實驗過程中，學(xué)生在方法上按部就班地操作，在結(jié)果強調(diào)與教材一致，而重要的實驗現(xiàn)象觀察和分析被忽略了.這樣，實驗課教學(xué)的結(jié)果是學(xué)生機械地記住實驗步驟和實驗結(jié)果，而學(xué)生理論聯(lián)系實踐能力和分析以及解決問題能力的并不沒有得到煅煉和提高.

2.2實驗教學(xué)方法單一，教學(xué)效果欠佳

一直以來，許多師生認為有機化學(xué)實驗課是有機理論課的附屬品，對實驗課重視不夠.在學(xué)生開始做實驗之前，教師通常會將要做的實驗講解一遍，這種以教師為主體講授的授課方式成為了有機實驗課的教學(xué)主要內(nèi)容，其中包括實驗裝置的搭建，藥品的用量，實驗步驟以及注意事項等.學(xué)生在實驗的過程中，只要依據(jù)教學(xué)參考書的步驟“照方抓藥”，完成實驗就可以了.這種單一的教學(xué)方法把有機化學(xué)實驗變成了對教學(xué)參考書和教師講解的驗證過程，忽略了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，抑制了學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，影響了教學(xué)效果[2].

2.3環(huán)保意識不足，污染情況不容忽視

目前有機化學(xué)實驗內(nèi)容多，覆蓋面廣，因而所產(chǎn)生的污染物范圍廣，品種多，組成變化大.由于污染物具有這樣的特點，排放后集中處理起來變得困難.當(dāng)前，在化學(xué)實驗室中，每天都有許多學(xué)生在做實驗,實驗過程中不可避免的會產(chǎn)生“三廢”（廢液、廢氣和廢渣），而這些沒有經(jīng)過無害化處理的廢物通常都直接排放到環(huán)境，長期累積，嚴重污染環(huán)境[3].因此，有機化學(xué)實驗中污染物的毒害性和對環(huán)境的污染不容忽視.

3　有機化學(xué)實驗教學(xué)改革探索

3.1合理優(yōu)化和設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容

實驗教學(xué)內(nèi)容的質(zhì)量關(guān)系到學(xué)生對該課程的興趣和學(xué)習(xí)的動力.有機化學(xué)實驗的內(nèi)容較多，為了提高教學(xué)質(zhì)量，需要做到以下幾點：

3.1.1選擇有代表性的實驗內(nèi)容

有機化學(xué)實驗的教學(xué)目的是通過有機實驗訓(xùn)練學(xué)生的基本實驗技術(shù)和技能，使學(xué)生掌握重要化合物的合成、分離、純化和鑒定，.因此，首先要在強化基本操作訓(xùn)練上下功夫.基本操作是化學(xué)實驗的基礎(chǔ)和重點，對學(xué)生掌握化合物的合成、分離、鑒定和實驗技能的提高都起著重要作用，同時有助于學(xué)生形成良好的實驗習(xí)慣和扎實的實驗技能.在我們的教學(xué)中，蒸餾、回流、重結(jié)晶和色譜法等操作實驗是我們精選的內(nèi)容.實驗開始前，詳細地介紹了各個操作的要求及要點：包括了解實驗儀器的性能、使用步驟和維護的方法，要求學(xué)生掌握實驗儀器的使用方法，安裝操作順序，適合使用的實驗內(nèi)容以及注意事項等.為了加深學(xué)生對實驗操作的印象，在實驗過程中要求學(xué)生多次動手練習(xí).通過這些實驗可以進一步地提高學(xué)生的基本操作能力，促使他們較快地適應(yīng)科學(xué)研究工作.乙酸乙酯的合成、溴乙烷的制備等典型合成實驗的選擇使學(xué)生在驗證和鞏固理論知識的同時，強化了實驗操作.

3.1.2開設(shè)自主設(shè)計型實驗，提高學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?/p>

如何在有限的課時內(nèi)使學(xué)生的實驗?zāi)芰Φ玫教岣撸窟^去，實驗所需的儀器，藥品均有實驗員準(zhǔn)備好，學(xué)生做實驗按部就班，只需將試劑按照教材步驟滴加即可.學(xué)生只是機械地操作，毫無主動性可言，離開教材，就無法下手.因此，有必要對有機化學(xué)實驗內(nèi)容進行調(diào)整，以建立起從接受型到培養(yǎng)綜合型的教學(xué)體系.在實驗教學(xué)改革中開設(shè)綜合實驗可以拓寬有機實驗的內(nèi)容，增強學(xué)生的綜合實驗素質(zhì)，如開設(shè)一些自主設(shè)計型實驗.所謂的自主設(shè)計實驗是教師安排一個實驗課題給學(xué)生，學(xué)生拿到課題以后，根據(jù)已掌握的相關(guān)知識，結(jié)合文獻資料，設(shè)計出實驗路線，然后與教師討論其可行性，經(jīng)過可行性分析以后，合理的實驗方案交給學(xué)生實施的一種新型實驗課開課方式.自主設(shè)計實驗?zāi)軌蛴行У靥岣邔W(xué)生的創(chuàng)新和實踐能力.在選題時，教師可以參考較早開設(shè)設(shè)計實驗的綜合型大學(xué)所選的課題.然后教研室集體討論，要求所選題目難度適中，能夠鍛煉學(xué)生的解決問題和動手能力.例如，我們開設(shè)了己二酸和肉桂酸制備的自主設(shè)計實驗，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合能力.在實驗課之前，提出實驗題目和實驗?zāi)康?，學(xué)生查閱資料，寫出實驗原理，制定實驗方案，然后討論實施.在實施的過程中，許多同學(xué)根據(jù)自己設(shè)計的路線很好地把握試劑配比及實驗裝置的選擇，順利完成了實驗，個別失敗的同學(xué)也找到了失敗的原因，吸取了教訓(xùn).實驗結(jié)束后，通過同學(xué)們廣泛的探討，他們明白了自己設(shè)計的路線的優(yōu)缺點.自主設(shè)計型實驗的開設(shè)，考查了學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力，鍛煉了他們的動手能力以及獨立思考、設(shè)計和完成實驗?zāi)芰Γ囵B(yǎng)了他們分析問題和解決問題的綜合素質(zhì).

3.2改革有機化學(xué)實驗教學(xué)方法，注重學(xué)生為主體

在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，作為“主演”的教師負責(zé)講解實驗內(nèi)容包括實驗?zāi)康摹嶒炘?、操作要點和注意事項等.作為“聽眾”的學(xué)生聽完后按照要求和固定的程序進行實驗.因此學(xué)生在預(yù)習(xí)的時候缺少壓力和積極性，預(yù)習(xí)常常流于形式.這樣限制了學(xué)生自由發(fā)展和自我思考的空間，影響了學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮，不利于學(xué)生實驗?zāi)芰涂茖W(xué)創(chuàng)造力的培養(yǎng).因而要更新實驗教學(xué)觀念，改變教學(xué)方法.

首先，教師應(yīng)轉(zhuǎn)變角色，由“主演”變成“導(dǎo)演”，這樣教師不僅要掌握和講述與實驗有關(guān)的理論知識，還要熟練把握實驗進度以及了解實驗過程中可能出現(xiàn)的問題，做到“胸有成竹”.同時，教師課堂授課關(guān)系到能否激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，一個優(yōu)秀的教師能把枯燥無味的課堂內(nèi)容講的生動形象.這就要求教師應(yīng)善于把握實驗教材與大綱，努力創(chuàng)造積極的問題情境.鼓勵學(xué)生去思考、探索，發(fā)現(xiàn)問題，大膽尋求解決問題的方法與途徑，力求解決問題的新穎性和高效性.在指導(dǎo)實驗過程中，教師要認真負責(zé)、注意觀察學(xué)生實驗進度，提醒學(xué)生實驗中要注意的問題，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時解決，嚴格把好質(zhì)量關(guān).學(xué)生應(yīng)由“聽眾”變成“主角”.作為“主角”學(xué)生首先要練好基本操作這一“基本功”.為此，我們制定了詳細的實驗教學(xué)計劃，上課前，要求學(xué)生認真預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容包括實驗原理、步驟、注意事項等，通過詳細的預(yù)習(xí)寫出具體的實驗預(yù)習(xí)報告.上課時，要求一位同學(xué)為大家講解和演示，通過這種方式可以有效地扭轉(zhuǎn)他們被動的接受知識的局面，轉(zhuǎn)變成主動發(fā)現(xiàn)知識.學(xué)生成為教學(xué)活動中的“主角”，有助于調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性，有利活躍課堂氛圍.當(dāng)然學(xué)生還不具備流暢講解的能力，同時對實驗內(nèi)容也不可能把握地十分準(zhǔn)確，示范時難免會出現(xiàn)錯誤，這時教師要發(fā)揮其“導(dǎo)演”的作用，及時糾正和指導(dǎo)，共同完成教學(xué)內(nèi)容.

3.3引導(dǎo)學(xué)生樹立綠色化學(xué)理念，積極創(chuàng)建綠色化學(xué)實驗室

上世紀(jì)90年代出現(xiàn)的綠色化學(xué)，就是為了從源頭上防止和治理環(huán)境污染，其核心是利用化學(xué)技術(shù)和方法，在化學(xué)過程中采用無毒無害的原料或可再生資源，通過控制反應(yīng)條件使化學(xué)品在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)廢物的零排放，同時產(chǎn)品對人體的健康沒有危害，對環(huán)境不產(chǎn)生污染[4].

目前，除了工業(yè)生產(chǎn)引起的環(huán)境污染以外，高?；瘜W(xué)實驗室所引起的環(huán)境污染也不容忽視.如何減少有機化學(xué)實驗污染以及對實驗污染的防治研究正逐漸被各個高校所重視.近年來，我們以綠色化學(xué)為指導(dǎo)思想，精選實驗內(nèi)容、改進實驗條件，為創(chuàng)建綠色化有機學(xué)實驗室進行了積極的探索.

首先，引導(dǎo)學(xué)生樹立綠色化學(xué)的理念.在培養(yǎng)學(xué)生各項實驗技能，完成實驗教學(xué)內(nèi)容的同時，還要對學(xué)生進行綠色化學(xué)和環(huán)境保護教育.將“綠色化學(xué)”、“綠色技術(shù)”、“化學(xué)原子經(jīng)濟性”以及“可持續(xù)發(fā)展”等理念貫穿于整個化學(xué)實驗，例如，要求同學(xué)們在化學(xué)品使用過程中遵從5“R”原則(rejection拒用、reduce減量、recycling回收、reuse重復(fù)使用、regeneration再生)，避免實驗中藥品的浪費和污染問題.通過對學(xué)生實施綠色化的教育，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴肅認真的科學(xué)態(tài)度和環(huán)境保護的責(zé)任心，同時能夠通過相關(guān)理論和方法去解決化學(xué)實驗中的污染問題，提高學(xué)生環(huán)境保護的能力和素質(zhì).

其次，選擇“綠色化”的實驗內(nèi)容.有機實驗課程與理論課密切相關(guān)，有機實驗課程在訓(xùn)練學(xué)生操作能力的同時，能夠?qū)ο嚓P(guān)理論進行驗證和應(yīng)用.但是，在教學(xué)實踐中，應(yīng)盡量選擇無毒或低毒，后處理容易的，對環(huán)境影響小，操作簡便，并且能夠?qū)崿F(xiàn)同一個目的實驗.淘汰或改進毒性大、危險性大、對環(huán)境污染嚴重、以及“三廢”后處理困難的實驗項目.我們在有機實驗教學(xué)中，通過選用無毒、低毒的實驗藥品和試劑來實現(xiàn)有機實驗的綠色化.如重結(jié)晶實驗使用水作為溶劑，用“肉桂酸”的合成代替“喹啉”的制備，減少了有毒、致癌試劑“硝基苯”、“苯胺”等藥品的使用.在經(jīng)典實驗苯乙酮的制備中，我們用生理毒性比苯小得多的甲苯為原料，改為制備對甲基苯乙酮等.綠色化的實驗內(nèi)容達到了同樣實驗?zāi)繕?biāo)，同時降低了有毒試劑對身體的傷害和對環(huán)境的污染.

再次，實現(xiàn)化學(xué)實驗的微型化.作為20年發(fā)展起來的一種化學(xué)實驗新技術(shù)、新方法—微型化學(xué)實驗[5]是在微型化的儀器中進行實驗.由于實驗儀器小，所使用化學(xué)試劑微量即可，反應(yīng)時間也大大縮短，然而實驗現(xiàn)象卻不受影響，可以明顯觀察實驗結(jié)果，同時操作方便安全，所產(chǎn)生的廢物比傳統(tǒng)的方法要少的多，減輕了對環(huán)境的污染.因此，微型化學(xué)實驗對化學(xué)實驗的“綠色化”提供了一條有效途徑.比如，乙酸乙酯、甲基橙和乙酰苯胺的制備等微型化實驗，達到了相同的教學(xué)目的，取得了較滿意的教學(xué)結(jié)果，同時降低了水、電能源的損耗.微型化學(xué)實驗并不是常規(guī)實驗方法的簡單縮小，而是利用微型化實驗儀器對實驗內(nèi)容進行創(chuàng)新的再現(xiàn).它有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手能力，有利于增強學(xué)生的環(huán)保意識，提高有機化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量，同時取得良好的環(huán)境效應(yīng).

最后，科學(xué)合理的處理“三廢”[6].在有機化學(xué)實驗室里，應(yīng)設(shè)立廢酸槽和廢堿槽，一段時間后，將其進行中和達到規(guī)定的PH為6-9后排放.在實驗的教學(xué)中，教師要強調(diào)學(xué)生環(huán)境保護的重要性，同時言傳身教，從自身做起，積極營造一個干凈、環(huán)保的綠色化學(xué)實驗室.督促學(xué)生遵守實驗室規(guī)則，禁止亂扔、亂倒行為，減少有害物質(zhì)的任意揮發(fā).同時，設(shè)立相應(yīng)的廢液槽，不同的廢液須倒入指定容器內(nèi)，并按照相關(guān)的方法進行妥善處理，能夠再利用的要進行回收.有害廢液、廢渣特別是有毒藥品如氰化物、重鉻酸鉀、鉛鹽、砷、汞的化合物等不得直接倒入水池，火柴梗、廢紙屑應(yīng)投入廢紙簍中.通過對“廢棄物”的治理，不僅解決了實驗室中廢物的污染問題，而且使學(xué)生親自參與到環(huán)境保護的活動中，切身體會到環(huán)境保護的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保責(zé)任感，增強了綠色化學(xué)和環(huán)境保護的理念，使同學(xué)們真正關(guān)心和重視綠色有機化學(xué)實驗室的建設(shè).

綜上所述，通過優(yōu)化實驗內(nèi)容和增加選題的自主性和開放性對有機化學(xué)實驗教學(xué)改革進行了幾點嘗試.發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，增加了學(xué)生更多展現(xiàn)自己能力的機會，增強了學(xué)生節(jié)能、減排的的環(huán)保意識.使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)得到了充實和完善，學(xué)生的實驗動手、思考能力和應(yīng)用能力得到鍛煉和培養(yǎng).然而，有機化學(xué)實驗教學(xué)改革是個持續(xù)的過程，只有不斷地適應(yīng)變化、發(fā)展的新形勢，及時精選和更新實驗內(nèi)容，重視和加強現(xiàn)代化的教學(xué)技術(shù)和方法在有機化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用，才能達到有機化學(xué)實驗教學(xué)改革的新高度.

參考文獻：

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收稿日期：2015年10月23日

中圖分類號：O6-3

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）01-0012-03