探讨有机化学实验教学新模式的问题论文
摘要：为满足社会发展对人才的需求, 探索新的人才培养模式对现在高校的生存与发展至关重要。我国“十三五”规划明确提出了高校向应用型大学转型发展的总体目标, 而创新型应用人才的培养无疑是实现这一目标的“强心剂”。笔者将对有机化学实验教学模式进行初步探讨, 针对传统实验过程中存在的一些问题进行分析, 提出改革方案, 在新实验教学内容中植入“绿色化”、“应用性”等概念, 以此激发学生对有机化学实验研究的兴趣, 其最终目的是培养并向社会输送所需的专业化人才。
关键词：有机化学实验; 教学模式; 绿色化; 应用性; 专业化;
国家转型发展的关键时期急需高校培养出一批创新型应用人才, 有机化学实验教学在大学生的创新意识、创新思维和创新能力培养方面具有不可替代的作用, 也是提高化学学科教学质量的根本保证。[1]就从目前有机化学实验的教学内容来看, 大多数实验项目是单列的、孤立的, 而不是在综合型实验中进行的训练, 这容易使学生形成“照方抓药”的惰性, 不能主动的进行思考, 故而不利于培养学生的创新能力和对知识的应用能力。针对以上实际问题, 笔者主要从以下几个方面对有机化学实验教学新模式进行探讨。
1 结合专业特点, 选择、开发实验项目, 完善各专业的教学大纲
根据专业培养目标, 结合各专业学生的职业能力要求与职业去向, 选择符合专业特色的实验项目, 开发绿色化、应用性、创新型实验项目, 进一步修订、完善各专业的有机化学实验教学大纲。分大类建立必修实验项目和选修实验项目, 解决基本实验技能培养和为专业实践服务的问题。
2 优化设计实验
2.1 实验内容的优化
就目前的有机化学实验教学而言, 部分教学内容陈旧, 缺乏新意, 各项实验项目自成体系, 内容无关联作用, 大部分实验条件和过程不绿色。另外, 实验教学内容一直处于滞后状态, 与实际生活、生产相脱节。这些现状容易导致学生主观能动性的减弱, 并且容易丧失对实验研究的兴趣。因此, 笔者认为非常有必要转变传统的实验教学模式, 以《基础有机化学》教材中的经典理论为引导主线, 把握新形势下化学绿色化的发展方向, 结合我国高校提出的向应用型大学发展的目标, 更新传统的实验教学内容。其具体实施方案主要包括: (1) 引入实验新技术, 更新实验手段, 体现“时代性”, 如利用微波辐射进行合成。 (2) 对部分有机化学实验内容和方案进行改进、优化或更新, 体现“绿色化”, 在保证教学效果的前提下, 尽可能减少药品用量、使用低毒或无毒的药品、改进实验装置 (使用微量或半微量装置) 、缩短反应时间, 提高学生的实验兴趣。 (3) 结合生活、生产实际, 选择或开发新的实验项目, 体现“应用性”。如针对化工专业学生, 可开发一些精细化工产品的简单合成;针对食品科学专业, 可开发一些食品中有机物的提取、纯化、纯度检验等实验。这些应用性实验的开设, 不仅可以激发学生的学习兴趣, 还能培养学生的创新思维, 这将对有机化学实验教学起到有效的促进作用。[2]
2.2 改“验证性”试验为“探究性”设计实验
在传统实验教学当中, 验证性试验所占比例太大, 学生的知识面得不到扩充, 这容易导致学生学习积极性的丧失。因此, 有必要针对高年级学生开设探究性设计实验。在实验教学过程中, 在确保安全的前提下, 确立老师为引导、学生为主导的教与学的关系, 以此来调动学生进行实验研究的主动性和积极性。在这项改革中, 老师应当起催化剂的作用, 主要给学生点拨基础有机化学教材当中的'经典理论, 引导学生主动查阅文献资料, 让学生充分了解经典理论在实际生产和研究实践中的应用现状, 这样学生会产生一些自己的想法, 再和老师进行讨论, 确定探究性设计实验的方向和思路, 然后学生以小组为单位进行讨论、方案拟定和可行性分析, 老师在这个过程中要把好关。开设探究性设计试验, 目的在于激发学生实验探究的积极性, 让学生想实验、想研究, 这样使学生查阅文献能力、全面考虑问题的综合能力、实验动手能力以及对知识的应用能力都得到提升。[3]
3 开设“系列化、综合性”设计实验项目
综合性实验对学生创新能力和实验素养的培养也至关重要, 通过综合性实验训练, 学生的实践能力能得到有效提高, [4]因此, 非常有必要开设“系列化、综合性”设计实验项目。一方面, 以有机化学实验基本操作训练为依据, 将实验进行整合, 科学地选择、开发“系列化”实验, 既能避免进行多次重复操作的情况, 又能使药品循环使用, 还能激发学生积极认真地进行实验, 提高学生的实验操作能力。另一方面, 开发、增加“综合性”设计实验项目, 在充分研究学科前沿的基础上, 结合当今有机化学反应的热点问题, 立足于对本科生综合实验能力的提升和专业知识的加强, 激发学生的创新实践精神, 增强学生的学习兴趣, 让学生体会到有机化学理论的重要性和有机化学实验的魅力所在。例如, 增加设计实验, 以《基础有机化学》经典理论烯烃的亲电加成反应为理论依据, 以工业原料苯乙烯为起始底物, 采用绿色、温和的反应体系, 设计通过烯烃双官能团化[5]一锅法反应合成得到具有应用价值的药物中间体和精细化工中间体-溴代酮这一目标产物, [6]这一反应过程绿色化体现在采用氧化溴负离子原位产生溴单质, 然后在水溶剂中进行亲电加成反应, 产物中氧源来源于水。
4 对比国外实验教材预测国内有机化学实验教学改革方向
4.1 国内外实验教学研究与改革的现状分析
笔者对国外的有机化学实验教材及化学教育杂志进行了一些调研, 从中深刻体会到了有机化学实验教学改革的总趋势。从20世纪80年代到21世纪初, 有机化学实验主要由常量规模性实验过渡到现在的微量化或半微量化实验, 合成的可操作性难度提升, 同时对操作的技术要求也有了提高。此外, 国外特别是西方发达国家对环保的意识早与发展中国家, 他们的实验项目侧重于精准化绿色合成, 微量化实验不仅提高了学生的基本操作技能, 还节约了试剂用量, 降低了实验经费, 减少了大规模实验带来的反应废液的排放和处理成本。早在上个世纪八十年代, 我国教育工作者出版了以常量与微量化实验相结合的《有机化学实验》教材, [7]并被国内一些高校采用。随着有机化学实验技术和手段的日益发展和更新, 人们更加注重实验的有效性和过程的绿色化。先进科研工作者, 特别是承担《有机化学实验》教学任务的年轻教学科研人员清楚的认识到了实验教学改革的必要性, 并提出了符合绿色化微量或半微量合成实验的概念。但将微量实验用于本科生实验教学当中曾引起了一些争论, 原因在于微量实验操作难度大、可控性和重复性都不能保证, 因此极容易造成实验的失败。但真正体现出实验过程的绿色化, 这才是新形势下我国有机化学实验教学改革的关键问题, 也是难点问题, 值得我们每一位相关教学人员深思。
4.2 将现代新科技、新教学手段应用于实验教学课堂
当前科技飞速向前发展, 有机化学实验研究成果层出不穷, 特别是在我们国家, 有机化学科研工作者居多, 每天都有很多新成果公诸于世, 我国已成为世界上的科研大国, 这也给我们有机化学实验教学的改革带来了机遇与思路。因此, 非常有必要在学生基础实验教学内容中渗入科研的观点, 向他们展示相关领域发展的新成果、新动态, 以此扩充学生的知识面, 让学生认识到实验的魅力和重要性, 让他们想实验、热爱实验。另外, 通过使用新型的教学手段, 分享实验操作视频和有机化学实验相关的科技资源等, 以此来丰富实验教学内容。最终, 使教学效果得到提升。
5 结语
我们的目标是培养创新型应用人才, 通过引入新的实验教学模式, 优化实验教学内容, 完善实验教学大纲, 开发和选择新的实验项目, 增加有机化学实验的时代性、应用性、综合性和创新性, 提高实验过程的绿色化、安全性和可控性, 为有机化学实验的顺利开展提供有力保障。突出培养学生的实验操作能力, 重视学生的创新意识和创新能力的协同发展, 通过教学模式和教学内容体系的改革提高教学的有效性, 同时激发学生对有机化学理论和实验的学习兴趣, 为社会培养创新性的专业化人才, 为现代化建设做好人才资源的储备。这是当前我国高等院校义不容辞的责任。
参考文献
[1]孙文彬.开放性创新实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索, 2006.25 (2) :148-151.
[2]王翔, 秦晓燕, 杜东东, 陈平, 韦长梅.提高学生学习兴趣, 促进有机化学教学[J].广州化工, 2016.44 (24) :167-168.
[3]任玉杰, 吴海霞, 胡方, 郑世红.有机化学实验教学内容及教学模式的改革与实践[J].大学化学, 2007.22 (5) :11-13.
[4]罗娅君, 胡晓黎, 李松, 王志国, 王洪, 刘思曼.探索综合化学实验培养学生综合创新能力[J].实验室研究与探索, 2011.30 (11) :100-115.
[5]杨记.自由基引发烯烃1, 2-双官能团化反应研究[D].湖南大学, 2016.
[6]Q.Jiang, W.Sheng, C.Guo.Synthesis of phenacyl bromides via K2S2O8-mediated tandem hydroxybromination and oxidation of styrenes in water.Green Chem., 2013, 15, 2175-2179.
[7]周科衍, 吕俊民.有机化学实验 (第二版) [M].北京:高等教育出版社, 1984.
【探讨有机化学实验教学新模式的问题论文】相关文章：