新晋应用型本科院校有机化学实验教学改革探讨

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小编: 新工科建设是我国高等教育主动应对新一轮科技革命与产业革命的战略行动。有机化学实验作为一门实践性强的基础课程,与有机化学理论课相辅相成。本文结合作者的教学实践经验,



在教育改革和发展的新形势下,新工科建设更加强调推进素质教育和课程改革,同时也有着更加注重结构优化和模式创新[1]。为了提高学生的创新创业能力,确保其达到行业所需质量标准,基础专业课程建设下的教学改革势在必行。

有机化学实验是化学专业独立开设的一门基础实验课,也是一门实践性课程,它是有机化学的重要组成部分,是高等院校化学专业及相关应用化学、环境监测和营养检测等专业学生必修的一门重要基础课。有机化学实验是通过系统地、科学地安排各项实验项目,训练学生掌握有机化学实验的基本操作技能,印证有机化学基础理论知识并加深对理论的理解,培养学生正确选择有机化合物的合成、分离与鉴定的方法,提高学生分析和解决实验中所遇到问题的思维能力和动手能力,同时培养学生理论联系实际、严谨求实的实验作风和良好的实验习惯。通过实验使学生掌握有机化学实验的一些基本操作技能,学会一些重要有机化合物的制备、分离、提纯和鉴定方法。

笔者所在院校--郑州工程技术学院,以“一二三四”工程为抓手,围绕“建设对地方经济社会发展有一定支撑作用、在省内外有一定影响力的应用型本科院校”这一战略目标;促进学校由“专科学校向本科院校、综合型院校向应用型院校”两个转型;实现“教学质量、管理水平、创新创业”三个跃升,确保“师资队伍素质、教学科研水平、学生综合能力、学校发展活力“四个”显著增强”,全面改革整体推进。在“以人才培养为核心,服务地方经济”办学宗旨的理念下,如何让学生们学好有机化学,掌握有机化学实验的基本技能,为今后的学习、考研或就业打下扎实的根基,是每一位有机化学老师都应该思考的问题。笔者根据近三年的教学经验以及对教学过程中所进行的改革进行探讨,切实加强学生学习与创新的素养,提高新晋本科院校应用型人才的培养质量。

1有机化学实验教学过程中的问题

1.1对有机化学实验的认识不足

对有机化学实验的认识不足主要体现在两个方面,首先,是对有机化学实验内容的认识不足。有机化学作为一门实验学科,理论与实践是相辅相成的,理论研究是为了更好的指导实践生产,而实践生产则是对理论研究的来源和有效验证。而在传统教学理念下,有机化学实验被看作是有机化学理论课的重要补充,从而不被老师和同学们重视,这样的观念是与课程设计相背离的[2];而且,有机化学实验的学时数一般24~36学时之间,占有机化学课程总课时数的27%~34%,对比国外有机化学实验的教学占总课时的44%,还是明显偏少[3]。

其次,对有机化学实验认识不足还体现在安全意识薄弱和环保意识欠缺上,在有机化学实验中,经常会使用一些沸点低,易挥发的溶剂,如乙醚,乙醇,丙酮等等,这些易挥发溶剂大多数还具有可燃性;大多数有机化合物都是具有一定毒性或者腐蚀性的,比如苯胺,硝基苯,浓硫酸,浓盐酸等等;另外,做实验时所使用的玻璃仪器如果操作不当很容易发生碎裂,对实验人员造成伤害。但是,在有机化学实验课程中,还是偶尔会出现随意请假,忘记穿实验服,带护目镜,戴手套的情况,实验结束后,对于残留物的处理也没有进行很好的分类,随意乱放乱倒的现象时有发生。

由此可见,有机化学实验并没有被足够的重视,正是由于这种认识上的不足,使得学生在实验上对自己的要求不如理论课严格,实验操作能力不过关,以至于实验室中安全事故频发。

1.2实验课程设置不合理

作为一个升本不久的院校,我校正在努力进行各方面的改革和完善,以促进学校由“专科学校向本科院校、综合型院校向应用型院校”两个转型。但是,一些课程设置方面还不甚合理,笔者就以所授的有机化学实验课程为例:

首先,有机化学实验课程的设置没有与有机化学理论课很好的对应,而且各个实验在顺序上的安排也没有很好的逻辑性;有机化学作为一门实践性很强的学科,理论与实验相辅相成,在安排课程进度时,应该考虑到二者之间的关系,在时间上应该彼此呼应,同时,各个实验之间也应该循序渐进,分类进行。

其次,有机化学实验的内容设置过于陈旧,多为验证性实验与物质性质实验,而能够很好的提高学生学习能力和创新能力的设计性实验却很少;有机化学作为一个不断发展的学科,每天都会有新的研究结果出现,而且实验课程的设计应该以培养学生动手能力为目的,更加注重学生的动手能力和实践创新能力[4]。

最后,实验内容没有进行很好的分类,有机化学是一门知识点众多而规律性很强的学科,其对应的实验课程亦是如此,只有进行及时更新和分类才有利于学生进行归纳,在以后的实践中遇到问题,才能及时做出正确的处理方式。

1.3教学手段和考核方式单一

学生们忽略理论联系实际,过于看重应试能力的原因很大程度上决定于考核手段,有机化学实验亦是如此,由于实验课程中,学生做实验的熟练程度和操作技能仅仅依赖于单纯的实验报告和实验预习报告,学生们难免会更加注重实验结果而忽视实验过程,导致学生做实验时,按照实验讲义按部就班的做一步看一步,简单的对实验步骤进行重复[5]。另外一个原因是老师们在实验课程的教学中手段过于单一,不夸张的说,教学模式依然停留在20世纪,教学过程中依然是对讲义进行边讲解边示范的方式,并没有利用现代教学手段,去积极引导学生,提高学生的学习兴趣和热情。

2对有机化学实验进行的改革与探索

2.1加入思政教育

习近平总书记指出:“要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业发展新局面。”这一重要论述,为高校思政教育指明了方向。

如果深入挖掘,有机化学课程中的思政元素由很多,不论是理论课还是实验课,思政元素的加入不仅能够在立德树人的教育本质上丰富与发展了思想政治教育理论体系,而且能够将有机化学实验中的学习方法更加具体化的呈现给学生。

经过查阅整理资料,在强调实验课程的重要性时,向学生展示:纵观有机化学的发展史,十九世纪初期,第一位向“生命力”论挑战的德国化学家维勒(W?ler),通过人工合成尿素,第一次完成了无机物到有机物的转化,不仅打破了无机界和有机界的绝对界限,动摇了“生命力”论的基础,更是开辟了有机合成新领域。以及诺贝尔化学将获得者—被誉为“现代有机合成之父”的有机合成大师伍德沃德(Woodward),如何通过有机合成来为人类社会的文明做出贡献的。这些案例都说明了有机化学作为实验学科,有机实验的重要性,实验才是理论的来源。课堂上这些素材的使用,不仅能帮助学生理清理论与实验课的联系,更能让学生们明白实验课的重要性。

2.2对实验课程重新设置

有机化学实验很多,但是实验课程的数量安排是有限的,为了提高学生的综合素养,必须对现有的实验课程进行调整。

在实验内容方面,我们选择具有代表性且能够锻炼学生动手能力的实验,在课时一定的情况下尽量将实验进行整合分类,比如:在将“乙醇的蒸馏”更改为“乙醇的蒸馏与沸点的测定”;将“苯甲酸的重结晶”更改为“苯甲酸重结晶与熔点的测定”等。这样的实验内容设置,不仅能够在实验时长几乎不变的情况下增加了实验容量,而且将不同状态的物质(液体和固体)的提纯方法有效的增加进来,使得实验课程的安排更具逻辑性。

在实验课程的整体设置方面,经过与有机化学理论课代课老师的沟通,我们对课程的设置进行了调整,选择“分—总”的框架结构的基础上,增加开放性实验和综合性实验的设置,首先,对实验进行针对性的设置以对学生进行强化训练,如蒸馏、重结晶、薄板层析、柱层析等,帮助学生掌握基本操作,在这些实验完成的基础上再设置综合性实验,如肥皂的制备、茶叶中提取咖啡因等,这样的课程设置不仅能够与理论课相对应,同时也很好的锻炼了学生学以致用的能力。

在实验仪器的使用方面,我们也尽量增加了一些大型仪器的使用,以使学生了解到实验仪器的工作原理、使用方法,为他们今后的科研道路做好铺垫,比如:在蒸馏的过程中增加了旋转蒸发仪,并详细介绍了其使用方法,这样的训练也为他们日后做毕业设计或者科研提供了帮助。

2.3增加实验绿色化教育

为了提高学生的环保意识和自我保护意识,在有机化学实验课程的过程了,我们有意增加了绿色化教育的环节。首先,在选择实验项目时,在不改变实验结果的情况下,尽量选择无毒或者低毒性的实验试剂,如在萃取的过程中,尽量使用乙酸乙酯或石油醚代替二氯甲烷和甲苯等溶剂,并且在蒸馏之后要求学生回收溶剂,以实现实验过程的绿色化,并且有效的杜绝了学生在实验过后将废液随意倒入下水道的现象;其次,在教学过程中,积极引导学生进行充分的预习,比如:上课前往学生工作群里发一些与实验相关的视频,帮助学生更加清楚的了解课堂内容等,在学生的预习报告中,要求学生须把实验仪器及药品的使用方法、物理性质,化学性质提前查清楚,以使学生更加清楚实验的安全性;最后,对实验的残余物进行绿色化处理,不仅能够提高学生的环保意识和自我保护意识,而且能够意识到环保的重要性,更加有益于他们的身心健康,从根本上改变“谈化学而色变”的不良现象,为打造绿色化学贡献自己的力量。

2.4对考核手段进行改革

有机化学实验是一门独立的课程,涉及内容广泛,因此进行考核是一个必要环节。考核以平时实验为主,包括实验基本操作是否顺利完成,是否得到理想结果,实验预习报告是否认真,实验报告是否按照要求完成,以检查学生的实验学习情况,并促进学生学习,同时结合学生平时成绩,包括学生实验室卫生保持及打扫、实验期间与老师的互动情况。

正如文章开头所说,目前有机化学实验课程存在的问题就是学生只看重实验结果,忽视实验过程,而造成这种现状的原因就是考核手段的不完善,根据观察和研究,我们决定摒弃之前只看实验报告和实验结果的考核方式,使用预习报告(20%)+实验过程记录(30%)+实验报告(50%)的考核模式。对各个考核环节进行了详细的说明,预习报告主要考核点在于,对实验原理的掌握,实验仪器,实验装置工作原理的理解;实验过程的记录,主要考核学生对于实验操作的熟练程度,实验装置安装的顺序是否正确,搭建是否美观,是否符合“横看一个面,纵看一条线”的原则,以及实验过程中对实验现象的记录是否属实、详细等方面;实验报告主要考核点在于,对于实验过程的记录,实验结果的分析,实验现象的描述,实验中问题的解决方式等。

通过这样的改革,学生们认识到实验过程的重要性,明白了做实验的意义,课堂气氛变得更加活跃,学生们也养成了独立思考的习惯,对实验中遇到的问题和特殊实验现象会结合理论课中的知识进行分析和解释。

3结束语

综上所述,在教育改革和发展的新形势下,高等院校的有机化学实验教学对于提高大学生的综合素质至关重要,教师需要根据自身教学实践经验,针对教学过程中的问题,对课程设置、教学内容、教学手段、考核方式等多方面进行改革,以使学生掌握有机化学实验的一些基本操作技能,学会一些重要有机化合物的制备、分离、提纯和鉴定方法;同时,通过实验获得必要的感性认识,验证和巩固所学的有机化学知识。从而培养理论联系实际的工作作风、严谨的科学态度、良好的实验习惯以及分析问题和解决问题的能力。为培养合格的化工及其相关专业人才,奠定良好的基础,切实提高本科应用型人才的培养质量。

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