有機化學設(shè)計性實驗教學內(nèi)容的選擇與實施

李克華

（長江大學化學與環(huán)境工程學院 湖北 荊州 434023）

有機化學設(shè)計性實驗教學內(nèi)容的選擇與實施

李克華

（長江大學化學與環(huán)境工程學院 湖北 荊州 434023）

在有機化學實驗教學中開設(shè)設(shè)計性實驗是提高實驗教學質(zhì)量、培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力的有效途徑。本文主要介紹了有機化學設(shè)計性實驗教學內(nèi)容的選擇及實施辦法，指出“天然有機化合物的提取”和“Lewis酸催化合成有機酯”是兩個適宜的有機化學設(shè)計性實驗項目。

有機化學；實驗教學；設(shè)計性實驗

實驗教學作為高等學校教學工作的重要組成部分，是培養(yǎng)合格人才的基本環(huán)節(jié)，在學生能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高方面有其獨特的作用。通過實驗教學，可以培養(yǎng)學生的動手能力、分析和解決問題的能力、正確的思維方法及嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和工作作風等，在培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強能力、高素質(zhì)”的創(chuàng)造性人才方面，實驗教學更有其重要意義[1]。現(xiàn)行的基礎(chǔ)化學實驗教學體制下，實驗教學內(nèi)容以驗證性實驗為主，教學方法上，實驗儀器和藥品由實驗員準備，教師講解和演示，學生“照葫蘆畫瓢”完成實驗。雖然驗證性實驗對培養(yǎng)學生熟練地掌握基本實驗技能、加深對基本理論的理解無疑是非常重要的,但對于培養(yǎng)學生獨立思考和解決實際問題的能力是遠遠不夠的，也不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此,當前高校實驗教學改革應該：“面向21世紀教學內(nèi)容和課程改革計劃，保留少量必開的經(jīng)典驗證性實驗,增開綜合性、設(shè)計性實驗”。

所謂設(shè)計性實驗,是指學生根據(jù)給定的實驗任務書，查閱文獻資料,自行設(shè)計實驗方案、準備實驗儀器和藥品、獨立進行實驗操作,最后書寫實驗報告,總結(jié)實驗結(jié)果的實驗。由于設(shè)計性實驗的主體是學生,整個實驗過程由學生獨立設(shè)計和操作，實驗中出現(xiàn)的問題由學生自己提出并設(shè)法解決。因此,在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神、提高學生分析問題和解決問題的能力、提高學生綜合能力方面具有重要的作用[2、3]。

由于這種設(shè)計具有較大的靈活性,需要學生在牢固掌握基礎(chǔ)知識和基本方法的前提下富有創(chuàng)造力。因此,如何合理選擇設(shè)計性實驗教學內(nèi)容和有效實施實驗教學便顯得尤為重要。

1 設(shè)計性實驗教學內(nèi)容的選擇

在有機化學實驗中,即使實驗目的和要求相同,但如果實驗原理和實驗方法不同,實驗方案也往往具有多樣性。因此實驗教學中,如能選擇典型的課題通過多種實驗方案的設(shè)計和實施,則可有效地訓練學生思維的廣闊性。其次實驗內(nèi)容要簡便可行。因此，選擇作為設(shè)計性實驗的內(nèi)容,應當是學生能夠根據(jù)自己所學的有機化學知識和技能,獨立的或在教師的啟發(fā)指導下,靈活并創(chuàng)造性地對所提出的實驗內(nèi)容給出解決方案。

設(shè)計性實驗教學內(nèi)容的選擇是進行實驗設(shè)計的關(guān)鍵一步,決定著實驗能否順利解決。課題面選擇過小或過于簡單便失去了“設(shè)計性”實驗的意義,難以達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的目的,反之,課題選擇過大或?qū)嶒炛笜诉^高,超出學生的能力范圍,使學生喪失信心,也得不到相應的效果。選題的一般原則是根據(jù)教學大綱,兼顧學科發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢,以學生已經(jīng)掌握的基本知識為基礎(chǔ),可適當高于所學知識,有利于學生將已學過的知識系統(tǒng)化和實用化,有利于啟發(fā)學生探究學科理論。選題最好與科研任務結(jié)合起來,充分體現(xiàn)設(shè)計性實驗的探索性和創(chuàng)造性。目前,針對有機化學實驗課程,我們主要選擇以下2個方面的實驗作為設(shè)計性實驗。一個是天然有機化合物的提取，如芹菜、馬齒莧等植物中黃酮的提取，另一個是Lewis酸催化合成有機酯，如乙酸乙酯、乙酸正丁酯的合成等。前一個實驗可以讓學生進一步了解有機化學與生活的密切關(guān)系，學習從天然植物中提取有用成分的方法，進一步激發(fā)學生學習有機化學的興趣。后一個實驗則可進一步拓寬學生的知識面，學生不僅知道濃硫酸可用作催化劑合成乙酸乙酯，通過查閱文獻還能知道硫酸氫鈉、四氯化錫、三氯化鋁等也可作為催化劑合成有機酯。這兩個實驗的方案設(shè)計可以多種多樣，實驗方法既簡便易行,又包含了多種實驗操作，并且符合“綠色化學”的要求，因此，很適合作為設(shè)計性實驗。

2 設(shè)計性實驗教學的實施

2.1 實驗準備——方案設(shè)計

教師布置實驗項目之后,學生利用課余時間到圖書館、資料室查閱有關(guān)手冊、文獻進行分析選擇,同一組的兩個同學互相討論,最后根據(jù)所學的理論知識和實驗基本方法及操作給出實驗方案。在正式做實驗前交指導教師審閱。教師審查其設(shè)計是否合理,如果其中有一些小錯,可以不予提出,讓學生在實驗的過程中自己去發(fā)現(xiàn)并糾正。但如果是原則性的錯誤以致會導致儀器設(shè)備的損壞,或者會造成不安全影響,教師應及時給予指出,并加以提示,讓學生能設(shè)計出基本合理的實驗方案。對沒有完成好實驗設(shè)計方案或?qū)嶒炘O(shè)計方案不合格的學生,指導教師可不讓其做實驗。對預先沒有給出儀器與試劑的設(shè)計性實驗,教師還需根據(jù)學生的實驗方案準備所需的儀器與試劑。

2.2 實驗進行——操作與探索

對于有機化學實驗課程的設(shè)計性實驗,由于學時數(shù)較少,設(shè)計性實驗中所涉及到的少部分內(nèi)容及儀器對學生來說有的還比較生疏,所以在實驗課前,教師還要作簡單的提示和講幾條注意事項。學生根據(jù)自己的實驗方案進行實驗。在實驗過程中,允許學生對實驗方案進行適當?shù)恼{(diào)整。實驗過程中,教師應認真巡視,觀察每位學生的每一個操作,發(fā)現(xiàn)不合規(guī)范的操作及時糾正并給予示范。根據(jù)學生不同情況,隨時提出具有針對性的問題,以啟發(fā)他們認真觀察和分析實驗現(xiàn)象,增強他們獨立思考和解決問題的能力。

2.3 實驗總結(jié)——報告與交流

在實驗結(jié)束的時候，每人都要提交一份實驗報告，并可一般安排1個課時開展實驗報告會，利用PPT的形式進行實驗答辯。各小組將實驗原理、實驗方法與結(jié)果陳述結(jié)束后，指導教師和其他小組可以進行提問，實驗小組成員進行答辯，使每個學生對不同題目的設(shè)計性實驗都有一定的了解。通過總結(jié)交流使學生體驗研究過程，擴展知識面，開拓視野，將學到的感性知識上升為理性認識。指導教師可對整個設(shè)計性實驗情況進行全面總結(jié)，指出共同的問題和不足，對富有創(chuàng)造性的設(shè)計實驗小組進行重點講評，充分肯定學生們的大膽設(shè)計和創(chuàng)新實踐，培養(yǎng)提高學生的求知欲望和創(chuàng)新能力。

總之,有機化學設(shè)計性實驗對學生扎實掌握有機化學基礎(chǔ)理論、基本知識和技能,培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力和動手能力的培養(yǎng)有著非常明顯的效果,是一種富有活力的具有創(chuàng)新激情的實驗教學,能夠為學生提供一個發(fā)揮自主創(chuàng)造能力的天地。在這個天地里,可以培養(yǎng)學生探索研究“未知”事物的性質(zhì),發(fā)揮學生的主動性、積極性、獨立性和創(chuàng)造性,使實驗教學過程變成學生發(fā)現(xiàn)信息、捕捉信息、加工信息、研究問題、增長知識的過程，是培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力的有效途徑。幾年來的實踐表明，“天然有機化合物的提取”和“Lewis酸催化合成有機酯”是兩個適宜的有機化學設(shè)計性實驗項目，在培養(yǎng)提高學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力等方面都起到了積極的作用。

［1］孟慶繁，逯家輝，王貞佐，等.探索性實驗是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效途徑[J].實驗室研究與探索，2004，23(1)：85-88.

［2］高艷陽,董培榮,王金霞.對設(shè)計性實驗的認識與思考[J].實驗技術(shù)與管理, 2003,20(6)：125-127.

［3］張捷莉,丁旭光,趙彩虹.開設(shè)設(shè)計性化學實驗的探索與實踐[J].鞍山師范學院學報,2002,4(3)：68-69.

李克華（1964—），男，湖北洪湖人，1984年畢業(yè)于華中師范大學化學專業(yè)，獲理學學士學位，1997年于石油大學獲工學博士學位，現(xiàn)為長江大學教授，主要從事實驗教學與研究工作。

※湖北省教學研究項目2010345，長江大學教學研究項目2009017。

王爽］