地方院校有機化學實驗教改淺談

姚武冰，魏琪琦

(臺州學院，浙江 臺州 318000)

在課程改革教學中最為關(guān)鍵就是教學內(nèi)容和教學方式的改革，大學有機化學實驗就是化學和化工等這類課程中最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程[1]。地方性院校實驗教學受到傳統(tǒng)教育思想的局限性，在創(chuàng)新設(shè)計和科學設(shè)計方面有著較大的缺漏，而國內(nèi)外高校的有機實驗教學不斷改革升級趨于信息化、綠色化。隨著現(xiàn)代化教育對學生的創(chuàng)新能力和思考能力的要求提高，地方性院校在相應(yīng)的方面也亟需改革。

1 國內(nèi)外有機化學實驗教學改革的趨勢

1.1 利用信息化建設(shè)

隨著時代的發(fā)展和教學信息化的普及，傳統(tǒng)的化學實驗在操作方面存在一定的局限性，國內(nèi)對實驗教學方法進行改革。如果有一些實驗對外部的實驗環(huán)境有著很高的要求，或者在實驗的過程中，要求學生等待實驗結(jié)果，而學生需要等待很長的時間[2]，學生的學習效率降低了。環(huán)境影響、操作誤差、不同的實驗儀器等極易導致實驗出現(xiàn)失敗，而引入仿真模擬實驗可以模擬實驗所需的物理環(huán)境，使學生看到真實的實驗現(xiàn)象并得到準確可靠的實驗數(shù)據(jù)，除此之外還解決了實驗器材不夠，實驗外界因素過于復雜時導致實驗難以成功等不利的實驗因素[2]。

而國外對實驗教材進行了改革，實驗不再是單一無趣的文字，如Scoffstall 除了文字教材外，還有Course Website，這種實驗課程網(wǎng)站可以介紹有機化學實驗背景；計算機處理的分子模型、旋光異構(gòu)體、構(gòu)象分析等微觀世界[3]。這種方式可以讓學生從不同渠道系統(tǒng)地學習與實驗內(nèi)容相關(guān)的知識，拓展知識面，增加對學習有機實驗的興趣。

1.2 微量實驗有機結(jié)合

自人們對如何減少化學實驗對環(huán)境污染這個問題的重視度不斷增加，對于如何減少有機化學實驗廢液及固廢的排放的課題被國內(nèi)外的專家廣泛探究。1985年在美國被Butcher等人首次設(shè)計提出[4]，1988年，Wilecox Jr.在《Experimenta Organic Chemistry-A Small-Scale Approach》發(fā)表的部分內(nèi)容涉及到了材料藥品小量化規(guī)模的實驗，他提出藥品用量可以僅是普通使用量的1/5，實驗技能的鍛煉在于步驟的規(guī)范性，而不是單次實驗操作所使用試劑多寡[5]。在國內(nèi)，周科衍等也出版了《有機化學實驗》(第二版)[6]，提出了以常量與小量化實驗相結(jié)合的實驗與探究。

在有機實驗中總是或多或少的產(chǎn)生有害化和環(huán)境污染，所以實驗的綠色化尤為重要。而這種微量實驗大大減少了試劑的用量、實驗消耗、反應(yīng)廢棄物排放，還起到了要求的綠色環(huán)保和研究合成產(chǎn)率鍛煉學生實驗操作的目的，也節(jié)省了實驗經(jīng)費。

在查閱一些文獻后我們不難發(fā)現(xiàn)國內(nèi)、外化學實驗教學改革總趨勢都在不斷快速發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才是新時代對高等教育的要求，近年來地方性院校開始重視有機化學的實驗教育，也在不斷加強在實驗教學方面的建設(shè)，但現(xiàn)實中仍然存在一些問題需要進一步的優(yōu)化與改革。

2 地方性院校在有機化學實驗教學方面的現(xiàn)狀

2.1 實驗課程教授方式傳統(tǒng)

就目前地方性院校進行的實驗教學方案而言，實驗課程安排的課時數(shù)較少，一般為48～64個課時，課上通常以教師為主導，機械式灌輸知識，，即先按照課本內(nèi)容(實驗?zāi)康摹嶒灢襟E、注意事項等)講授30 min，學生再根據(jù)書上的要求進行一步步的實驗操作，實驗結(jié)束后上交實驗報告。在過程中，學生只是被動式教學，不懂得自己思考和探究實驗的可行性，也沒有一種主動參與設(shè)計實驗過程的創(chuàng)新意識，課前的預(yù)習也只是被動地抄寫書上的內(nèi)容進行預(yù)習和了解。

教師和學生都是按部就班地進行固定教育和操作，沒有創(chuàng)新意識也不會進行深入探討了解，這使開設(shè)實驗課程的真正意義難以得到全面實現(xiàn)[7]。在整個過程中只是做到了基礎(chǔ)目標，讓學生會做實驗完成課程考核，沒有達到實驗反思探究的深層目的。

2.2 理論教學與實驗脫節(jié)

由于一些地方性院校實驗儀器不足、學校不夠重視實驗教學等，會出現(xiàn)將實驗教師與理論教師分開，進行獨立授課教學的情況。教師之間不能很好的溝通，銜接工作沒有做好，分工不夠明確，不能落實相關(guān)知識的教授工作就往往會導致實驗與理論內(nèi)容脫節(jié)，在學生沒有理解理論知識前進行實驗，實驗失敗的可能性會增加，造成實驗教學時間和材料的浪費，同時學生也不能充分理解每一個實驗步驟的必要性；在理論學習一段時間后再進行實驗，學生會對知識點產(chǎn)生模糊，遺忘了一部分內(nèi)容，就不能將理論與實踐充分的結(jié)合。

綜上，理論教學與實驗教學是不可分割的一塊內(nèi)容，理論可以幫助理解每一步實驗藥品操作的必要性，為學生做實驗打好基礎(chǔ)，同時實驗教學也可以促進理論知識的理解與應(yīng)用，能夠?qū)⒗碚撿`活運用于實踐，達到融匯貫通能夠進行進一步研究并提出創(chuàng)新的效果。

2.3 實驗產(chǎn)生環(huán)境污染

本科有機化學實驗室排放的主要污染物是：1)具有強腐蝕性的廢酸、廢堿；2)易揮發(fā)、易燃、易爆的有機廢溶劑；3)有毒、高危險性的有機廢棄物[8]，如乙酸乙酯的制備實驗中產(chǎn)生的乙酸乙酯、硫酸鎂，溴乙烷的制備中產(chǎn)生的溴乙烷、硫酸等。在有機實驗過程中大多數(shù)實驗都會產(chǎn)生廢棄物，而地方性院校對培養(yǎng)學生合理正確地處理廢液固廢的意識較為薄弱，同時實驗室缺乏科學合理的管理，教師也在實驗課上疏于管理。學生隨意取用化學藥品，實驗結(jié)束后直接將實驗中使用的酸、堿、有機物等倒入下水道，最終導致廢氣廢物等對人體產(chǎn)生傷害，周邊環(huán)境產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的污染。

3 對地方性院校有機化學實驗教學改革的建議

3.1 優(yōu)化實驗內(nèi)容

傳統(tǒng)的大學有機化學實驗分三個階段組織教學，即：1)基本操作、基本技能實驗；2)合成實驗；3)綜合設(shè)計性實驗[9]。這樣設(shè)置課程會導致學生對基礎(chǔ)實驗產(chǎn)生輕視，過于簡單而失去學習的興趣，合成實驗花費的時間又太長，枯燥無趣，到了綜合實驗又不能理解核心思想。學生往往是不求甚解，做過算數(shù)，下次實驗時犯同樣的錯誤，周而復始實驗的效率、效果比較差[10]，只是進入了“做了后面，忘了前面”的一種沒有效率的局面。所以這三個階段在教學上不能夠獨立安排，要讓學生重視三者的密切性，對課堂教學理論基礎(chǔ)知識進一步的消化與理解，做到化學實驗知識的綜合運用。

地方性院校在實驗安排上可以做一些整合，例如乙醇的普通蒸餾收集的乙醇可作為制備乙酸的原料，合成的乙酸乙酯可進一步作為合成乙酰乙酸乙酯的原料，如教學需要，還可將乙酰乙酸乙酯作為中間原料制備酸或酮，所得產(chǎn)物可在驗證性實驗中研究其性質(zhì)[11]。這種方式可以考察學生對于實驗的了解情況，培養(yǎng)學生分析問題的意識，提高學生的整體素質(zhì)。

3.2 注重實驗綠色化

目前綠色化學實驗呼聲漸高，進行環(huán)境無害的化學實驗是化學實驗教學領(lǐng)域的長期目標[12]。在地方性院校的實驗教學中，首先教師要在認識上重視，在實驗操作和實驗講解過程中有意識的向?qū)W生強調(diào)綠色化學的理念，潛移默化的對其進行影響。在預(yù)習實驗時可以讓學生搜集資料，了解本次實驗所用實驗藥品的物理性質(zhì)和部分化學性質(zhì),特別是所用藥品是否有毒性、毒性的強弱、中毒途徑有哪些、如何預(yù)防等[13]。

近些年，小量化、微量化實驗的發(fā)展呈現(xiàn)極速上升趨勢，其大大減少了試劑的用量、實驗消耗、反應(yīng)廢棄物排放，減少環(huán)境污染，在國內(nèi)各大高校有85%以上的有機化學實驗采用了微量化和半微量化操作。因此，結(jié)合地方性學校的實際，在保證實驗效果和實驗操作訓練的基礎(chǔ)上，在部分合成實驗中采用試劑減量化，儀器小型化[14]。除此之外還可以將仿真技術(shù)充分利用，如甲烷替代的實驗為例，學生可以在虛擬的環(huán)境中使用實驗教學器材進行化學操作實驗，然后可以看到氯氣與甲烷反應(yīng)后，氯氣的黃綠色逐漸變淡，管壁上出現(xiàn)油狀物，與真實結(jié)果幾乎相同[3]，也可以實現(xiàn)綠色化、環(huán)境無害化的目的。

3.3 創(chuàng)新教學方式

在教學方面老師需要有一種創(chuàng)新性教學思維，將灌輸填鴨式教育轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)引導式教學，被動學習反而會磨滅學生對于實驗“刨根問底”的研究興趣，學生應(yīng)該成為班級的主要成員，積極探索實驗，促進師生之間的溝通和互動；同時注重將理論與實踐結(jié)合，讓學生學以致用，體會到學習理論知識的成就感，也能增加對有機實驗的興趣。

利用信息化平臺，如“翻轉(zhuǎn)課堂”，將網(wǎng)絡(luò)學習、課前學習、課堂學習及課后學習融為一體，為有機化學實驗教學改革提供了新的思路[15-16]。優(yōu)點在于將“線下”課堂與“線上”碎片化知識系統(tǒng)地整合，教師還可以將課程相關(guān)的文檔、視頻上傳至平臺，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢；學生可以通過手機隨時隨地下載瀏覽，也可以在討論區(qū)提出問題與其他同學一起探討交流，在“課前+課后”的每個環(huán)節(jié)都能科學化進行指導，讓教學更高效。

4 結(jié)語

為了應(yīng)對國內(nèi)外有機化學的發(fā)展大趨勢，同時培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才需要地方性院校在目前的基礎(chǔ)上對現(xiàn)有的有機化學教學方式進行創(chuàng)新和優(yōu)化，通過優(yōu)化教學實驗內(nèi)容、創(chuàng)新實驗方式，注重綠色化實驗，培養(yǎng)學生創(chuàng)新和綠色的理念，提高教學質(zhì)量，推動地方性院校的有機化學實驗改革進程，逐步跟上世界實驗教改的大趨勢。