以創新型人才培養為目的的有機化學實驗教學改革研究

劉艷霞

【摘要】有機化學實驗課程是化學專業、應用化學專業及相關專業大學二年級學生的實踐課程。為了培養思維及能力都適應新形勢的創新型人才，有必要轉變有機化學實驗的教學理念，改革原有的教學項目，并且增加研究型實驗內容的教學方法。保證能夠在有機化學實驗教學中傳授化學知識和基本技能的同時，訓練學生的創新及科研思維，培養他們的創新意識和能力。結果表明：有機化學實驗課上學生們分析問題、解決問題時運用了更全面、綜合的專業知識，主觀能動性增強，創新意識與能力大大提高了。

【關鍵詞】創新? 有機化學實驗? 教學改革

【基金項目】內蒙古自治區高等教育科學研究“十三五”規劃課題（NGJGH2018248）。

【中圖分類號】O621.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）25-0059-02

有機化學實驗在整個大學化學實驗中占有很重要的地位，它是化學專業本科生需要上一學年的專業基礎課程，可使學生掌握有機化學實驗的基本操作和基本技能，配合理論教學，驗證、鞏固和加深有機化學講授的基本理論和基本知識[1]。另外，有機化學實驗課還可以培養大學生分析與解決問題的能力，是促進知識向實踐轉化、培養創新型人才的必要實踐課程。

國內外的教育教學工作者對有機化學實驗的教學改革研究有很多，為了實現有機化學實驗在加強學生創新意識和實踐能力方面的作用，采用的方法各異，有的注重教學方法改革，有的注重實驗內容改革，也有的注重實驗方法改革。根據文獻報道，北京大學改編教材后，項目內容有120多個實驗，幾乎涵蓋了有機化學理論的每個方面。麻省理工學院編著了《Organic and Inorganic Laboratory》、《Chemistry Laborat？鄄ory Techniques》等重要課程，注重于實踐能力方面[2]。

我校屬于新進本科院校，所以為了提高教學效果，培養創新型化學專業人才，促進高等教育可持續性發展，有必要對我校有機化學實驗課程進行改革。

本研究主要從以下三個方面進行有機化學實驗教學改革探討：

1.轉變實驗教學理念

目前，每個科目分別開展各自的實驗項目。然而，理論應用于實踐的過程是多學科的綜合應用。為了加強學生理論結合實踐的能力，培養創新型人才，未來應逐步將實驗教學向綜合性發展。結合實踐需求，將不同科目的實驗項目進行綜合，或者是將不同的理論知識應用于同一個實驗教學項目中。所以，針對此項，首先修改了教學計劃，有機化學實驗課中盡可能地融入除有機化學知識外的其它化學知識，如無機化學（上）（下）、物理化學（上）（下）、分析化學（上）（下）等學科的知識。

2.對有機化學實驗教學項目進行改革

培養創新型人才的有機化學實驗課程，首先是有機化學知識在實驗中的應用，同時也是實驗課程對有機化學理論知識的真實反映，是實驗知識與有機化學理論知識的結合[3]。因此，根據教學計劃重新制定了教學大綱，新大綱中的實驗項目如下：蒸餾和沸點的測定，分餾，液態有機化合物折光率的測定，萃取，C6H10的制備，C2H5Br的制備，C6H22O的制備，C4H8O2的制備，Stober法制備SiO2微球，TiO2納米粉體的制備，KH2PO4晶體的合成和生長，CaO2的制備及含量測定，活性炭的制備及吸附性能研究，納米BaTiO3粉體的制備，直接沉淀法Al2O3前驅體制備過程中含水量的研究。

新的實驗項目與以前的有機化學實驗課的內容相比，體現出了幾個優點：

（1）加強了有機化學實驗的綜合性和應用性

新的實驗項目壓縮了基礎性、驗證性的內容，選取了幾個代表性的實驗，如：蒸餾和沸點的測定、分餾、液態有機化合物折光率的測定、萃取。使大學二年級學生掌握實驗基本操作及技能的同時能夠熟練一整套設備的選取、組裝及使用，再結合各個學生對實驗和研究的興趣，采用多樣性和開放性的實驗手段，使學生能將無機化學、分析化學、有機化學、物理化學等理論知識與實踐認識綜合性的應用于有機化學實驗中，所以加入了以下幾個實驗項目，如：C6H10的制備，C2H5Br的制備，C6H22O的制備，C4H8O2的制備，Stober法制備SiO2微球，TiO2納米粉體的制備，磷酸二氫鉀晶體的合成和生長，過氧化鈣的制備及含量測定。

（2）加入研究型的實驗內容

研究型的實驗，是大學生在掌握了基本的有機化學實驗技能的基礎上，再利用所學的化學理論知識和在綜合型實驗中多次訓練的實驗能力和方法，真正地制備出生產、生活所需要的物質[4]。上面大綱中活性炭的制備及吸附性能研究、納米碳酸鋇粉體的制備、直接沉淀法氧化鋁前驅體制備過程中含水量的研究三個實驗內容的加入，正是研究型實驗內容的設計，在生物質活性炭的制備及吸附性能研究的實驗中，以內蒙古牧區的羊糞或小麥、玉米等秸稈為原料，采用化學活化法制備生物質活性炭，學生在自己查閱文獻資料后，選擇不同種類的秸稈，不同活化劑，單一活化劑或混合活化劑進行實驗，實驗過程可以設計單因素水平實驗，也可設計三因素三水平實驗，最后通過檢驗活性炭對亞甲基藍的吸附性能而得到最優活性炭及最優制備條件。如李夢雨同學的實驗過程是用羊糞作為原料，用H3PO4-（NH4）2HPO4混合溶劑作為活化劑，并研究活性炭對亞甲基藍的吸附性能?？疾榱藛我蛩豀3PO4-（NH4）2HPO4濃度、浸漬比和吸附時間對吸附性能的影響，得出最佳因素是20%-10%、4：1、3h，再設計濃度是0.2-0.075、0.2-0.1、0.2-0.125，浸漬比3.5：1、4：1、4.5：1，吸附時間2.5h、3h、3.5h的三因素三水平正交實驗，并對活性炭吸附性能進行優化條件研究。結果表明：實驗條件在濃度20%-12.5%、浸漬比4.5：1、吸附時間2.5h的條件下，制備出的活性炭吸附效果最佳，吸附值可達4.79mg/g。另外，邵丹丹同學以北方小麥秸稈為原料，采用磷酸活化法制備活性炭，也是研究其吸附性能。首先，設計單因素實驗，吸附量最大的因素條件是：磷酸濃度40%、浸漬比2：1、吸附時間為110min。為了得到比較全面的數據，設計以磷酸濃度是35%、40%、45%，浸漬比是1.5：1、2：1、2.5：1，吸附時間是100min、110min、120min的三因素三水平正交實驗，并對活性炭進行了最優化吸附性能的研究。實驗結果表明：磷酸濃度為0.4、浸漬比1.5：1、吸附時間110min制備出的活性炭吸附效果最佳，吸附值可達0.92mg/g。

研究型實驗的加入不僅鍛煉了學生查閱文獻、設計實驗的能力，同時也完整地體驗了整個實驗中科研實踐的全過程，有興趣的同學還可以根據自己的實驗內容完成論文的撰寫，所以，培養學生科研能力的同時也有利于學生畢業論文工作的開展。

（3）培養了學生的創新意識和創新能力

有機化學基礎性實驗與有機化學驗證性實驗的學習，是學生學習有機化學實驗所必需掌握的基本技能與基本操作，基礎必須打好、學扎實才能建立起有機化學實驗課程下一步的計劃，而二者學習的目標也是為有機化學綜合型實驗奠定基礎，有機化學綜合型實驗涉及的專業知識更全面，需要有機化學、無機化學、分析化學、物理化學等化學學科的知識融會貫通，同時也需要開放性教學方法及應用性實驗項目的相輔相成。

有機化學綜合型實驗又是有機化學研究型實驗的過渡，有機化學綜合型實驗是內容上、知識上的綜合，與研究型實驗相比較，研究型實驗加入了學生自己查閱文獻、設計實驗、體驗了自己完成一個完整的實驗的全過程，每個同學的實驗步驟、實驗方法不盡相同，學生很有成就感，也很有興趣，知識掌握得更透徹，主觀能動性增強創新意識與創新能力也在逐漸的具備，而這種能力在有機化學綜合型實驗與有機化學研究型實驗的訓練中會逐步增強，循環作用。

3.總結

轉變有機化學實驗的教學理念，改革原有的教學項目，并且增加研究型實驗內容的教學方法。使得學生學習有機化學實驗課興趣提高，分析問題、解決問題時運用的知識不再單一，主觀能動性增強，大大提高了創新意識與能力，為化學專業創新型人才的培養貢獻了實踐過程這一方面的力量。

參考文獻：

[1]聶旭亮，陳金珠，彭大勇.淺析農業院校應化專業有機化學實驗教學的策略[J].江西化工，2014（03）：168-169.

[2]鄭春滿，韓喻，謝凱.有機化學實驗教學改革與學生創新能力培養的研究[J].高等教育研究學報，2011（01）：100-102.

[3]楊曉蘭，胡雪原，趙旭東，胡湘南，李勤耕，廖飛.探索教學研究型實驗室開放培養創新型人才[J].實驗室研究與探索，2011（07）：384-386.

[4]鄭婷婷，武沛，劉佳奇，孟祥福，左霞.師范專業有機化學實驗教學模式探索與實踐[J].實驗技術與管理，2015（01）：199-202.