地方高校精細化學品實驗教學改革的探討

張學清，巴哈爾古麗·別克吐爾遜，張 俊

(伊犁師范大學化學與環境科學學院,新疆 伊寧 835000)

為了滿足當今社會對新型人才的要求，以及提高學生的動手操作能力和獨立思考能力[1]。同時，精細化學品化學實驗作為應用化學專業一門重要的實踐課程[2-3]，通過該實驗教學使學生在掌握精細化學品化學理論知識的基礎上，獲得從事精細化學品技術開發的實驗技能以及應用意識。同教研室老師一起對精細化學品化學實驗進行了探討及改革，對以往的實驗教學方式和實驗項目都進行了調整，加強學生對實驗教學的重視度。在實驗過程中，引導學生認識和體會實驗與科研的關系，使學生了解科學研究的過程，培養學生的動手能力、分析問題和解決問題能力、科研素養，為學生的畢業論文、就業和深造打基礎。

1 我校精細化學品化學實驗教學中存在的問題

教學方式方面，我校精細化學品實驗教學依然沿用傳統的教學模式進行授課。首先學生撰寫預習報告；之后教師講授實驗原理、實驗操作過程及注意事項；最后學生按照教材中的實驗步驟完成操作。而在撰寫預習報告過程中，大多學生也只是應付式的抄寫教材內容，沒有做到對實驗內容的充分理解；學生的實驗基礎存在差異，即便是老師講解后，個別學生還是表現得無從下手；在實驗過程中，由于是以小組為單位進行實驗，個別學生表現出積極性不高，出現了“看組員做實驗”的現象；實驗報告的書寫很不規范，主要表現在數據記錄與處理，以及結論和思考題部分的記錄、處理不完整，部分同學有抄襲的現象。

在考核方式方面，學生的成績一般是由實驗報告和平時表現組成。在實驗報告的撰寫中，有的學生因字跡工整而獲得較高的成績，但其在操作過程中又表現的不那么出色。而有的學生恰好相反。故此不能很好的反映學生的真實水平和能力。

2 精細化學品化學實驗教學探討

對于上述在精細化學品化學實驗教學中出現的問題，我們教研室老師進行了一系列改進措施的探討，希望得到更好的教學效果。

2.1 提高學生對精細化學品化學實驗教學重視度

精細化學品化學實驗教學對應用化學專業學生而言，是一門重要的實踐課程，是學生鞏固所學理論知識的重要課程實踐。首先，教師給學生講解精細化學品化學實驗課在本專業學習中的重要性，使學生了解實驗課程的主要任務及目標；其次，教師可以從學生后續課程的學習，以及將來考研或從事化學相關工作等角度給學生分析精細化學品化學實驗的作用，從而激發學生對實驗教學的興趣和重視度。

另外，通過列舉我們日常生活中所見或所用的精細化學品來引出實驗，吸引學生。使學生了解到自己所做實驗項目在實際生活中的應用。以此來提高學生對實驗教學的興趣。

2.2 實驗項目的調整和擴充

隨著精細化學品工業和社會的不斷發展，原有的一些實驗項目已經不太符合當下的培養計劃。如何從眾多的精細化學品中挑選出一些具有代表性且適合本科教學的產品用作相關專業的實驗教學，使學生在掌握精細化學品的實驗原理與制備方法的同時，了解精細化學品在生產生活中的應用情況，從而進一步激發學生對實驗教學的興趣。所以調整教學內容就顯得尤為重要。因此，對原有教學內容做以下調整和擴充。

(1)結合地方特色，調整實驗教學內容[4]

本校作為地處祖國最西端的地方性高校，根據學校自身的辦學理念和培養目標，計劃在新課改框架之下，可充分利用當地資源，對原有的實驗教學內容進行適當的改進。

原有教學內容中肥皂的制備實驗，在現階段的實驗教學內容中，不論是在眾多的精細化學品中還是在實驗的操作性上，都顯得比較普通和單調。再者，伊犁州當地有許多精細化學品制備原料。例如，伊犁州霍城縣有大片的薰衣草種植基地。因此，我們計劃將薰衣草及其加工產品應用到肥皂的制備中，以此來對原有肥皂的制備實驗進行內容的擴充。

首先讓學生先從易得的薰衣草中提取精油和純露：稱取一定量的市銷薰衣草干花進行浸泡一定的時間，然后裝入干燥的蒸餾瓶中，加入適量的蒸餾水進行浸泡，連接好試驗裝置，檢查其穩固性與氣密性。然后用電熱套加熱燒瓶至沸騰，并在常壓下保持微沸狀態。大約一小時左右，停止加熱。待蒸餾裝置冷卻至室溫以后，將接收瓶中的油水混合物通過分液漏斗進行分離提純，上層液為精油，下層液為純露，稱重并計算精油提取率。

然后以所制備的精油和純露作為原料制備薰衣草味香皂：將氫氧化鈉少量多次的加入到純凈水中，邊加邊攪拌直到氫氧化鈉全部熔化，將所制備的堿液放置一旁等待降溫到50度左右。然后加入適量的事先提取的精油和純露于油脂中，再將堿液倒入油脂中，在倒入的時候也要采取少量多次的方式倒入，邊加邊攪拌，直到皂液出現粘稠狀，最后可在皂液中加入一些薰衣草干花。將皂液倒入模具中定型、脫模。便可得到薰衣草手工皂。

除此之外，依靠當地的豐富的養蜂資源，可以很便捷的得到制備潤唇膏的原料-—蜂蠟。首先，讓學生先將所購得的農家蜂蠟進行溶解過濾，去除雜質，再將所得到的蜂蠟和橄欖油加入到燒杯中，水浴加熱，用玻璃棒攪拌，使其完全溶解后加入一粒維生素e，再次攪拌，使其充分混合，膏體材料準備好后，保持其在液體狀態。灌裝前也可向準備好的膏體材料中加入香精，或口紅粉來制備簡易的口紅。為防止出現空鼓現象，影響后期擰出使用，將液體分兩次小心倒入唇管里，先倒入三分之二，之后再倒入三分之一。

這些日用化學品都是具有較高附加值的精細化學產品，也是我們日常生活中常用的化工產品[1]。依次作為實驗教學內容，能更好的引起學生對實驗教學的興趣和積極性。并且此類產品的制備，操作簡單，實驗條件溫和，適合本科實驗教學要求。這樣，既豐富了教學內容，同時也有助于培養學生的探究習慣和創新意識，極大的提高學生的實驗積極性[5]。同時，學生可結合自己所學精細化學品化學理論知識，更加直觀的理解表面活性劑和日用化學品等知識，這也將有利于提高精細化學品化學的教學質量。

(2)緊跟科技發展，豐富實驗教學內容

學生已經學習相應的理論知識，并且在基礎實驗教學中已經學習了如常壓蒸餾、減壓蒸餾、回流裝置，薄層色譜、柱色譜等一些基礎實驗技能。因此，教師可從自己的科研項目或最近幾年報道的文獻中選擇一些可通過多步、能涉及多個基本實驗操作的藥物活性分子的制備方法。例如，我們教研室有老師常做一些酰腙參與的反應研究，我們探討將酰腙的制備列入到精細化學品化學實驗中。

酰肼的制備，如圖1所示[6]。向圓底燒瓶中加入一定量的有機羧酸、無水甲醇和濃硫酸，回流狀態下反應，TLC檢測到有機羧酸反應完全，停止反應，旋轉蒸發儀去除溶劑，然后滴加飽和碳酸鈉溶液調節體系pH≈7，用乙酸乙酯萃取三次，合并有機相，用無水硫酸鎂干燥，濃縮得到酯的粗產品，稱量，用于下一步反應。

將上一步制得的粗產品酯溶于無水乙醇中，加入酯三倍當量的水合肼(80%)，回流狀態下反應，TLC檢測至底物酯反應完全，旋轉蒸發儀去除乙醇，冷卻、結晶、過濾，干燥得酰肼。

圖1 酰肼的制備

酰腙的制備，如圖2所示[7]。向圓底燒瓶中依次加入一定量的酰肼、醛或酮、及乙醇，回流狀態下反應，TLC檢測反應完成后，旋轉蒸發儀濃縮，柱層析 (洗脫劑為石油醚：乙酸乙酯) 分離，得白色固體。

圖2 酰腙的制備

在此實驗教學中，及涉及到了在基礎實驗教學中，所學習的回流、減圧蒸留、萃取、過濾和重結晶等實驗操作技能，也涉及到了薄層色譜、柱色譜分離反應產物等實驗技能。其教學目的在于學生要鞏固一些在基礎實驗課程中所學的基本操作外，另外還需要掌握一些特殊的實驗操作，如無水無氧操作、薄層色譜、柱色譜分離反應產物等。同時，也要充分利用學校已有的表征儀器，對學生所做的實驗產物進行檢測驗證，如紅外光譜、液相色譜等進行測試驗證。學生通過這樣的訓練，一方面，訓練了學生操作大型儀器的能力，為學生提供了接觸科研前沿的機會，另一方面為學生后期做畢業論文、升學深造等做準備。

2.3 改進實驗教學方法

打破傳統的教學模式[8]。精細化學品化學實驗教學是一門綜合性課程，是學生在學習了有機化學、分析化學等專業基礎課程后所開設的，因此學生已經具備了一些有關合成、實驗方案分析等實驗能力。所以，教師可以在實驗前將一些改進或新增的實驗項目在做實驗前發給學生，讓學生以小組為單位進行討論實驗方案，明確實驗步驟，反應條件，以及在實驗中所能用到的儀器和藥品，及所用藥品性能等，并考慮在實驗過程中的注意事項。然后讓指導老師檢查實驗方案的可行性，對實驗方案進行及時必要的調整，再進行實驗。在實驗過程中，按現有的實驗條件，盡可能使每個學生獨立的完成實驗。但也考慮到本科教學人數比較多，以及實驗設備的不足，也可以兩個人為一組，共同完成實驗。

這樣，有利于培養學生獨立思考和動手解決問題的能力，使學生在實驗教學中有更大的參與感和獲得感，從而提高實驗教學質量。

2.4 改進考核方式

在實驗成績中，實驗報告部分可按學生書寫的規范程度，實驗數據的完整性、準確性進行打分，但對平時成績部分一直沒有規范化，應該對這部分成績進行細化，因為在實驗教學中，學生的實驗操作能力比規范的書寫實驗報告冊更為重要，而以往的教學過程中，將其作為平時成績的部分，未進行細化打分。所以最終成績不能全面的反映出學生實驗技能水平。故對此部分成績進行分值比例的細化。

(1)實驗報告的組成統一

實驗報告在一定程度上能反映出學生的學習態度和實驗表現[9]。故老師們結合本課程的特點，對實驗報告的書寫做出了統一的要求。將實驗報告分成6個部分：①實驗目的；②實驗原理；③實驗步驟；④藥品及儀器；⑤現象、數據記錄及處理；⑥誤差分析及思考題。其中前4部分作為預習報告部分，要求課前完成；后2部分實驗之后完成，并盡可能在課堂上完成。以此為標準，可按學生所寫實驗報告的完整性進行評閱。

(2)成績構成

表1 精細化學品化學實驗評價體系

在做實驗之前，還是要進行實驗預習，并要撰寫預習報告。在書寫實驗藥品的同時，要求學生查詢所用藥品的理化性質，寫進實驗報告中，因為近幾年高校實驗室事故中，部分原因是由于學生不清楚所用藥品的性質而導致的。在做實驗前教師先檢測預習報告，并對預習情況打分，歸入平時成績中。還有出勤情況、實驗操作的準確性、理論測試等都納入平時成績，理論測試可以檢測學生是認真做了預習還是只抄寫教材內容。并對每部分所占比重進行細化，如表1所示。這樣既能更好反映學生的真實水平和能力，也能使學生清楚平時成績部分的詳細構成。

3 結 語

通過對精細化學品化學實驗教學的改革，教學效果初具成效。學生對實驗教學的興趣和積極性有了很大的提升，有效的改善了學生“重理論輕實驗”的現象。使學生對所學理論知識有了更加深刻的認識。同時，實驗教學過程中拓展了一些設計性實驗項目，有效的引導學生認識和體會到實驗與科研的關系，使學生了解科學研究的過程，培養了學生的動手能力、分析問題和解決問題能力、科研素養。為學生今后的畢業論文、從事相關工作和升學深造打下了良好的基礎。