時(shí)間:2023-03-21 17:13:17
序論:在您撰寫有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文時(shí),參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
一以有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)為起點(diǎn)
培養(yǎng)本科生科研素質(zhì)從以上參與有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的學(xué)生中,組建本科學(xué)生課外科研興趣小組,長(zhǎng)期指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外科研實(shí)驗(yàn)、資料查閱、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、學(xué)生課題申請(qǐng)、論文撰寫、課外學(xué)術(shù)作品競(jìng)賽和考研輔導(dǎo)等一系列的提高學(xué)生科研素質(zhì)為目的的活動(dòng)。在教師的合理引導(dǎo)下,在筆者所進(jìn)行教改的2個(gè)實(shí)驗(yàn)班中,實(shí)驗(yàn)組有多達(dá)18名同學(xué)主動(dòng)強(qiáng)烈要求進(jìn)入教師的科研實(shí)驗(yàn)室參與課外科研活動(dòng)。由于學(xué)生的課余科研活性以不影響學(xué)習(xí)為前提,因此筆者隨后挑選了14名成績(jī)中等及以上的同學(xué),分成了2組,在一年二期的時(shí)候分別進(jìn)入了兩個(gè)不同實(shí)驗(yàn)室。與筆者以往通過(guò)其它途徑所帶的課外興趣小組的學(xué)生相比,這些學(xué)生思想動(dòng)機(jī)總體相對(duì)較端正,除了5個(gè)學(xué)生由于急功近利、功利思想較強(qiáng)等原因而中途流失外,其它學(xué)生一直踏踏實(shí)實(shí),完成了多個(gè)環(huán)節(jié)的課外科研活性內(nèi)容,堅(jiān)持到大四完成畢業(yè)論文。在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室初期,這些學(xué)生跟著老師或不同研究生學(xué)習(xí)一些最基本的實(shí)驗(yàn)技能,同時(shí)也參與研究生的文獻(xiàn)檢索、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、匯報(bào)等工作。經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的鍛煉后,盡管有專業(yè)知識(shí)的限制,但是由于學(xué)生的主動(dòng)積極進(jìn)取學(xué)習(xí),大部分同學(xué)已經(jīng)掌握了所在實(shí)驗(yàn)室的基本實(shí)驗(yàn)技能,熟悉了所在實(shí)驗(yàn)室專業(yè)中文期刊的檢索,也初步懂得了簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)的研究方案、技術(shù)路線的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)一年的培養(yǎng)后,在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生設(shè)計(jì)并進(jìn)行了獨(dú)立的科研實(shí)驗(yàn)。在二年二期的時(shí)候,利用前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果,指導(dǎo)學(xué)生撰寫并積極申報(bào)省、校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新科技計(jì)劃項(xiàng)目。課題完成時(shí)指導(dǎo)學(xué)生撰寫科研學(xué)術(shù)論文,利用取得的科研成果指導(dǎo)學(xué)生參與大學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品等競(jìng)賽。以上完成的學(xué)生科研課題同時(shí)可以作為學(xué)生的本科畢業(yè)論文。由于科研課題在大三基本完成,因此,在大四時(shí)學(xué)生可以全身心的投入考研或者其它與就業(yè)相關(guān)的個(gè)性化活動(dòng)中。通過(guò)三年多的課外科研活動(dòng)及組隊(duì)參與挑戰(zhàn)杯作品競(jìng)賽,學(xué)生的潛力得到了充分的發(fā)揮,不僅培養(yǎng)增強(qiáng)了學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作和論文撰寫等方面的科研能力,也鍛煉提高了學(xué)生的自制力、毅力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方面的能力,整體綜合素質(zhì)較高。例如,首先組隊(duì)的兩組學(xué)生中先后申請(qǐng)并完成了三項(xiàng)省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目和多項(xiàng)校學(xué)生科研項(xiàng)目;同時(shí)也發(fā)表了學(xué)生第一作者的論文或會(huì)議論文3篇;其中一組學(xué)生的作品獲得了第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng);由于畢業(yè)論文是幾年積累的結(jié)晶,這些學(xué)生的本科畢業(yè)論文整體水平較高,避免了目前普遍存在的本科畢業(yè)論文來(lái)自于教師科研成果的“拿來(lái)主義”。其次由于小團(tuán)隊(duì)有自己的目標(biāo)和信念,大部分同學(xué)都能夠至始至終堅(jiān)持利用課外時(shí)間進(jìn)行充電,其中有3個(gè)同學(xué)從大學(xué)一年二期到三年二期暑假,每個(gè)寒暑假都能留在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn),每個(gè)寒暑假只休息兩周時(shí)間。再次,在所帶教的學(xué)生中,學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)總體不是特別好,只有一人次拿過(guò)一等獎(jiǎng)學(xué)金,但由于綜合素質(zhì)強(qiáng),在研究生考試中脫穎而出,有5人考取了碩士研究生,其中有北京大學(xué)和浙江大學(xué)各一名(整個(gè)學(xué)院當(dāng)年考取985學(xué)校研究生僅僅3名)。
二小結(jié)與重點(diǎn)
院校相比,由于一般院校藥學(xué)本科學(xué)生總體科研素質(zhì)相比較弱,如何個(gè)性化的提高一般院校藥學(xué)本科生的科研素質(zhì)是非常重要的課題。筆者通過(guò)小范圍的以有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為基礎(chǔ)/起點(diǎn)培養(yǎng)一般院校藥學(xué)本科學(xué)生的科研素質(zhì)的探索,能夠充分發(fā)掘出具有科研潛質(zhì)的學(xué)生,并激發(fā)出了學(xué)生在科研方面的潛能,學(xué)生的綜合素質(zhì)也得到了進(jìn)一步提升,能夠?yàn)橐话阍盒K帉W(xué)本科生進(jìn)行科研“早教”提供一定的參考。
作者:吳建章 單位:溫州醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院
1.1教學(xué)內(nèi)容的梳理與整改
按照11版教學(xué)培養(yǎng)方案的修訂,有機(jī)化學(xué)由原來(lái)的126學(xué)時(shí)減少到108學(xué)時(shí),上下半學(xué)期各54學(xué)時(shí)。同時(shí),有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)也做了相應(yīng)的修改,由原來(lái)的90學(xué)時(shí)減少到70學(xué)時(shí),上下半學(xué)期各35學(xué)時(shí)。在此次教學(xué)方案修改的同時(shí),有機(jī)教研室依據(jù)教育部規(guī)劃教材特點(diǎn),結(jié)合我?;瘜W(xué)專業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需求,立足于學(xué)生可操作性,本著“微型化、節(jié)約化”原則,進(jìn)一步梳理與完善了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。在堅(jiān)持熟練基本操作的基礎(chǔ)上,將教師科研方向中的一些原料合成作為教學(xué)內(nèi)容引入到了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中,例如,將降冰片烯二酸酐的制備引入教學(xué)環(huán)節(jié),讓學(xué)生在鞏固雙烯合成理論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步熟練如何利用已知原料合成目標(biāo)產(chǎn)物的方法。再如,在重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)操作中,由于原料的恒定性,學(xué)生實(shí)驗(yàn)往往很容易形成機(jī)械操作、簡(jiǎn)單重復(fù)和照方抓藥等特點(diǎn)。為了打破重結(jié)晶原有實(shí)驗(yàn)原料的單一性,我們借助重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室這一平臺(tái),跟有科研項(xiàng)目的老師一起交流并達(dá)成共識(shí),他們合成的粗產(chǎn)物直接應(yīng)用到有機(jī)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,形成了原料種類多樣性。變換原料,學(xué)生就得通過(guò)重結(jié)晶的步驟,合理選擇理想溶劑,提高了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性,同時(shí)也為老師科研提供了保障,避免了實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的浪費(fèi)。另外,對(duì)先前的常量化實(shí)驗(yàn)也進(jìn)行了改進(jìn),引入了微量實(shí)驗(yàn)儀器,樹(shù)立學(xué)生節(jié)約意識(shí),進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。
1.2教學(xué)模式的轉(zhuǎn)換
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式只注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果,往往忽視了實(shí)驗(yàn)過(guò)程。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教改過(guò)程,首先,注重實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備。讓學(xué)生通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)檢索,吃透實(shí)驗(yàn)操作中的一些問(wèn)題,熟悉物料性質(zhì),確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行(見(jiàn)圖1)。其次,全面干預(yù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中既要強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能,對(duì)于違規(guī)操作行為,要及時(shí)糾正,必要時(shí)要作為典型案例,引導(dǎo)全體學(xué)生注意,同時(shí)還要全面跟蹤學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程,設(shè)立專門教師實(shí)驗(yàn)臺(tái),實(shí)現(xiàn)學(xué)生和教師共同實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)操作中及時(shí)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題反饋給學(xué)生,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)一些反常現(xiàn)象的理解和認(rèn)識(shí),鍛煉學(xué)生分析與解決問(wèn)題的能力(見(jiàn)圖2)。第三,做好實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告信息反饋。對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)說(shuō),由于個(gè)人的操作或多或少存在差異,尤其在現(xiàn)象描述、收率計(jì)算和物理參數(shù)測(cè)定等方面都多少存在分歧,采取集中討論與分散交流相結(jié)合的方式,干預(yù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出正確的判斷,為后續(xù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫奠定基礎(chǔ);對(duì)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告信息反饋,一要堅(jiān)持原有認(rèn)真批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告的做法,二要在新的實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)做好實(shí)驗(yàn)報(bào)告的點(diǎn)評(píng)工作,既要突出表?yè)P(yáng)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,也要指出不合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,通過(guò)以“優(yōu)幫差”,切實(shí)發(fā)揮好“傳幫帶”的作用,逐步完善學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫。三是對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新中提到的一些改進(jìn)措施要給予合理的解釋,激發(fā)學(xué)生積極嘗試實(shí)驗(yàn)的熱情,增進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。
1.3教學(xué)評(píng)價(jià)體系
老師通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“預(yù)習(xí)、操作、衛(wèi)生和實(shí)驗(yàn)報(bào)告”可以直觀地給學(xué)生在某個(gè)實(shí)驗(yàn)中給予合理的分?jǐn)?shù)。反過(guò)來(lái),學(xué)生也要發(fā)揮監(jiān)督老師的作用,通過(guò)教學(xué)評(píng)價(jià)體系,可以反映出教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的投入。學(xué)校雖然每年都通過(guò)教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng),讓學(xué)生對(duì)老師教學(xué)做出客觀公正的評(píng)價(jià),進(jìn)一步激發(fā)教師的教學(xué)熱情,但效果往往不是很理想。我們?cè)谟袡C(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中引入了“一個(gè)實(shí)驗(yàn)一評(píng)價(jià)體系”,采取無(wú)記名信息反饋,梳理后將意見(jiàn)轉(zhuǎn)達(dá)給任課教師,通過(guò)教研室活動(dòng)討論,確定整改措施,并及時(shí)地應(yīng)用到下一個(gè)實(shí)驗(yàn)中,并將有用信息擴(kuò)大到了整個(gè)教研室活動(dòng)中,使得教師在教學(xué)中豐富閱歷,使得學(xué)生在學(xué)習(xí)中長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)。這種做法在學(xué)生與教師中已經(jīng)形成了良性互動(dòng),并得到了很好的評(píng)價(jià)效果。
1.4科研協(xié)助教學(xué)改革
有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在大學(xué)二年級(jí)開(kāi)設(shè),學(xué)生已經(jīng)初步掌握了一些基本的實(shí)驗(yàn)技能操作,在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,積極引導(dǎo)學(xué)生參與教師科研活動(dòng),增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)科前沿知識(shí)的了解,提升學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。具體可通過(guò)內(nèi)蒙古每年舉辦的“挑戰(zhàn)杯”科技作品競(jìng)賽和畢業(yè)生畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)兩個(gè)途徑進(jìn)行嘗試,讓學(xué)生以興趣小組形式參與到教師科研項(xiàng)目中,讓學(xué)生從教師科研活動(dòng)中吸取寶貴的信息資料,獲得長(zhǎng)足的進(jìn)步。例如,β-氨基酮類化合物的合成(Mannich堿)是有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)中的內(nèi)容,基本的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中并沒(méi)有此類化合物的實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容,是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作,學(xué)生要從多組分溶劑的選取、TCL(薄板層析)、重結(jié)晶、熔點(diǎn)測(cè)定等一系列實(shí)驗(yàn)技能入手,擴(kuò)展了學(xué)生的思路,增強(qiáng)了有機(jī)實(shí)驗(yàn)手段的連續(xù)性和銜接性。截至目前為止,已有兩屆學(xué)生10多人次,借助教師科研平臺(tái),參與“挑戰(zhàn)杯”科技作品競(jìng)賽,并獲獎(jiǎng);有三屆學(xué)生15人次,通過(guò)參與教師科研活動(dòng),發(fā)表了高水平的學(xué)術(shù)論文。當(dāng)然,這些成績(jī)的取得反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的運(yùn)行,在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí),進(jìn)一步拓展了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中“敢想、敢問(wèn)、敢做”的理念,從某種意義上也完善了新版教學(xué)培養(yǎng)方案。
2結(jié)語(yǔ)
伴隨著工業(yè)科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,環(huán)境污染已成為人類生活中不可忽視的重要問(wèn)題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前傳統(tǒng)化學(xué)產(chǎn)業(yè)每年制造的有害廢物已達(dá)3—4億噸,一些重金屬及其化合物酚類和氰類污染造成的魚(yú)貝類中毒,一氧化二氮和甲烷等溫室氣體造成的全球氣溫升高等現(xiàn)象層出不窮,嚴(yán)重威脅著人類生存環(huán)境的清潔健康,于是“綠色化學(xué)”的概念應(yīng)運(yùn)而生并伴隨著環(huán)保觀念的流行而漸入人心。“綠色化學(xué)”,其核心內(nèi)容為提高對(duì)原料的有效利用,盡量消除和避免使用有毒和危險(xiǎn)試劑,并爭(zhēng)取將反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。在高?;瘜W(xué)教學(xué)過(guò)程中,有機(jī)實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)課程中不能忽略的重要一環(huán),但是因開(kāi)設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的高校多、項(xiàng)目繁雜,且存在藥品浪費(fèi)嚴(yán)重,甚至隨意處理廢氣廢液等現(xiàn)象,難免聚沙成塔累積效應(yīng),無(wú)形中給實(shí)驗(yàn)室及外部環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響。因此,我們應(yīng)該采取有效手段加以預(yù)防和解決,將有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化作為一個(gè)嶄新的課題加以探討研究。
2.實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化“教學(xué)目標(biāo)的若干措施
2.1綠色化學(xué)意識(shí)的樹(shù)立與培養(yǎng)若想樹(shù)立學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí)要求教師能夠率先把握環(huán)保低碳理念,并積極實(shí)施環(huán)境無(wú)害化學(xué)實(shí)驗(yàn)管理模式。為此,應(yīng)首先將綠色化學(xué)的相關(guān)概念及原則融入到課堂管理中,并進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)。例如,在課前預(yù)習(xí)階段積極引導(dǎo)學(xué)生以查找資料的方式初步了解相關(guān)實(shí)驗(yàn)試劑的毒性及其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的損害和影響,并鼓勵(lì)學(xué)生不拘泥于教材,通過(guò)改良步驟或運(yùn)用技術(shù)手段減少對(duì)生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑的使用,并有針對(duì)性地降低有害副產(chǎn)物的產(chǎn)生和排放。再如,應(yīng)密切關(guān)注實(shí)驗(yàn)整體的進(jìn)行情況,及時(shí)糾正一些因意識(shí)疏忽而造成的裝置安裝問(wèn)題,阻止因其導(dǎo)致的儀器損害或有毒物質(zhì)泄漏現(xiàn)象的出現(xiàn)。通過(guò)教學(xué)過(guò)程,潛移默化地影響學(xué)生,使之在觀念上重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化,在學(xué)習(xí)中掌握更新實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)目標(biāo)的方法途徑。另外,可在教學(xué)過(guò)程中將能否貫徹綠色化學(xué)意識(shí)、積極實(shí)施對(duì)環(huán)境友好舉措作為考核項(xiàng)目之一,杜絕學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不慎造成的藥品浪費(fèi)、隨意丟棄廢物等現(xiàn)象的發(fā)生。
2.2實(shí)驗(yàn)試劑的選用與教學(xué)內(nèi)容的革新完善在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,難免使用一些易燃易爆、有毒或有腐蝕性的原料,這些試劑不但用量大,而且存在危險(xiǎn)和污染,如果能勇于突破定性思維和教材,在保證實(shí)現(xiàn)原有教學(xué)目標(biāo)的同時(shí),有針對(duì)性地選取低碳無(wú)害試劑,也能起到推廣“綠色化學(xué)”的目的。比如在原料與催化劑的革新方向上,可用無(wú)毒高效原料代替有毒原料,用新型催化劑取代腐蝕性嚴(yán)重的催化劑。在此試舉兩例:在利用硝酸氧化環(huán)己醇和環(huán)己酮制備1.6—己二酸的實(shí)驗(yàn)中,傳統(tǒng)教科書一般選用高錳酸鉀作為氧化劑。高錳酸鉀具有放熱強(qiáng)烈、有毒等不良特性,并不符合低碳環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),但若改用過(guò)氧化氫做氧化劑,則副產(chǎn)物是水,其污染程度不會(huì)隨反應(yīng)的進(jìn)行而增加,部分實(shí)現(xiàn)了綠色化學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。又如,在乙酸正丁酯制備過(guò)程中,將具有腐蝕性、易產(chǎn)生碳化異構(gòu)化等副反應(yīng)的催化劑濃硫酸,改為固體催化劑一水合硫酸氫鈉,不但能夠降低實(shí)驗(yàn)過(guò)程中“三廢”的生成量,還能將產(chǎn)品率由70%提高到90%,起到了事半功倍的效果。另外,可選用學(xué)生熟悉的天然食品代替有機(jī)藥物完成教學(xué)任務(wù),如在利用茶葉提取咖啡因的過(guò)程中使學(xué)生掌握索氏提取器的用法;采用橘皮改良過(guò)去使用的苯甲醛完成水蒸氣蒸餾實(shí)驗(yàn),而蒸餾得到的檸檬烯又具有光學(xué)活性,可將其進(jìn)一步用作測(cè)定旋光度的原料。在教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),應(yīng)使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)施方式趨向低碳環(huán)保。內(nèi)容低碳化主要反映在合成路線的設(shè)計(jì)上,可用綜合性較強(qiáng)、合成路線較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)代替目的過(guò)于單一的項(xiàng)目。如僅選取溴乙烷的制備這一個(gè)實(shí)驗(yàn),就能夠?qū)W習(xí)吸收有害氣體、蒸餾、分液、萃取、干燥等重要方法,可大大降低實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無(wú)意義的重復(fù)性。另外,可適時(shí)設(shè)計(jì)一些具有連續(xù)性的實(shí)驗(yàn),使回收到的產(chǎn)物作為反應(yīng)物而被重新利用。如在甲基橙的制備實(shí)驗(yàn)中得到的產(chǎn)物可作為重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)的主要試劑而被循環(huán)使用,將制備好的乙酰水楊酸用于阿司匹林原料藥的檢驗(yàn)等。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)還在于,因前一產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣將影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,可提高學(xué)生對(duì)結(jié)果真實(shí)性與可靠性的感悟,通過(guò)連續(xù)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,培養(yǎng)其環(huán)保節(jié)約意識(shí)。實(shí)施方式的低碳化主要在劑量的半微量或微量化過(guò)程中得以體現(xiàn)。將一些污染較嚴(yán)重實(shí)驗(yàn)的規(guī)模進(jìn)行相應(yīng)的縮小處理,是運(yùn)用預(yù)防化學(xué)污染的新方法新技術(shù)對(duì)常量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革的必經(jīng)之路。例如在茶葉提取咖啡因的實(shí)驗(yàn)中,將乙醇用量從150ml降低至70ml即能提取到產(chǎn)物咖啡因,再如環(huán)己酮的制備及苯乙酮的制備實(shí)驗(yàn)中,可將有害原料環(huán)己醇和乙酸酐用量減少到原量的1/5,除提高實(shí)驗(yàn)綠色化外又能有效地提高產(chǎn)率。由此可見(jiàn),微量實(shí)驗(yàn)值得推廣的原因在于節(jié)約能源減少污染,降低有機(jī)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性,同時(shí)減少了因處理“三廢”帶來(lái)的壓力。除此而外,微量及半微量實(shí)驗(yàn)的規(guī)模更接近于科研現(xiàn)狀,它的安全性和低成本大大促進(jìn)了開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的開(kāi)出率,提升了學(xué)生的動(dòng)手能力和膽大心細(xì)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度,因此,在教學(xué)過(guò)程中采取常量和微量實(shí)驗(yàn)交替配合的模式,將更有利于化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
2.3合理進(jìn)行三廢處理在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,若不將“三廢”進(jìn)行合理有效的處理而直接排放,將會(huì)對(duì)環(huán)境和人體產(chǎn)生一定的污染和傷害。因此在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合以下幾點(diǎn)有效提高實(shí)驗(yàn)室中對(duì)“三廢”的處理效率:
(1)廢氣的處理:實(shí)驗(yàn)中應(yīng)合理使用通風(fēng)櫥,并在尾氣排出裝置處安裝氣體凈化裝置。對(duì)于在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體應(yīng)用專門的吸收裝置進(jìn)行吸收。
(2)廢液的處理:可將廢液分類為酸堿及有機(jī)試劑進(jìn)行分別處理。酸堿可混溶中和并調(diào)節(jié)pH值在6.5—8.5之間,并用水將其稀釋后排放;對(duì)于乙醇、乙酸乙酯等有機(jī)試劑,可在積攢到一定體積后進(jìn)行重蒸提純,并作為反應(yīng)物應(yīng)用于后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中。對(duì)于一些在學(xué)校條件內(nèi)無(wú)能力進(jìn)行處理的廢產(chǎn)品,切不可直接將其倒入下水道或排放到大氣中,應(yīng)定期送到專門地點(diǎn)進(jìn)行生化處理。
(3)廢渣的處理:有機(jī)實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的廢渣一般為有毒易燃易爆的固體,應(yīng)統(tǒng)一回收并將其埋于地下固定地點(diǎn)。尤其需要注意的是特殊但常用試劑的處理方式,如在破損溫度計(jì)灑落的微小汞珠上撒上硫粉,使其合成毒性較小的硫化汞,減少環(huán)境損害等。
2.4將節(jié)約意識(shí)與綠色化學(xué)觀念相結(jié)合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)是贏得國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要戰(zhàn)略之一,作為未來(lái)化工行業(yè)的主流人才,我們有必要在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過(guò)程中重視資源意識(shí)和節(jié)約意識(shí)的養(yǎng)成。除去精簡(jiǎn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,控制原料使用量外,也要注意水電的使用,從小處做起,才能將此觀念深植于學(xué)生的頭腦之中。比如在蒸餾回流等步驟中,冷凝裝置一組組相連的搭建方法即可大大降低自來(lái)水的用量。
2.5科學(xué)技術(shù)的引入與完善科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展為實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)綠色低碳目標(biāo)提供了技術(shù)支持和保障,在教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)引用微波技術(shù)、多媒體技術(shù)已成為實(shí)踐教學(xué)的大勢(shì)所趨。
(1)微波技術(shù)。微波作為一種新能源,可用于多種化學(xué)實(shí)驗(yàn)之中,已成為一種加速有機(jī)反應(yīng)的經(jīng)典技術(shù)。它具有極大提高有機(jī)反應(yīng)時(shí)間,使受熱體系升溫均勻、控制方便、產(chǎn)率高和產(chǎn)品易于純化等特點(diǎn)。如在合成肉桂酸的實(shí)驗(yàn)中,將苯甲醛等反應(yīng)物的加熱時(shí)間由回流1.5小時(shí)縮短為微波輻射條件下的20分鐘,在此條件下可降低副產(chǎn)物產(chǎn)量,隨之而來(lái)的分離提純步驟減少,基本實(shí)現(xiàn)了“零排放”目的。據(jù)目前研究表明,利用微波技術(shù)的化學(xué)反應(yīng),可減少甚至不用溶劑,對(duì)環(huán)境污染極低。酯化反應(yīng)、重排反應(yīng)、偶聯(lián)反應(yīng)、酯交換反應(yīng)及有機(jī)金屬反應(yīng)均可利用微波技術(shù)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)速度的最大化。
(2)多媒體技術(shù)。采用多媒體技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)程是“綠色化學(xué)”理念下值得重視和使用的科學(xué)技術(shù)之一。在有機(jī)教學(xué)中,存在一些污染嚴(yán)重卻又不得不要求學(xué)生全面掌握的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,此時(shí)借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)呈現(xiàn)真實(shí)完整的反應(yīng)過(guò)程,可以彌補(bǔ)因?qū)嶒?yàn)條件不足帶來(lái)的負(fù)面影響。學(xué)生也可學(xué)會(huì)在接受傳統(tǒng)課堂教學(xué)的方式外,充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,展開(kāi)全方位學(xué)習(xí),有利于其自主性及創(chuàng)新意識(shí)的提高。
3.結(jié)語(yǔ)
有機(jī)化學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,掌握有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能是學(xué)生以后進(jìn)行有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要基礎(chǔ)。針對(duì)藥學(xué)學(xué)科特點(diǎn)設(shè)計(jì)技能實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,如有機(jī)物物理常數(shù)的測(cè)定、有機(jī)物分離提純等,加強(qiáng)學(xué)生的基本操作訓(xùn)練,使學(xué)生掌握規(guī)范的實(shí)驗(yàn)技能。藥學(xué)實(shí)驗(yàn)中安排了21學(xué)時(shí)的基本操作實(shí)驗(yàn),占總實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的38.9%,幾乎涵蓋了所有有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作。同時(shí),將藥學(xué)專業(yè)的基本操作實(shí)驗(yàn)分為獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)兩部分,如將有機(jī)物熔點(diǎn)的測(cè)定與咖啡因提取實(shí)驗(yàn)結(jié)合、將有機(jī)物折光率的測(cè)定與檸檬烯提取實(shí)驗(yàn)結(jié)合等,既培養(yǎng)了學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能,又提高了學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí),讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到基本技能在實(shí)際工作中的重要性,為學(xué)生今后獨(dú)立工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,注重新技術(shù)的應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)和創(chuàng)新能力
我們通過(guò)在教學(xué)實(shí)踐中不斷分析和探索,整合了藥學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,避免了一些實(shí)驗(yàn)的重復(fù)設(shè)置。如有機(jī)物折光率的測(cè)定實(shí)驗(yàn)學(xué)生已經(jīng)在物理實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)過(guò),有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中不再單獨(dú)設(shè)置,而是把折光率的測(cè)定與有機(jī)物的提取、合成實(shí)驗(yàn)整合在一起,不僅節(jié)省了時(shí)間,而且使學(xué)生對(duì)基本操作的運(yùn)用范圍有了全面的認(rèn)識(shí)。同樣,考慮到學(xué)生在中學(xué)階段已經(jīng)接觸過(guò)諸如醛、酮、醇、羧酸等化合物性質(zhì)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),繼續(xù)保留這些實(shí)驗(yàn)不僅重復(fù),而且對(duì)學(xué)生技能的提高及能力的培養(yǎng)沒(méi)有大的幫助,在實(shí)際應(yīng)用中也存在一定的局限性,因而在教學(xué)安排中調(diào)整了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),并將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)壓縮為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)的16.6%。事實(shí)證明,壓縮上述實(shí)驗(yàn)為藥學(xué)專業(yè)學(xué)生節(jié)約了時(shí)間,有利于學(xué)生將有限的學(xué)時(shí)用于強(qiáng)化操作技能、培養(yǎng)科研能力和拓展創(chuàng)新思維上。綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用上具有重要作用。所以,我們針對(duì)藥學(xué)專業(yè)的特點(diǎn),突破實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的限制,在教學(xué)實(shí)踐中增加了綜合性實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例,使此兩類實(shí)驗(yàn)占到有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)的44.5%。如將阿司匹林的合成、熔點(diǎn)的測(cè)定和高效液相色譜技術(shù)3個(gè)不同類型的實(shí)驗(yàn)整合成一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生在合成阿司匹林后,對(duì)阿司匹林進(jìn)行熔點(diǎn)測(cè)定,在獲得阿司匹林基本物理常數(shù)后,利用高效液相色譜儀對(duì)阿司匹林進(jìn)行色譜分析。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)的整合,不僅加強(qiáng)了學(xué)生基本技能的訓(xùn)練,而且培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。同時(shí),積極引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行研究探索,激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情,提高學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)的掌握與應(yīng)用。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)針對(duì)藥學(xué)專業(yè)學(xué)生未來(lái)的工作實(shí)踐及繼續(xù)深造的需要,結(jié)合本學(xué)科教師的科研內(nèi)容,讓學(xué)生直接參與教師的科研課題,培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)和創(chuàng)新能力。如我們?cè)诮處熆蒲械幕A(chǔ)上為藥學(xué)專業(yè)學(xué)生設(shè)置了大黃中蒽醌苷元的提取、分離和檢驗(yàn)識(shí)別實(shí)驗(yàn),學(xué)生在完成該實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行文獻(xiàn)資料的檢索及分析,并運(yùn)用專業(yè)知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等。通過(guò)類似的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)了學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力,使他們及時(shí)掌握了國(guó)內(nèi)外相關(guān)專業(yè)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì),大大開(kāi)闊了學(xué)生的視野,拓展了學(xué)生的思維,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神,使學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的意識(shí)明顯增強(qiáng),同時(shí)使學(xué)生對(duì)科學(xué)研究有了一個(gè)較完整的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)了學(xué)生的科研意識(shí)及科研能力,為其今后工作及繼續(xù)深造打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
3實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化、綠色化,加強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)
x做到實(shí)驗(yàn)的絕對(duì)綠色化,但我們積極探索對(duì)部分實(shí)驗(yàn)的改進(jìn),實(shí)現(xiàn)綠色化設(shè)計(jì),盡量選擇低毒或無(wú)毒試劑,刪除對(duì)環(huán)境危害大的實(shí)驗(yàn),選擇對(duì)環(huán)境污染小、用藥少的實(shí)驗(yàn),盡可能將實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的損害降至最低。如在教學(xué)中將原來(lái)水蒸氣蒸餾實(shí)驗(yàn)“從煙絲中提取煙堿”改為“從橙皮中提取檸檬烯”,降低了實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)學(xué)生造成的傷害。同時(shí),增加以天然無(wú)毒物質(zhì)為原料的實(shí)驗(yàn),如實(shí)驗(yàn)中設(shè)置了從茶葉中提取咖啡因、綠色葉子中色素的分離等實(shí)驗(yàn),做到從原料到產(chǎn)物都對(duì)環(huán)境無(wú)污染,達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的目的。積極改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,嘗試開(kāi)展微型化實(shí)驗(yàn)。微型化實(shí)驗(yàn)起源于埃及學(xué)者E.C.Grey的《化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型方法》一書,1982年,美國(guó)Mayo和Pike等人在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中采取主要試劑為mmol量級(jí)的微型制備實(shí)驗(yàn),取得了成功,從而掀起了研究與應(yīng)用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的熱潮,并受到環(huán)保界的大力贊揚(yáng)。在教學(xué)實(shí)踐中,我們?cè)诒WC實(shí)驗(yàn)成功的前提下,積極探索實(shí)施微型化實(shí)驗(yàn),不僅降低了實(shí)驗(yàn)中藥品用量過(guò)多造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染,而且?guī)椭鷮W(xué)生樹(shù)立了藥品定量的意識(shí)。此外,相對(duì)于常量實(shí)驗(yàn),微型化實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)者基本操作、實(shí)驗(yàn)技巧及實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性都提出了更高的要求,這就促使學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)技能并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中形成認(rèn)真細(xì)致的作風(fēng),同時(shí)培養(yǎng)了其縝密嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。在教學(xué)中將綠色化學(xué)的理念融于實(shí)踐中,讓學(xué)生樹(shù)立起綠色環(huán)保意識(shí)。在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常常不可避免地產(chǎn)生一些廢棄物,如不及時(shí)處理則會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大污染,而且會(huì)淡化學(xué)生的環(huán)保意識(shí),使其養(yǎng)成不良的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。因此,在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,應(yīng)把廢棄物的回收處理作為一項(xiàng)重要的教學(xué)和科研任務(wù)來(lái)完成。如柱層析中的洗脫劑、合成實(shí)驗(yàn)中的副產(chǎn)品等都要進(jìn)行回收或進(jìn)行無(wú)害化處理后再進(jìn)一步利用。應(yīng)將實(shí)驗(yàn)中廢棄物的處理作為考核項(xiàng)目,要求學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物的相關(guān)處理方法,并在實(shí)驗(yàn)中付諸實(shí)施。通過(guò)訓(xùn)練,使學(xué)生靈活應(yīng)用了所學(xué)的理論知識(shí)及實(shí)驗(yàn)技能,并養(yǎng)成了廢棄物及時(shí)回收處理、循環(huán)使用的良好習(xí)慣,具備了從事綠色化學(xué)研究與開(kāi)發(fā)的基本素質(zhì)與能力。
4改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制,培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和綜合能力
由于教學(xué)計(jì)劃的改變,我校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課存在著課時(shí)數(shù)縮減,而教學(xué)任務(wù)和教學(xué)目的卻沒(méi)有改變的情況,如何在有限的課時(shí)中達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)效果是擺在實(shí)驗(yàn)教師面前現(xiàn)實(shí)和首要的問(wèn)題。傳統(tǒng)的教學(xué)方法和模式是教師將實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)一一講述一遍,學(xué)生按照教師的講述根據(jù)課本的操作“照方抓藥”,將實(shí)驗(yàn)完成。從學(xué)生的角度出發(fā),教師的這種“滿堂灌輸,照本宣科”的教學(xué)方法使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中缺少了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,學(xué)習(xí)興趣下降。遵照這種模式教學(xué)的結(jié)果往往是學(xué)生被動(dòng)的完成實(shí)驗(yàn),沒(méi)有經(jīng)過(guò)自己的思考,僅僅是為了完成實(shí)驗(yàn)而做實(shí)驗(yàn),沒(méi)有達(dá)到鞏固所學(xué)理論知識(shí)、鍛煉動(dòng)手能力的教學(xué)目的和教學(xué)效果。鑒于這種情況,做為教師,必須改變已有的教學(xué)方法和教學(xué)手段,而采用問(wèn)題式教學(xué)法教學(xué)能夠很好的解決以往教學(xué)中出現(xiàn)的一些問(wèn)題。
2問(wèn)題式教學(xué)法的運(yùn)用
問(wèn)題式教學(xué)法一般是教師根據(jù)學(xué)生需要掌握的內(nèi)容提出相應(yīng)的問(wèn)題,學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和思考,通過(guò)查資料以及其它各種方式找出解決問(wèn)題的方法,教師對(duì)學(xué)生提出的方法進(jìn)行總結(jié)并給出結(jié)論,最終達(dá)到學(xué)生通過(guò)思考學(xué)習(xí)知識(shí)的目的。問(wèn)題式教學(xué)法最大的優(yōu)勢(shì)在于將學(xué)生在學(xué)習(xí)中的地位由“被動(dòng)”變?yōu)?ldquo;主動(dòng)”,通過(guò)教師為學(xué)生設(shè)定的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生自主的進(jìn)行學(xué)習(xí)思考,學(xué)生能夠在思考問(wèn)題并解決問(wèn)題的過(guò)程中不知不覺(jué)達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)的目的。問(wèn)題式教學(xué)法分為“提出問(wèn)題”、“分析問(wèn)題”、“解決問(wèn)題”、“總結(jié)深化”四個(gè)步驟,將問(wèn)題式教學(xué)法運(yùn)用在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中能夠達(dá)到比較理想的教學(xué)效果。
2.1讓學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)
實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)是每個(gè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前必須完成的環(huán)節(jié)。預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)一方面是為了使學(xué)生在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)之前做到心中有數(shù),了解實(shí)驗(yàn)的目的、原理,清楚實(shí)驗(yàn)中使用到的儀器、裝置和藥品以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作步驟;另一方面也可以鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力同時(shí)提高了聽(tīng)課的效率。然而,現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)往往沒(méi)有得到學(xué)生的重視,大部分學(xué)生只是將書上的內(nèi)容進(jìn)行了抄襲,根本沒(méi)有達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)應(yīng)有的效果和目的,這些問(wèn)題在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中以各種方式被暴露出來(lái),結(jié)果不僅會(huì)造成實(shí)驗(yàn)失敗的后果還給實(shí)驗(yàn)室?guī)?lái)一定的安全隱患。針對(duì)這種情況,需要教師有目的的對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)化干預(yù),事先將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目告知學(xué)生,并將預(yù)設(shè)問(wèn)題提出,要求學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)教材,查閱圖書館相關(guān)文獻(xiàn)資料甚至借助互聯(lián)網(wǎng)尋求解答。當(dāng)然,預(yù)設(shè)問(wèn)題的提出需要教師對(duì)教材有很強(qiáng)的把控力,預(yù)設(shè)的問(wèn)題不僅應(yīng)該具有針對(duì)性而且要切合學(xué)生實(shí)際的知識(shí)水平。例如,在進(jìn)行乙酰苯胺制備實(shí)驗(yàn)前,可以提出以下幾個(gè)問(wèn)題:(1)本實(shí)驗(yàn)為什么要使用分餾裝置?(2)反應(yīng)時(shí)分餾柱柱頂溫度為什么控制在105℃?過(guò)高過(guò)低有何不妥?(3)除了用水作溶劑重結(jié)晶提純乙酸苯胺外,還可以選用其他什么溶劑?(4)本實(shí)驗(yàn)采取了哪些措施來(lái)提高乙酰苯胺收率?將問(wèn)題提給學(xué)生后,學(xué)生將會(huì)帶著這些問(wèn)題運(yùn)用各種方式去獲知問(wèn)題的答案,獲知答案的過(guò)程中,學(xué)生必須了解實(shí)驗(yàn)的目的和原理,對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)藥品的物理性質(zhì)有了清楚地認(rèn)識(shí),對(duì)實(shí)驗(yàn)的步驟也會(huì)進(jìn)行深入地思考,使得學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)有了全面、深刻的認(rèn)識(shí),達(dá)到了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的目的,調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。
2.2讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中帶著問(wèn)題積極思考
1.1樹(shù)立啟發(fā)式的實(shí)驗(yàn)教育觀念
要實(shí)現(xiàn)由驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法向啟發(fā)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變,教師應(yīng)首先樹(shù)立啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)教育的教學(xué)理念,變傳統(tǒng)的單向知識(shí)傳授模式為知識(shí)傳授與啟發(fā)探索相結(jié)合的模式。這樣才能將研究能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)融入到課堂教學(xué)中,貫穿于教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。同時(shí),通過(guò)啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)教育,能使學(xué)生變“模仿”實(shí)驗(yàn)為“探索發(fā)現(xiàn)”實(shí)驗(yàn)。這種以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的課堂是將學(xué)習(xí)知識(shí)、培養(yǎng)技能和能力融為一體的載體,學(xué)生將會(huì)對(duì)課堂產(chǎn)生極大的興趣。
1.2教師啟發(fā)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)
以往填鴨式的有機(jī)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)形式單調(diào),難以激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、求知欲望和創(chuàng)造欲望,學(xué)生只是在眾多的知識(shí)當(dāng)中被動(dòng)地接受教師講授的現(xiàn)象、原理、規(guī)律等,缺乏主動(dòng)、積極地去認(rèn)知、探究。教師啟發(fā)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)則在實(shí)驗(yàn)之初,介紹目前幾種常用的實(shí)驗(yàn)方案,啟發(fā)學(xué)生通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)幾種方案的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍,然后引導(dǎo)學(xué)生提出適合實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)方案或?qū)δ硞€(gè)步驟提出改進(jìn)方案,最終讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要學(xué)生在全過(guò)程手腦并用,并讓學(xué)生在改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)與已有的實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象的對(duì)比中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,思考問(wèn)題的根源。如用于液體混合物分離的蒸餾與分餾實(shí)驗(yàn),在教材中是兩個(gè)各自獨(dú)立的基本實(shí)驗(yàn)操作,我們則將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合并為一個(gè)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生通過(guò)分析自己得到的蒸餾與回流的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得到蒸餾與分餾操作在分離液體混合物的異同,從而得到不同分離方法的適用范圍。又例如在乙酰水楊酸的實(shí)驗(yàn)中,書中的方案是固定水楊酸與乙酸酐的用量,計(jì)算收率。而改進(jìn)后的方案為,設(shè)置不同劑量比例的實(shí)驗(yàn)組,讓同學(xué)分組操作,不同實(shí)驗(yàn)組之間通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與收率,分析原因,通過(guò)對(duì)不同劑量組數(shù)據(jù)的分析,使同學(xué)在這一過(guò)程中認(rèn)識(shí)到酰化劑的劑量對(duì)反應(yīng)的影響。通過(guò)這種改革,使學(xué)生在一種探索研究性氛圍中幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)、難點(diǎn)及注意事項(xiàng),使學(xué)生深刻理解實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)置原理,規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作。通過(guò)這種啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)教學(xué),激發(fā)學(xué)生探索和創(chuàng)造性研究的積極性,從被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變成知識(shí)的創(chuàng)造者,為他們將來(lái)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)、科研工作做準(zhǔn)備。
2啟發(fā)式科研訓(xùn)練在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施效果
以往傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以講授法和演示法為主,學(xué)生只要“照方抓藥”式被動(dòng)開(kāi)展實(shí)驗(yàn),缺乏思考、分析、提煉和整合歸納知識(shí)的能力。啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)則實(shí)現(xiàn)了教學(xué)與科研的雙贏。大二年級(jí)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后感言:“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)很鍛煉我們實(shí)驗(yàn)技能”。他們?cè)谟袡C(jī)化學(xué)課堂中了受到科研的啟蒙教育,能主動(dòng)以較大的興趣投入到課堂的科研訓(xùn)練過(guò)程中,在提高綜合實(shí)踐能力的同時(shí),創(chuàng)新意識(shí)和能力能夠得到明顯提高。
3結(jié)語(yǔ)
1.1《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》課程理論教學(xué)研究與改革
《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》課程理論教學(xué)體系的建設(shè)主要包括優(yōu)化課程內(nèi)容、制定課程教學(xué)大綱、編寫課程教案幾個(gè)方面。如前所述,機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)課程教學(xué)需要克服“四個(gè)脫節(jié)”。因此在課程體系研究方面主要解決實(shí)現(xiàn)理論基礎(chǔ)教學(xué)和應(yīng)用能力培養(yǎng)相結(jié)合,以及課程內(nèi)容與技術(shù)發(fā)展相結(jié)合兩個(gè)問(wèn)題。
(1)實(shí)現(xiàn)理論基礎(chǔ)教學(xué)和應(yīng)用能力培養(yǎng)相結(jié)合針對(duì)因該課程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較多導(dǎo)致工科學(xué)生畏難情緒大,學(xué)習(xí)熱情不高等問(wèn)題,在課程數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)等知識(shí)點(diǎn)方面,側(cè)重算法原理的講解而非算法過(guò)程的介紹;側(cè)重使學(xué)生掌握使用現(xiàn)有數(shù)學(xué)工具解決工程問(wèn)題,而非自行編制算法程序求解數(shù)值問(wèn)題。從而使學(xué)生從算法原理和理論基礎(chǔ)中跳出來(lái),提升到知識(shí)的應(yīng)用的層次。
(2)課程內(nèi)容與技術(shù)發(fā)展相結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題已經(jīng)從求解小規(guī)模單一問(wèn)題發(fā)展到求解大規(guī)模復(fù)雜性問(wèn)題。因此優(yōu)化方法也從經(jīng)典的優(yōu)化方法發(fā)展到多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化、智能優(yōu)化方法、基于仿真的優(yōu)化等領(lǐng)域。因此課程內(nèi)容應(yīng)和技術(shù)發(fā)展相結(jié)合,適當(dāng)引入先進(jìn)優(yōu)化方法的介紹。為學(xué)生從解決簡(jiǎn)單數(shù)值問(wèn)題過(guò)渡到今后解決復(fù)雜工程問(wèn)題提供知識(shí)儲(chǔ)備。適應(yīng)“卓越計(jì)劃”提出的培養(yǎng)學(xué)生工程能力的要求。
1.2《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)課程體系的建設(shè)
《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)課程體系的建設(shè)主要包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置、制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書幾個(gè)方面。實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)的主要目的是使實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置與工程問(wèn)題相結(jié)合,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與工程實(shí)踐所需的綜合性知識(shí)應(yīng)用相適應(yīng)。
(1)首先在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置時(shí),根據(jù)“卓越計(jì)劃”的要求,以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和知識(shí)的綜合運(yùn)用能力為目標(biāo)。通過(guò)建立知識(shí)-能力-實(shí)驗(yàn)內(nèi)容關(guān)系矩陣。將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的能力培養(yǎng)落實(shí)到各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目環(huán)節(jié)。并且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置突出和其他相關(guān)課程內(nèi)容、工程問(wèn)題相結(jié)合。避免知識(shí)點(diǎn)與工程應(yīng)用脫節(jié),從而達(dá)到工程技術(shù)人才的具備知識(shí)的綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)要求。
(2)其次在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置時(shí),對(duì)不同類型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,優(yōu)化其實(shí)驗(yàn)方法及其目的。主要改革體系現(xiàn)在以下三個(gè)方面:算法原理類實(shí)驗(yàn),避免要求學(xué)生采用通用語(yǔ)言編寫成熟優(yōu)化算法的實(shí)驗(yàn)。而采用數(shù)值計(jì)算軟件驗(yàn)證,并要求主要對(duì)比分析不同算法的求解過(guò)程的特點(diǎn)。工程問(wèn)題類實(shí)驗(yàn)。側(cè)重于工程優(yōu)化問(wèn)題數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建,如何選擇合適的優(yōu)化方法求解。綜合類實(shí)驗(yàn),和考核環(huán)節(jié)的課程project相結(jié)合,采取開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)方式。側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力、工程素質(zhì)和合作意識(shí)。
1.3《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》教學(xué)方法研究
教學(xué)方法有多種,不同的方法有不同的特點(diǎn)和其適應(yīng)性。本項(xiàng)目研究的一個(gè)重要內(nèi)容之一是擬比較幾種方法的特點(diǎn),將其融入到不同實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中。
(1)對(duì)于基礎(chǔ)理論的介紹,以板書教學(xué)為主,多媒體教學(xué)為輔。這樣有利于學(xué)生理解理論基礎(chǔ),克服學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)推導(dǎo)的畏懼心理。
(2)對(duì)于各種算法的介紹,在簡(jiǎn)單介紹其原理的基礎(chǔ)上,采用對(duì)比教學(xué)的方法,側(cè)重于各種算法特點(diǎn)和適用性的比較。并應(yīng)用結(jié)合成熟的數(shù)值計(jì)算軟件,采取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法進(jìn)行講解。
(3)在考核形式方面。除日常的考核和實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核以外,結(jié)合課程項(xiàng)目教學(xué)的方法,讓學(xué)生以組為單位完成一個(gè)自選的項(xiàng)目(Project),并以組為單位做一個(gè)展示(Presentation)。一方面鍛煉學(xué)生運(yùn)用知識(shí)綜合解決問(wèn)題的能力,另一方面培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和工程素質(zhì)。
2改革特色及成效
“卓越計(jì)劃”強(qiáng)調(diào)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此結(jié)合“卓越計(jì)劃”的實(shí)施契機(jī),在對(duì)課程建設(shè)中存在的問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)深入地分析的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)不斷的教學(xué)研究與實(shí)踐,我?!稒C(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)已初步形成了特色。并取得了一定的成效。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)在理論教學(xué)建設(shè)方面實(shí)現(xiàn)理論基礎(chǔ)教學(xué)和應(yīng)用能力培養(yǎng)相結(jié)合;課程內(nèi)容與技術(shù)發(fā)展相結(jié)合。從而使學(xué)生從算法原理和理論基礎(chǔ)中跳出來(lái),提升到知識(shí)的應(yīng)用的層次。適應(yīng)“卓越計(jì)劃”提出的培養(yǎng)學(xué)生工程能力的要求。
(2)在實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)方面根據(jù)“卓越計(jì)劃”的要求,以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和知識(shí)的綜合運(yùn)用能力為目標(biāo)。通過(guò)建立知識(shí)-能力-實(shí)驗(yàn)內(nèi)容關(guān)系矩陣。將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的能力培養(yǎng)落實(shí)到各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目環(huán)節(jié)。并針對(duì)不同類型實(shí)驗(yàn),優(yōu)化其實(shí)驗(yàn)方法。