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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇大學有機化學實驗,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
有機化學是一門實踐性很強的學科。有機化學實驗課能夠幫助學生從理論上升到實踐來理解和掌握有機化學中的基本理論和基本反應,是幫助學生學好有機化學理論知識的必要環節和有效途徑。有機化學實驗教學是培養學生掌握有機化學實驗基本操作、基本技能的必經手段。良好的實驗教學能夠激發學生對有機化學的學習和探索激情。
一、大學有機化學和實驗教學的現狀與存在的問題
1.教學中演示不直觀
有機化學實驗教學中,反應方程式和機理數目繁多,書寫費時費力,并且很不直觀。尤其對于講解中的重點和難點,如有些有機分子的立體結構和立體化學問題感到困難。在黑板上畫出具體的立體異構時,很是費時,并且不具備規范性的比例關系。即使利用掛圖和自制分子模型也不能很好地顯示出實際分子的立體化學。而有機化學中的大分子和高分子的結構,如淀粉、糖類和蛋白質等,都不能很好地給學生進行演示,只能根據書本中的內容作簡單介紹。現在的課程一方面強調培養學生的自學能力,一方面大力壓縮課時。故而,教師在課堂上只能進行精簡的講解,自學多練大都依賴學生的自覺行為。如果要系統地闡述某些問題,時間上不允許。但是部分學生反映自學時難度很大,這樣,就產生了一個矛盾。我們主動積極地進行了網絡自學課件的開發,利用網絡CAI課件從很大程度上緩解了由于課時縮短、教學內容難以系統講解的困難。
2.實驗內容零散,重點不突出
傳統有機化學實驗與理論課程的進程不協調,實驗的重點內容限于物質性質的驗證性實驗和一些簡單的制備實驗,教學方法側重“依瓢畫葫蘆”式的照方抓藥操作,而且整個實驗室所有的學生的實驗內容和方式都一樣,缺乏創造性的激勵等弊端。因此,學生對有機化學實驗沒有多大興趣,把做實驗當作完成任務,將學習有機化學的重點放在記憶一些理論有機化學中的基本理論、基本概念和一些反應以應付考試,不能理論聯系實驗深刻理解有機化學中的精華。
二、大學有機化學實驗教學模式改革
1.運用多媒體實驗教學,加強學生學習的能動性
在有機實驗中積極引入多媒體教學軟件,視聽教材、錄像、Powerpoint課件。在基礎理論課上運用多媒體電教室對基本實驗儀器,基礎操作進行演示和講解。每次實驗前,在對將要做的實驗進行講解后,在電腦中演示三維操作動畫,先將整個操作流程播放一遍,然后操作步驟進行回放和停頓,引導學生發現需要特別注意的,并對學生提出問題,學生在思考討論后,抽查一位同學進行示范和講解實驗操作鼓勵其他同學提出問題,并討論操作是否正確和規范。最后由老師進行點評和操作示范,學生按照操作順序和要點再練習獨立操作,并由老師逐一進行檢查評估,指導并及時對存在的問題加以糾正。
2. 精心選擇有機物合成實驗
在有機物制備實驗中,本著學習控制實驗條件以及鞏固基本操作訓練的原則,選擇了一些產率較高的比較經典的有機合成實驗,盡量保證每個合成實驗都能有針對性地訓練學生的實驗操作基本技能。在實驗中,注意培養學生的觀察能力,思維能力與實驗動手能力。教育學生不放過實驗中的異常現象,不輕易茍同書本或文獻的說法,允許學生在一定范圍內探索實驗,在保證安全性的前提下對實驗裝置進行改進,同時培養學生的良好實驗習慣:操作快速、規范,臺面整潔有序,裝置美觀、穩固,并且要求學生精確控制反應條件,力求達到較高的產率,得到純凈的產品。由于選擇的反應屬于經典反應,實驗條件易于控制,只要按照規定的要求進行規范操作,一般都可以達到滿意的效果。
3.開設設計性實驗
設計性實驗,需要學生結合理論課和實驗課知識,進行合成路線的設計,實驗條件的控制,實驗方法與實驗裝置的選擇,產物的提純與純度的鑒別的設計,還需要學生在實驗過程中探索最佳的反應條件,根據實驗中出現的問題認真分析討論,進行綜合,反復修改實驗設計方案,直至達到最佳實驗方案與結果。這種研究性的實驗給學生提供了獨立動腦、動手的機會,使他們自覺地去查閱相關文獻,綜合應用所學的理論知識與實踐技能,選擇實驗方法,制定實驗步驟,使學生在實驗過程中處于完全主動的地位,充分發揮他們的想象力與創造力,對培養他們獨立進行科學研究的能力有著非常重要的作用。
有機化學實驗教學應以培養學生的思維能力、動手操作能力、觀察能力、設計實驗的能力、提出實驗中遇到的問題并設計方案來解決問題的能力、以實驗為基礎理解化學的能力為重點,特別是要以培養具有基礎科研能力的人才為教學目標。
參考文獻
1.姚春鳳. 有機化學實驗改革探素[J]. 廣州化工,2004
關鍵詞:有機化學實驗;雙語教學;挑戰;對策
【中圖分類號】G642
2001年教育部出臺了《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》的文件,其明確提出:本科教育要創造條件積極推動使用英語等外語進行公共課或專業課教學。有機化學實驗是有機化學教學中的重要組成部分,是化學、化工、生物工程、制藥工程等專業的一門極其重要的實驗課程。開展有機化學實驗雙語教學可以培養并激發學生對英語的學習興趣和應用能力,提高學生的專業英語水平,為今后的專業學習及國際交流奠定堅實的基礎。
一、有機化學實驗雙語教學面臨的挑戰
我國高校雙語教學面臨三大瓶頸:(1)、雙語師資不足。(2)、語言環境局限。(3)、缺乏雙語教學的教材。結合我校實際情況,目前開展有機化學實驗雙語教學存在以下難點:
1.學生英語基礎較差
我校目前在化學、化學工程與工藝、生物工程、生態學、化學生物學這5個專業開設了《有機化學實驗》課程。學生入校時,英語基礎較差。大部分學生在經過一年的《大學英語》學習后,聽力和口語能力提高不多,給有機化學實驗課程的雙語教學工作帶來一定難度。
2.雙語教學師資不夠
我校有5名教師承擔有機化學實驗教學任務,其中4名博士,高級實驗師1名。雖然具有一定的專業詞匯和寫作能力,但是英語口語表達能力還有所欠缺,很難滿足雙語教學的需要。雙語教學的主要目的是使用外語作為教學形式和手段去講授學生所要學習的專業知識,而不是教授外語;是使用外語進行專業教學,以達到教學大綱所規定的教學水平和課程要求。
3.雙語教材缺乏
目前,有機化學實驗雙語教材不多,選擇面窄。而原版實驗教材費用較高,大部分學生很難承受。因此,給教材的選擇帶來了一定難度。且各學校教學要求略有差異,如何選擇合適的雙語教材是任課教師必須首要考慮的問題之一。
二、迎接挑戰的對策與建議
1.精心編寫雙語教材,合理安排教學學時
針對市場上雙語教材選擇面較窄的特點,我校根據教學要求自行編制雙語教材。在教材編寫過程中,加強重點章節的部分,突出教學難點,采用中英文對照的形式,更有助于學生對實驗的理解。適當增加教學學時,以配合雙語教學要求,使學生有更充足的時間消化雙語教學的內容,也有助于教師有更多的時間來組織雙語教學的課堂,豐富教學內容,提高教學效果。
2.加強專業英語課程教學,有助于提高雙語教學效果
在課程設計上,對于雙語教學的專業,應適當將專業英語課程學習提前,這樣在課程安排上更合理,且學生在學習專業英語的同時,能夠增強對專業詞匯的敏感度,有助于提高雙語教學效果。
3.加大教師外語培訓力度,增強教師教學能力
雙語教學對教師的要求較高,不僅要求教學經驗豐富,而且需要有較強的外語水平。我校應采取積極地措施,加強對專業教師的英語口語、聽力訓練,以保證雙語教學的質量。與此同時,應改進教學量計算方法,適當提高雙語教學獎勵,從而調動雙語教學教師的工作積極性,促進教師的自身發展需求。
4.多做課前準備,調動學生的學習積極性
實驗課程的教學不同于理論課程,教師必須在組織教學過程中,強調預習的重要性。雙語教學給教師備課帶來了更大的難度,教師就必須要在授課前,認真熟悉專業詞匯的發音以及教學過程中使用的英語詞匯,而學生也需要提前熟悉外語實驗教材,做到心中有數,否則,上課的過程中很難跟上教師的節奏,不利于教學組織。
實施雙語教學是我校培養“高素質、強能力、應用型”人才的重要途徑。開展有機化學實驗雙語教學有助于提升學生的綜合競爭力。雙語教學過程中即將面臨的挑戰還很多,需要廣大教育工作者共同努力、不斷探索、不斷實踐。
①基金項目:三峽大學2013年(高等)教育科學研究項目(1321))。
參考文獻:
關鍵詞: 實驗教學方法 有機化學實驗 動手能力 創造意識
化學是一門以實驗為基礎的學科,其中有機化學是高等院校中化工、醫學、制藥及相近專業的一門重要基礎課[1]。隨著有機化學研究和應用的深入發展,要求學生掌握的內容不斷增加,這對有機化學教學提出了新要求。化學實驗課是實施全面化學教育的一種最有效的教學形式。實驗是一種學生認識客觀世界,了解生產、生活實際和社會問題的工具,是十分重要的教學內容[2]。近年來,筆者多次承擔有機化學實驗教學工作,對教學方法和實驗成績考核方面做了一些經驗總結,認為在教學方法方面:將所學實驗內容和科研及當下社會問題有效結合,重視培養學生的學習興趣和創新意識;在實驗成績考核方面:注重對學生實驗過程的操作考核和做好課后實驗總結督促學生的每一個實驗環節,有效培養他們的動手能力。
一、教學方法方面
根據有機化學實驗課程的教學大綱,詳細闡述所學實驗的目的和意義,不是簡單地照搬,照讀書本上簡單的目的,要深入擴充該實驗的重要性,擴展應用領域及其在社會生活中的應用實例。讓學生了解學科發展與科技創新的前沿領域,進而受到良好的科技氛圍的熏陶,培養學生的濃厚實驗興趣。例如:在學習茶葉中咖啡因的提取這一實驗時,首先介紹學生日常熟知的各種茶葉,然后提問茶葉中的主要成分有哪些,隨后引入學習的主題一咖啡因。然后具體介紹咖啡因在茶葉中所起的作用,比如:咖啡因能使中樞神經系統興奮,能夠增加警覺度,使人警醒,有快速而清晰的思維,集中注意力和保持較好的身體狀態。咖啡因具有刺激心臟、興奮大腦神經中樞和利尿等作用,它也是復方阿司匹林(APC)等藥物的重要組分[3]。告訴學生適量飲茶對人體是有益的。同時要告訴學生大劑量或長期使用咖啡因也會對人體造成損害,特別是它也有成癮性,會引起陣發性驚厥和骨骼震顫,損害肝、胃、腎等重要內臟器官,誘發呼吸道炎癥、婦女乳腺瘤等疾病,甚至導致吸食者下一代智能低下,肢體畸形。從兩方面讓學生更進一步了解咖啡因。因此,有效提取茶葉中的咖啡因具有重要意義。隨后,可以繼續引申,很多中草藥活性組分大部分也要從天然植物中提取。可以再舉例,如:青蒿素是從黃花蒿中提取分離得到的一種化合物,是目前世界上公認的最有效治療腦型瘧疾和抗氯喹惡性瘧疾的藥物青蒿素。緊接著自然提到青蒿素治療瘧疾的發現者屠呦呦――第一位獲得諾貝爾科學獎項的中國本土科學家。全方位多角度地挖掘一切和實驗相關的人、事、物,不斷向學生傳遞實驗的正能量。鼓勵學生在生活中善于發現,善于創造,更要珍惜每一次實驗。這樣有意識地把實驗學習和社會生活聯系,不僅激發學生實驗的興趣,而且培養學生的創新意識。
二、實驗考核方面
對學生實驗課程學習進行考核,是實驗教學中的一個重要環節,也是實驗教學改革的重要手段。在實驗中我采取了課堂考核、課后考核和期末考核相結合的考核方式。第一部分是課堂考核,包括簽到、操作考核、簽退、產率考核等。簽到即每一位學生按照學號依次簽到,排除代簽名;此外,實驗過程中不定時檢查操作是否規范;最后,實驗做完之后需要簽退,即學生實驗完成后需到老師處按照先后順序登記,這里主要考察學生的實驗效率、合成的產品及產率和儀器的后處理。第二部分是課后考核。主要包括學生的每一次實驗的預習情況、實驗完成的報告撰寫情況,其中每個人還要寫實驗總結,字數不少于一百五十字,主要總結實驗成功的經驗和失敗的原因分析。最后期末考核包括實驗基本理論方面的筆試與基本操作綜合評估。這樣,不僅調動了學生的實驗積極性,而且促使學生更重視有機化學驗課。
通過對大學有機化學實驗教學過程中實驗教學方法和實驗考核的探索,筆者將理論聯系實際,全面分析學生,注重培養學生的創造意識和動手能力,以期實現化學實驗教育的培養目標。但是,隨著有機化學的發展,有機化學實驗教學應當與時俱進,這對從事有機化學實驗教學的教師而言,任重而道遠[4]。
參考文獻:
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關鍵詞:有機化學實驗;廢棄物;綠色化學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)50-0265-02
隨著工業化生產的不斷提高,環境污染越來越受到人們的關注。防止工業污染特別是化學污染,從根源上解決環境污染問題,是一個迫在眉睫的課題,更是綠色化學的根本任務。綠色化學給化學工作者提出了一項新的挑戰。化學實驗室在學生的化學學科知識以及實驗技能方面起到一個非常重要的作用,化學實驗室的科學利用,對學生的科技創新思維有很大的提高。化學實驗室管理的規范性、創新性,特別是綠色化管理程度直接影響到實驗教學。有機化學實驗在四大基礎化學中又不同于其他化學實驗,這就要求有機化學實驗室的管理具有一定的特殊性。我院有機化學實驗室承擔著化學、化學工程、應用化學以及制藥工程、生物技術等專業的有機化學實驗教學,實驗室使用頻率高,難于管理。作為從事有機化學實驗室的管理工作者,將環保與綠色化學理念貫穿于整個實驗教學中,是我們責無旁貸的責任。本文試圖從我院有機化學實驗的綠色化學意識、微型化、低值易耗品管理、注重有機廢棄物的回收利用等方面,探索實驗室的綠色化管理。
一、加強綠色化學意識
學生環保意識、綠色化學管理意識的提高貫穿于整個有機化學實驗教學過程中。有機實驗教學中常用到或產生一些污染環境的藥品和試劑,要減少環境污染,必須培養學生的環保意識,養成良好的實驗習慣。因此,在新學期的第一堂有機化學實驗課中,我們用現代化多媒體工具,通過一些教學事故案例、化工類產業事故等圖片或視頻,對學生進行實驗室安全、環保教育,每次實驗前讓學生分析該實驗的安全隱患,做到實驗前心中有數,實驗過程認真負責,實驗結束后及時總結,讓學生直觀的認識實驗室綠色化管理的重要性。其次,從有機化學實驗教學出發,對有機實驗的教學內容進行合理的調整,改變以現有教材為標準的教學方法,逐步實施綠色化的實驗教學模式,讓學生在做實驗過程中自覺養成綠色化學的環保意識。
二、實驗微型化
為了加強實驗室的綠色化學管理,我們采取半微量實驗裝置,從實驗源頭上減少藥品的使用量從而減少污染。近年來,在保證實驗教學的前提下,對多數有機實驗進行了微型化實踐。如溴乙烷的制備、己二酸的制備、乙酰苯胺的制備、乙酸正丁酯的制備等。將試劑用量由常規用量減至原來的1/2~1/5后,通過對比實驗可知,微型化后同樣能達到教學要求。同時,改變傳統的合成方法,例如,在肉桂酸的制備、乙酰水楊酸的合成中引進現代有機合成實驗新技術與新方法,分別采用微波輻射法和超聲波合成法,在節約藥品用量、減少“三廢”排放、提高學生實驗技能的同時,也讓學生在微型化實驗合成方法中感受綠色化學的重要性。而實驗微型化的實施、藥品用量的減少,也讓實驗室藥品的庫存降低,從而提高實驗室的綠色化管理。
三、低值易耗品管理
有機實驗室中的低值易耗品的管理主要涉及有機化學試劑和玻璃儀器。因化學試劑使用不當或管理不當而引起教學事故或意外的案件常有發生。針對有機化學試劑品的特殊性,即品種多,具有易燃、易爆、易揮發、易腐蝕,毒害性,在管理上,采取專人管理制度。玻璃儀器在實驗操作過程中極易打碎,學生操作不規范,極易造成玻璃儀器的破損。針對上述情況,在化學實驗室管理中對化學試劑、玻璃儀器進行規范化管理。
1.化學試劑的管理。實驗室的管理工作很大程度上是化學試劑的管理工作。有機化學試劑的特殊性,要求管理工作者必須是化學專業的管理人員。化學試劑的綠色化管理可從藥品的存放和保管兩方面進行。藥品存放庫房通風設施必須良好,所有試劑標簽清楚明了,密封合格;易揮發、易燃、易爆試劑按教學計劃購買,保證實驗教學,控制庫存,分類存放在藥品房中。一般試劑的存放要注意酸、堿性物質以及氧化劑、還原劑分開,以免發生意外反應。管理人員應該做到熟悉各種試劑的名稱、數量、存放位置等詳細信息,采用專用的賬本記錄,并借用電子化管理;藥品的領用情況做好記錄,期末清點庫存,按實驗教學項目進行相應的采購計劃,避免多余庫存。對于易揮發的有毒藥品,必須在通風櫥內進行操作,以防污染環境;對于強腐蝕性藥品,必須戴乳膠手套,必要時還要戴護目鏡或面罩進行操作,以防灼燒,造成傷害;對于危險品和貴重類藥品,按實驗項目和學生實驗用品量控制實驗用量,要求學生嚴格按量稱取,不得超量,實驗結束后,認真檢查驗收,及時歸位,以防危險品外流,發生意外事故。常規性藥品可放置在普通藥品柜中。用量比較大或較小的藥品,由管理人員提前準備,放到實驗室公用桌面或小組試劑架上供學生公用,避免學生稱量過程造成不必要的損失。實驗結束后,實驗員及時整理歸位。通過實驗室中各類藥品的使用、存放等注意事項,加強學生綠色化管理意識。
2.玻璃儀器的管理。完成有機化學實驗的器材多數是易碎的玻璃儀器,管理的不當或者學生操作不規范,極易造成玻璃儀器的損壞。在玻璃儀器的管理上,實驗常用玻璃儀器,每組分發一套《少量半微量有機制備儀》玻璃儀器,如半微量三頸圓底燒瓶、單頸圓底燒瓶、球形冷凝管、直型冷凝管等,以及一些常用的燒杯、漏斗、量筒等存放在各小組的實驗柜中,實行管理責任制。開學初期,要求學生對照儀器清單清點儀器,實行“多還少補”制度。實驗結束后,進行學生檢查、教師監督,做好儀器損壞登記,損壞儀器的學生及時領用補充完整,適當實施賠償。重復使用的小組成員實驗前須檢查玻璃儀器的完整性。不常用的玻璃儀器,如滴液漏斗、分液漏斗、恒壓滴液漏斗、油水分離器等,實驗結束后清洗干凈,在磨口旋塞上墊上小紙片以防旋塞打不開,并用橡皮筋固定,貼上實驗小組編號,單獨存放,需要時再按編號發放給學生。特別是水銀溫度計,使用過程中極易打壞,造成水銀脫落掉出來,嚴重影響環境和人體健康。每次實驗結束后,學生必須清洗玻璃儀器,有機實驗玻璃儀器比較難清洗,很多學生用完后用水沖一下,或干脆不洗,實驗管理人員可配制一些特殊的洗滌劑做清洗儀器使用,同時實驗教學老師應加強監督管理。
四、注重有機廢棄物的回收利用
在有機化學實驗教學中,有機化學試劑的使用,必然會產生一定量的廢棄物,這些廢棄物若處理不當,學生或教師不夠重視,對我們的人體、實驗室環境甚至周邊的環境有非常大的危害。注重廢棄物的回收利用,減少實驗室環境污染,可以增強學生的綠色化學意識和環保意識。因此在實驗中的廢酸、廢堿,我們采用集中收集的方式,盡量回收,如“熔點的測定”實驗用過的濃硫酸,回收后可以用作洗滌劑或配制50%的硫酸,備“正丁醚的制備”實驗中用,不能回收的倒棄前將其中和到規定的pH值。回收的廢堿液,可以和95%乙醇配成洗液,用于洗滌油脂、焦油、樹脂等殘留物。有機實驗中常用的一些有機溶劑如苯、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等,直接倒棄嚴重污染環境,造成藥品的浪費。如實驗中用過的萃取劑苯,精制后可作“乙酰苯胺”實驗的原料,該實驗產物可摻入一些雜質,在“重結晶與提純”實驗中利用;其他廢棄液如乙醇、丙酮、四氯化碳等,因實驗中用量較少,回收后可用做有機洗滌劑。對實驗過程中產生的廢氣,如“苯乙酮的制備”過程中產生的HCI氣體,將吸收液由堿液改為水吸收,既有效地吸收了HCI氣體,又可將吸收液與廢堿作用,從而減少廢堿液,是一舉兩得的好方法。實驗教學過程中,可以組合優化實驗教學內容,一些基本操作實驗和重要的性質實驗可結合合成實驗,做到節省時間和化學試劑,也有利于學生對相關有機知識的理解和掌握,提高原子經濟性,又減少有毒試劑對環境的污染。通過實驗教學中產生的廢棄物的環保處理,培養學生實驗室綠色化管理意識。因此,在實驗教學和管理過程中,只要用心去研究、探索化學實驗的綠色化,就能增強學生的環保意識和綠色觀念,培養具有環保意識的人,為實驗環境、社會環境的“綠色化”盡一份力量。
實驗室的管理工作繁瑣但卻重要。有機化學實驗室的特殊性使得其管理在實驗室管理要求更高,實驗室管理水平的高低直接影響學生的實驗技能以及實驗室的建設和發展,必須對其實行科學化、規范化的管理。實驗室的每一個主體都要以主人翁的態度對待實驗室的管理。實驗技術人員在做好實驗室管理工作的同時還要積極進行自我學習和交流,教育、感染學生,在實驗室的管理中不斷提高管理能力,確保實驗室教學和科研工作有條不紊地進行,使學生在掌握基本知識的前提下,深化實驗室綠色化理念,增強自身的綜合素質。
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有機化學課程內容多、系統性強、結構理論抽象,學生普遍感到理解困難,掌握、運用起來更難。因而,在有機化學的教學過程中,為提升教學質量和教學效果,有很多問題值得我們研究、探索和解決[4-7]。本課題組從激發學生學習興趣,是保證教學質量的根本;建立理論框架,提高學生自學能力;吃透教材,融會貫通,培養學生全局意識;抓住反應本質,構建有機化學反應中的穩定性規律,注重培養學生理解能力;多條復習主線及多種學習方法相結合,提升學生歸納總結能力;優化問題設計,建立章節典型例題和題解,提高學生運用知識解決問題能力等方面對醫學有機化學教學效果的提升進行了實踐與研究[8],雖然取得一定的成績,但教學效果無法保證,有待進一步研究和探索。另外,有機化學實驗由于實驗條件和學時的限制,大多數醫學院校傾向開設一些驗證型實驗,不僅準備起來數量大,且廢液處理起來較麻煩,教學效果微乎其微。近幾年,安徽省為了提高高等教育質量,實施了《安徽省支持本科高校發展能力提升計劃》和《安徽省高等教育振興計劃》,實驗室、實驗條件、實驗設備得到了大幅度的改善,應該從根本上改變有機化學實驗開設的原有現狀,刪除驗證型實驗,多開設操作和綜合設計性實驗。本課題組成員在原實踐和探索的基礎上,準確把握有機化學課程的特點,注重實效,注重學生動手能力、理解能力、思維能力及科學素養的培養,對有機化學理論和實驗教學改革進行進一步實踐和探索,教學效果明顯,有利于復合型、應用型高級人才的培養。
一、構建有機化學課程學習平臺,提升學生自主學習能力
大學期間,根據培養方案,每學期學習任務各不同。學習任務不比中學期間輕。如果學生僅僅停留在教材上,從課堂上學習知識是遠遠不夠的。這就要求教師熟悉教材,把握章節之間知識的連貫關系,課堂上重在精講,正確引導學生學習方法,學習技巧,注重學生運用知識解決問題的能力的培養;更重要的是課后,課后教師還應該花費大量時間和精力,在如何提高學生自主學習,構建有機化學自主學習平臺上下功夫,真正體現教學以學生學習為主體,以質量為導向,有效提高教學效果。具體將收集到的和自制的教學素材分門別類,如:培養方案和課程教學大綱;教案講稿,課程課件ppt;驗證性實驗錄像及有機化合物反應機理動畫;學習討論;自測練習;考研資料;與有機化學有關諾貝爾獲得者簡介等按照設計好的功能板塊,構建自主學習平臺,讓學生業余時間全面了解和學習有機化學。另外,作為授課教師,及時加入到學生QQ群,做學生的良師益友,隨時隨地接受學生的疑問,及時解決實際問題。
二、實施“有機講堂”,鍛煉學生的多種能力
改革注重實效,教師不能僅僅只是傳授知識,更重要的是在教學過程中培養學生多種能力。大學,一般按學時數上完,接著考試,這門課就算結束了,至于學生學的怎么樣,一般不會多問,最后從試卷分析上體現一下,真正教學效果怎么樣,一般不需要知道。其實,從課程授課結束到考試前這段時間有很多事情值得我們去考慮和探究。授課結束,學生所學知識是零散的,還沒來得急消化,更談不上運用知識解決問題,但為了考試,有時候只能靠背,囫圇吞棗。如果采用合適有效的方法和模式,學生掌握所學知識的同時,又鍛煉自己多種能力豈不是更好。我們對此進行實踐和探索,實施“有機講堂”活動。
具體做法:
(1)問題設計。有機化學每章內容都多,如果都要掌握,有限時間內,根本行不通。這就要求教師在設計問題時,抓住本章的重點,典型練習具有代表性,由章節問題和典型練習形成活動任務。
(2)準備和要求。授課結束,授課教師下達活動任務,由學習委員及班委,根據活動任務數,將班級學生分成相應組,每組4-5人,每組同學都要積極準備。這鍛煉了學生干部的管理能力和工作協調能力。
(3)實施。按照活動任務順序,依次隨意抽取每組某一同學上臺講解。講解過程,接受老師和其他同學的提問并解答。
(4)總結。“有機講堂”的實施,首先檢驗了所學知識;其次能上臺講而且能講出來,一般自己得理解,這鍛煉了學生的膽量、語言組織能力和表達能力;能回答問題并解答,這鍛煉了學生的應變能力、理解能力和運用知識解決問題的能力。
從學生反饋來看,實施“有機講堂”活動效果比較好。不足之處:某組同學可能只對某一章較為熟悉,其它章節可能受到影響。時間允許的話,不分組,任意抽取某一學生實施某一活動任務,效果可能會更好。
三、調整有機化學實驗內容,著重學生科研素養培養,提高實驗技能和動手能力
1.驗證型實驗進課堂,直觀真實,達到認識有機物性質目的
有機化學實驗包括三個方面:性質實驗,常數測定和合成技能操作。成熟的性質實驗現象明顯,中學階段都很熟悉,如果再到實驗室滴滴加加只是驗證一下沒有多大的意義,反而給實驗室帶來很大的麻煩,如有機化合物種類多,準備起來數量大,且廢液處理起來較麻煩,教學效果微乎其微。如果改變方式,將一些典型的性質實驗拍成錄像帶到理論課堂,不缺乏真實性,講解理論的同時讓同學觀看,既減少了浪費,保護了環境,又能達到認識有機化合物性質的效果。比如我們把一些典型有機物性質的驗證型實驗,如:(1)烷烯炔的區別(2)醛酮的區別(3)酮型-烯醇型互變異構(4)興斯堡反應,區別伯仲叔三種胺實驗(5)酮糖與醛糖的區別等,做成錄像帶到課堂,效果非常好。 2.開設綜合設計實驗,提高學生科研素養、實驗技能和動手能力
將驗證性實驗改成錄像課堂演示,不僅一勞永逸,更重要的是把實驗教學實間留給技能操作和綜合性實驗上,真正起到鍛煉動手能力和培養實驗技能的目的,增加一些常用的操作實驗比如:旋轉蒸發儀的使用,減壓蒸餾操作,柱分離技術等;開設一些與醫學檢驗、藥學、生物學、制藥工程專業知識相關的綜合性設計實驗,比如:阿司匹林的制備,要求學生查閱相關資料,了解阿司匹林的發展史,熟悉反應過程,優化合成路線,分離提純,結構解析,純度檢驗,甚至可以壓片制成藥片等;一些學生還可以根據自己的興趣,參加到教師的科研課題中去,學會一般科研方法,科學素養得到培養,真正讓學習感覺到大學與中學的不同。同時也讓學生充分認識到有機化學對后續專業課的重要作用,這樣既能激發學生的學習興趣,又為專業課打下了堅實基礎。
四、利用多媒體輔助教學,培養學生想象力和記憶能力
有機化合物反應復雜,學起來枯燥無味,尤其是涉及構型構象方面的題型,缺乏空間想象力,更是無從下手。如將微觀的分子反應用圖形,模型或動畫表示出來。如:鹵代烴消除反應,以2-溴丁烷為例,產物以反式2-烯烴為主,泛泛講,學生很難理解立體選擇性反應概念,如果把反應過程用模型搭出來并做成動畫展現出來,就迎刃而解了,從而得出(1)鹵素和β-H的相互關系必須符合反式共平面的要求(2)消除反應速率大小與鹵代烷采取的構象優劣有關。類似的還有霍夫曼消除反應。再如周環反應中的σ遷移反應,以加熱條件下碳的[1,3]遷移為例,在[1,3]遷移時將伴有遷移碳原子的構型轉變,如果就停留在平面結構上講解,學生無法理解和接受,如果將反應過程做成動畫,中間過渡態及構型翻轉一目了然。這樣將微觀變為宏觀,不僅直觀,更有助于對某一反應實質的理解,易懂易記,教學效果較好。
五、結語
有機化學內容多、規律性強、結構理論深奧、應用領域廣泛。這就要求教師必須在教學中,不斷地進行有機化學理論和實驗教學改革,更新教育理念,改變傳統的滿堂灌教學模式,靈活運用多種教學方法,善于挖掘和嘗試新方法、新模式,充分調動學生的學習主動性和積極性,真正體現以學生為中心,以質量為準繩,讓學生從被動的學習氣氛中解放出來;廣泛收集教學素材,建設和完善自主學習平臺,急學生之所急,想學生之是想;不斷提高計算機水平,利用多媒體輔助教學技術,制備教學模型和動畫,變微觀為宏觀,提高學生的思維能力;暢通答疑解惑通道,隨時解決學生學習上遇到的問題,這也給教師提出挑戰,需要教師不斷更新專業知識;教師應注重學生學習方法的引導、學生多種能力的培養,讓學生在寬松、愉快的教學環境中發揮最大的學習潛能,從而達到提高教學質量和學生綜合素質的目的,以滿足社會對復合應用型人才的需求。
(作者單位:蚌埠醫學院化學教研室)
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1.1化學藥品使用的問題
本校學生的有機化學實驗內容所涉及的范圍較廣泛,主要分為有機液體化合物的制備和固體化合物的制備兩大塊,所用的試劑比如有易燃易爆的乙醚,有易腐蝕的強酸強堿如濃硫酸和強堿氫氧化鈉等,還有些有毒性的如溴化氫等。如果不加強管理,學生隨便取用,不注意操作規范,用完后隨意放置,就會造成很大的安全隱患。因此在實驗過程中化學藥品的管理顯得尤為重要,是屬于重點管理的要素之一[3]。
1.2儀器設備的安全使用問題
有機化學實驗室的設備主要分為兩大類,玻璃儀器類和電器類。玻璃儀器易碎,在玻璃儀器的安裝、使用以及洗滌、干燥等步驟都必須小心,很容易造成割傷等意外。在我們實驗室,一根小小的溫度計,經常因為在使用過程中操作不當,每年都有學生因此而被割傷,極大影響了學生做實驗的進度。另外做有機化學實驗通常需要加熱加壓等操作,需要用到水浴或者油浴,或者電熱套等儀器,有些學生使用電熱套不當造成短路,還有把溶劑濺入電熱套而造成冒出濃煙的情況多有發生。還有使用比較頻繁的干燥箱,都可能因操作不當出現故障,會打亂正常的教學工作。另外,一些老化的設備在使用過程中更要格外小心,防止造成安全事故。
1.3完成實驗后的收尾工作存在的安全問題
實驗完成后,我們要求學生回收實驗產物,清洗清點儀器,做好實驗臺面和實驗室清潔衛生,檢查水電是否關閉,實驗室門窗是否關閉。曾經有學生因窗戶沒有及時關閉,下雨造成實驗室的漏水殃及樓下實驗室的事件發生,造成不好的影響。
2培養安全意識的措施
2.1明確各方人員職責
完成一項實驗,需要實驗室工作人員的前期準備,作為主體參與者的學生以及指導的教師共同的分工合作協調。一般來說,實驗員為學生提供實驗所需的藥品試劑等;指導教師負責學生的整體規劃,并督促學生按規章開展實驗。不管是實驗員還是教師,要對學生安全使用儀器設備,實驗進程的合理安排,突發事件的應急處理進行培訓。作為實驗的主體—學生,我們就要做進一步的要求,在進實驗室之前要求他們對本次實驗的實驗流程和操作中的相關注意事項做好預習工作。
2.2化學藥劑的安全使用
進行有機化學實驗所用的藥品具有有毒、易燃、易爆或腐蝕性等一些特點。下面我以大學有機化學實驗的制備實驗“相轉移催化法合成苯甲醇”為例,探討如何對學生進行安全教育。在這個實驗中,要達到的實驗目的是要掌握鹵代烴制備醇的原理和方法,了解相轉移催化反應的原理及其應用,掌握機械攪拌,加熱回流,萃取,干燥,常壓蒸餾等基本操作。使用的試劑包括:苯氯甲烷,催化劑四乙基溴化銨,無水碳酸鉀,乙醚,無水硫酸鎂。那么針對試劑這一塊的安全教育,要求學生進實驗室之前,了解所用藥品的物理化學性能,比如苯氯甲烷要求學生能了解到它的腐蝕性,這樣學生在加料時就要小心,不要弄到皮膚上。一旦灑到皮膚上,要立即用水處理,再用肥皂水洗,還有它的催淚效應等;比如無水乙醚的易燃易爆低沸點的性質,使用過程中周圍避免明火,蒸餾時應該采用水浴加熱以及回收乙醚的存放還有它的麻醉性的了解。這里舉此例說明在進入實驗室之前,學生應該對自己在實驗過程中使用的試劑藥品的物理化學性質要有全面的了解,這是保證實驗成功及自身安全非常重要的一個環節。
2.3儀器設備的安全使用
現在的有機化學實驗所使用的玻璃儀器大多是標準接口玻璃儀器,那么在實驗前要對標準口的玻璃儀器的使用進行學習。要裝配一個實驗裝置,主要靠的是玻璃儀器的連接,把磨口和磨塞輕微地對旋連接,不宜用力過猛,不得在有角度時強行扭轉,以免玻璃儀器破損割傷自己。在進行實驗時,常常使用的溫度計的破損最為嚴重,很多學生在給溫度計套上橡膠塞時,手握的距離過遠,導致溫度計斷裂,割傷手,另外水銀溫度計還存在一個水銀的回收處理問題。所有這些,都要求學生在實驗過程中去學習鍛煉,做到安全使用。仍然以“相轉移催化法合成苯甲醇”為例,這個實驗所用的實驗裝置是一臺機械攪拌器。機械攪拌器使用不當,會造成儀器的破損、試劑的灑落并使實驗無法完成。因此在使用前,要指導學生對儀器安全使用,比如裝配時保證攪拌棒垂直,攪拌頭離瓶底的高度,開啟攪拌前要檢查裝置是否穩妥,剛啟動時轉速不宜太快等。當然儀器的安全使用還有很多方面,本文只是提出一個例子供參考。
2.4對實驗風險的預見及處理
事故應急預案是一種預先設置的危機處理機制和安全管理措施,其目的是為有效預防,及時控制和消除實驗過程中突發事件及其危害,最大限度地減少對實驗室工作人員、環境和社會造成的危害[4]。當然即使對學生進行了足夠的安全知識教育,學生也預習了實驗過程所使用的藥品的物理化學性質以及掌握了儀器的正確使用,但是實驗畢竟是一種操作實踐過程,作為具有自主性的學生,仍然會有突發的實驗事故發生。在這種情況下,指導教師要做一些應急處理,也要培養學生處理突發事件的能力。針對實驗過程中發生的一般傷害、火災、爆炸、中毒等突發事件而制定人員隔離機制、事故處理、事故報警等應急預案[5]。
3結語
關鍵詞: 高職教育;CBE理論;醫療衛生專業有機化學教學
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)16-0263-03
0 引言
在國家大力發展職業教育和高等職業教育辦學指導思想不斷成熟、培養目標逐步明確的形勢下,為適應衛生事業發展改革對醫藥衛生職業人才的需求,高職醫藥衛生專業有機化學教學必須體現構建和諧社會對技能型、高素質勞動者的需求、教育部門的培養目標、醫藥衛生部門的用人需求三者的緊密結合。有機化學又是高職院校醫藥衛生類藥劑、醫學檢驗、護理、藥學、中藥制藥、影像及藥品經營與管理等專業一門十分重要的文化基礎和專業基礎課程。結合寶雞職業技術學院醫學分院實際情況和本人二十多年的教學體會,本文對高職醫學專業有機化學教學從以下幾個方面分析研究。
1 有機化學是生命科學-醫學的支柱
早在十七世紀初,有機化合物被認為是“有生命機能”的神秘物質,隨著科學的發展,科學家們在實驗室里由無機物成功地合成了有機物。例如1828年德國化學家魏勒用典型的無機物——氰酸鉀和氯化銨成功合成尿素。之后,又有醋酸(1845年)和油脂(1854年)等許多有機物合成了。在陸續人工合成的成千上萬種有機物的實驗事實面前,化學家擺脫了生命力學說的束縛,促進了有機化學發展。如今,許多蛋白質、核酸、激素等大分子的生命物質也都可以人工合成。有機物有了準確定義:碳氫化合物極其衍生物。研究有機化合物結構、性質、合成方法、應用以及它們之間的相互轉化和內在聯系的科學叫有機化學。有機化學是化學的一個重要分支。
醫學的發展和進步離不開有機化學。有機化學是醫學的基礎,與人體健康息息相關。①醫學的研究對象是人體,人體組織是由蛋白質、核酸、脂肪、糖類、維生素等許多有機物質組成。人體的生命活動如呼吸、消化、循環、排泄及器官的各種生理活動,都是建立在體內的許多有機化學反應基礎上的。②醫學的目的是預防和治療疾病,藥物是預防、治療疾病的主要武器。無論中藥還是西藥,都是有機物。疾病治療的作用和效果都是建立在藥物的化學結構和化學性質的基礎之上的。③運用有機化學的原理和方法診斷疾病。醫學活動首先始于疾病的診斷,臨床上常運用化學原理和方法進行診斷。例如測定有機物血糖、尿糖、血酮體的含量,能夠進行糖尿病的診斷;測定血液中有機物轉氨酶活性的變化,能反應肝和心肌的功能等。
有機化學的成就在許多方面促進了醫學科學的進步,反過來醫學科學提出的課題也啟示和推動了有機化學的發展。生命現象的物質基礎和有機物分子的生物功能是醫學研究的主題;有機化學理論和實驗的成功,為現代醫學的誕生和發展打下堅實基礎,20世紀初,有機化合物糖、維生素、血紅素等生物小分子研究成功,20世紀50年代有對核酸、蛋白質等生物大分子研究突破,21世紀初,基因組工作框架圖組裝完成,確定了人體細胞核中遺傳性DNA的全部物質。這一切為人類根治疾病、延長壽命展現了光明前景,幾乎所有生命科學中的問題都要接受有機化學的挑戰。
高職醫藥衛生專業學生畢業后將一生從事醫療工作,應該學好有機化學課程。美國化學家布萊斯羅指出:“考慮到有機化學在了解生命過程中的重要性和藥物對健康的的重要性,在醫務人員的正規教育中包括不少有機化學課程一事就不足為奇了…,今天的醫生要為化學在人類健康中起著更大作用的明天做好準備。”
2 高職醫藥衛生專業教學理念及CBE教學模式
2.1 高職醫藥衛生專業教學理念 職業教育的目的不僅僅是傳授學科或專業知識,而是形成學生從事某種職業的能力或職業技能,培養職業能力是職業教育的核心。高職醫學專業教學的培養目標定位為:以服務為宗旨、以就業為導向、以崗位需求為標準,培養與我國社會主義建設要求相適應、與就業崗位要求相符合,為醫療衛生事業發展服務的技能型的高素質勞動者。教學過程體現“以就業為導向、以能力為本位、以發展技能為核心”的職業教育理念,理論知識強調“必須、夠用”、符合高職衛生職業教育生源的特點和就業的需求;強化技能培養,包括專業技能、就業技能、創業技能;體現統一性與靈活性的結合。教學內容模塊化,可根據不同醫學專業特點選擇和組合教學內容模塊以培養特色人才。強調“寬口徑、重實用”的思路,優化課程結構,精選教學內容。“寬口徑”是指教學內容覆蓋面寬,力求使學生醫學專業素質的內涵得到拓寬;“重實用”是指教學內容實際、實用,緊密聯系醫療衛生工作崗位實際需求和職業資格考試、相關職業考試大綱的要求。
2.2 CBE理論 CBE含意是基于能力的教育或以能力為基礎的教育,強調對學生能力特別是職業能力的培養。能力特別是職業能力是不能通過灌輸而使學生掌握的,必須通過學生積極而主動的活動來培養。這一套教學方法由以下幾個部分組成:
①市場分析方法,通過對人才市場的分析,確定何種職業人才是市場所需要的。
②DACUM方法,將從事該職業所需要的能力逐級分解成若干項綜合能力和專項能力。具備若干專項能力則具有或形成一項綜合能力,具備所有的綜合能力后,就具備了從事該職業的職業能力。
③開發教學內容,即開發學生學習指導書(學習包)。根據各項技能的內容和要求,開發相應的教學內容,即學習指導書。內容包括學習這項技能應了解或掌握的相關理論知識和實踐教學內容。學習包才是真正的教學內容。4是教學方法和學生的學習方法。強調學生積極主動地學習,教師只是教學活動指導者、組織者的角色。
高職院校教師主要考慮CBE理論3開發教學內容及4教學方法和學生的學習方法。本文根據中國社會文化的特點、高職院校教育的環境特點、學生學習的特點,借鑒并適當調整CBE理論,探索形成適合我國高職醫學專業有機化學課程教學體系。
3 建立高職醫療衛生專業有機化學課程模塊體系
3.1 高職醫藥衛生專業有機化學課程的任務和要求(課程目標)
①學習有機化合物的分類、異構和命名方法。
②掌握有機化合物的重要的化學性質和實驗室制備、工業制備方法,并具有較強的實驗操作技能和技巧。
③能根據教學大綱和培養目標的要求,運用所學的基本理論、基本知識和基本技能,熟練有機化合物的性質反應、制備方法與合成線路的選擇、結構推導等內容。
④培養和發展一定的空間想象和表達能力,了解重要有機化合物的結構特征、空間結構以及反應機理,提高思維能力和自學深造能力。
⑤培養認真負責的工作態度和嚴謹細致的工作作風,培養良好的實驗操作技能。
3.2 高職醫療衛生專業有機化學理論知識規劃 高職院校基本是中專學校整合升格形成,各校的教材選取上有很大隨緣性。一本好的教材在于其專業針對性、教育層面的適用性和培養目標的差異性。我校醫學分院選用華中醫科大學出版社出版、我參與主編的《有機化學》教材。這本教材依據專業特點精選出與醫學培養目標密切相關的、最基本的、最活躍的有機化學內容,把化學知識與生命科學知識有機融合起來。依據這套教材構建的理論教學內容分為有機化學概述、各類有機化合物、立體異構、有機生命化合物及有機合成四大模塊。
①第一是有機化學概述模塊 就是第一章緒論,屬基礎有機化學。主要講有機化合物的價鍵理論、有機物分子中的電子效應、有機反應機理、有機反應的類型、有機化合物的分類。對于必需的反應機理,從學生已有的結構知識,特別是價電子結構入手分析,有利于學生理解。
②第二是各類有機化合物模塊 是有機化學重點之一。包括內容有:鏈烴、脂環烴、芳香烴、鹵代烴;醇酚醚、醛和酮、羧酸及其衍生物、取代酸、有機含氮化合物、萜類和甾族化合物。
這一部分主要學習有機小分子的分類、結構、異構、命名、物理性質、化學性質、制備方法和重要的有機化合物應用等基礎知識。首先使學生對各類有機物結構、化學原理和基本反應做必要的純化學的深入理解,再教會學生把有機化學反應規律滲透到生命科學中去,了解有機物的特殊性及醫藥學功能,理解生物合成的有機化學過程。例如:取代酸水楊酸本身就有解熱鎮痛作用,但因對腸胃刺激大,所以不能直接服用。在臨床上最早使用其鈉鹽(即水楊酸鈉)作為解熱鎮痛和抗風濕的藥物,卻常常引起嘔吐甚至胃出血,停止使用。后來將水楊酸合成為乙酰水楊酸(即阿司匹林),其作用要比水楊酸鈉持久,還可減輕對胃腸黏膜的損傷。由于科學發展不斷顯示出含雜原子的N、P、S的有機物在生命體中的重要地位,因此,特別加強了對這3個雜原子形成的有機衍生物-硫醇、硫醚、胺類、酰胺、重氮、偶氮的結構和應用教學。最后,以兩類重要天然產物萜類和甾族化合物的的結構和生命作用結束這部分。
③第三是立體異構模塊 主要內容包括構象異構、順反異構體、對映異構。這部分首先掌握相關概念,熟悉旋光異構的表示方法和命名,同時了解順反異構和旋光異構在性質上的差異及在醫藥上的應用。理論教學與實際應用相結合,激發學生的學習興趣。如講授手性碳原子化合物的對映異構,結合手性藥物的生理作用、藥效差異很大。例如四環素類抗生素具有抗菌作用,但如果C4上的二甲氨基構型發生改變,生成C4差項異構體,原有的抗菌作用消失,而且對人體具有毒性。又如左旋氯霉素有抗菌作用,而其對映體右旋氯霉素沒有此療效。
④第四是有機生命化合物及有機合成模塊 這部分不僅是現代有機化學重要組成,而且還多是前沿性的醫學熱點。具體內容包括:糖類;氨基酸、蛋白質、核酸;雜環化合物和生物堿;酯類、;藥用高分子化合物;有機化合物的合成。
首先學習各類大分子有機化合物的重要化學反應及常用的增長和縮短碳鏈的方法;各類官能團形成的途徑及官能團之間的互相轉化規律,并注意官能團的保護和占位。雜環化合物學習放在糖類和酯類之后,把有機小分子和大分子有機物聯系起來,為后續蛋白質、核酸學習打下基礎。氨基酸、蛋白質、核酸是除糖之外的最重要的生命物質基礎,了解編碼氨基酸結構和性質,為理解肽和蛋白質的復雜結構和化學性質及揭示生命奧秘、研制新藥奠定良好的化學基礎。介紹核酸的結構到遺傳的攜帶和傳遞,體會核酸在生命體的生存和繁衍的主宰地位。
有機合成是有機化學的中心,它不僅要合成自然界含量稀少、使用廣泛的有機物及藥物,也要合成自然界不存在的、具有重要意義的有機物。應用重要的反應規律,如苯環上取代反應的定位規律、不對稱烯烴的馬氏加成規則以及鹵代烴和醇的扎依采夫消除規則、碳鏈的增長和縮短方法規則、官能團的轉化方法規則、官能團的保護等方法規則,選擇有機合成路線。熟悉格林試劑、乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯等典型試劑在有機合成中的應用。了解一些藥物如:鹽酸胍法辛、氨酚酸鈉、吡洛芬等的化學合成實例。以生產過程為任務,討論其生產中的反應物性質、反應條件、反應本質等。當一種有機物有幾種不同的合成路線時,選擇反應步驟少、原料便宜易得、操作簡單、副反應少、產率高、三廢很少、對環境污染很小的合成路線。
3.3 高職醫療衛生專業有機化學學生實驗內容規劃 由以下三個模塊組成,根據不同專業選擇組合下列模塊實驗內容。
①有機化學實驗的基礎知識模塊。包括有機化學實驗室規則、有機化學實驗室安全知識(有機化學實驗室安全規則、有機化學實驗事故的處理)、有機化學實驗常用儀器簡介、有機化學實驗報告的書寫等。
這部分采用傳統的老師黑板講解很難面面俱到,應用多媒體技術教學,將抽象的規則要求、儀器用法、實驗事故處理等直觀、動態的展示出來。改變實驗條件如溫度、反應物等,會出現不同結果現象。猶如身臨其境,彌補實驗課不足,教學效果好。
②有機物的性質、制備與基本操作實驗模塊。包括:熔點的測定及溫度計的矯正;蒸餾和沸點的測定;水蒸氣蒸餾;減壓蒸餾;葡萄糖溶液旋光度的測定;烴與鹵代烴的性質;醇、酚、醛、酮的性質;羧酸極其衍生物、取代羧酸的性質;含氮化合物和糖類化合物;乙酸乙酯的制備;乙酰水楊酸(阿司匹林)的制備與純化;肉桂酸的制備;乙酰苯胺的制備;對氨基苯甲酸乙酯(苯佐卡因)的制備;從茶葉中提取咖啡因實驗教學是從理論到實踐再認識再提高的過程,它不是理論知識的簡單驗證,而是培養學生動手能力,更是培養學生綜合運用理論知識解決實際問題能力的重要途徑。對于經典的理論與驗證基本技能訓練實驗,對學生有基礎和能力解決的問題,采用啟發式、提問式。對學生難于理解和容易出現的問題采取講授法,主要教學目標是雙基培養,故主要采取教授法、演示法,并要求學生反復進行操作,達到規范操作、運用靈活的程度。
③有機化學實驗設計與考核模塊。考核可選下列內容:證明水楊酸結構中有醛基和酚羥基;證明水楊酸結構中有羧基和酚羥基;證明乳酸是α-羥基丙酸;證明乙酰乙酸乙酯中的互變異構現象;證明葡萄糖含有多個相鄰的羥基、游離的醛基含量極少。
有機化學實驗考核的目的是檢測并鞏固有機化學實驗基本操作技能,運用所學知識和技能,獨立完成簡單的實驗設計及相關實驗的操作,提高綜合分析問題和解決問題的能力。在所列試驗項目中,每個學生根據本人的興趣選擇其中一項,選擇同一題目的為一組。設計方案內容包括實驗原理、儀器和試劑、實驗步驟。經老師審閱修改的實驗方案,由學生完成一切步驟,包括試劑配制和樣品預處理,并要準確記錄。不要求實驗結果的一致,重在研究過程,實驗完成后對實驗結果進行討論評審。
4 提高高職醫療衛生專業有機化學課程教學質量的途徑
4.1 引導學生分析就業形勢,加強有機化學與醫學的聯系,激發學習興趣 高職醫療衛生專業的學生普遍認為他們畢業后從事醫務工作,有機化學是公共基礎課,對他們用處不大。另外學生以前接觸了無機化學,例如酸、堿、鹽、氧化物等多數見過,比較直觀,而有機物結構復雜抽象,開始學習沒有形成體系,覺得難學后來甚至放棄學有機化學。21世紀所需要的醫務工作者,不僅要懂得專業理論知識,更要是懂得醫療保健、延年益壽的高素質、能力強的復合型應用人才。近年來,高職院校醫學類畢業生及本科、研究生人數在劇增,高職院校醫學類畢業生在縣、市級醫院就業受到很大沖擊,只能到村、鄉、鎮衛生所工作。而村、鄉、鎮衛生所的醫療條件不齊全,附近鄉民醫療衛生知識缺少,偶然突況多,醫務工作很復雜。要求醫務工作者不僅要會治病救人,又要組織衛生科技宣傳活動,他們必須具備一定的藥物結構、性質、來源、藥效及副作用知識,像遺傳科學及氨基酸、蛋白粉等保健藥物的知識更應具備,這些都是有機化合物知識。
4.2 樹立“以人為本”的教學理念,靈活運用“提問-答疑”互動教學方法,營造和諧課堂氣氛 “以人為本”的教學理念是充分發揮學生自主性和創造性的主體作用,讓學生成為學習的真正主人。還要真正解放學生,不用考試、作業等條條框框壓迫學生。學生大膽思考,才能提出和教師不同見解,這才是學生主動參與教學,以“教師為中心”轉移到“學生為中心”。教學改變滿堂灌的方法,教學過程要善于向學生隨時提問,同時鼓勵學生向老師質疑,教師更要恰當解釋疑問,使授課成為提出問題-分析問題-解決問題-又不斷提出新問題的過程。例如:學習單糖的性質時,提問學生單糖的結構怎樣?醛基、酮基、鄰羥基各有什么性質?然后一起歸納多羥基醛或多羥基酮的單糖性質。提問式教學可以使學生把過去所學知識與現在要學的知識聯系起來,活躍了課堂氣氛,是學生對老師的講授引起共鳴并達到同步思維。
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摘要:《有機化學》是環境工程專業的一門重要的專業基礎必修課,涉及到環境工程、給排水工程、生物醫藥、食品科學、高分子材料等多門學科專業。本文主要針對環境工程專業的學科特點,分析了《有機化學》在環境工程專業教學中存在的一些問題,探討了提高有機化學課堂教學效果的相關措施。
關鍵詞:有機化學;教學手段;環境工程
一、課程教學中存在的問題
目前,在我校環境工程專業培養計劃中,《有機化學》課時從40學時壓縮到32學時,其中8學時為實驗學時,理論學時為24。學生要在24學時內學完該課程的理論內容,包括烷烴、不飽和烴、芳烴、鹵代烴、醇、酚、醚、酮、醛、羧酸及其衍生物、有機氮化合物、有機硫化物等章節,內容較多,時間較緊。因此,在課堂教學有限的時間內,如何立足于培養直接面向市場和生產第一線的工程型和應用型的復合型人才,已經成為我校環境工程專業基礎課程教學過程中迫切需要解決的問題[4]。《有機化學》是環境工程專業后續專業課如環境分析化學、環境化學、水污染控制、土壤污染與控制技術及大氣污染控制等課程的基礎。在教學過程中我們發現很多學生對有機化學的認知還停留在初高中階段,起初學習態度散漫,自我感覺良好,經過一段時間的學習之后發現本門課程信息量較大,知識點較多,學習有些力不從心,逐漸地失去學習信心和興趣,并且基本意識不到本門課程對后續課程的重要性。此外,與剛學習完的大學化學(無機化學和物理化學)比較,有機化學課程知識點多,結構復雜、反應條件和規律相對復雜,導致學生對有機化學的知識不容易理解和掌握,更難加以運用。同時,由于有機化學的課時限制,有機化學內容在課堂上難以展開、深入并進行細致講解,導致學生消化吸收有一定難度。隨著時代的進步,有機化學部分內容仍然停留在原有的技術和反應條件上,導致學生掌握的知識不能適應現代環境工程的發展需要。
二、教學改革的具體措施
1.理論聯系實際,激發學生學習興趣。在學習有機化學課程之前,環境工程專業學生已學完《環境工程導論》,對環境工程專業有了大致了解。因此,根據環境工程專業知識,結合專業課教師的學科背景,在有機化學課堂教學中,授課教師可以將有機化學中綠色化學的理念與環境污染聯系起來,借助實際案例,將理論與實際相結合,來激發學生的學習興趣,提高學生的環境保護意識。例如,廣西會仙濕地或湖南洞庭湖水體和底泥中殘留的農藥、抗生素等環境污染問題;市面上出現的假酒、奶粉中的三聚氰氨等對人體造成的危害;城市黑臭水體頻繁爆發;冬季霧霾的成因及其對人體和生態環境產生的影響。將這些環境熱點問題引入到有機化學的教學過程中,能明顯增加學生對有機化學課程的重視和興趣。另外,結合環境工程專業學科特點,在教學過程中注意結合教師的科研成果,如廢水中有機污染物催化氧化去除,土壤中多環芳烴污染修復、大氣污染控制中揮發性有機污染物的催化氧化等,將有機化學與環境工程專業知識進行銜接,突出本專業特色。有機化學與我們的生活點滴息息相關,既來源于生活,更服務于生活。將我們生活實際中的有機化學引入課堂中,可以極大的激發學生學習熱情和積極性。2.注重專業特點,豐富教學內容。環境工程專業研究的對象如有機廢水污染去除、大氣中揮發性有機污染物去除、有機污染土壤修復等涉及到的有機物大多數為合成有機化合物。本專業主要培養適應社會需求,具有可持續發展理念和良好專業素質的環境工程高級應用型人才。學生對《有機化學》知識的掌握程度,將直接影響學生對后續的環境化學、環境監測、大氣污染控制工程、水污染控制工程、環境分析化學等專業課程的學習。近年來,我們一直以高鴻賓(第二版)《有機化學簡明教程》作為本專業學生教材,根據專業特點,在教學過程中融入有機污染與有機化學相關知識教學案例,將有機化合物進行分類,并采用圖表形式列出其對人類和環境造成的影響;在內容上做到簡而精,抓住有機化學知識主線,把有機物性質和能發生的化學反應串聯起來;同時,關注當前環境工程專業學科前沿,將與有機化學最新的相關信息傳授給學生;在教學過程中,結合環境污染涉及到的有機化合物,突出各章節重點,如多環芳烴的污染在芳烴中引入,揮發性有機污染物包括烴、酚、酮、醚、酸等分別在相應的章節中進行講解。3.改進教學手段,營造良好課堂氛圍。目前,多媒體被很多高等院校作為現代化教學手段廣泛采用。該手段不僅可以將圖、文、像、動畫進行有機結合,模擬物質宏觀及微觀結構、反應及實驗過程,還能將有機化學如反應機理等這類抽象問題簡單化和形象化[5]。課堂上,通過多媒體教學既能加強學生的記憶及理解能力,還能有效地解決環境工程專業有機化學存在課時少、內容多的問題。但是,如果在整個教學過程中都采用多媒體教學,那么教學節奏容易過快,學生容易注意力不集中,思維跟不上。除此之外,過快的教學節奏也容易使教師和學生之間的溝通和交流減少,不利于教師把握學生對知識的理解程度[6]。如果在教學過程中將板書、練習、討論等教學方法與多媒體有機結合起來,使教學手段多樣化,這樣既能激發學生的興趣,還能創造出良好的教學氛圍。4.加強實驗教學,提高環保意識。有機化學實驗是《有機化學》這門課不可缺少的一部分。目前,我校環境工程專業現有有機化學實驗教學學時為8個。雖然學時較少,但在實驗過程中,學生的基本操作技能得到了訓練,同時,也培養了學生嚴謹的科研態度,加深了學生對課本理論基礎知識的學習和理解。此外,為了激發學生對有機化學實驗的興趣,培養學生的創新能力,在實驗教學過程中,將有機化學實驗與專業特點相結合,提醒學生注意實驗細節,如實驗前了解藥品可能引起的危害,檢查裝置是否破損,實驗過程中注意通風櫥的使用,傾倒有機溶液時注意避免外灑,實驗完成后注意有毒廢液的回收處置。通過對有機化學實驗過程中產生廢棄物的基本處理和處置,可提高學生的環保意識,培養學生細心的工作態度。
三、總結
總之,在實際教學活動過程中,結合環境工程專業學科特點及教師的科研成果,豐富教學內容,激發學生的學習興趣,增強教學氛圍;同時,根據有機化學的需要,采用多樣的授課方式,將多媒體教學、板書、練習及研討式教學相結合,使學生能夠更好地理解和學習課程內容,提高其發現問題、分析問題和解決問題的能力,同時結合實驗教學,培養學生的動手能力和創新能力,增強學生的環保意識。
[關鍵詞]轉型;應用型人才;有機化學實驗;教學改革
為了增強學生就業能力,滿足經濟社會發展對人才的需求,“十三五”期間一大批地方本科院校積極向應用型大學轉型,樹立以“市場為導向,能力為本位,應用為目的”[1]的人才培養理念,建立新的學生發展觀念。有機化學實驗是高校化學、化工、食品、制藥、生物等專業的重要基礎課程。有機實驗課是學生重要的實踐途徑,以其特有的應用性和綜合性在完善知識體系和培養創新能力中具有重要作用。傳統的實驗教學中,教師依據選定的實驗教材按步驟講解,學生照本宣科地進行操作。實驗過程中,學生不動腦,對教師依賴心強,實驗過程拖拉冗長,耐心不足者草草了事。這種被動的學習,沒有激發學生的潛能,扼殺學生對實驗的興趣,制約學生能力的提升。應用型大學要達到人才培養的目的,必須改變傳統的實驗教學模式。隨著環保意識的增強,“綠色化學”理念[2]逐漸深入人心,網絡、多媒體技術的發展及普及,我們在有機化學實驗教學方式、實驗內容等方面也在不斷地改革。開展課外科研競賽活動,達到多渠道、全方位的育人目的。
1教學方式多樣化
對于實驗預習和儀器的使用,學生可以利用手機或自帶電腦上網搜索學習。課上可以讓學生講解或演示操作,其他同學進行糾正、提問,變被動學習為主動學習。既可以提高學生的自學能力、分析能力,又可以節省實驗時間,避免實驗事故,優化實驗效果。實驗室配備投影儀和網絡接口,老師可以錄制實驗視頻便于講解,也可實現同步實驗錄像、同步實驗過程拍攝。比如實驗中的突發事件、實驗現象、不規范的操作或違規的現象(如廢液的處理),使有機實驗課程生動、形象,使實驗講評更具有針對性。利用多媒體技術,通過圖像、聲音、文字等,讓學生對書本上的知識立體化,比單純的書面預習效果更好。進行實際操作時,避免了盲目性,提高了實驗的成功率,減少了實驗危害和對環境的污染。
2實驗內容特色化
在達到教學目的、完成教學任務的前提下,改變原料、溶劑、試劑、催化劑等,盡量采用綠色溶劑和低毒、無味綠色試劑[3],采用小量[4]或微量實驗,這是有機化學實驗的發展趨勢。我們在保留個別傳統的無害實驗外,增加地方特色實驗項目,大大激發了學生興趣,提高了實驗積極性,培養了學生的探索精神和科研能力。如利用當地特色蔬菜水果開設天然化合物提取實驗,從百香果中提取色素和果膠、水蒸氣蒸餾法從橘子皮中提取橘子油、用水做溶劑從茶葉中提取咖啡因等,實驗內容貼近生活,即達到了有機實驗的教學要求,又增加實驗的趣味性、增強了創新意識和環保意識。
3教師指導與小組自主探究相結合
開放式實驗教學模式[5]的探索與推行已成為高校課程模式改革的主要內容,實驗室的開放程度也已成為衡量高校教學、科研水平的重要標志之一。該模式對高校的實驗條件、師資力量、管理水平及學生素質等都提出了更高的要求。結合我校的實際情況,為避免學生選題的隨意性和盲目性,減少不必要的浪費,采用“教師指導與小組自主探究相結合”的方法。
(1)利用現代網絡教育技術手段,建立實驗中心管理系統。將實驗中心擁有的儀器設備(儀器的使用說明、注意事項)、指導教師的個人信息及研究方向等信息公布于網上,以方便學生隨時查閱和選擇。
(2)學生自由結合(2~3人)。根據現有的儀器設備,通過查閱文獻、討論后確定課題,設計實驗方案,經教師和學生共同修訂后,學生即可向實驗中心提交申請書。
(3)實驗中心對課題進行匯總、評議。申請通過后,實驗中心統籌安排開放地點、時間,學生按照實驗方案自主進行。
(4)實驗過程中,學生分階段向指導教師匯報實驗的進程,并提出自己的設想和問題,指導教師要起到啟發、引導、答疑的作用,鼓勵學生自行解決實驗過程中遇到的困難。實驗結束,上交實驗報告或論文,指導教師寫出綜合評價,作為創新實踐考核成績的一部分。“教師指導與小組自主探究相結合”實驗模式,充分利用了我院現有的辦學資源和學生的課外時間,使學生掌握了實驗及科學研究的基本思路,加深了學生對科研的認識,強化學生的實驗技能,培養了科研能力以及團隊協作精神等多方面的綜合素質,為學生將來的就業、創業打下堅實的基礎。
4以賽促學、以競強技
課外實踐活動是大學生活的調節劑,而與專業相關的競賽活動不僅可以豐富學習生活,還可以起到“以賽促學、以競強技”的作用。競賽內容可以是基本的操作技能,如基本技能大比武,也可與企業、學院教師的科研項目對接,設立創新設計大賽、項目挑戰賽等。課外科研競賽的開展,培養了學生的學習興趣,調動了學習的自覺性和主動性,變要我學為我要學;可以讓學生認清自己的實力,明確自己的優劣,確定自己的提升目標;可以讓優秀的學生有充分展示自己的舞臺,增強自信心和競爭實力;營造“比、學、趕、幫、超”的濃厚學習氛圍,強化基本技能,增強創新能力,達到共同進步的目的。競賽活動與企業實踐及科研的對接,還有利于調動企業助學的積極性和深化校企合作,學生真正學有所用、學有所得。在廣西高校大學生化學實驗操作技能競賽中,我院學生榮獲二等獎5人次、三等獎8人次,不但學生的技能得到鍛煉,教師通過技能競賽,也能找到自己教學中的不足,有利于教學質量的提高。
5教師隊伍的雙能化
法國教育家埃米爾•涂爾干說:“教育的成功取決于教師,教育的不成功也取決于教師。”一所學校的辦學水平、育人的質量如何,在相當程度上取決于教師的質量。而部分地方院校存在學科帶頭人缺乏、教師隊伍不穩定性、學術科研水平不高、實踐能力薄弱、為地方經濟建設服務力度不夠等問題[6]。應用型本科院校必須要建設一支理論知識豐富、實驗技能熟練,又具有豐富的實踐經驗的“雙能型”師資隊伍。近幾年來,我院加大人才引進、培養和柔性聘用的力度,有計劃地選送中青年教師到企業、工程院所等接受培訓、掛職工作和實踐鍛煉,促進現任教師的“轉型”。只有深入企業工作或調研,才能熟悉實際的生產流程和企業的需求,及時調整教學計劃、更新教學內容,避免理論與實踐的脫節;積極引進多名在有機合成研發和企業生產方面有豐富經驗的雙能型教師,發揮其知識和實踐技能的引領作用;有選擇的在企業、科研院所建立專業教師掛職或頂崗鍛煉基地,形成一套優勢互補、合作共贏的機制。化學與生物工程學院現有教師50人,其中教授6人,研究員1人,副教授16人,具有博士學位的教師14人,雙師型教師12人。預計2017年前,“雙師雙能型”教師占專任教師的比例達到50%以上,基本滿足教學需求。科學研究領域,我們也逐漸形成了自己的特色,尤其是在有機復合材料和多功能有機改性劑研究上取得了重要科研成果。
6結束語
有機化學實驗教學中引入了“多樣化的教學方式、特色的實驗課題、指導與自主探究相結合的實驗模式”,激發了學生的學習興趣,優化了實驗效果;通過“以賽促學、以競強技”活動,培養了學生的綜合應用和創新能力;通過人才引進、培訓和共享等方式組建“雙能型”師資隊伍,為應用型人才的培養提供了保障。從實習反饋及就業情況來看,我院學生受到了用人單位的歡迎與好評。我院參加廣西高校大學生化學化工類論文設計和“挑戰杯”課外學術科技競賽的學生人數逐年增加,獲獎人數也不斷增多。近年來,我院學生獲得各類科研項目立項13項,合作發表科研論文16篇。隨著社會的發展、科技的進步,社會對人才的要求越來越強調綜合素質和實踐經驗。今后我院將繼續推進有機化學實驗教學改革的深入研究,搭建多種平臺,立足當前放眼未來,從培養專業技術型向培養復合型人才的目標邁進。
參考文獻
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[4]程超,趙霞,王玉花,等.論現代高校有機化學實驗課程的發展趨勢[J].中國西部科技,2010,9(08):88-89.
[5]王敏,李軍,桑雪梅,等.有機化學實驗的開放教學模式[J].重慶工學院學報,2007,21(10):169-172.
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1 eChem的主要功能
eChem軟件的主要有三個功能: Construct(構建)、Visualize(觀察)和Analyze(分析)。Construct(構建)即可以方便自主地在工作區創建有機分子結構,軟件自動形成三維的分子空間結構(默認是球棒模型),通過移動鼠標,就可以從不同角度觀察這些空間結構(見圖1)。此時如果點擊Visualize(觀察)菜單,軟件底部的下拉列表就可以方便地對于所構建的分子模擬出球棒模型(Ball and Stick)、鍵線式(Wirefram)和比例模型(Space Fill),非常直觀(見圖2)。當按住鼠標的左鍵,就可以自由地全方位旋轉窗口中的三維分子模型,觀察到分子的三維空間和各個原子排列狀況。當選擇Analyze(分析)模塊,軟件會提示“Do you want to analyze just some of your molecules,or all of them at once?”(是否立即分析全部或部分分子?)這其中有兩個選項,一個是部分分子(Some molecules),如果選擇了就可以選擇特定的分子進行性質比對;如果選擇了所有分子(All molecules),則會把所有已經創建的分子進行比對;比對的內容是這些分子的參數,如熔點、沸點、分子量、原子數目、碳原子數量、偶極距、表面積等,便于分析了解構建分子的物理性質以及分子組成狀況(見圖3)。在操作中可以通過Choose Property(性質選擇)項一個一個地列表出來,如果所選擇的數據沒有,就顯示Unknown(未知)。
圖1 eChem的構建(Construct)界面
總之,eChem軟件簡潔、小巧、實用,由于該軟件是共享版的,不需要授權(License),可以免費共享給同學們課后自習和復習之用,也方便同學們自己來研究探討分子的立體結構,提升學習興趣。
2 eChem在有機化學教學中的應用
筆者在教學中通過軟件非常方便地顯示三維立體圖形的特點為學生講解和演示了有機分子的空間結構,取得了不錯的效果;同時,還可以利用該軟件進行有機分子的物理性質和立體化學的分析與講解。
圖2 eChem的觀察(Visualize)界面
圖3 eChem的分析(Analyze)界面
2.1 性質列表比較
有機化學結構復雜,性質有一定的差異,通過合適的分析(Analyze)列表對照,可以很好地比較各種有機物的物理性質(如:沸點、熔點等),如圖4(右)就分別列舉了乙烷、乙烯和乙炔的熔點、沸點等物理參數進行對照比較,便于講述烷烯炔的物理性質差異;而圖4(左)則列舉了丙烷和乙醇的沸點差異,從而引入氫鍵對沸點的影響的講述。這樣增強了學習者的視覺刺激,幫助學習者對知識點的記憶。
圖4 (左)丙烷、乙醇性質列表;(右)乙烷、乙烯、乙炔性質列表
2.2 立體化學的空間展示
有機化學的空間展示和立體異構一直是一個教學難點,通過eChem軟件,可以幫助教師展示分子的三維空間,更方便地為學生分析分子的空間結構差異。
我院許多學生是文科生,對于空間想像能力不是很強,在講述烯烴的“順反異構”時(如圖5所示的1-溴-1-丙烯的一對順反異構體),學生會產生疑惑:氫原子和溴原子為什么不能通過雙鍵碳原子的旋轉交換位置?不理解含有雙鍵的分子中會出現順反異構體?筆者運用多媒體教學,應用eChem軟件的立體三維圖形,顯示了氫原子和溴原子的位置是不可交換的,很好地展示了有機分子的空間結構,幫助學生很好理解了兩個分子的空間結構的不同性和差異性,成功解釋了順反異構體的存在。
同樣,在講述對映異構的時候,可以利用eChem軟件顯示對映體之間的三維立體結構上的區別,通過把R-對映體和S-對映體的對照,并旋轉對映體可以清楚的演示出兩個對映體之間是無法完全重疊的,以及它們之間的鏡像關系(見圖6右),從而幫助學生從立體空間角度更好地理解了對映異構的概念,也方便了教師的講解。
圖5 1-溴丙烯的順反異構體
圖6 (左) 1-溴丙烯的三維球棒模型;(右)R-對映體和S-對映體的對映關系
eChem計算機分子建模軟件使得我們能夠借助計算機的多媒體教學系統,方便有效地構建分子模型及其三維空間,使教師更加簡便地為學生演示分子空間的立體結構以及各種常見的性質,幫助學生更好地理解碳原子的雜化和化學鍵和有機分子比較真實的立體空間模型,提升了空間想象能力,同時也令學生加深了對微觀世界的認識,而空間想象能力的培養對于學好有機化學是非常重要的。當然eChem也有一些不足之處,譬如軟件自帶數據庫里的資源(如分子的分子量、熔點等)過少等,但是,eChem依然是一款有機分子三維空間展示的好軟件,是學生學習和教師教授有機化學的好幫手。
參考文獻
關鍵詞:PBL教學法;有機化學實驗;高等學校教學
0引言
PBL教學法的主要內容是通過教師結合學生的實際條件與需要,在課堂上有目的性地提出相關問題,推動學生們主動分析問題、解決問題,培養學生們獨立思考的能力,不僅教授學生知識,也促使學生綜合全面發展。教師們還需要通過PBL教學法營造出寓教于樂的教學環境,在輕松愉快的學習環境中加強與學生們的溝通,開闊學生們的思維,培養他們的創新思維。
1科學合理提出問題,提升學生的學習興趣
高校教師在有機化學實驗教學中應用PBL教學,一定要以設置實驗問題為前提。好的開頭是成功的一半。教師們要根據教學的實際情況、學生的學習目標以及學生們的平均學習能力來制定可實現的并且又有一定難度的實驗任務目標,不能太難也不能太簡單,難度要適中,太難或者太簡單都無法提升學生的興趣。科學合理的實驗課題和內容能夠很大程度上激發學生的學習動力,確保PBL教學法順利開展,充分發揮其功能。例如在學習“乙酸乙酯”的時候,教師可以引導學生去查閱相關的實驗操作和相關原理知識,憑借自己掌握的知識設計實驗方案,教師們需要提醒學生吸收不同資料的優點,擯棄其缺點,博采眾長,將不同實驗的長處融入到自己的實驗之中,確保學生們能夠順利完成整個實驗,探尋其中的意義,將理論知識靈活地運用到實際操作中,這樣能夠使學生們充滿成就感,建立起自信心[1]。
2成立學習小組,促進互動
交流與合作無論在社會的哪個領域內,都是非常關鍵的一環,在有機化學實驗教學中的PBL教學法更是如此。教師們要根據學生的學習能力以及自身特點,來建立學習小組,通過學習小組的分工合作,開發每個學生潛力,塑造學生們的性格,在小組之中,針對每一次實驗的各個問題和細節,學生們可以大膽提出自己的觀念,然后通過商量與討論,最終確定小組成員們都認可的實驗方案,并著手分工為方案做準備工作。例如“以苯甲醛為原料制備苯甲酸苯甲醇”的實驗課堂中,教師們將班級里的同學合理地分成若干個學習小組,男女混搭,每個小組的人數控制在3~5個人;之后根據本次課堂的內容提出難度適中的實驗問題,引導學習小組去查閱相關資料,每個人帶來自己的資料,發表自己的觀念,對問題展開熱烈的探究和討論,同時共同開展實驗,確保實驗的規范性與科學性。在每個小組完成實驗之后,教師要對不同小組的實驗方法與實驗結果進行科學、客觀的總結工作,及時地指出每個小組實驗方案的長處與短處,但總體上還是要鼓勵學生們的實驗成果。另外,還要促進每個小組嘗試其他小組的實驗方法,加強互相學習交流,展開討論,學習不同的實驗思路,開拓學生們的學習思維。
3建立健全科學的實驗評價標準
在學生們完成了每一次的實驗之后,教師們評價實驗成果的標準直接影響教師是否能科學正確地認識學生們的實驗與學習能力,也會影響到學生們對自己的正確評判,如果評價標準不夠科學規范,那么教師和學生都將對自己以及學習產生誤解,不利于PBL教學法的繼續開展,不利于PBL教學法的發展。所以,高等學校應該請專業人士來建立健全專業合理的實驗考核評價標準,并不斷加強老師學習如何科學評價實驗活動,完善實驗成績體系,這個評價標準與體系應該得到學生們的普遍認可,激發學生們學習的主動性與積極性,促使他們在公平合理的機制下,展現自己的天賦與能力,充分發揮自己的潛能與特長,取得令人驕傲的學習成績。此外,小組最終的成績也不能概括學生的學習情況,學生們的平時表現也應該作為參考加入到成績考核中去,比如,教師們仔細觀察學生們平時的學習態度,實驗操作的熟練度和對實驗結果的分析與探討,最終的成績可能是學生們的發揮不理想,并不能否定學生們在平時實驗所付出的努力與獲取的知識,教師們將學生的最終實驗成果和平時表現結合到一起,再依據科學合理的教學評價標準,可以科學合理地考察學生們的學習成果[2]。
關鍵詞:制藥工程專業;有機化學;教學改革;探索
制藥工程專業是為企事業單位、科研院所培養具有較好專業知識、較強的動手能力和一定管理能力的德、智、體等方面全面發展的復合型人才,特別是要注重核心知識和核心能力的培養。在制藥工程專業學生培養過程中,理論教學和實踐教學同等重要。理論課程為學生構建合理的、扎實的知識框架,使學生在學習過程中,核心知識不斷增加,知識面不斷得到擴展,學習能力不斷加強。實踐教學著重培養學生的動手能力,在具有較好核心知識的基礎上培養學生的核心能力。邵陽學院制藥工程專業是2015年開始單獨招生的,之前設置為制藥工程方向,所以在課程設置上也有了明顯的變化。我校制藥工程專業強調的應用型人才的培養,服務地方經濟[1]。制藥工程專業理論課程分為專業基礎課和專業核心課,有機化學是制藥工程的一門重要的專業基礎課程,是為藥物合成反應和制藥工藝學等專業核心課程服務的。因此,有機化學教學效果的好壞直接關系到核心知識結構的搭建。有機化合物種類繁多,有機化學反應類型多樣,有機化學反應機理抽象,而且隨著科學不斷發展,新試劑和新的化學反應不斷涌現,進一步豐富了有機化學知識,學生在學習有機化學時總是感覺力不從心,不知道采用什么樣的學習方法才能把這門課程學習好[2]。學生覺得有機化學難學的一個重要原因是沒有很好的發現有機化學是一門系統性很強的課程,如何引導學生認識有機化學知識的系統性,傳授高效的學習方法,提高學生的學習積極性是有機化學教學改革的重點。本文擬從有機化學教學內容、教學方法、教學手段、教學效果等方面對制藥工程專業有機化學教學改革進行探討。
1圍繞核心課程,整合教學內容
有機化學是制藥工程的專業基礎課,是為藥物合成反應、制藥工程等專業核心課程服務,所以必須強調有機化學的基礎地位。有機化學是研究物質性質、轉化、分離等方面的內容。根據有機化學課程特點和地位,在教學過程中首先必須使學生分類掌握有機化合物的命名基本原則和方法,這是學習藥物化學和制藥工藝學的基礎,是對藥物分子結構進行命名的理論依據。其次,要使學生掌握不同有機化合物物理性質的變化規律,如熔點、沸點、溶解性等,這是學習藥物分離和制藥工藝學的基礎。在掌握了命名和物理性質之后,重點是有機化合物的化學性質,在這部分內容的講解過程中,必須使學生明白有機化合物的分類標準,每一類有機化合物官能團的特征,不同官能團能夠發生反應的類型和反應位點,為什么能夠發生反應,反應的活性中間體或過渡狀態是什么,歸納出反應的共性,以方框圖的形式將不同官能團的有機化合物所能發生的化學反應進行歸納總結,便于課后復習,一眼就能把具有相同官能團的化合物所能發生的化學反應類型看明白,簡單明了。在講解化學反應的過程中,輔以一些有特點習題來鞏固加深對所學知識的理解,達到學以致用的目的。學好了這部分內容,為學習藥物合成反應打下堅實的基礎。最后講解每一類化合物合成方法,而實際上有機化合物的合成是建立在有機化學反應的基礎上的,所以講解有機化合物的合成方法實際上也是對有機化學反應內容的復習,進一步加深學生對有機化學反應知識的印象,這樣有利于制藥工藝學的學習。
2改進教學方法,提高學習興趣
由于有機化學內容多,反應機理枯燥、難以理解,所以學生剛開始接觸有機化學就很容易產生厭學的情緒。如何調動學生的學習積極性,提高學生的學習興趣,直接關系到有機化學教學效果。在講解有機化學反應時,特別是一些經典的有機化學可以引入一些相關的歷史資料來提高學生的興趣,也可以引入一些實例來提高學生的熱情。如講解格氏試劑能夠和鹵代烴偶聯的時候,就可以引入對溴甲苯的格氏試劑與鄰氯苯腈反應合成沙坦類藥物的關鍵中間體--氰基聯苯;在講解醇無機酸的酯化時,可以引入硝酸甘油可以做炸藥;在講解韓奇吡啶環合成的時候,可以引入苯磺酸氨氯地平的合成。這樣可以使學生認識到所學知識的價值和意義。
3改革教學手段,拓寬教學渠道
隨著科學的發展,多媒體在各種教學過程中得到普及,應用多媒體教學明顯提高了教學效率和教學效果[3]。對于一些結構復雜的有機化合物的命名,在多媒體上展示出來直觀明了,相對于傳統的黑白板書,明顯節約了時間。在講解反應類型的時候,有利于開展對比教學法。在講解反應歷程的時候,可以根據反應過程逐步展示電子轉移方向,更有利于對反應歷程的理解。在講解構型和構象時可以輔以動畫,提高學生學習興趣,提高學習效果,如紐曼投影為什么交叉式構象穩定而重疊式構象不穩定,環己烷椅式構象的翻轉等都可以采用動畫教學,在講解反應過程能量變化圖時也可以引入動畫,使教學效果達到最佳。互聯網技術的飛速發展,為教學渠道的拓展創造了良好的條件,因此除了在課堂上采用多媒體、動畫來提高教學效果外,為了進一步提高教學質量可以采用QQ和微信平臺為學生解疑答惑。本人在上第一堂課的時候就向學生公布了QQ和微信,并強調如果在課堂上有什么還沒理解的,或者課后作業有問題的都可以通過這兩種方式交流,事實證明效果很好,很多學生在學習過程碰到了問題都通過這兩種方式得到了解決。網絡課程是學生可以開展自主學習的另一種途徑[4],邵陽學院有機化學是校級精品網絡課程,本人是負責人,我會定期將更新過的教學課件掛在網上,同時對有機化學中的重點知識和難點知識錄制了視頻,以微課的形式展示在精品課程網站上,供學生自主學習用,以加深對重點知識和難點知識的理解。為了自我評價學習效果,在精品課程網站上有典型題型練習。
4注重培養目標,改革評價體系
我校對制藥工程人才的培養目標是具有核心知識和核心能力,強調實踐動手能力培養。有機化學是為藥物合成反應、制藥工藝學兩門專業核心課程及專業實驗、各種實習服務的,所以在評價體系上應該進行必要的改革,打破期末考試為評價教學效果的唯一方式。采取課堂占綜合成績的10%,課外占綜合成績的20%,期末考試占70%的評價體系。課堂主要隨機提問,考察學生對所學知識的實際掌握程度。課外主要包括作業,與學生通過QQ及微信平臺交流,考察學生對所學知識的理解及應用,特別是在和學生交流過程中要強調有機化學反應的實際應用,如鹵代烴在氫氧鉀的醇溶液里發生消除反應,而在氫氧化鈉的水溶液中發生親核取代反應;不對稱烯烴與溴化氫的馬氏加成和過氧化物效應等。同時引入一些工業上實際應用到的有機化學反應和學生進行交流,以提高學生學習興趣。在期末考試試卷的選題過程中,也要強調對所學有機化學基本知識和基本理論的實際應用。譬如分離鑒別題可以引入一些藥物生產過程中的實際分離問題,合成題可以引入一些簡單具有特色藥物分子的合成。
5參加科研活動,鍛煉動手能力
學生可以通過申請科研立項來提高自己的綜合素質,如申請大學生研究性學習和創新性實驗項目,該項目分為校級、省級、國家級。學生要寫好申請書必須查閱相關的文獻資料,再根據所學的理論知識,提出項目預期可以達到什么目標,取得什么結果,在此過程進一步加深學生對所學基本理論知識的理解和認識。若項目獲批,必須開展相應的試驗工作,這樣使學生有將理論知識應用于實踐機會,如果理論知識在具體實踐中得到了驗證,將進一步提高學生的學習積極性。學生也可以通過參加挑戰杯,大學生化學化工課外作品競賽,大學生化學實驗競賽等活動來提高自己的動手能力。參加大學生化學化工課外作品競賽不僅可以提高學生動手能力,還可以提高學生的科學研究能力和論文寫作能力。這樣一來,學生可以變被動學習為主動學習,提高各方面綜合素質,為更好地適應社會需求奠定堅實的基礎。
6結語
為了提高有機化學教學效果,應該適應社會發展,不斷改進教學方法。必須以學生為本,著重提高學生學習主動性,強調學以致用,培養學生學習興趣,使綜合素質得到全面鍛煉。
參考文獻
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