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高校有机化学实验教学改革探析

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发布日期:2019-02-27 16:07

摘要:以高校有机实验教学改革的重要性为出发点,分析出当前有机化学实验教学存在的现状,并在教学内容、教学方法、绿色课堂教学观念、教学模式等方面提出行之有效的教学改革措施,从而全面提高了学生学习的热情,充分发挥学生的发散性思维和创新能力,促进学生的全面发展。

关键词:高校;有机化学实验;教学改革

 一、有机化学实验教学改革的重要性

随着我国科学技术的不断进步与经济的快速发展,大、中、小企业急需专业的全能型技术人才才能满足当下的市场发展趋势。在此背景下,高校教师应该着力以培养学生的实践能力为主要的教学任务,将学生的理论基础和实际相互联系,从而创建出新颖、实用的、有趣的教学实验课堂。高校有机化学实验教学的重要性日益凸显,其主要体现在以下几个方面。

(一)完善教学内容,提高学生基本实验技能

有机化学实验教学改革就是将学生掌握的基础知识进行扩展和延伸,使基础实验的内容变得更为复杂和具体。高校学生运用所学的理论知识进行化学实验的操作,在合成实验中,正确运用各种实验操作技能、选择合适的合成、分离提纯和分析鉴定的方法,并通过掌握各种合成反应的原理,加深了对典型有机反应的理解[2]。另外,高校化学教师根据不同化合物的合成原理,设计实验的操作方案,使学生加深对有机化学实验知识的理解。如在进行乙酸正丁酯的支配实验中,教师通过讲解基本原理和方法之后,根据物质性质进行设计实验,从而使学生很快掌握了回流分水、蒸馏、分液漏斗的使用等操作[3]。

(二)改善传统教学观念,实现学生综合能力的发展

在过往的教学中,大多是以教师为主导位置,学生只是听从教师的安排,这就容易使学生对教师教学产生错误的意识。而随着实验教学的改革,教学的根本目的就是充分以学生为本,运用趣味性的教学方法,让学生积极主动地参与到实验教学的讨论中,提高学生的发散性思维和创新能力。与其他学科不同,化学实验具有不可预测性,需要教师及学生采用适当的解决方法灵活运用。例如同样的药品、仪器,不同的人操作起来会得到不同的结果。因此,这时就需要学生积极参与实验项目,找出自身的不足,以多种创新的实验方法,提高自身的综合能力。

(三)增加学生基本操作的规范化

想要提高有机化学实验的严谨性,就需要化学教师在教学中严格按照实验操作的规范进行教学。这样才能培养学生的良好行为习惯,避免在实际的操作和以后的工作中出现不必要的误会。但在过往的教学中,学生对于实际的操作步骤并没有引起重视。加上学生对于新学的实验原理并不是很理解,实验操作起来并不是很熟练,这就致使学生根据一贯的错误操作习惯,使得实验出现失败或者引发一系列的危险事故。例如:在进行操作时,应该选择较萃取剂和被萃取溶液总体积大一倍以上的分液漏斗,将分离物质倒进分液漏斗时,首先要检查漏斗是否存在泄露,这是进行实验操作最重要的一步;其次,在萃取的过程中要打开漏斗的按钮和塞子,但是大都数学生在打开按钮之后就忘记打开塞子,这就使液体不能完全流出,导致实验进程减慢。因有机化学实验具有连续性和关联性的特点,所以学生应该注重实验的每一个环节,一旦一个操作出现错误可能就会牵涉到整个实验过程。

二、有机化学实验教学的教学现状

随着新课程改革的不断深入,高校化学教师在教学过程中应充分以学生为本,培养学生的实验操作能力和专业技能为教学目的,全面提升学生的创造能力,使学生逐渐成为社会需要的创造型人才。但是,由于部分教师仍采用传统的教学模式,在教学内容、教学方法、教学观念等方面都制约了学生的发展,其主要体现在以下几个方面。

(一)教学内容单一

在传统的有机实验教学中,化学教师直接将实验条件、实验过程、实验对象、实验结果进行告知和明确。同时,传统的高校有机化学实验中主要运用的是验证性实验,对于其他类型的实验,如开放性试验、设计性试验等比较缺乏等。这是导致学生失去课堂学习热情的原因之一[4]。学生在实验课堂中只能照猫画虎的进行操作,其思维受到了一定的限制,从而使得学生主动思考的能力不能完全施展。

(二)教师教学方法较陈旧

化学是比较综合的一门学科,而有机化学实验更具有复杂性,这就致使在有机实验教学中会出现多组合作学习的现象。这虽然能够在一定程度上调动学生的积极性,但是大多学生还是根据教师的教学步骤进行实验,会致使一部分学生出现浑水摸鱼的现象。第一,学生的自主思考的能力较差,在实验的操作中发挥创新技能的可能性就会越小。同时,部分学生这种墨守成规、不思进取的现象制约了学生的发展,不能满足社会对于新兴人才的需求。第二,学生参与的实验机会比较频繁,但是由于教师教学缺乏新颖,这就致使学生失去了兴趣,对化学实验产生了错误的意识。

(三)缺乏节约、环保意识

在有机实验中常常会使用到一些药品或者试剂,这些物品在一定程度上会对环境产生污染。但过去,在高校化学实验课堂中教师往往会疏忽这个环节,致使部分学生进行完实验后,直接将这些物品放入垃圾桶内。这不仅造成了物品的浪费,有些药品存在毒性、易挥发性,还很容易对环境产生污染和破坏,对人的身体健康产生很大的威胁。由此可见,培养学生的绿色化学理念就显得尤为重要,能够有效地降低成本及废物的循环利用。这就需要高校化学教师进行绿色课堂意识的讲解,从而为学生们营造了一个舒适、愉快的课堂环境。

(四)拘泥于落后的教学模式,理论与实践脱节

一般情况下,教师在讲授完理论知识之后,会对学生进行实验的讲解。实验的每一个步骤和环节都向学生讲解,但是一旦在实际运用中或者考试中学生就出现了掉链子的想象[5]。究其原因,首先是部分学生的学习程度各不相同,部分学生掌握的有机化学基础具有差异性,这就需要教师根据学生的基本学习情况进行针对性的教学;其次,由于有机化学实验教材的缺失使得实验操作不能及时完成,而待到实验教材采购完成后,学生已经忽视了所学内容中的重点和难点,从而导致实验的失败。此时就需要有机化学实验教学进行有效的改革,将虚拟实验引入课堂中,让学生在学习完理论之后,进行实验的讨论和探究,以便真正实验操作时能够应用自如,从而避免了一些危险事故的发生。

三、有机化学实验教学改革措施

为解决高校有机化学实验教学存在的问题,笔者对此进行了多次的尝试性改革,并取得了较好的效果。学生利用创新的教学方法将理论和实践相互结合,不仅巩固所学的知识,还培养了学生动手能力和思维能力的发展,使学生在面对实际问题时能够更加灵活地运用所学知识。其主要体现在以下几个方面。

(一)优化教学内容,提高学生创新能力

化学教师应该建立创新的教学模式,提高教学的质量,将有机化学实验的课程分为基础创新实验、设计创新实验、研究创新实验等三个方面,按照每个学生的需求进行实验。这几个实验主要是针对学生的实验能力创建的,培养学生的动手能力,开发学生的潜能,使学生在充分掌握理论后进行针对性的实验[6]。例如:对学生学习的实验项目进行科学的设置,用不同方法制备同一个化合物和用同一种原料控制不同操作条件制备不同化合物的实验放到一起进行研究。实验的项目要与教学的内容相互吻合和一致,并在学生充分理解理论知识之后在进行实验教学,这样就能避免学生在实验过程中出现各种不理解的状况,影响实验进程。同时尽量让学生充分掌握有机化学分离、提纯、鉴定方法的运用,有效提升有机化学实验教学的时效性和高效性。

(二)完善课堂教学方式,激发学生学习兴趣

化学教师将慕课(MOOC)运用于有机实验教学课堂,有效地吸引了学生的注意力,激发学生的学习兴趣。为改变学生上课不积极参与的现象和墨守成规的状态,在课堂中充分以学生为本,根据学生的基本需求进行教学,能够使教学达到事半功倍的效果。首先,教师利用十分钟的课堂时间将制作出的小视频播放给学生们观看,其内容具有连续性和具体性,将所讲授内容的重点和难点进行标记。这样不仅能使学生更容易理解,还能提高学生的主观能动性。其次,教师在学生观看视频之后,应该对学生提出相关的问题来加深他们对课程内容的理解;而学生通过慕课的学习已经对教学内容有了一定的了解,避免了在实验过程中必须依靠书本才能进行练习。学生通过教师的提问进行实验操作,以在操作过程中探寻教师提出的问题,这就增强了学生的自主思考的能力,避免发生“照方抓药”的现象发生。例如:教师在讲授《乙酰乙酸乙酯的制备》时,教师将乙酰乙酸乙酯的制备基本实验过程和步骤以视频的方式向学生展示,对乙酸乙酯与乙醇钠Claisen缩合实验过程中的无水乙醇和金属纳进行了标记,主要是要求学生在实验过程中会产生钠反应,必须保障是处于无水的条件,其中油浴的加热时间也要保持在110摄氏度以内,主要是避免发生乙酰乙酯的溢出[7]。学生在通过教师详细的介绍之后,对该实验已经有了具体的轮廓。这时教师就提出问题:待液体冷却后,加入不同量的乙酸,会使液体呈现何种性质。学生带着教师的问题很快就得出了不同的答案。这对于学生来说无疑是一次勇敢的尝试,从而增强了学生的自信心,培养了学生的创新能力,促进了学生的全面发展。

(三)培养学生环保和节约意识,实现绿色化教学

在进行有机化学合成实验时,教师应该尽量选用毒性较小的试剂或者药品进行教学,以减少一些危险事故的发生。将实验进行连续化,可以有效减少废弃物的排放,这是实现绿色实验课堂的最佳途径,即提高化学实验知识的关联性。在往常的教学中只是将实验内容中的合成反应类型进行统一的设置,而对其他反应不能产生直接的联系,这就致使学生在进行其他实验时不能与之前学过的知识进行有效地连接。进而就造成了许多产品的浪费,不仅污染了环境还增加了大量的成本。因此,为改变这一问题,需要学生提高环保意识。不仅让学生了解到有机化学实验的特殊性和复杂性,还能让学生树立科学的价值观。例如:在学生学习“对氨基苯磺酰胺制配”时,主要依靠乙酰苯胺为原料,在进行实验训练时,尽可能的将这种原料应用于之后的实验中,它所产生的实验结果也能够影响到之后实验的结果,使得实验变得更加具有真实性。这样就有效避免了废弃物浪费的现象,久而久之,就会让学生氧养成环保意识和节约意识。

(四)虚拟实验的运用,实现理论与实践的结合

在往常的实验教学中,会出现“一组多用”的情况,学生不能发挥出自身的优势和创新想法,使得一些学生形成了错误的认识。而虚拟实验能够让学生自己进行实验训练,提高学生的实验态度,使理论技能和实践技能相互的统一,确保了实验的安全性和重复性,减少了学生有机实验训练的次数,提高了实验结果的质量和效率。虚拟实验的运用,能够及时使学生在学习理论基础知识之后进行实践的训练。首先,学生通过多次的练习和更换合成条件或者材料后,得出来不同的实验结果,积累了学生的知识储备。其次,学生在反复练习之后,在真正实验过程中就可以避免发生遗漏或者其他一些危险事故。提高了实验的正确率,培养了学生在虚拟实验中的观察能力和分析能力,提高了学生的实验综合能力。最后,教师还可以联系实际的生活,将实验内容与虚拟实验相互结合,从而为实际的实验操作过程奠定了坚实的基础。例如:学生根据日常生活中常见的食品进行虚拟实验的练习,如从茶叶中提取咖啡因,从辣椒中提取辣椒红色素,从橘皮中提取果胶,从黄连中提取小檗碱(或黄连素)的提取与分离[8]。这样学生在通过虚拟实验多次变换提取的条件,使学生了解到了更多与生活相关的化学知识,从而为以后的工作和生活带来了更多的便捷性[9]。

四、结语

本文主要对有机化学实验教学改革的教学内容、教学目标、教学方法进行研究分析,从而探讨出了当下高校需要紧随时代发展趋势和要求,以不断培养全能型创新人才为目的。在教学中,高校教师需要转变传统的教学观念,及时将改革的创新教学模式运用至有机实验课堂中,使学生充分发挥主观能动性和创新意识,增加学生对于高校有机化学实验教学的正确认知。高校学生在充分理解基础理论的同时,也要提高自身的实践能力,使学生在实验过程中逐渐提升自己提出问题、思考问题、解决问题的能力,从而实现综合能力的发展。与此同时,在教学改革的推动下,教师应该转变之前的评价考核方法,着力重视学生的实践操作能力,以调动学生的积极性。这样在教师通过教学模式改革和考核评价改革的双管齐下,有效提高教师教学的效率。

[参考文献]

[1]李璐.高职院校有机化学实验教学改革的探索与实践[J].当代教育实践与教学研究,2018(1):163.

[2]吴红梅,郭宇,张震斌,等.基于CDIO模式的有机化学实验教学改革[J].实验室研究与探索,2017(10):177-179.

作者:杨进 单位:淮北师范大学 化学与材料科学学院

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