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大学有机化学实验范文1
关键词:有机化学实验 开放 应用型
中图分类号:G641.0 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)02(a)-0197-02
《有机化学实验》是高等院校化学、化工类各专业的一门必修的基础课,它是有机化学学科的一个重要的组成部分。这门课程既是学生学习好其他化学课程的基础,又是培养学生科学素质、提升创新能力的重要课程。有机化学实验的主要任务是通过该门实验课程的学习,使学生获得有机化学基本操作及基本技能的训练;同时配合课堂教学,验证和巩固有机化学课堂讲授的基础理论知识;提高学生观察现象、分析问题和解决问题的能力,培养实事求是的科学态度、严谨细致的科学作风以及优良的工作习惯,为今后进一步的深造学习、科研和工作奠定扎实基础。
传统的有机化学实验教学是在教学计划规定的有限的实验课时内进行的。学生根据实验教材或教师拟订的实验步骤“照方抓药”。这种教学模式注重向学生灌输知识,限制了学生创造性的发挥,学生处于被动地位,教学效果自然不尽人意。为了提高教学质量,适应现工科类高校培养应用型、创新型人才的需要,加强有机实验的开放性和应用性,是行之有效的措施之一。开放式实验教学主要是开放实验时间和空间、实验内容、教学方法、教学手段和管理手段、实验教学评价等,以充分发挥学生的主体作用,激发学生的创新积极性,鼓励学生在实践中发现问题、分析问题和解决问题,从而启发、培养学生的创新意识和创新能力。
1 开放式实验教学的背景
有机化学实验课程的开放式教学不是凭空想象从天而降的,是基于当前高等教育和高等学校的现状、社会的需求、学生的实际情况等因素,对教学内容、教学方法等方面的创新。
1.1 高等教育改革
随着教育事业的发展,高校的办学规模扩大,学生的人数增加,有机化学实验课程教学的实际情况发生了如下变化:一方面,科技发展变化的日新月异,所学内容不断充实不断更新;另一方面,由于要培养学生的自主学习意识和创新精神,课堂教学学时减少了。如何增强学生的实验动手能力、培养学生分析解决问题的能力和创新精神、提高教学的效果和效率,成为相关课程教师及教学研究人员必须面对和着手解决的问题。这促使高等教育改革向前发展。因此,各种关于有机化学实验课程教学的研究越来越深入,这些研究工作涉及到教学内容、教学方法、教学时间、教学考核等等多个环节。
1.2 传统实验教学中存在的问题
高等教育改革研究的结果表明,在当前情况下,传统的有机化学实验教学确实存在一些问题。
1.2.1 重视程度不一致
社会、高等学校、教师和学生对有机化学实验课程的重视程度不一致。表现在于:社会和用人单位看中实验教学和学生的应用能力,学校和教师重视培养学生的实践能力,学生本人轻视甚至忽视实践动手能力。从社会对人才的需求来看,有机化学实验是很重要的,从事有机化工工作必须要能够熟练的掌握有机化学实验,并能够通过实验来判断、分析和解决实际问题。因此,学校和教师也重视实践教学。可是,社会、学校和教师对实验教学的重视并不能引起所有学生的重视。不少学生认为有机化学实验仅仅是有机化学的“副产品”,处于从属地位。实验原理在有机化学理论学习中已经掌握,花几分钟就能从实验教材中知道实验方法、实验步骤和实验现象,实验结果都是可以预料的,没有必要做实验。
1.2.2 师生角色不恰当
在传统的有机化学实验教学中,学生处于被动地位。老师在实验指导书上指出实验内容,学生按照指导书完成预习,了解实验的目的要求、原理、需要仪器和试剂、实验步骤、实验的注意事项等,到实验课开始的时候,除了一些基本操作需要老师示范,其他的几乎都可以按照指导书的要求来做。学生只需要按照老师要求,在规定时间和指定地点、用给定的仪器设备、按照给定的实验操作步骤完成规定内容的实验。这种情况下,学生一般只有两种选择:一种是严格按照指导书操作,实验效果肯定会比较好,考核的分数也高;第二种是不严格按照指导书操作,实验效果一般会稍差一点,考核分数也低一些。这种传统的教学方式把学生放在被动服从的地位,主要培养的是学生的服从意识和执行能力,很难培养学生的创新能力,就算有部分同学有想法,也无法付诸实践中,久而久之也产生了服从和依赖指导书、倦怠和厌烦实验课程的心理。
1.2.3 实验课程体系不合理
实验课程体系的不合理主要表现在一些基础实验课程(如无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验等)之间以及大学化学实验跟高中化学实验之间在教学内容的设置上各自为政、彼此脱节不协调或衔接不好,部分实验内容专业特色不明显且有重复现象。如“塞子的钻孔”、“简单玻璃仪器加工”等基本技能训练和“加热和冷却”、“溶液配制”等实验单元操作在不同课程的实验课程中都有,既浪费了教学时间和教学资源,又易使学生产生对实验的轻视和厌倦心理。实验课程体系不合理还表现在实验内容更新缓慢,新的实验内容、实验方法和现代化实验设备不能及时被吸纳和运用。
1.2.4 实验时间和内容不协调
由于很多的有机反应时间长、反应条件苛刻(需要高温高压或者高真空、隔绝空气等),反应产物的处理复杂多样化,所以,一个完整的实验一般需要四个小时以上,有些甚至需要更长的时间,所以课堂时间往往不够,需要拖堂;可是,在长时间的有机反应过程中,往往又显得无事可做,一些同学为了节省时间去参加其他的活动,就私自减省实验过程,也达不到很好的教学效果。
1.2.5 考核体系的不完善
在传统的有机化学实验教学考核中,按照指导书做的,操作规范正确的,一般考核分数高,不按照指导书的正确规范操作操作偷工减料的,往往效果不好,分数低,这看起来貌似是公平的。可是学生的综合素质得不到全面、准确的评价,并且容易使学生产生一种实验只是看结果不重过程的错觉和投机取巧的心理。自然扼杀了学生的创新意识和怀疑精神,培养的人才大多是一批合格的操作工,与创新型应用人才的培养目标还有很大的差距。
2 开放实验教学的实施
2.1 建立完善的实验管理制度
完善的管理制度可以保证实验计划的顺利实施。因此,应制定操作性较强的规则,明确教师、学生的责任,建立安全管理制度和教学效果的考核体系等。
2.2 征集确定实验项目
实验项目的确定对完成实验教学任务、培养学生创新能力具有重要的意义。因此首先考虑把系统的实验理论培训、系统的实验技能培训与培养学生综合能力结合起来;其次,考虑到学生实验能力的差异,使实验内容和难度在不同的层面上满足学生实验的需要。鼓励指导教师根据自己的研究方向、时间精力等多因素考虑,申报并最终集体讨论确定实验项目。
2.3 组织学生选定实验项目
公开实验项目、实验时间及要求,组织学生自由选题。提前公布要开设的实验项目,详细列出每个实验项目的具体要求,开设的具体时间,每个实验的分组人数和实验分值,实验指导教师等情况。学生根据个人情况预约实验项目和实验时段,实验的频率和节奏由学生调节。实验室再根据预约情况对实验时段等进行适当调控,以兼顾学生的需要和实验室的资源利用率。
2.4 严格实验过程管理
为保障实验的正常秩序,使实验教学能顺利实施,必须在进行实验前与指导教师和有机化学实验室技术人员联系,由学生自己在开放的规定时间内确定具体的实验时间,确定实验人员组合,并按实验计划的要求写出实验计划报告,学生在进入实验室完成实验前必须提交计划报告。指导教师负责对预习报告进行审查,合格则可以进行实验,否则不能进行实验,实验过程由指导教师进行检查和指导,实验室技术人员提供服务和帮助。开放实验允许其他同学按照要求观摩后。
2.5 实验结果评定
实验结束后,学生应按照要求提交开放实验报告,教师应按照相关的评定细则评定学生的开放实验成绩,实验技术人员应核查学生所借仪器药品是否归还,破损的按照相关管理条例进行赔偿。
3 问题和思考
有机化学实验课程开放实验教学对提高学生的整体素质和能力是有积极作用的,同时,在开放实验教学中,还存在一些问题值得思考。
3.1 安全责任问题
开放实验中的安全问题是一个重大的问题,要引起足够的重视。有机化学实验通常用到一些危险药品和试剂,这些药品和试剂一旦使用不当就会威胁实验人员的健康甚至是生命安全,一旦流出实验室就有可能对人和社会产生极大的危害。
例如:常用的硫酸等强酸、氢氧化钠等强碱、乙醚等危险试剂、甲醇、氯仿、乙酸酐等有毒试剂及易制毒试剂,使用不当就会对人和社会造成极大的危害。
3.2 仪器设备的维护
由于学生操作能力及水平参差不齐,基础知识和基本技能存在差异,需要一个由生疏到熟练的过程,在实验过程中,难免对仪器造成一定程度上的损坏,增加了维护费用和教学工作量。
3.3 对指导教师的要求提高
大学有机化学实验范文2
有些有机化学实验因为仪器本身和实验操作的限制,不能设计成微型实验,必须选择做常规性实验。但是有机化学实验所用的试剂大多毒性比较大,而现有的实验教材中试剂的用量都比较大,为了实现有机化学实验教学的绿色化,教师可以提前预做实验,减少相关试剂的用量,如果实验效果较好,而且又不影响培养学生基本的实验技能等实验要求时,就可以适当减少试剂的用量。特别对于性质实验,在不影响观察实验现象和实验教学效果的前提下,试剂的用量也可以采取微量化。
2开设微波实验
近年来,微波促进有机化学反应研究已取得很大的进展。微波辐射加热试剂用量少,生成物更纯净,回收率高,废弃物较少,不污染环境。因此可以将某些有机实验选择地改造为微波化学实验,直接或间接地减少了环境污染。微波反应中的干反应避免了大量有机溶剂的使用,对防止环境污染具有现实意义。因此,干反应成为微波化学反应研究的热点。尽管微波反应中的干反应需要载体,但有些干反应不需要载体却可以得到较好的效果,如微波辐射合成阿司匹林[5]。计算机模拟有机化学实验教学有些有机化学实验尽管污染比较严重,毒性比较大,但不能通过改进而减少污染,可以充分利用先进的教学资源,采用录像、计算机多媒体系统进行仿真实验,将实验讲解、规范操作等一系列的实验过程呈现出来。这样做既减少了以往性质实验带来的环境污染,也激发了学生的学习兴趣。
3合理回收处理“三废”
在实验过程中,要求学生不能乱倒废液、废渣,将有害气体尽可能作化学处理。对于某些溶剂如乙醇、乙醚等要回收处理后循环利用。对实验中产生的废酸、废碱及其他污染物进行分类回收、处理。另外,实现有机化学实验环境的绿色化还可以通过改进催化剂,不排放或少排放有害物质[6],这样可以对“三废”进行最大限度地控制。
大学有机化学实验范文3
关键词:实验教学方法;有机化学实验;动手能力;创造意识
化学是一门以实验为基础的学科,其中有机化学是高等院校中化工、医学、制药及相近专业的一门重要基础课[1]。随着有机化学研究和应用的深入发展,要求学生掌握的内容不断增加,这对有机化学教学提出了新要求。化学实验课是实施全面化学教育的一种最有效的教学形式。实验是一种学生认识客观世界,了解生产、生活实际和社会问题的工具,是十分重要的教学内容[2]。近年来,笔者多次承担有机化学实验教学工作,对教学方法和实验成绩考核方面做了一些经验总结,认为在教学方法方面:将所学实验内容和科研及当下社会问题有效结合,重视培养学生的学习兴趣和创新意识;在实验成绩考核方面:注重对学生实验过程的操作考核和做好课后实验总结督促学生的每一个实验环节,有效培养他们的动手能力。
一、教学方法方面
根据有机化学实验课程的教学大纲,详细阐述所学实验的目的和意义,不是简单地照搬,照读书本上简单的目的,要深入扩充该实验的重要性,扩展应用领域及其在社会生活中的应用实例。让学生了解学科发展与科技创新的前沿领域,进而受到良好的科技氛围的熏陶,培养学生的浓厚实验兴趣。例如:在学习茶叶中咖啡因的提取这一实验时,首先介绍学生日常熟知的各种茶叶,然后提问茶叶中的主要成分有哪些,随后引入学习的主题一咖啡因。然后具体介绍咖啡因在茶叶中所起的作用,比如:咖啡因能使中枢神经系统兴奋,能够增加警觉度,使人警醒,有快速而清晰的思维,集中注意力和保持较好的身体状态。咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经中枢和利尿等作用,它也是复方阿司匹林(APC)等药物的重要组分[3]。告诉学生适量饮茶对人体是有益的。同时要告诉学生大剂量或长期使用咖啡因也会对人体造成损害,特别是它也有成瘾性,会引起阵发性惊厥和骨骼震颤,损害肝、胃、肾等重要内脏器官,诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤等疾病,甚至导致吸食者下一代智能低下,肢体畸形。从两方面让学生更进一步了解咖啡因。因此,有效提取茶叶中的咖啡因具有重要意义。随后,可以继续引申,很多中草药活性组分大部分也要从天然植物中提取。可以再举例,如:青蒿素是从黄花蒿中提取分离得到的一种化合物,是目前世界上公认的最有效治疗脑型疟疾和抗氯喹恶性疟疾的药物青蒿素。紧接着自然提到青蒿素治疗疟疾的发现者屠呦呦———第一位获得诺贝尔科学奖项的中国本土科学家。全方位多角度地挖掘一切和实验相关的人、事、物,不断向学生传递实验的正能量。鼓励学生在生活中善于发现,善于创造,更要珍惜每一次实验。这样有意识地把实验学习和社会生活联系,不仅激发学生实验的兴趣,而且培养学生的创新意识。
二、实验考核方面
对学生实验课程学习进行考核,是实验教学中的一个重要环节,也是实验教学改革的重要手段。在实验中我采取了课堂考核、课后考核和期末考核相结合的考核方式。第一部分是课堂考核,包括签到、操作考核、签退、产率考核等。签到即每一位学生按照学号依次签到,排除代签名;此外,实验过程中不定时检查操作是否规范;最后,实验做完之后需要签退,即学生实验完成后需到老师处按照先后顺序登记,这里主要考察学生的实验效率、合成的产品及产率和仪器的后处理。第二部分是课后考核。主要包括学生的每一次实验的预习情况、实验完成的报告撰写情况,其中每个人还要写实验总结,字数不少于一百五十字,主要总结实验成功的经验和失败的原因分析。最后期末考核包括实验基本理论方面的笔试与基本操作综合评估。这样,不仅调动了学生的实验积极性,而且促使学生更重视有机化学验课。通过对大学有机化学实验教学过程中实验教学方法和实验考核的探索,笔者将理论联系实际,全面分析学生,注重培养学生的创造意识和动手能力,以期实现化学实验教育的培养目标。但是,随着有机化学的发展,有机化学实验教学应当与时俱进,这对从事有机化学实验教学的教师而言,任重而道远[4]。
参考文献:
[1]王志伟,张田梅.以创新教育培养创新型科技人才[J].中国高等教育,2007(24):29-30.
[2]马祥梅,王斌,张晓梅,邢宏龙,何杰.关于大学有机化学实验教学的思考[J].宿州学院学报,2013(28):110-111.
[3]张万明.自茶叶中提取咖啡因实验教学探索与研究[J].化学教育,2007(1):51-52.
大学有机化学实验范文4
in Medicine and Pharmacology Major
Zhang Laixin;Yang Qiong;Chen Qiang
(Baoji University of Arts and Sciences,Baoji 721013,China)
摘要:报道了对医药学专业有机化学实验进行绿色化改革的措施。通过新实验技术的应用、实验内容的更新、对环境友好试剂和反应的选用、实验的微量和半微量化、实验的重新组合、废物的回收利用等措施的实施,收到了有机实验绿色化的良好效果。
Abstract: Present measures on greening reform of organic chemistry experiment in medicine and pharmacology major. Apply new experiment technique, renew experimental content, select environment friendly reagent and reaction, microscale and half- microscale experiment, reorganize experiment, recycle trash, and achieve good result of greening organic chemistry experiment.
关键词:有机化学实验 绿色化 改革
Key words: organic chemistry experiment; greening; reform
中图分类号:G42 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)19-0254-02
0引言
随着社会对环境保护和可持续发展的日益关注,人们对化学化工的发展和环境保护提出了更高的要求。“绿色化学”的提出是21世纪可持续发展对环境保护的挑战,它可以看作是化学进入到成熟期的更高层次的化学[1]。“绿色化学”的核心内涵是在反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害的化学物质。因之,化学化工过程中的绿色化,是人类生存和自然和谐发展的需要,是我们的社会可持续发展的必由之路[2]。
有机化学实验是医药学专业学生学习医药学有机化学教学内容中的重要组成部分,通过有机化学实验操作技能的训练,不仅锻炼学生的动手能力、掌握了娴熟的实验技能,而且也在实验过程中加深了对理论知识的理解,增强了学生独立分析问题和解决问题的能力。但是有机化学实验过程中使用的试剂中大多有毒性,且操作过程中可能还产生多种有害废弃物,故对周围的环境和学生的身体健康都会有一定影响。因之,如何把有机化学实验的绿色化融合于化学教学中,是我们医药学有机化学教育工作者所面临的一个迫切解决的问题。近年来,我们以有机化学实验教学尽可能绿色化作为指导思想,结合医药学专业特点,在医药学有机化学实验教学中开展了绿色化改革的探索与实践,从而既培养了学生在医药学化学化工学习和生产中的绿色化学思想,减少了有机实验对环境的污染和学生身体健康的影响,又提高了医药学学生的综合素质、环境意识和社会责任感,使得教学与人才培养相得益彰。
1尽量选择绿色实验题目
在有机化学实验教学中要从源头上实现绿色化,首先必须以绿色化学理念,结合医药学专业的特点精选实验内容,并力争减少有机实验对环境的污染和对学生健康的影响。我院医药学专业开设有机化学实验72学时(共18个实验),其内容包合基本操作、提取分离、有机合成及综合设计实验4个部分,针对不同部分的特点,对实验进行重新选择和整合,其中:①涉及到基本操作实验内容中的常压蒸馏实验与沸点测定实验合二为一,将水蒸气蒸馏实验将早期使用的苯胺和苯甲醛、溴苯改为蒸馏花椒或桂皮,使之成为纯天然的绿色实验。将层析实验中薄层层析与柱层析合二为一;②在分离提取实验中,将从茶叶中提取咖啡因和烟叶中提取烟碱的装置改用乙醇在索氏提取器中提取,这样既将提取时间减缩了2h,又减少了毒性。与此同时我们还将从黄连中提取黄连素、从槐米中提取芦丁的实验进行所用溶剂和实验装置的改进,即将有害溶剂更换为绿色溶剂,并使装置及实验步骤简化,从而使之产率提高且对环境友好,同时也降低了能耗;③在有机合成实验中删去一些毒性较大的实验,如苯和液溴制备溴苯、苯加混酸加热制硝基苯、硝基苯还原制苯胺等,并结合专业特点新增一些对环境友好的药物合成实验如:合成口服治疗尿道感染药物扁桃酸、局部麻醉剂苯佐卡因、退热冰(曾用作解热镇痛药)乙酰苯胺及解热镇痛抗风湿类药物阿司匹林;④在综合实验中安排了利用超声波法从女贞子中提取药效成分齐墩果酸内容,该方法工艺简单易行、产率高、能耗小、绿色环保、溶剂损失小。结合专业特点,增加一些与生命科学有关的性质实验内容;如糖、脂类、氨基酸及蛋白质等。从而提高和开阔了师生的眼界和思维,培养了学生的绿色化学意识。
2大力推广微型实验
微型实验的宗旨是以尽量少的化学原料和试剂获取尽量多的化学信息。这是现代科学研究进步的重要方法之一,它所具有的优点是:①试剂用量少;②节省时间;③安全性好;④对环境污染少;⑤仪器损耗率低、耗能低;⑥与时俱进地体现现代实验技术,其药品用量正好可与现代分析测试手段相匹配、相适应、相融合;⑦有利于提高学生的综合素质和实验水平、培养科技能力、启发学生创新思维能力、提高科学素养等。
我们在医药学有机化学实验中引入微型实验技术和半微量实验,起到了事半功倍的效果。随着实验的微型化和半微量化使试剂用量减少,大大缩减了“三废”的排放,同时提高了实验的安全度,其实验成本降低。为此我们将安眠镇静药物巴比妥酸的合成和香料及药物中间体β―萘甲醚的合成均改为微型实验,效果均佳。通过上述微型实验的开设,使学生对实验的认真程度和操作技能都有明显提高,同时微型仪器的新奇也激发了学生的学习兴趣。当前,在教学课程中,微型实验及半微量实验不仅是承担一定教学目标的主要环节,而且在课程体系中是不可代替的构成部分。所以,我们深层次对新的微型实验进行研发,并发展微型实验,从而拓展教学成果,这也是我们将来实施绿色化教学的一个主要内容。
3在有机化学实验中引入新方法新技术
现代化教学手段和实验方法为我们开展绿色化学实验提供了强有力的支持。在有机化学实验中利用微波、超声波、电化学等技术,是实现绿色化的重要内容。例如开设微波合成、微波消解、微波提取实验、超声波提取、电化学反应等新技术实验项目,其效果是减少了试剂用量,提高了转化率、节省了时间、降低了能耗,缩减了“三废”排放,实现了实验绿色化。如我们利用超声波法从女贞子中提取药用成分齐墩果酸;利用微波辅助加热技术合成具有解热镇痛药物乙酰苯胺;采用微波辅助法制备解热镇痛、抗风湿类药物乙酰水杨酸(阿司匹林),它们的共同优点是合成产率高、物耗能耗低、污染小,因之很受学生欢迎。
通过这些新技术的实施,减少了实验的环境污染,降低了试剂用量和能耗,提高了产率和安全度,让学生亲自感受到新技术和新方法运用所带来的技术革命和进步,从而激发和培养了学生创新意识和绿色化学理念,做到寓教于中。
4利用计算机多媒体系统进行模拟化学仿真实验
对于一些在实验过程中必须使用的有毒害试剂、易燃易爆、操作不易控制的实验,采用现代化教学手段多媒体进行模拟化学仿真是很有必要的。例如,除上述易燃、易爆、有毒、有害及不易控制的的实验采用计算机多媒体系统进行模拟化学仿真实验教学以外,还有一些注重培养学生观察能力的性质实验,对培养学生动手能力没有太大帮助,且准备这类实验耗时耗力又耗物很大,易造成一定的环境污染,实验效果也不理想,而采用CAI课件进行教学,既能让学生观察到实验中的现象,以验证理论,又避免浪费和污染。利用计算机多媒体技术对实验原理、装置、流程、实验过程进行仿真,用文字、声音、图像、动画的效果让学生有身临其境的感受,如醚的过氧化物爆炸、有毒溶剂的燃烧、酰氯的水解和氨化等。所有这些使学生在轻松愉快的环境中学会化学原理和实验方法,同时还避免了实验带来的污染、中毒和不安全因素。即使那些毒性大、危险性大、试剂昂贵的实验变成了绿色化实验。
5合理安排实验顺序,节约试剂,消除污染
在化学实验中总要产生一些废物,而将实验产生的废物综合利用将是消除污染最理想的方法。为此我们将一些有关联的实验按先后顺序“串联”起来,如在合成实验中设计“一条龙”实验的编排方式,即在多个系列合成实验中,前一个实验的产品作为后一个实验的原料,如此连锁进行。如在合成具有抗细菌、抗微生物的药品对氨基苯磺酰胺(合成磺胺类药物的重要中间体)时,我们将5个合成实验串联合成,即苯硝化硝基苯(还原)苯胺(乙酰化)乙酰苯胺(磺酰化)对乙酰氨基苯磺酰氯(氨解)对乙酰氨基苯磺酰胺(水解)对氨基苯磺酰胺。又如“乙酰水杨酸含量的测定”实验是利用学生自己合成的乙酰水杨酸为原料完成。在甲基橙制备实验中将3个实验串联起来,即苯胺磺化对氨基苯磺酸(重氮化)重氮盐(偶合)甲基橙。在局部麻醉剂苯佐卡因的合成中,将2个实验串联,即对硝基苯甲酸酯化对硝基苯甲酸乙酯(还原)对氨基苯甲酸乙酯(苯佐卡因)。将水蒸气蒸馏实验并入肉桂酸制备实验中等等。所有这些既使学生把学过的知识系统化掌握,又节约了实验经费开支,并减少了环境污染。
6实验废物的回收利用
化学实验无疑要产生大量废弃物,如不及时处理而随意排放,不仅造成严重的环境污染,而且还会淡化学生的环保意识,养成不良的实验习惯,因之应尽可能做到“三废”对环境的零排放。为此,我们在实验中将废弃物尽可能做到统一回收利用。如我们将合成实验所得产品均收集起来作为性质实验、熔点测定实验或溶剂使用。如将柱色谱分离甲基橙与亚甲基蓝实验和其它实验中的乙醇废液用于蒸馏回收95%乙醇,回收后的乙醇可重新用于柱色谱分离实验。将合成的乙酰水杨酸、乙酰苯胺、用于重结晶实验和微波水解实验,将合成的甲基橙做分析化学指示剂等等。总之,对实验中的废弃物,只要开动脑筋均有可回收利用的可能。在这些回收利用和循环使用的实验中将实验方法和技能联系起来,不仅提高了学生分析问题和解决问题的能力,而且还使学生在少学时内学到更多的理论知识。同时又起到了强化学生绿色化学思维和环境保护意识的作用。
千百年来,化学为人类社会文明进步发展做出了巨大贡献,推动了科学技术的发展和人类社会的文明进步。但在造福人类的同时,化学也对人类生活、生态环境造成负面影响。发展绿色化学是顺应时代潮流发展,保护人类赖以生成的自然环境的一项必要措施。新实验技术的应用,实验内容的更新,对环境友好的化学试剂和反应的选用,实验的微量和半微量化、综合化和产品及废料的回收利用等构成了有机化学实验绿色化的改革方向。作为化学教育工作者应该在实验教学中不断研究、发现和探索绿色化反应及条件,加强对学生的绿色化教育和环保意识教育,才有可能从根本上切断污染源,使化学化工事业得到可持续发展。
参考文献:
大学有机化学实验范文5
有机化学课程内容多、系统性强、结构理论抽象,学生普遍感到理解困难,掌握、运用起来更难。因而,在有机化学的教学过程中,为提升教学质量和教学效果,有很多问题值得我们研究、探索和解决[4-7]。本课题组从激发学生学习兴趣,是保证教学质量的根本;建立理论框架,提高学生自学能力;吃透教材,融会贯通,培养学生全局意识;抓住反应本质,构建有机化学反应中的稳定性规律,注重培养学生理解能力;多条复习主线及多种学习方法相结合,提升学生归纳总结能力;优化问题设计,建立章节典型例题和题解,提高学生运用知识解决问题能力等方面对医学有机化学教学效果的提升进行了实践与研究[8],虽然取得一定的成绩,但教学效果无法保证,有待进一步研究和探索。另外,有机化学实验由于实验条件和学时的限制,大多数医学院校倾向开设一些验证型实验,不仅准备起来数量大,且废液处理起来较麻烦,教学效果微乎其微。近几年,安徽省为了提高高等教育质量,实施了《安徽省支持本科高校发展能力提升计划》和《安徽省高等教育振兴计划》,实验室、实验条件、实验设备得到了大幅度的改善,应该从根本上改变有机化学实验开设的原有现状,删除验证型实验,多开设操作和综合设计性实验。本课题组成员在原实践和探索的基础上,准确把握有机化学课程的特点,注重实效,注重学生动手能力、理解能力、思维能力及科学素养的培养,对有机化学理论和实验教学改革进行进一步实践和探索,教学效果明显,有利于复合型、应用型高级人才的培养。
一、构建有机化学课程学习平台,提升学生自主学习能力
大学期间,根据培养方案,每学期学习任务各不同。学习任务不比中学期间轻。如果学生仅仅停留在教材上,从课堂上学习知识是远远不够的。这就要求教师熟悉教材,把握章节之间知识的连贯关系,课堂上重在精讲,正确引导学生学习方法,学习技巧,注重学生运用知识解决问题的能力的培养;更重要的是课后,课后教师还应该花费大量时间和精力,在如何提高学生自主学习,构建有机化学自主学习平台上下功夫,真正体现教学以学生学习为主体,以质量为导向,有效提高教学效果。具体将收集到的和自制的教学素材分门别类,如:培养方案和课程教学大纲;教案讲稿,课程课件ppt;验证性实验录像及有机化合物反应机理动画;学习讨论;自测练习;考研资料;与有机化学有关诺贝尔获得者简介等按照设计好的功能板块,构建自主学习平台,让学生业余时间全面了解和学习有机化学。另外,作为授课教师,及时加入到学生QQ群,做学生的良师益友,随时随地接受学生的疑问,及时解决实际问题。
二、实施“有机讲堂”,锻炼学生的多种能力
改革注重实效,教师不能仅仅只是传授知识,更重要的是在教学过程中培养学生多种能力。大学,一般按学时数上完,接着考试,这门课就算结束了,至于学生学的怎么样,一般不会多问,最后从试卷分析上体现一下,真正教学效果怎么样,一般不需要知道。其实,从课程授课结束到考试前这段时间有很多事情值得我们去考虑和探究。授课结束,学生所学知识是零散的,还没来得急消化,更谈不上运用知识解决问题,但为了考试,有时候只能靠背,囫囵吞枣。如果采用合适有效的方法和模式,学生掌握所学知识的同时,又锻炼自己多种能力岂不是更好。我们对此进行实践和探索,实施“有机讲堂”活动。
具体做法:
(1)问题设计。有机化学每章内容都多,如果都要掌握,有限时间内,根本行不通。这就要求教师在设计问题时,抓住本章的重点,典型练习具有代表性,由章节问题和典型练习形成活动任务。
(2)准备和要求。授课结束,授课教师下达活动任务,由学习委员及班委,根据活动任务数,将班级学生分成相应组,每组4-5人,每组同学都要积极准备。这锻炼了学生干部的管理能力和工作协调能力。
(3)实施。按照活动任务顺序,依次随意抽取每组某一同学上台讲解。讲解过程,接受老师和其他同学的提问并解答。
(4)总结。“有机讲堂”的实施,首先检验了所学知识;其次能上台讲而且能讲出来,一般自己得理解,这锻炼了学生的胆量、语言组织能力和表达能力;能回答问题并解答,这锻炼了学生的应变能力、理解能力和运用知识解决问题的能力。
从学生反馈来看,实施“有机讲堂”活动效果比较好。不足之处:某组同学可能只对某一章较为熟悉,其它章节可能受到影响。时间允许的话,不分组,任意抽取某一学生实施某一活动任务,效果可能会更好。
三、调整有机化学实验内容,着重学生科研素养培养,提高实验技能和动手能力
1.验证型实验进课堂,直观真实,达到认识有机物性质目的
有机化学实验包括三个方面:性质实验,常数测定和合成技能操作。成熟的性质实验现象明显,中学阶段都很熟悉,如果再到实验室滴滴加加只是验证一下没有多大的意义,反而给实验室带来很大的麻烦,如有机化合物种类多,准备起来数量大,且废液处理起来较麻烦,教学效果微乎其微。如果改变方式,将一些典型的性质实验拍成录像带到理论课堂,不缺乏真实性,讲解理论的同时让同学观看,既减少了浪费,保护了环境,又能达到认识有机化合物性质的效果。比如我们把一些典型有机物性质的验证型实验,如:(1)烷烯炔的区别(2)醛酮的区别(3)酮型-烯醇型互变异构(4)兴斯堡反应,区别伯仲叔三种胺实验(5)酮糖与醛糖的区别等,做成录像带到课堂,效果非常好。 2.开设综合设计实验,提高学生科研素养、实验技能和动手能力
将验证性实验改成录像课堂演示,不仅一劳永逸,更重要的是把实验教学实间留给技能操作和综合性实验上,真正起到锻炼动手能力和培养实验技能的目的,增加一些常用的操作实验比如:旋转蒸发仪的使用,减压蒸馏操作,柱分离技术等;开设一些与医学检验、药学、生物学、制药工程专业知识相关的综合性设计实验,比如:阿司匹林的制备,要求学生查阅相关资料,了解阿司匹林的发展史,熟悉反应过程,优化合成路线,分离提纯,结构解析,纯度检验,甚至可以压片制成药片等;一些学生还可以根据自己的兴趣,参加到教师的科研课题中去,学会一般科研方法,科学素养得到培养,真正让学习感觉到大学与中学的不同。同时也让学生充分认识到有机化学对后续专业课的重要作用,这样既能激发学生的学习兴趣,又为专业课打下了坚实基础。
四、利用多媒体辅助教学,培养学生想象力和记忆能力
有机化合物反应复杂,学起来枯燥无味,尤其是涉及构型构象方面的题型,缺乏空间想象力,更是无从下手。如将微观的分子反应用图形,模型或动画表示出来。如:卤代烃消除反应,以2-溴丁烷为例,产物以反式2-烯烃为主,泛泛讲,学生很难理解立体选择性反应概念,如果把反应过程用模型搭出来并做成动画展现出来,就迎刃而解了,从而得出(1)卤素和β-H的相互关系必须符合反式共平面的要求(2)消除反应速率大小与卤代烷采取的构象优劣有关。类似的还有霍夫曼消除反应。再如周环反应中的σ迁移反应,以加热条件下碳的[1,3]迁移为例,在[1,3]迁移时将伴有迁移碳原子的构型转变,如果就停留在平面结构上讲解,学生无法理解和接受,如果将反应过程做成动画,中间过渡态及构型翻转一目了然。这样将微观变为宏观,不仅直观,更有助于对某一反应实质的理解,易懂易记,教学效果较好。
五、结语
有机化学内容多、规律性强、结构理论深奥、应用领域广泛。这就要求教师必须在教学中,不断地进行有机化学理论和实验教学改革,更新教育理念,改变传统的满堂灌教学模式,灵活运用多种教学方法,善于挖掘和尝试新方法、新模式,充分调动学生的学习主动性和积极性,真正体现以学生为中心,以质量为准绳,让学生从被动的学习气氛中解放出来;广泛收集教学素材,建设和完善自主学习平台,急学生之所急,想学生之是想;不断提高计算机水平,利用多媒体辅助教学技术,制备教学模型和动画,变微观为宏观,提高学生的思维能力;畅通答疑解惑通道,随时解决学生学习上遇到的问题,这也给教师提出挑战,需要教师不断更新专业知识;教师应注重学生学习方法的引导、学生多种能力的培养,让学生在宽松、愉快的教学环境中发挥最大的学习潜能,从而达到提高教学质量和学生综合素质的目的,以满足社会对复合应用型人才的需求。
(作者单位:蚌埠医学院化学教研室)
参考文献:
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大学有机化学实验范文6
论文关键词:有机化学 实验教学
论文摘要:通过改革基础有机化学实验课教学内容,本科生有机化学实验技能的强化训练,开设综合性实验—有机化学大实验的实施与实践,对高等林业院校有机化学实验教学改革进行了初步探索。
教学改革的中心问题之一就是进一步加强学生素质和能力的培养。如何通过高等林业院校的化学教学,特别是实验教学提高学生的化学素质、知识和能力,将“素质和能力”培养落到实处,是一个值得探讨和研究的课题,也是我们进行有机化学实验教学改革的目的。有机化学实验教学的改革,包括实验教学体系和实验教学内容的改革。“七五”、“‘八五”期间,我们主要致力于实验教学内容的改革,将立足点放在结合林业院校的特点,优化实验内容,淘汰某些验证性实验,增加操作实验和应用性较强的实验,开放实验室,强化学生实验技能,在此基础上适当开设综合性实验,从而为实验教学体系的改革奠定了基础。
1、改革基础有机化学实验课教学内容
1.1实验指导书内容和实验方法的改革
(1)基本操作高等林业院校林学类专业基础有机化学实验课的教学内容包括基本操作、有机化合物的制备、有机化合物的性质、色谱技术和天然有机物的提取。基本操作部分对于提高学生实验技能和培养学生动手能力至关重要。编人我院有机化学实验指导书的绝大部分基本操作既有独立的实验,又结合在有机化合物制备和天然有机物提取分离这两部分内容之中,且涉及每项基本操作在生物学科特别是在林业上的应用,强化了学生把基本理论学习、基本技能训练与林业科技工作紧密结合的意识,提高了学生学习的积极性。例如。水蒸气蒸馏属重要的基本操作之一,广泛用于植物中易挥发成分(香精油等)的提取,与植物资源的利用和开发关系密切,而一般的有机化学实验指导书都是通过含杂质苯胺的提纯,使学生掌握这一基本操作。实验人员在查阅大量资料的基础上,选用含杂质的正丁醇作为苯胺的替代物,既解决了安全问题,又适于初学者掌握操作步骤。除此以外,实验指导书中还安排了供选做的水蒸气蒸馏的应用性实验:松脂含油量的测定。通过前一个实验内容,对于真正掌握水蒸气蒸馏这一基本操作的学生,完全能够借助实验指导书独立完成松脂含油量的测定。
(2)色谱技术色谱技术对于从植物资源中提取、分离和鉴定天然有机物,是必不可少的实验手段。其中薄层色谱既可直接用于天然有机物的定性定量分析,又可用于柱色谱选择洗脱剂和收集流分。而许多天然有机物对紫外光有吸收,所以在薄层色谱中常利用一定波长紫外光照射替代显色剂进行显色.。鉴于一般实验指导书上无此内容,任课教师选用蔡、a-茶酚作为试样,摸索出用硅胶板分离这两种化合物的展开剂,用紫外光(=254 nm)显色,检验分离效果。经过几年实践,表明该实验方法既简便又省时,效果十分明显。
(3)天然有机化合物的提取天然有机化合物的提取属应用性较强的实验内容。在掌握基本操作的基础上,对学生进行这方面的技能训练,所选实验项目应难度适中,而且要能够在3学时内完成。我院有机化学实验指导书中天然有机化合物的提取部分共编人了7个实验,其中两个实验分别选自我院和兄弟院校教师科研项目的部分实验内容,但由于条件和实验学时所限,无法面对本科生开设二“七五”期间开设‘、油脂的提取”和、“茶叶中提取咖啡因”,这两个实验内容综合性不强,仪器、试剂的投人和消耗量过大,因此在“八五”期间逐渐被另一个实验“黄杨叶中色素的提取”所替代。该实验内容属有机化学大实验“黄杨叶中胡萝卜素的提取、分离和鉴定”内容的一部分,其中包括复习分液漏斗的使用、薄层色谱用薄板的制作及薄层色谱。柱色谱等实验技能以及初步掌握溶剂提取植物材料中天然有机化合物的方法。该实验内容综合性较强,试剂、玻璃仪器的消耗量低,而且能够在3学时内完成。
1.2优化实验内容
为了在有限的学时内完成教学大纲要求的实验项目,我们除淘汰一定数目的验证实验外,尽可能优化实验内容。首先安排固体有机物的重结晶。第二次实验则包括熔点、沸点的测定两个实验内容,一方面便于用学生以已知标准物为对照,检验重结晶实验所得样品的纯度;另一方面通过常量法测沸点,又掌握了普通蒸馏这一最基本的操作技能。第三次实验则安排水蒸气蒸馏和折光率的测定,除用无水乙醇、蒸馏水为样品学习阿贝折光仪的使用外,还测定水蒸气蒸馏分离提纯后的正丁醇折光率,并用分析纯正丁醇作为对照,既掌握了折光仪的使用方法,也检验了水蒸气蒸馏分离提纯的效果。而分液漏斗的使用和液态有机物的干澡,则是通过水蒸气蒸馏、乙酸乙醋的制备,以及黄杨叶中色素的提取和分离等三次实验,使学生得以掌握和巩固。另外,我们把柱色谱、薄层色谱和纸色谱三个实验内容集中在一次实验内完成,利用柱色谱洗脱样品的间隙,完成另两个实验内容。随后安排的色素提取和分离实验,又为学生掌握色谱技术创造了条件。
2、本科生有机化学实验技能的强化训练
在指导学生毕业论文的过程中,我们发现仅依靠有限的基础有机化学实验学时,难以使学生的基本功更加扎实,对基本操作也不可能运用自如。因此,在院教务处的协调下,我们利用课余时间,对本科生的有机化学实验技能进行强化训练。把立足点放在操作要点的指导和掌握方面。例如,对蒸馏和合成实验,反复对学生进行实验装置的装卸和操作要点的训练。在此基础上、指定实验内容,对学生进行考核。让他们根据实验指导书独立列出所需仪器的名称和件数,自选仪器,完成装置的装卸,再由教师指出操作过程的不足,并针对实验内容提出问题让学生回答,最后根据各个环节给出成绩。又如,对糖和蛋白质的性质实验,我们则模拟理论考试中的化合物性质鉴定,让学生拟定方案,自己动手鉴定未知物,并写出鉴定过程和结果。 以上是强化训练的第一个环节,接下来是由教务处统一安排时间,各系部挑选出5名学生(优秀生1名,中等生2名,一般生2名),进行有机化学实验技能的抽测。由主讲教师担任主考,有关各系部主任担任监考,教务处处长担任巡考,学生持学生证进人实验室,以抽签的方式选定实验内容,在3学时内完成实验和实验报告,主考教师按实验考核办法当场评分。6个专业7个班级的36名学生参加考核,平均成绩87.7分、90分以上14人,8D一89分17人,7079分5人。其结果表明,强化实验技能训练获得了预期的效果。
第三个环节是开放实验室,利用晚自习和双休日,让学生针对自己的操作薄弱环节,有目的的进行进一步强化训练。
经过以上三个环节的强化训练,使每个学生的基本技能达到合格标准,并对综合能力的提高起到了循序渐进的作用。
3、开设综合性实验—有机化学大实验
为了进一步提高本科生的动手能力和综合实验技能、在我院林学系和教务处的支持下,以林学本科为试点,调整教学计划,并拨出专款,安排一周有机化学大实验的教学实习,从1988一1995年,我们连续8年承担了林学本科生的该项教学任务(表1)。并于1996年开始又推广到经济林专业。