有机合成的基本步骤范例6篇

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有机合成的基本步骤范文1

摘 要: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[4]。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。

关键词:有机化学实验;教学改革;实验教材

大学有机化学实验是为化学、生物等相关专业的学生开设的一门重要的基础实验课,它担负着帮助学生巩固所学有机化学理论知识和帮助学生了解有机化学知识实际应用的双重功能。此外,有机化学实验还能够起到锻炼学生的动手能力和培养学生的创新精神的作用,并使学生得到从事科学研究和产品开发等实际工作所需要的基本技能训练。

一、现有实验教材的不足

近年来随着科学技术的迅猛发展,大量的现代化仪器、新的方法引入到有机合成过程中,但全国大部分高校基础有机实验教学所采用的还是旧版的有机化学实验教材。这些教材是根据有机化学理论课程的内在逻辑和有机化学技术体系的系统性而编写的,具有全面性(包括了几乎所有的有机反应类型和有机化学实验所需的全部技巧)。再次,实验与实验之间缺乏联系,这与实际化学过程(包括化工生产、科学研究)中产物的合成需要多步来完成的情况不符合。而相应带来的主要问题有浪费药品(每个实验的原料都需购买)、环境污染(产品积累,必须向环境排放)、不利于学生实践能力的提高和科研素养的培养。

二、实验内容的改革

针对有机实验现有教材的不足以及现代科学技术对人才培养的要求,汕头大学理学院化学系有机教研室开展有机化学实验教学改革,主要就是根据实验课的功能性和针对现行教材的弊病,建立一本新的实验教材。

传统的有机化学实验一般分为基本操作、性质实验和合成实验三部分,其中较多时间花在基本操作和性质实验上,不利于学生实践能力的提高。新的实验教学内容对原来的课程进行重组整合,采用新的三部分的教学体系:先进行强化基本操作的实验,然后是多步骤的有机合成实验,最后到综合实验。循序渐进,使学生的有机化学实验技能和知识水平逐步提高。而以往教学内容安排较多的性质验证实验则集中成一次设计性的未知物鉴定实验,这样将单调的验证性实验变成探索性的设计实验,既提高学生的学习兴趣,又收到预期教学效果。

1.强化基本操作技能的训练

基础实验可以训练学生的基本操作技能,提高学生的动手能力,使其操作规范化,并养成良好的科学素养和实验室工作习惯。这个部分主要分成:有机物物理性质测定,包括熔点、沸点、折光率等内容;有机物分离、纯化技术,包括蒸馏、重结晶、升华、萃取等。而在实际的授课过程中,有机物分离纯化和物理性质测定正好可以结合在一起来讲授,如乙酰苯胺的重结晶及苯甲酸的升华产品,正好可以用来给学生训练如何测定熔点,而工业酒精的蒸馏产物也可以进行沸点和折光率的测定训练。通过这样的有机结合,学生既提升了兴趣,更强化了基本操作技能,为以后的合成实验和综合实验打下良好的基础。

2.多步骤的有机合成实验

多步骤的有机合成实验通过精心选择实验内容,体现完整性、绿色性、实践性的特点。

1)完整性

编排的教材尽量涵盖完整的有机化合物体系、反应类型和实验技巧,这样可以帮助学生对不同类型的化合物的制备和性质有足够的了解此外,在实验项目的选择上,力求在保持实验内容之间的逻辑关系和整体完备性的基础上,加强各个实验的独立性,避免对相同实验内容和技能的重复。

2)绿色性绿色性首先体现在微型化上,即在相同的实验方法、操作技术下,采用小容量仪器,减少试剂用量进行试验

微型化有机实验具有安全、减少污染、节约实验经费与时间等优点,是培养学生绿色环保观念的成功途径之一。其次,实验项目的选择上具有绿色性,把几个实验串成一个系列,前一个实验的产物为下一个实验的起始物。这样既可以减少购买原料的支出,又可以避免产物积累、丢弃所带来的环境污染。

3)实践性

实践性在于注重实验与应用现实之间的相应性,包括实验内容与化工生产实际之间的对应性和所训练的技能与生产现实需要之间的对应性。从内容上看,实验项目的选择上引入应用性实验。如从茶叶中提取咖啡因,它主要用作中枢神经兴奋药,而4-苯基-2-丁酮的制备,它具有止咳、祛痰的作用,可以作为治疗剂。此外,所设计实验步骤的连贯不仅加强所开设实验之间的内部联系,而且使实验过程更接近生产和科学研究的实际情况。做这类多步骤的综合性实验训练时,由于上个步骤的产物会直接影响下个步骤的反应成败,所以学生在思想上更加高度重视,操作起来更加谨慎认真,出现问题也能及时分析,认真总结经验教训,一般都能达到满意的效果。

3.综合实验

最后一个部分是综合实验环节,这个环节的特点就是在实验中引入如核磁共振仪、质谱、傅立叶红外光谱仪、紫外可见光谱仪等大型仪器来表征学生合成的产品。比如乙酰二茂铁的制备实验中,二茂铁和乙酸酐的反应产物存在单酰化和双酰化产物,还有没有反应的二茂铁?通过柱色谱分离后得到的不同颜色的溶液,如何来确定哪段溶液是自己所要的产物?这就需要仪器来进行

表征。

有机合成的基本步骤范文2

关键词 绿色化教学;污染;有机化学实验

中图分类号:G642.423 文献标识码:B

文章编号:1671-489X(2013)27-0040-03

1 前言

近年来,随着国民经济的迅速发展,生态安全以及环境污染等诸多问题随之凸显。高等院校有机化学实验教学中所生成的污染物质,如果没有经过处理便直接排放到环境当中,那么日积月累便会严重危害到学校乃至周围地区的环境。所以,如何减少化学药品及试剂、节约资源、降低污染,已经逐渐成为有机化学实验教学有待尽快解决的一大问题。而“绿色化”教学理念的引入,则有助于以上问题的解决。所谓“绿色化”教学方法又被称作“环境友好化学”“环境无害化学”。绿色化学在初始反应阶段便采取污染预防的科学手段,以终端与过程实现零污染或者零排放为主要目标,并且着重强调“原子经济性”的现代化概念,也就是将反应物中的原子充分利用起来,实现既防止污染又充分利用资源的目的。

2 有机化学实验的概念及其意义

从总体上来看,有机化学是化学不可或缺的分支之一,又被称为碳化合物的化学,是重点研究有机化合物的制备、性质以及结构的一门学科。对化学的发展而言,有机化学实验发挥着尤为重要的推动作用,而且对当前化学工业的发展也是非常重要及必要的。

有机化学实验是我国普通高等院校化工、化学、生物、农学、材料、环境、食品以及药学等诸多专业本科生的必修课程,通常在有机化学实验中会使用到有毒性的化学溶剂、化学试剂,有时还会合成有毒性的一些物质,这可以说是化学发展过程中必然会生成的污染。然而,全球均在积极倡导低碳的概念和绿色环保,所以,在化学实验中所生成的有毒物质势必会导致公众反感的产生,主要涉及高腐蚀性的一些催化剂,实验结束后所生成的废液、废渣、废气,如果对这些污染物处理不得当,便会对环境产生无法估量的危害及污染。与一般的污染相比,此类污染所带来的影响会持续更久的时间。所以,如何将有机化学实验的环境保护性加强,成为有机化学发展过程中的主要研究方向以及新课题;高等院校有机化学的绿色化教学理念如何建立起来,成为一项迫在眉睫的重要问题。

在教学与实验的过程中,如何将“绿色化学”的概念灌输给学生,是高校需要首先予以着重考虑及强调的问题,必须真正做到从认识上与观念上意识到环保的重要性,意识到可持续发展才是真正意义上的根本发展,从源头上认识到环境的保护与环境的发展,将有机实验教学质量提高的同时,还要注意到可协调发展。

3 高校有机化学实验教学现状

与发达国家相比可知,我国高等院校有机化学发展技术及速度较为滞后,有机化学实验尚且在最初原有的模式停滞,采取的仍然是以往传统的教学方式,也就是性质实验+基础合成实验+基本操作实验。与西方对化学的重视程度相比,我国在有机化学实验的教育教学中采取的仍然是遵从教材、照本宣科的模式,主动积极的创新与改革缺乏,这是有机化学实验需要彻底摒弃的思想。而我国高等院校现在的有机化学实验依旧是基本的、简单的技能,比如水蒸气蒸馏、重结晶、分馏、蒸馏、回流、萃取、过滤、搅拌、冷却、干燥、加热等。

以上这些基本的提炼、合成实验均有一系列的弊端存在。一方面,在选择的材料上,存在对环境污染的、威胁人身的、容易挥发的、毒性较大的物质,并且有些材质还具备相对较高的腐蚀性;另一方面,此类有着较多缺点的化学试剂,还有着很大的使用量和很高的使用频率,将会有更多的化学废弃物生成,而普通的肉眼是无法看到的,但是久而久之便会极大地破坏生态环境。除此之外,做过化学实验的人都知道,这仅仅是一节课,结束课程后均是直接倾倒实验结果,不会做出任何处理,从而产生相当严重的环境污染。并且此类化学实验往往是经常做、反复做的,是毫无实际意义可言的。在以上分析可以知道,这均是与环境发展原则相背离的,是与绿色化学的基本概念相背离的。这些不仅威胁着人们的身体健康,并且会将一些永久性无法消除的威胁带给人类。

4 有机化学实验中绿色化教学的实施途径

4.1 培养环境保护意识

大学生是有机化学实验培养的主要对象,是国家未来的栋梁之才,在各个工作岗位上将会发挥出重要作用,因此,培养大学生的环境保护意识就显得十分必要及重要。在有机化学实验教学过程当中应当将“绿色化”的观念灌输给学生,重视学生可持续发展意识以及环境保护概念的培养,在实验的始终贯穿绿色化,使学生切身关心与体会化学废物的处理方法及废物的产生,同时在今后的工作中保持环境保护责任与环境保护意识,以便于从源头上防范污染,维护环境与化学的协调发展。

4.2 更新实验内容

要重视化学实验内容的更新,将具备环境保护性能的实验项目开发与筛选出来,最大限度地减少或者避免使用有毒的化学试剂,而使用无污染的、常规的化学试剂来取代,以此减少环境污染。

1)开设多步合成的综合性实验,整合实验内容。绝大多数有机化学实验基本上均是合成实验,当前的有机合成实验内容大多是有着较强独立性的化学实验项目,各自对化学反应的一个类型进行考查。大量的实践充分表明,可以按照教材中的实验内容,把若干个实验有效整合成为一组大实验,仅在第一步实验中投放该组大实验所需要的反应物投料,随后的几步实验则均对上一步实验产品加以继续利用。正是因为上个实验产物是下个实验所使用的原料,因而但凡上步合成实验失败,那么便无法进行下个实验,这便需要充分确保每步合成的成功,只有这样才能够将最终期望的目标产物得到。此类多步骤的实验有着相对较高的要求,更加有助于学生操作技能的训练,有助于学生细致耐心工作习惯以及认真严谨科学态度的培养。

但是,在多步骤的有机合成实验过程中,由于每个学生每次所做实验的产量与产率是不尽相同的,必须按照实际合成的产品数量来对下次实验所需反应物的配比与用量进行确定。所以,学生需要通过对相关资料的查阅,综合采用所掌握的实验方法和实验原理,从而将最佳的反应条件找到,同时将实验设计方案写出。此类复杂的化学有机合成实验,能够让学生切实掌握各类官能团间的转化方法以及有机化学反应的机理,进而对内在的有机化学物关系加以全面掌握。更重要的是多步合成的综合性实验还将回收产品量和药品经费开支减少,进而使得产品对环境所产生的消极影响降低,与绿色化教学的要求相切合。

2)微量、小量和常量实验有机结合。近20年以来,发展较快的一种全新的化学实验方法就是“微型化学实验”,被称之为“化学实验的革命”。到目前为止,化学实验的微型化与小型化已经逐渐成为化学发展的一种必然趋势。有机化学实验所使用到的化学试剂基本上是毒性大且容易爆炸、挥发、燃烧的物质,而实现化学实验微型化以后,化学实验试剂的使用量将会减少到原来的几分之一甚至几十分之一,这样不仅使得化学试剂得以大大节约,而且促进了有机化学实验安全系数的提高,化学实验的反应时间也大大缩短,潜在的环境污染得以明显减少。但是,绝大多数学生在中学学习阶段没有经历有机化学实验训练,如果直接进行微量实验,非常容易造成实验的失败,使得学生有畏惧情绪产生。考虑到与中学教学的衔接以及学生的起点,再加上今后的实验特点等,微量、小量和常量的渐进法实验教学,更加有助于学生循序渐进、由难及易地掌握各种实验技术以及有机化学实验技能,能够将一开始做微型实验的过大跨度缺陷克服,弥补学生认识常规实验仪器的不足,使得学生概括性地比较与了解微型实验,有助于学生严谨科学态度的培养,使得动手能力及操作能力更为规范,有助于实验课程教学质量的提高。微量实验往往需要很少的化学试剂,对环境所产生的污染非常之小,其低成本与安全性更加适用于开放性、设计性的试验,与绿色化教学的要求相符。

4.3 强化实验教学制度管理

按照当前现行的实验室管理制度规章,与“绿色化”的要求相结合,高等院校的各个化学实验室均应当在墙上最显眼的地方贴上制度规章,在有机化学实验室入门的地方贴上有机化学实验课程的注意事项、实验内容和大纲,以此正确引导学生开展实验,从而实现规范化的实验教学管理。为了能够确保安全顺利地进行实验教学,还必须及时将实验中的各类问题处理好。在实验教学过程中,至少每个实验室均应当配备一名值班人员,主要负责课后课前的理性检查,具体工作为卫生、水电、门窗、实验仪器、实验试剂的使用情况及三废处理、产品回收等,及时在指定的地点存放贴好标签的废品固液,然后做好专门的处理。

要构建起考核学生绿色化实验的一套指标,明确要求学生在实验课程前均必须将实验预习做好,全面熟悉实验操作流程和实验步骤,关注实验产物与反应物对环境的危害、潜在毒性和安全性。开始每次实验之前,指导教师应当详细认真地检查学生的实验预习情况,对有关的环境保护方法和环境保护知识进行阐述。比如,在对温度计使用的正确方法进行讲解时,要注意对汞毒副作用方面的知识进行补充,根据实验要求在教学中选择恰当量程和型号的温度计,尽可能防止使用水银温度计,对不慎将温度计打破后的处理方法和回收方法进行讲解。在实验开始的阶段,首先,实验教师要对实验操作进行演示,详细讲解具体哪些实验步骤会有什么样的污染和反应物损失出现,如何避免及解决。在实验过程中,要严格要求学生注意保持实验台面的有序、整洁和干净,安装仪器要牢固、合理,适当地控制冷凝水的流速,密切关注学生的各项操作,及时纠正及发现实验中的错误,以便于充分确保实验的安全。通过这些实验尝试,学生便可以在潜移默化中形成好的实验习惯,环境保护意识也会由此提高。

4.4 建设绿色化学实验室

应当明确的是,有机化学实验室是最容易变成污染源的地方,这与绿色化实验教学的要求是相抵触的。因此,创设一个良好的有机化学实验环境,是绿色化教学实施的重要先决条件。高等院校应当提起高度的重视,并且予以大力的支持,安装通风设备在每间实验室中,以便于改善换气通风效果,进而解除师生受到无机酸气、有机蒸气等危害的后顾之忧。与此同时,还应当及时更新学生实验台,尽可能将木质实验台更换为有水斗的中央实验台,还要时刻保持实验室的卫生,从而将安全、清洁的实验教学环境带给广大师生。针对学生随意丢弃火柴梗、废弃滤纸和废玻璃管等不文明行为及习惯,教师应当严格教育学生,向学生讲解这些行为对周围环境的危害,提高学生的环境保护意识和素质,让学生主动积极地打扫实验室卫生,精心维护实验室卫生,并且重视废弃物处理与回收。通过这样的措施,学生的绿色化学意识不仅能够得以强化,实验技能得以提高,同时促使有机化学实验绿色化的实现。

5 结束语

总之,随着近年来人们环境保护意识的增强以及经济的迅猛发展,我国高校应当切实立足于有机化学实验教学的现状,结合有机化学实验污染性高、污染物产物多等一系列特点,积极地响应绿色化教学改革的号召,有针对性地采取科学有效的改进措施,更新实验教学理念,创新实验教学方法,在实验教学中大力倡导绿色化的教学,真正实现整个有机化学实验教学过程的绿色化,促进学生环境保护意识、环境保护理念的提升,从而为我国环保事业的发展做出不懈的努力。

参考文献

[1]陈栓虎.有机化学实验绿色化的探索[J].广西师范大学学报:自然科学版,2003(1):52-53.

[2]杨国玉,徐翠莲.有机化学实验绿色化教学的改革与实践[J].实验室科学,2010(4):85-86.

有机合成的基本步骤范文3

我校的“有机化学实验”课程作为基础化学实验(Ⅱ),是国家精品课程(基础化学实验)的重要组成部分,其教学对象面向化学工程与材料学院、药学院、生物与环境工程学院、健行学院、建工学院以及教科学院的20多个全日制本科专业,量大面广。目前,有机化学实验课程总学时64学时,教学内容主要包括“基本操作和基本技能实验”、“有机合成实验”、“基础综合实验”三大块,根据化合物的结构种类开设12个左右的实验。有机化学实验的教学采用实验前指导教师讲解、学生独立实验、教师纠正、规范实验操作等方式,考核采用平时成绩与期末考核相结合的方式,期末考核分笔试与操作考试两部分。在日常教学过程中,我们也深刻地体会到现行的有机化学实验教学模式和教学内容还存在许多不足之处,主要是以下3个方面:

(1)有机化学理论知识学习“僵化”。学生不能正确地运用所学理论知识来解释实验现象,解决实际问题,将学习有机化学的重点只放在记忆有机化学中的基本理论、基本概念和一些反应式,不能理论联系实验地深刻理解有机化学的反应规律,造成“有机化学理论空洞学,有机化学实验盲目做”的被动局面。

(2)实验内容零散,相互独立分割,重点不突出。实验的主要内容过多地局限于基本技能训练、基本操作实验和一些简单的制备实验,实验与实验之间无关联,系统性不强,学生只能“零打碎敲”地做实验,对实验的“统筹性”、“整体性”把握能力较弱。

(3)实验教学中创新能力培养的源动力不够。教学效果背离有机化学实验教学设计的初衷。在设计有机化学教学实验时,本意是将有机合成的全过程,即“文献查阅—原料提纯—条件优化—实验操作—产品表征”等环节贯穿其中,培养学生独立完成一个完整的操作流程的能力,但由于教学时数的限制或其他课程的冲突,学生只能按课本作“机械式”的操作练习,大家同一步骤、同一进度,缺乏创造性的激励机制。

2深化有机化学实验教学改革的理念与思路

有机化学实验教学应以“培养学生的思维能力、观察能力、设计实验的能力、动手操作能力、提出实验中遇到的问题并设计方案来解决问题的能力、以实验为基础理解化学理论的能力”为重点,特别是要以培养具有基础科研能力的人才为教学目标。在教学中,需要培养学生对有机化学的思维方式,对有机化学实验现象的观察、分析、比较、综合、归纳、演绎、推理等能力,也必然地要求教师在教学过程中,积极转变教学观念,整合、深化教学内容,创新教学手段,以学生发展为中心,充分调动学生的学习主动性,对有机化学实验教学进行大胆的探索与创新。我们的改革思路是首先对学生强化与实验内容相关的理论知识,使学生全面了解实验的基本原理和相关反应的机理,帮助学生从理论上分析实验过程可能出现的现象和结果,再按化合物结构类型,采用理论与实践贯通的专题式实验教学方式,将某一化合物的“制备实验、应用实验、同类型拓展实验”等组成一个专题,用“组合式”实验替代原有教学体系中分散化的实验。从以下3个方面入手:

(1)跟踪学科发展,创新教学内容。坚持理论联系实际的原则,把传授知识与培养能力融为一体,引导学生用有机化学的理论知识去关注实验中的一些基本问题,培养学生获取、掌握、巩固和运用知识的能力。在具体教学内容的安排上,除保留基本技能训练、经典的合成实验外,将一些新技术和教师的最新科研成果引入教学实验中,加大文献实验、综合实验、设计实验和研究型实验的比重,使课程内容与创新教育密切结合,与学生课外科技活动有机结合。

(2)以学生为主体,改变教学方式。有机化学实验属于应用性、实践性都很强的专业技术课程,因此,在教学方法设计上,应根据学生实验基本技能训练和分析、解决问题能力培养的要求进行,进一步体现学生的主体地位、教师的主导作用和以学生能力提高为本位、关注学生可持续发展的教学理念。在每一个专题实验中,让学生带着明确的任务进行实验操作,让学生实验前查阅相关资料,完成预习报告。教师要了解学生对整个实验原理、步骤的理解,指导学生独立进行实验操作、观察实验现象、分析实验结果,做好实验报告,对实验过程中出现的问题积极探讨总结,引导学生把理论知识和实验过程中获得的感性知识结合起来,把整个实验过程中所涉及的知识点连接起来,使学生对所学知识和实验操作技能有系统的认识,把实验过程推进到“理论—实践—再理论”的过程,激发了学生独立思考的积极性和主动性。

(3)加大实验信息量,拓展学生知识面。根据有机化学学科的特点,通过查阅有机化学实验文献,了解、比较目标产物的各种合成方法,是实验教学的一个重要环节。通过有针对性地查阅、收集和利用各种有价值的文献信息资源,使学生清楚该化合物目前的研究进展、合成时的影响因素、表征方法、应用领域等知识,学生的知识面得到拓宽,改变传统实验中“一本教材、一种方法”,学生预习时不假思索地照抄照搬书本的不良现象。

3专题式有机化学实验教学的实施方案

影响实验教学效果的最重要因素是实验内容和实验方法,实验内容应该具有先进性和综合性,实验方法则应以新技术、新方法和新手段为主。在现有有机化学实验教学内容的基础上,按化合物种类划分若干专题,如卤代烃、醇、酮、酸、酯、胺等,每一个专题中包含该类化合物的“制备实验”、“应用实验”、“拓展实验”等。实验反应机理、实验条件、实验中出现的相关问题等要求学生从理论的高度给予正确解释。在“应用实验”、“拓展实验”中进一步增大实验的信息量,将相关的新技术、新方法引入实验教学中。实验前要求学生预习专题实验内容所涉及的理论知识和实验基本操作。实验技能方面要求学生根据合成的目标化合物的不同选用不同的反应装置,学会各种装置的使用方法和应用范围,并且明确各个反应装置的作用,安装反应装置时应注意的事项等。在实验过程中必须利用基础理论知识解决一些常见的问题。实验结束后,根据文献查阅、实验情况进行讨论,比较实验方案的利弊,解释实验结果,并对实验结果进行比较和评价。在专题的拓展实验和应用实验中,可以采取项目组的形式,按实验产品的不同分成若干小组,分工合作,归纳总结,从而加深对有机化学理论的理解。这就不仅要求学生统盘考虑实验进程,更重要的是要让学生在理论指导下学会创新和创造,在实验训练中学会设计实验,利用理论知识去分析实验过程中出现的现象和结果,启发和激励创新意识,锻炼实际的综合创新能力,最终达到学会初步科研的能力。

4结语

有机合成的基本步骤范文4

关键词:高职药学类;有机化学实训;课程教学

中图分类号:G718.5?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)09-0040-02

有机化学实训是药学类专业的专业基础实训课程,它的后续实训课程是药物化学实训、药物分析实训、药剂学实训等专业课。目前,在工学结合的推动下,药学各专业实训课都进行了很大的改革,更加注重对学生实践操作能力和创新能力的培养,这也对有机化学实训课程的开设提出了新的要求。

一、当前高职药学专业面临的问题,教学面临的问题

目前,高职高专有机化学实训课程设置和教学安排缺乏高职高专教育特色。主要问题有:首先,学校对实训教学重视程度不够。有机化学实训教学从属于理论教学,课程成绩主要由理论考试成绩来决定,使实训教学在培养学生能力方面作用不够明显,造成部分学生高分低能现象;其次,是实训课程教学内容安排不够合理,不适合高职高专能力培养目标。一方面,近年来,生源减少,高校扩招,导致大多高职院校生源质量下滑,学生基础薄弱,学习兴趣和学习能力较差。另一方面,实训理论及验证实训偏多,综合有机合成实训较少,几乎没有开设综合设计实训,不利于学生学习兴趣、学习能力及创新能力的培养;再次,部分实训教学内容和实训手段陈旧。这就致使与后续实训课程脱节,不适应现代科学的新发展。

二、实施工学结合有机化学实训教学课程改革的必要性

高职药学专业培养的是具有较强实践能力、良好职业素养和较强的岗位适应性,为临床药学、药品生产、药品检验、制剂等药学工作岗位第一线服务的技能型、应用型高级专门人才。校企合作、工学结合主要是学校与企业共同培养人才,以完成任务为主线,强调培养的高级专门人才要与企业岗位对接,使培养的学生走出校门后能更胜任工作岗位,这就要求我们在校期间使学生成为基础扎实、思维敏捷、素质高、具有创新精神和开拓意识的新型人才。显然,目前有机化学实训教学现状难以达到这一目标要求。笔者所在的学校将“以提高综合实训技能为主线的模块化教学”应用于药学类有机化学实训课的教学,取得了很好的教学效果。

三、工学结合下药学类有机化学实训课程教学改革的思路

1.重视有机化学实训课程开设、优化课程结构,精选实训内容。目前,大多数高职药学类专业都把有机化学实训作为有机化学的辅助课程,课时往往是“68+20”式,即:理论课68课时,实训课20课时。从数据上看仅仅是帮助学习有机化学而开设的,难以完成当前教学培养目标。我校已将“68+20”式改成“58+40”式,即:将有机化学实训作为独立的一门专业基础课程与有机化学同等重要,而且建立了一套独立的考核制度。这样不但形势上重视了该课程的开设,更重要的是切实加大了实践教学,从而实现理论与实践并重,有利于学生综合能力的培养。

高职药学专业有机化学实训主要包括:基本知识、基本操作、性质验证、有机化合物的制备等四个部分。为了优化课程结构我校把课程分成三部分:基本知识及操作、有机化合物的制备和综合设计性实训。其主导思想是:精化基本知识和操作、删除性质验证实训、加大合成实训、增开设计实训。适当增开一些设计性实训,有利于学生创新思维的培养。

为了优化课程结构,精选实训内容,使整个制备的产物不仅是各种有机化合物类型,而且是常见药物(如:阿司匹林、肉桂酸的制备等),这样可以兼顾到各种知识能力的培养,使学生在有限的学时内不但能巩固有机化学知识,学到实训知识和操作技能,而且还能学到一些药物知识,实现知识、技能和兴趣的三重收获。我们讨论修订了原实训教学大纲,增开了药物合成实训,删减了性质验证实训,并与合成部分合并。其中有机制备实训是综合实训,需要基本的有机化学知识、基本操作能力、性质验证知识及有机化合物的鉴定知识,是学生有机实训操作技能、独立分析、解决问题能力综合体现.也是对实训水平的检验。如果在这一部分加强教学,可为后续课程药物化学、天然药物化学等实课程验的药物合成、分离、提取及鉴定的操作能力打下扎实基础[1]。利用合成的产品进行性质验证,这样既节约了实训药品又减少了对环境的污染,也有利于学生理论知识和实训操作技能的系统化,同时还提高了学生学习的兴趣。再如:改经典验证型的内容为应用型的内容,适当开设综合设计性实训。设计性实训由任课教师出题(如:乙酰苯胺的制备、水杨酰苯胺的合成等),学生通过查阅资料后,自选设计方案,经任课老师审阅后,再独立进行实训。这种实训方法和材料贴近专业,能够使学生学以致用,有利于激发学生的兴趣,有利于与药学接轨,培养了学生获取知识、探索知识、独立思考、灵活运用的能力,同时也提高了学生的研究创新能力。实践表明:通过优化实训内容,既能促使学生巩固所学理论知识,不断增强分析、思考、解决问题的能力,又能激发学生实训兴趣,训练学生基本操作技能,增强学生综合实训能力,为专业技术应用能力和职业实践能力的培养奠定基础[2]。综上所述,我院有机实训课程作如下开设(表一):

2.完善教学模式,建立开放性的课堂,培养实训能力。根据三部分实训内容的特点,可采取不同的教学模式:首先,在基本知识及操作模块,这一部分安排课时较少,可采用理论教学、动手操作与软件模拟相结合的方式,曾加基本知识的信息量,强化基本操作技能。其中动手操作练习可以选常见的基本操作如:沸点测定、熔点测定、减压蒸馏等以提高动手能力,以满足有机化合物的制备实训操作的基本需要;其次,有机化合物的制备模块是有机化学综合知识和操作技能的运用部分,这一部分可以采用“四步走”模式:预习与问题操作与记录总结与思考再操作,在实训操作前提出问题检查学生的预习情况,以增强学生的实训兴趣,并记录作为考核参考;总结与思考阶段,在教师的引导下总结实训的成功与失败,并找出改进实训的方法,如:如何提高产率,如何提高纯度等;再操作阶段,可利用“开放性实训室”,即:建立课余时间开放的实训室制度,为那些一次实训不足,需要改进实训的同学提供弥补机会,也为那些追求完美、敢于探索创新的同学提供机会,而这些都记录作为考核依据,以鼓励同学们的学习积极性和兴趣,培养学生的创新能力[3]。最后,设计实训部分,教师给出几个题目分组讨论,并根据设计有机合成路线总结组织实施实训总结实训成果及不足的步骤来检验效果。

3.细化考核,促进有机实训的高效开展。考核不是目的,考核是保证教学实施的方法和手段,而实训能力的培养主要是在平时的实训中进行。本着这个原则建立平时考核(60%)+期末考核(40%)相结合。其中期末考核分为期末实训操作知识考试和期末单项基本操作演示,成绩各占20%,考核的目的是促使学生重视实训,增强学生参与实训的动力和兴趣[4]。平时成绩要细化到以学生每次实训的预习报告、回答问题、操作规范、实训报告及学习态度、良好习惯、开放性课堂等来进行综合评分,涉及到实训教学的各个方面,这样既保证了整个实训教学的有效进行,同时也避免了最后一次操作技能考试的偶然性。因此这个考核比例分配是比较具有科学性和人性化特点的。

参考文献:

[1]黄耀峰,何彬,等.高职药学专业有机化学实验教学的实践与探索[J].时代教育,2010,(02):55-56.

[2]郑明,卢薇等.高职药学专业有机化学实验教学的探索[J].安徽卫生职业技术学院学,2006,5(5):82-83.

[3]王丽君,景蕾,等.构建具有高职特色的有机化学实验体系[J].石家庄职业技术学院学报,2010,22(2):60-61.

有机合成的基本步骤范文5

关键词:NChO;全国高中学生化学竞赛试题;化学竞赛试题分析

文章编号:1005-6629(2011)11-0043-04 中图分类号:G632.479 文献标识码:B

为了选拔参加一年一度的国际化学奥林匹克竞赛选手,同时作为一项课外活动,为了普及化学基础知识,激励中学生接触化学发展的前沿,学习化学家的思想方法和工作方法,培养他们学习化学的兴趣爱好、创新意识、创新思维和初步的创新能力,自1984年以来,中国化学会每年在全国范围内主办“全国高中学生化学竞赛”(National Chemistry Olympic),简称NChO。

笔者以NChO初赛(2001~2010年)、决赛理论(2006~2010年)和决赛实验(2001~2010年)试题为研究对象,从学科知识和学科能力角度进行了系统的分析和统计,得到了一些结论和启示。

1试题研究

1.1初赛试题分析

以“初赛基本要求”为基础,分析2001-2010年初赛试题,如表1所示。使用Microsoft Office Excel2007软件进行知识点统计,分析每题所考查的化学学科能力,采用理论梳理和试题实证的方法建构化学学科能力模型。

1.2决赛理论试题分析

以“决赛基本要求”为基础,和初赛试题的分析方法类似,从学科知识和学科能力两个角度对2006-2010年决赛理论试题进行分析和统计,如表2所示。

2研究结论

2.1初赛学科知识分布

统计发现,2001-2010年NChO初赛试题共涉及9个知识点,依次为:①有机化学、②物质结构、③无机元素化学、④氧化还原和电化学、⑤化学平衡、⑥核化学、⑦有效数字和容量分析、③气体和溶液理论、⑨热力学。所涉及的知识点数及其比例如图1所示。

可见,NChO初赛试题的学科知识点和“初赛基本要求”中所列的知识点基本一致,但其侧重点却有较大的不同。

2.1.1初赛热点为有机化学、物质结构和无机元素化学

(1)有机化学考查的物质和反应类型都较全面

初赛基本要求中所列的烯、炔、环烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯、胺、酰胺、硝基化合物、磺酸,以及开环加成、取代、氧化、还原、羟醛缩合、周环反应等反应类型在近10年几乎都考过,环氧乙烷作为能发生开环加成的典型环烃,考过好几年,应引起注意。

(2)物质结构部分重点为配合物、晶体结构和分子结构

配合物知识常与无机元素化学综合,考查常见的配体、配位中心离子及其氧化态、配合物的构型等。近10年的无机元素化学热点包括:硼、卤族、氙、碳族、氮族、氧族,过渡金属则已经考过锰、铬、铁、钴、金、钛、铜、汞、镍的单质及其常见化合物的性质。

晶体结构已考过单斜、立方、菱方(三方)、四方、六方,7种晶系中只有正交、三斜尚未考过。要求熟练掌握NaCl型、闪锌矿型和萤石型晶胞,能够根据晶胞参数计算晶胞体积、晶体密度、晶胞中所含原子数等。

2.1.2少数未列于初赛基本要求的知识也出现

核化学并未出现在初赛基本要求中,但作为高中理科学习必须掌握的知识,2002、2004、2005和2010年都非常明显地考查了核化学,而其考核方式也比较单一,均是在认识α衰变等核反应的基础上,根据提供的信息完成核反应方程式。

化学热力学基础在决赛中是必须掌握的知识点,在初赛中并不作要求,但在2008年和2010年各考了一次,分别为根据反应物和生成物的标准摩尔生成焓计算标准摩尔燃烧热,以及利用已知公式nFEO=RTlnK计算反应平衡常数。

2.2决赛理论试题学科知识分布

2006-2010年NChO决赛理论试题学科知识分布如图2所示,从中可得出两个结论。

2.2.1决赛理论试题的学科知识分布比较稳定

除了以溶度积和亨利定律为代表的溶液理论外,无机元素化学、有机化学、热力学、电离平衡、滴定分析、物质结构是每年必考题,而动力学、相平衡和电化学则是最近3年才开始出现,不过一旦出现之后就随后几年也考,比较稳定。

2.2.2决赛理论试题在物理化学和分析化学上拓宽了学科知识范围

不难发现,决赛理论试题是按照无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和结构化学的体系来划分的。

决赛比初赛加深的内容基本都在物理化学和分析化学上。其中物理化学内容以焓、熵、自由能等热力学函数与电池电动势、化学平衡常数之间的计算为主。分析化学则主要是酸碱滴定中根据各组分的电离平衡、电离平衡常数来计算各组分分配系数、组分浓度、化学计量点的pH等。而无机元素化学和有机化学的难度则和初赛差别不大。

2.3决赛买验试题的特点

2.3.1基本都属于有机合成、分析滴定相结合的综合实验

大多数实验的过程都符合一条主线:称量――合成――回收产品――溶液标定――计算产率或测定物性――评价。

该主线从基本操作、仪器使用、物质分离、产品精制、记录实验现象、数据处理等方面都达到本科化学系学生《有机实验》课程的要求。这就要求参赛学生不仅要熟练掌握中学化学常用试剂和仪器的使用,而且需要有针对性地走进大学化学实验室,动手进行具体的有机合成和分析化学实验,才能熟练掌握仪器使用、装置搭配、操作注意事项等。

2.3.2都是取材于与生产、生活有密切联系的工艺或产品

例如:2001年“富血铁的制备及含量测定”、2004年“由工业锌焙砂提取七水合硫酸锌及产品分析”、2008年“利用废聚酯饮料瓶回收对苯二甲酸”等,将学生置身于具体的应用情景中进行实验,充分体现STSE思想。

2.3.3不要求选手设计实验方案,但要求理解关键的实验步骤和实验原理

尽管整体实验复杂度不小,幸而题目中都会将具体操作描述清楚,选手按照题目要求即可顺利完成实验。但要求选手对一些关键步骤有清晰的认识,例如:为了防止乙酰基在滴定中水解应该如何正确操作(2003年)、具体阐明在制备MgSO4・7H4O时加入NaCIO的作用(2005年)、为什么要趁热抽滤(2005年)、为什么滴加亚硝酸钠溶液要控制在较低温度(2006-年)、根据哪些主要因素确定“顺4-环己烯-l,2-二羧酸的制备与纯化”步骤中加入水的总量(2010年)等。

选手只有熟练掌握竞赛大纲和高中化学教学要求中的知识点,深入透彻地了解酯化反应、氧化还原、酸碱中和、碘量法、误差计算等实验原理,才能理论联系实际,做出合理的解答。

2.3.4注重基本操作

2001~2010年,考查移液操作4次,滴定操作9次,抽滤操作8次,减量法称量操作7次,吸量管操作2次,

回流操作3次,蒸馏操作2次(包括减压蒸馏),分光光度法操作1次。

在滴定操作中,主要包括以下方面:

(1)以酚酞为指示剂进行酸碱中和滴定:4次;

(2)EDTA和金属离子的络合滴定:3次,分别为测定Cu2+(PAN指示剂)、Zn2+(甲基橙和二甲酚橙,或者铬黑T指示剂)、Mg2+的含量(铬黑T指示剂);

(3)碘量法:1次,用Na2S2O3做标准溶液,淀粉做指示剂;

(4)氧化还原滴定:1次,用硫酸铈(Ⅳ)铵溶液滴定硫酸亚铁铵溶液(邻二氮菲一亚铁指示剂)。

2.4基于NChO试题建构化学学科能力结构模型

张警鹏(2006年)认为,所谓学科能力,是指学生面对―定的学科问题情境,通过个体特定的心理操作,调动自己已有的学科知识和情境经验,以解决这一学科问题时所反映出的个性心理特征。问题是否能得以解决,与选手储备的学科知识和思维过程是否流畅有联系。根据对思维过程的要求,笔者建构出基于NChO试题的化学学科能力结构金字塔模型,其从下到上包括5个部分,如图3所示。

下面,笔者例举NChO试题,对该模型的5个组成部分加以阐释。

2.4.1储备―定量的化学解题原型

这里的原型,来自认知心理学关于问题解决机制的研究原型是某一概念具有代表性的特征属.陛的集合,概念中的其他成员与原型具有相似性,它可以是也可以不是实实在在的例子。问题解决者在解决问题时,试图-寻找到该类问题解答的有关“原型”,一旦记忆中有与新问题相匹配的原型,解法就发现了。

例如:(2010年初赛7-5)人工合成的A型分子筛钠盐,属于立方晶系,正当晶胞参数a=2464pm,晶胞组成为Na96[A196Si96O384]・xH2O。将811.5克该分子筛在1.01325×105Pa、700℃加热6小时将结晶水完全除去,得到798.6升水蒸气(视为理想气体)。计算该分子筛的密度D。

解答该题,需要具备的原型有:晶胞质量计算、立方晶系晶胞体积计算、晶体密度计算、结晶水合物质量与含水量的关系、理想气体状态方程等。

2.4.2空间想象力

由于化学学科的特点,在诸如晶体结构、分子结构、有机物立体化学等方面,学生掌握了某一类问题的原型后,还须具备空间想象力才能完成问题解决。

例如:(2005年初赛第6题)写出下列反应的每步反应的主产物(A、B、c)的结构式;若涉及立体化学,请用z、E、R、s等符号具体标明(B是两种几何异构体的混合物)。

解答该题,需储备z、E、R、S立体结构的原型,还需要具有一定的空间想象力,才能正确运用规则画出物质的立体化学结构式。

2.4.3信息识别与原型匹配

当学生储备了一定量的化学解题原型后,不同的学生面对具体的化学问题时,在陕速有效识别题目信息,充分进行问题表征,并正确进行原型匹配方面的表现还是有所差别,因此,能否正确进行原型匹配也是学科能力的一种体现。

例如:(2006年初赛第3题)下面4张图是用计算机制作的在密闭容器里,在不同条件下进行的异构化

图中的纵坐标表示__(填人物理量,下同);横坐标表示__。平衡常数K最小的图是__。平衡常数K最大的图是__。平衡常数K=1的图是__。

解答该题时,学生首先应识别出这是反应中各物质浓度随时间的变化图,然后调出脑中所储存的有关化学反应中物质浓度随时间变化关系、化学平衡常数等原型,再进一步分析各物质的变化趋势如何,进而计算出化学平衡常数的相对大小。

2.4.4合理假设,根据计算或者化学思想推理验证

NChO试题具有相当高度的选拔性,学生必然会碰到原型缺失,以致无法匹配的试题,特别是在无机元素化学、配合物及有机化学试题中,常会出现推断某物质的试题。这时候,学生是否能进行合理假设,然后再通过数学计算,或者根据化学思想来进行推理验证,就显出其学科能力的差别了。

其中,化学思想主要包括两方面:①结构、性质、用途相互依存;②守恒思想(包括能量守恒、原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等)。

例如:(2004年初赛第5题)研究发现,钒与吡啶-2-甲酸根形成的单核配合物可增强胰岛素降糖作用,它是电中性分子,实验测得其氧的质量分数为25.7%,画出它的立体结构,指出中心原子的氧化态。要给出推理过程。

解答该题时,学生脑中首先调出钒的配合物,及吡啶2-甲酸根的分子结构原型,但对几配位却无原型可以匹配。因此可用假设、计算推理验证的思路解决。首先设钒与2个吡啶甲酸根络合,根据吡啶甲酸根和钒的相对分子质量(分别为122和50.9),计算得氧的质量分数为21.7%;再设钒与3个吡啶甲酸根络合,得氧的质量分数为23.0%;设钒与4个吡啶甲酸根结合,氧的质量分数为23.7%;设钒与5个吡啶甲酸根结合,氧的质量分数为24.2%;钒与更多吡啶甲酸根络合将使钒的氧化态超过+5而不可能,因而应假设该配合物的配体除吡啶甲酸根外还有氧,设配合物为VO(吡啶甲酸根)2,相对分子质量为50.9+16.0+244=311,氧的质量分数为25.7%,符合题设,问题得解。

2.4.5实验能力

对实验能力从操作层面上来定义会比较便于理解,在参考陆泉芳、高锦章观点的基础上,笔者定义实验能力包括如下6个方面:①按实验步骤进行实验的能力;②选择仪器、试剂、技术、条件的能力;③正确的基本操作;④观察现象、测量数据的能力;⑤实验设计能力(科学性、方法的选择、组合、修改);⑥处理数据、表达结果和对结果进行评价的能力。

理论试题中主要考查实验设计能力,例如初赛:设计实验检验MnO2催化KClO3分解中可能产生的氯气(2007年);设计实验鉴别苯甲酸、苯甲醇、苯酚(2008年);设计滴定实验的空白实验(2009年)等。实验操作则综合考查了选手的实验能力。

综合以上分析,从化学学科能力角度考虑,决赛试题之所以比较难,主要原因为:化学解题原型储备量增大;试题信息复杂度加大,使得选手在信息识别与原型匹配阶段受到干扰;以及合理假设运用的情境增多等。

参考文献:

[1]中国化学会全国高中学生化学竞赛章程[E].省略/Contest/C/?jid=1.

[2]中国化学仝全国高中学生化学竞赛基本要求[E].http://WWW.CC$.省略/contest/C/?jid=5.

[3]张警鹏.学科能力建模之高考实证分析.湖北招生考试[J].2006。(4):69~73

有机合成的基本步骤范文6

1.1验证性经典有机化学实验无法引起学生兴趣

基础有机化学实验教学中,大多数实验是延续近20年来的经典实验。这使得学生往往处于被动接受知识的地位,没有自,不利于激发学生的实验兴趣,抑制了学生的思维能力和创新能力的发挥;也使得许多学生对这些验证性的成熟实验缺乏足够的重视,事先预习只是蜻蜓点水。在实验课开始时,虽然指导教师反复强调实验的难点和重点,但有些学生仍做不到集中注意力。等到具体实验时,学生们过分依赖教材和讲义,边看讲义,边做实验,以机械的“照方抓药”进行实验。这样的结果,导致学生对具体的实验缺乏认真的观察,难以透过现象分析问题并解决问题,最终无法形成对有机化学实验技能完整性的把握。少数学生到学期末都未能掌握本学期所学的实验技能,甚至连最基本的操作都不规范。实际上,这些现象并不是只出现在我们学校,在美国等其他国家的化学实验教学中也同样存在。

1.2实验试剂的利用效益低

传统的有机化学实验对化学实验的整体发展是功不可没的,但随着时代的进步和科技的发展,传统实验对实验药品的需求量大、回收困难等弊端日益显现,这在环境保护、经济效益方面都存在很大的问题。仅以三苯甲醇的制备为例,每次实验为单人单组进行时,则每组需要30mL的无水乙醚和30mL的乙醚。实验过程中学生还需补充一定量的无水乙醚,因此若以每次实验80组计算,则每次实验至少需要规格为500mL/瓶的无水乙醚7瓶、乙醚6瓶。由于格氏试剂对溶剂的要求,实验前需对市售的无水乙醚再次除水。该过程中,乙醚也有大量的损失。即便实验结束后,部分乙醚得以回收、再利用,但是由于乙醚的易挥发性,其回收率、再利用率较低,实验经济成本高。

1.3学生实验产品无去处

有机化合物的合成是有机化学实验的一条主线,因此实验过程中,学生必然会合成大量的实验产物,如:可做香料的环己烯和有机合成中间体的三苯甲醇。目前对学生实验产品的处理往往是要么堆砌在实验室,要么被作为废物而丢弃。这样的做法,不仅使这些实验产品的使用价值和商用价值无法得到充分体现,造成了不必要的浪费,同时也增加了事后的保管和处理成本,甚至会造成环境污染。

2有机化学实验教学与管理的改革与探索

针对当前实验教学的现状及所存在的问题,我们依照“具体问题,具体分析”的方法,进行了以下一系列的探索和实践。

2.1模拟式教学

为激发学生的实验兴趣,指导教师加大了预习和操作占学生实验成绩的权重。我们将学生分成若干小组(每组通常3~4人),要求学生按照教学进度表自行编写实验讲义,包括实验的目的、原理、仪器、药品以及实验步骤等等,讲解时间为15min。实验课时,教师以抽查的方式,随机指定某一组讲解实验。该组学生可派代表主讲,其他同学(同组或非同组)可在5min内,对其讲解内容进行补充或纠正;接着,由教师强调本次实验的重点和难点,并对新的实验技能再次讲解;最后根据每组学生对实验内容的掌握情况进行评价,给予成绩。通过这种“模拟式教学”的形式,既能使学生重视实验操作,又能提高学生的学习兴趣,更加强了学生的团队意识,给实验课增添了活力。

2.2对比式教学

十报告提出:“着力提高教育质量,培养学生社会责任感、创新精神和实践能力”。落实提高质量这个核心任务,首先要提高创新人才培养水平。这就需要我们在实验教学中提高学生的创新意识和创新实践能力。传统实验教学中,学生只是简单的按照教材重复经典实验的内容。对创新技术在实验教学中所起到的作用,学生缺乏直观的认识和足够的重视,在实验教学中提升推进技术创新、应用创新技术的兴趣,提高创新人才培养水平更无从谈起。为激发学生的创新意识,让他们在实验中主动运用创新技术和方式,我们将“对比式教学”贯穿到整个实验教学中,让学生们在对比中直观地体验创新教育的巨大作用。例如在以“三苯甲醇的制备”实验中,一部分学生采用传统的加样回流实验方法,另一部分学生采用超声辐射的实验方法。同样是采用二苯甲酮与苯基溴化镁制备三苯甲醇的方法,但是由于超声辐射法具有反应条件温和、反应时间短的优势,且对制备格氏试剂的溶剂要求低,提高了反应产率,三苯甲醇的产率从传统方法的48%提高到74%以上。这样对比性的实验结果使学生们直观地认识到,与传统实验方法相比,新科技能在实现实验目的同时,更有效地提高实验效率。显然,“对比式教学”可推动学生在实验中不断尝试使用新技术、新方法,为学生主动学习、开拓思维、勇于创新奠定了良好的基础。

2.3建立虚拟实验室,开发网络课程学习

当今的教育,已不再是单单的三尺讲台。信息技术对教育发展具有革命性影响,必须予以高度重视。信息技术将全面渗透到教育的各个环节,彻底变革现行教育。为此,我们建立了虚拟化学实验室,这是一种计算机辅助教学的模拟化学实验室(仿真实验)。作为一种化学试剂和仪器装置“零投入”和“废弃物零排放”的特殊实验方式,它非常适合于演示实验、危险性较大和某些毒害较大的有机化学实验。依据有机化学实验教学大纲,将虚拟实验室的建设分为:基本操作(如减压蒸馏、重结晶)、制备实验(如溴乙烷的制备、环己烯的合成)和分离实验(如绿色植物色素的提取及色谱分离)3部分。指导教师对每个虚拟实验的内容和知识点进行归纳、整理,并针对性地建立有机实验题库。在有机化学实验的教学过程中,定期安排学生通过网络进行仿真实验、模拟测试。学生通过虚拟实验的学习,可以加深对现实实验中因违规操作导致的危险及事故的认识。譬如:在基本操作中,减压蒸馏仿真实验的仪器设置包括:蒸馏头(普通蒸馏头和克氏蒸馏头)、圆底烧瓶、锥形瓶、平底烧瓶等。通过虚拟实验一是加深学生对普通蒸馏头和克氏蒸馏头使用异同点的认识;二是使学生明确蒸馏烧瓶和接收瓶都绝对不能使用不耐压的平底仪器以及薄壁或有破损的仪器。一旦学生误用锥形瓶作为接收瓶,在仿真实验的蒸馏过程中就会因装置内处于真空状态时外部压力过大而引起爆炸,大大提高了学生的认知度和警惕性。这种由于违规操作导致的实验事故如在虚拟实验中发生,学生能够身临其境的感受到错误操作导致的不当后果。这种开放灵活的教育资源公共服务平台,可以促进优质教育资源普及共享,增加教学信息量,解决教学内容增多与学时不够的矛盾,还可以进一步提高学生的创新精神。

2.4建立实验试剂和产品的共享平台

学生实验结束后,用过试剂的处理、合成产品的去向必须予以关注。譬如:有机实验中,学生需要使用块状的无水氯化钙对合成的粗品进行干燥等。由于实验过程中学生操作不当、药品的吸水等,导致粉末状氯化钙因无法满足实验需要而必须更换。但是这种部分吸水的试剂,并不影响它作为无机及分析化学中试剂的正常使用。因此,我们定期将有机实验室失效的试剂(如无水氯化钙、乙酸酐等),以及学生合成实验的产品(如溴乙烷、三苯甲醇等)进行必要的处理,然后上传至服务器资源平台进行共享。对本学部,采用预约登记的方式领用,使得产品物尽其能。对校外,以相对低价的方式出售,变“废”为宝。这样既能节约实验室的空间,又能补充一定的教学经费;还拉近了学校和企业的距离,为学生实习和就业创造更多的机会。

3结束语