有机合成在高校化学实验教学中应用

前言:寻找写作灵感?中文期刊网用心挑选的有机合成在高校化学实验教学中应用,希望能为您的阅读和创作带来灵感,欢迎大家阅读并分享。

有机合成在高校化学实验教学中应用

[摘要]有机化学实验是高校一门重要的基础性实验课程,本文分析了高校有机化学实验教学中存在的一些问题,总结了有机合成方法学在有机实验教学中的优势、作用及改革措施,提出了在现代高校化学实验教学中开展有机合成方法学教学研究的必要性以及重要意义。

[关键词]有机合成方法学;有机化学实验教学;实验改革

目前,本科教育教学改革的主要方向是为了培养具有高水平、高质量的创新型、应用型大学生,这也是评价一所高校本科教育教学质量及成效的重要指标。近年来,金融危机愈演愈烈,对各行各业影响巨大,同时也导致了国内的就业形势越来越严重,用人单位对毕业大学生也提出了新的的要求,以往是看在校成绩,现如今是看个人实践能力及综合素质,这就对高校教育教学工作提出了新的要求。高校实验教学特别是化学实验教学能够有效培养学生的实践及创新能力,本科实验教学内容在教学活动中所占的比重也越来越高,高校也越来越注重学生能力的锻炼,大力培养应用型、创新型人才,使学生能够利用自己所学的专业知识解决实际问题。有机化学实验是高校实验教学中的重要组成部分,同时也是是高等学校化学、制药、生物、材料、医学等相关专业的必修课程,是一门理论性与实践性相结合的实验课程,在培养学生的创新及实践能力方面具有传统理论教学无法替代的优势

1国内外有机化学实验教学研究现状分析

上世纪80年代以前,有机化学实验课依附于有机化学理论课,内容大多为验证性实验,多来源于理论课程,较为简单。90年代以后,有机化学实验课慢慢开始摆脱理论课程的束缚,单独设立有机化学实验课,有机合成的实验内容渐渐增多,但是在实际实验教学中出现了以下问题,抑制了学生的实验积极性与创新性。

1.1实验内容比较老旧、不合理。大多为传统、单一验证式实验教学模式,有机合成实验大多为实验操作简单、合成方法与合成步骤较为单一的传统型实验,探索性、综合型及创新型实验少,枯燥无味,这严重影响了学生的积极性与主动性,学生大多按照实验教材照搬照做,不懂得思考,学生的实践能力与创新能力得不到很好的培养。

1.2教学方法与教学手段较为落后。由于实验学时有限,有机实验反应时间又长,为了让学生在有限的时间内完成实验,教师往往采取灌输式教学,学生积极性不高,做实验照抄教案,实验过程照搬硬套,预习报告流于形式,对实验现象及实验结果不能正确分析,对实验过程中遇到的问题不能利用所学理论知识加以解决,显得比较被动。

1.3实验内容缺乏特色,不够创新。实验内容脱离生产实践,不能满足社会生产的需要。化学前沿研究成果在如今的化学实验教学中没有体现出来,学生对这些最新研究成果一无所知,仍在重复原始的有机合成反应,局限于课本知识,这严重影响了学生的实验兴趣、自主性以及创新能力的培养。

1.4试剂用量较大,气味大,安全性不高。目前,有机化学实验教学都是克级实验,试剂用量大多是10g左右,溶剂用量也大,而这些试剂和溶剂绝大部分具有挥发性、腐蚀性、难闻甚至有毒,实验成本大,浪费多,安全性也不高,直接排放对环境污染大。

2有机合成方法学在有机实验教学中的优势

有机合成方法学,是一种利用新的实验手段为传统有机合成反应提供新的有效合成方法与合成途径,或者探索新的有意义的有机合成反应。有机合成方法学的最终目的在于提高反应原料转化率、反应选择性及反应原子经济性,实现实验操作简单化,降低能耗,减少实验废弃物对环境的污染,实现绿色有机合成。利用有机合成方法学研究、探索和指导有机化学实验慢慢会成为现代有机化学实验教学改革的发展方向与趋势,对于促进化学实验教学改革、提高实验教学质量具有重要的作用。有机合成方法学实验往往是微量、半微量实验,化学药品用量是传统化学实验用量的十分之一,甚至更少,这对学生的实验操作能力和操作水平提出了更高的要求,这既达到了实验目的要求、锻炼了学生的化学实验操作能力,又节省了实验成本,大幅减少了化学实验废弃物的排放以及对环境的污染。(1)有利于培养学生思考问题、分析问题以及解决问题的能力,对培养以及提高学生的有机化学实验操作能力及创新能力也有重要的促进作用。利用有机合成方法学进行实验探索,往往不会给出现成的实验条件,这需要学生自己学会去查阅相关文献,归纳知识,从而解决问题,这能够极大地锻炼和提高学生的学习兴趣和科学研究能力。(2)能够增强学生与老师的互动性,有利于学生创新思维能力的发展。有机合成方法学的实验教学还处于探索阶段,需要老师和学生一起参于实验内容的改革和实验条件的优化,因此在实验过程中能够很好地增加师生的互动性,打破了实验课只是依附于理论教材及实验老师的指导怪圈,为学生创新思维能力的发展提供了一个良好的平台。(3)通过有机合成方法学的实验教学可以缩短教学时间、提高实验效率,从而能够在有限的时间里增加更多的实验内容,同时也减少了化学试剂的用量和“三废”的排放,降低了实验成本及实验危险性,培养了学生的环保意识。

3有机合成方法学在有机化学实验中的改革应用

(1)对有机合成实验进行微量、半微量的尝试性教学改进。通过优化反应条件、改进反应设备,以缩短有机合成反应时间,提高实验效率。由于微量、半微量实验使用的实验仪器较小,化学试剂用量少,这要求学生具有熟练的实验操作能力和严谨、科学的实验态度,从而激发学生的实验兴趣和实验能力,提高学生从事有机化学实验的主动性。(2)对传统化学实验条件进行改进,实现有机反应的高效绿色化,培养学生的创新实践能力。如乙酸乙酯的的制备实验,教材中浓硫酸的用量多,操作步骤复杂,副反应多,催化合成产率低,对设备腐蚀严重,教学实验用时长等。除了减少化学试剂的用量以外,可考虑用其它催化剂如氯化铁、硫酸氢钠、杂多酸、分子筛等代替腐蚀性很强的浓硫酸,实现反应对环境的“友好”性。学生通过查阅相关文献,对实验条件进行优化探索,使学生的学习方式由被动转变为主动,学生对有机化学实验也会产生浓厚的兴趣,提高了学生分析问题和解决问题的能力。通过这种自主式、探索式实验教学模式能够使学生的化学实验创新实践能力得到有效的提高。(3)开展综合性、探索型、多步有机合成实验的教学实践,培养学生的创新思维能力。现代本科有机化学实验内容大多为简单的分子合成,合成方法单一,一般为一步或两步反应,不利于培养学生的综合化学实验操作能力。开展多步综合性、探索型有机化学合成实验,对于提高学生的实验创新思维能力、综合实验能力以及科学探索能力有着重要的意义。当前,高校在有机化学实验教学中仍然还存在着一些问题,这些问题的存在阻碍了学生化学实验能力的提高与发展。有机合成方法学的是一种有效的探究式教学方式,这种高效的化学实验教学模式能够有效培养和提高学生的化学实验能力,有利于提高学生的实验创新能力和综合素质,对学生以后在研究生阶段从事化学科学研究也有重要的指导意义,这对提高高校实验教学工作质量也具有重要意义,因而在高校中利用有机合成方法学开展探究式有机化学实验非常有必要。

参考文献

[1]隆金桥.应用型本科院校有机化学实验教学改革与实践[J].广东化工,2012,39(5):248,217.

[2]许元明,帐贞发.浅谈大学有机化学实验课程的开放式教学[J].科技创新导报,2013(4):197-198.

[3]易兵,谭正德,党丽敏,等.微型有机化学实验的绿色化教学浅探[J].实验室研究与探索,2011,30(10):139-141.

[4]石开云,邹晓川.应用型本科院校有机化学实验教学改革实践与探索[J].化学教育,2016,37(16):34-42.

作者:刘炎云 单位:怀化学院化学与材料工程学院