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林业院校有机化学实验教学改革探索与实践*

2021-10-26李云仙李向红

广州化工 2021年19期
关键词:实验报告实验课仪器

李云仙,徐 娟,李向红

(西南林业大学化学工程学院,云南 昆明 650224)

有机化学实验是我校消防工程、林产化工、林学、环境工程和食品科学等诸多专业的重要必修基础课。有机化学实验课程与理论课一直是同步进行,有机化学实验课是有机化学理论课重要的实践环节,是提高学生的动手能力,观察能力,思考能力,分析问题和解决问题能力重要课程[1-2]。有机化学实验课兼具理论性和应用性,并且在很多林业院校已是一门独立的课程,也是培养学生创新意识和科研创新能力的重要教学环节。有机化学实验旨在通过实验来培养科学研究能力[3-4],而不是简单的培养实验技术人员。通过有机化学实验可以促进学生对理论知识的理解,培养学生利用理论知识解决实际问题的能力[5-6]。有机化学实验教学在提高学生的实验技能,培养学生的科研素养、课程内容设置以及提高学生的主观能动性等方面都需要进一步探索。如教学内容太多而学时被压缩过多导致的矛盾;学生为了修学分机械性地做实验、实验过程“照方抓药”、实验数据可信度不高、思考问题少、分析和解决问题能力差、甚至个别学生抄袭实验报告、成绩评价体系单一等问题,严重制约了对学生的学习能力、实践能力和创新能力的培养[7-9]还有实验过后的“三废”处理等问题。怎样解决以上这些问题,农林院校的教师们一直在不断探索改进,在农林院校应用型人才培养的框架下,如何能够有效推进有机化学实验课程的教学改革,我有几点建议。

1 实现有机化学实验独立开课,强化有机实验的重要性

有机化学实验课程一直以来在西南林业大学的很多专业中作为有机化学理论课的补充而设置,所以一直以来和有机化学理论课合并开课,学时少并且占期末总成绩的比例很少,学生对实验课不重视。而且有机化学实验教学内容安排和教材编写更新速度慢,实验课程体系陈旧,满足不了学生对新知识、新技术的迫切要求,从而导致学生学习积极性较低。近年来,学校逐步对一些专业的有机化学实验独立授课,小班授课,但是没有增加实验课学时,目前学时数为54学时。有机化学实验教学内容也得到了改革,同时将实验成绩在期末总评成绩中的比例提高,并对有机化学实验的考核内容考核方式、考核标准进行改革,实行期末操作考核、及平时实验技能表现相结合的方式,改变了原来实验成绩只来源于实验报告的考核标准,大大提高了学生对有机实验课程的重视程度。

2 改革教学式

2.1 教学内容精炼

正对性的修改教学大纲,林学院校中不同的专业对有机化学实验知识和技能的需求不同,随着时代的发展,提倡培养应用型人才,因此要求针对不同本科专业制定不同的教学大纲,尽量丰富实验内容并不断的优化和更新。在实验内容上删除与相应专业无关的实验项目,同时增加与农林等专业实际相关的实验项目。依据西南林业大学20多年有机化学实验教学的实践和经验,以加强基本操作技能训练和综合实验技能培养为宗旨,选用紧密结合农林专业并且适用于农林院校各相关专业有机化学实验教学,内容包括有机化合物的物理性质测定,有机化合物的分离、纯化和鉴定,有机化合物的制备,天然有机物的提取和设计性实验,单个实验学时为4学时,改变了以往化学实验内容与农林联系较少的状态。例如桉树叶中桉叶油的提取、烟丝中烟碱的提取、花生中花生油的提取等实验,实验材料来自生活,很有实践性,这样大大增强了学生做化学实验的兴趣。另外,还增加绿色环保无毒的实验,删除一些毒性较大的实验,例如《薄层色谱法分离鉴定糖类化合物》所用展开剂为一定比例的乙醇、正丁醇、乙酸和乙醚,显色剂为二苯胺-苯胺-磷酸,所用试剂毒性很大,一方面污染环境,另一方面对学生和带课老师的身体造成伤害。鉴于此,我们删除了这个实验,改成《薄层色谱法分离鉴定氨基酸》,改用完全无毒的蒸馏水和乙醇作为展开剂,茚三酮乙醇溶液作为显色剂,实验效果更明显,且对环境无任何污染,可大大改善实验环境。在兼顾教学目的的同时避免了对师生健康的损害,降低了对环境的污染,符合安全和环保的理念。有机化学实验在掌握基本有机操作的基础上,注重增加综合性和设计性实验。如将烟丝中提取烟碱与薄层色谱实验综合在一起完成综合实验,同学们用自己制备出的烟碱进行薄层分析,激发出同学们科研实验热情,同时将大型仪器引入到实验中,锻炼学生运用现代仪器进行实验研究的能力。如在熔点测定时,同学们用自己合成的苯甲酸来进行熔点的测定,扎实掌握了显微熔点测定仪的使用,用红外光谱仪对实验中合成出来的样品进行表征。通过使用大型仪器,学生既学会了基本操作,也学会了如何分析表征产品,为他们将来进入科研领域打下基础,综合实验能力得到提高,顺应了时代发展和教育改革对高素质人才的需求。

2.2 教学方法改进

目前,我校有机化学实验课教学模式较单一,老师在实验授课过程中从头到尾将整个实验都进行讲授,然后学生照方抓药,完全没有自己思考过,老师怎么讲就怎么做,实验课结束后交一份实验报告。学生对实验内容和操作事先若没有理解和掌握,仅仅上靠实验课时老师的讲授,那么实验要领在短时间内肯定很难掌握,最后实验的完成效果也不会好。这种学生被动接受的教学模式,培养出来的学生缺乏主动性和创造性,动手能力不高。因此,我们在实验前,要求学生实验前要预习实验,将实验目的、实验原理和实验过程清楚的写出来,教师在上课前检查,没有预习报告的学生不得上课,这样就使学生形成了课前预习的好习惯。大大增强了学生实验课的教学效果,起到事半功倍的效果。在实验过程中让学生自己配制实验中用到的一些简单试剂。例如一些饱和溶液和一些没有危险的试剂,提高学生的动手能力。

随着信息技术的发展,利用多媒体辅助教学,课有效的提高教学质量,教师发送预习资料课件和视频到学生群,学生提前学习实验原理、实验目的、所需实验仪器、实验方法和规范操作。在上实验课时,让学生上台讲授本次实验的原理、操作步骤以及注意事项,这就要求学生做充分的预习准备,促进学生下功夫预习。多媒体课件的应用使有机化学实验教学更加形象化和系统化,极大调动了学生的兴趣,提高了实验教学质量。

3 建立课程科学考核评价体系

有机化学实验成绩以前往往忽视过程评价,更注重结果评价,考核的成绩主要来自于实验报告,其实学生在实验过程中的具体表现各不相同,仅凭一张实验报考来给成绩是很不公平客观的。急需一套科学合理的实验成绩评价体系,使成绩评定的公正性得到应有的体现,否则会造成学生忽视实际操作技能的训练与掌握,只注重实验报告。实验考核应当全面反映学生的分析问题、解决问题和独立进行实验的能力,应当贯穿于整个实验课程中。通过10多年来对化学实验的成绩评定方法和量化标准等方面的不断探索,制定出实验成绩评分标准为:平时成绩(权重0.5)和期末实验操作成绩(权重0.5)相结合,其中平时成绩中实验报告(权重0.5),实验操作(权重0.5)。平时成绩考核关注学生平时实验过程中的表现,例如取用试剂是否规范,仪器操作是否按照要求来操作,观察记录详细程度,结果分析准确与否,实验场地清洁卫生维护情况,与其他同学合作完成的情况,实验态度和实验过程中的纪律,实验报告等方面。实验报告主要看实验原理是否详尽,实验步骤是否合理,实验数据是否真实可靠,实验装置图绘制优美与否,实验讨论是否有理有据,字迹书写是否工整等。

期末实验操作考试评分按表1进行打分,由期末实验操作评分标准表可以看出,操作总分100分,各项所占一定的分值。第一项反应物量取及混合主要考察学生量取试剂选用的量器是否合理,量取试剂的顺序是否正确,固体试剂称量是否规范,各种试剂混合后有时会放热,需要冷却;第二项安装仪器主要考察学生安装仪器时各种仪器选择是否正确,安装的顺序是否遵循由下到上,从左到右,整个装置必须横平竖直;第三项回流反应主要是考察回流反应过程中冷凝水大小是否合适,太大则浪费水,造成资源浪费,太小则达不到冷凝效果,沸石放入过多也会造成浪费,整个反应过程中温度控制及反应液的状态很重要,反应完成后需要冷却后再进行下一步实验,看学生这一项做的是否规范;第四项产品洗涤操作过程中分液漏斗的干燥及操作是否规范;第五项产品干燥,操作中所用到的仪器是否干燥的,产物干燥时间是否合理。第六项过滤操作,主要考察过滤操作是否规范,仪器使用是否合理;第七项蒸馏,主要考察的指标有:仪器干燥、仪器装置、沸石数量、温度计位置、蒸馏速度及馏分速收集;第八项产量主要考察目标产物的得率是否达到标准;第九项时限,要求学生在4个小时之内必须完成实验,超时则扣相应的分;第十项其他,综合评价学生的实验态度、桌面及周围是否清洁卫生、操作过程中的熟练程度、实验前的各项准备工作、仪器洗涤等方面。这个考试成绩评定标准制定出以后,学生对实验的重视程度、实验操作能力和独立工作能力都大大提高了

表1 期末实验操作评分标准Table 1 Final experimental operation scoring standard

4 结 语

经过多年有机化学实验的教学改革探索与实践,针对有机化学实验教学中存在的问题以及林业院校本科生和专业的特点,从教学方式、内容及考核评价体系等几方面进行教学改革探索与实践的研究,为使学生的绿色环保意识、积极性、创造性及创新能力得到加强,认识问题、分析问题和解决问题的能力得到提升,进一步提升教学水平和教学质量提供依据。林业院校的有机化学实验的教学改革仍然有很长的路要走,有很多问题需要我们探索和解决。我们将任重道远。

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