时间:2023-09-21 17:36:02
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇大学有机化学实验,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
有机化学是一门实践性很强的学科。有机化学实验课能够帮助学生从理论上升到实践来理解和掌握有机化学中的基本理论和基本反应,是帮助学生学好有机化学理论知识的必要环节和有效途径。有机化学实验教学是培养学生掌握有机化学实验基本操作、基本技能的必经手段。良好的实验教学能够激发学生对有机化学的学习和探索激情。
一、大学有机化学和实验教学的现状与存在的问题
1.教学中演示不直观
有机化学实验教学中,反应方程式和机理数目繁多,书写费时费力,并且很不直观。尤其对于讲解中的重点和难点,如有些有机分子的立体结构和立体化学问题感到困难。在黑板上画出具体的立体异构时,很是费时,并且不具备规范性的比例关系。即使利用挂图和自制分子模型也不能很好地显示出实际分子的立体化学。而有机化学中的大分子和高分子的结构,如淀粉、糖类和蛋白质等,都不能很好地给学生进行演示,只能根据书本中的内容作简单介绍。现在的课程一方面强调培养学生的自学能力,一方面大力压缩课时。故而,教师在课堂上只能进行精简的讲解,自学多练大都依赖学生的自觉行为。如果要系统地阐述某些问题,时间上不允许。但是部分学生反映自学时难度很大,这样,就产生了一个矛盾。我们主动积极地进行了网络自学课件的开发,利用网络CAI课件从很大程度上缓解了由于课时缩短、教学内容难以系统讲解的困难。
2.实验内容零散,重点不突出
传统有机化学实验与理论课程的进程不协调,实验的重点内容限于物质性质的验证性实验和一些简单的制备实验,教学方法侧重“依瓢画葫芦”式的照方抓药操作,而且整个实验室所有的学生的实验内容和方式都一样,缺乏创造性的激励等弊端。因此,学生对有机化学实验没有多大兴趣,把做实验当作完成任务,将学习有机化学的重点放在记忆一些理论有机化学中的基本理论、基本概念和一些反应以应付考试,不能理论联系实验深刻理解有机化学中的精华。
二、大学有机化学实验教学模式改革
1.运用多媒体实验教学,加强学生学习的能动性
在有机实验中积极引入多媒体教学软件,视听教材、录像、Powerpoint课件。在基础理论课上运用多媒体电教室对基本实验仪器,基础操作进行演示和讲解。每次实验前,在对将要做的实验进行讲解后,在电脑中演示三维操作动画,先将整个操作流程播放一遍,然后操作步骤进行回放和停顿,引导学生发现需要特别注意的,并对学生提出问题,学生在思考讨论后,抽查一位同学进行示范和讲解实验操作鼓励其他同学提出问题,并讨论操作是否正确和规范。最后由老师进行点评和操作示范,学生按照操作顺序和要点再练习独立操作,并由老师逐一进行检查评估,指导并及时对存在的问题加以纠正。
2. 精心选择有机物合成实验
在有机物制备实验中,本着学习控制实验条件以及巩固基本操作训练的原则,选择了一些产率较高的比较经典的有机合成实验,尽量保证每个合成实验都能有针对性地训练学生的实验操作基本技能。在实验中,注意培养学生的观察能力,思维能力与实验动手能力。教育学生不放过实验中的异常现象,不轻易苟同书本或文献的说法,允许学生在一定范围内探索实验,在保证安全性的前提下对实验装置进行改进,同时培养学生的良好实验习惯:操作快速、规范,台面整洁有序,装置美观、稳固,并且要求学生精确控制反应条件,力求达到较高的产率,得到纯净的产品。由于选择的反应属于经典反应,实验条件易于控制,只要按照规定的要求进行规范操作,一般都可以达到满意的效果。
3.开设设计性实验
设计性实验,需要学生结合理论课和实验课知识,进行合成路线的设计,实验条件的控制,实验方法与实验装置的选择,产物的提纯与纯度的鉴别的设计,还需要学生在实验过程中探索最佳的反应条件,根据实验中出现的问题认真分析讨论,进行综合,反复修改实验设计方案,直至达到最佳实验方案与结果。这种研究性的实验给学生提供了独立动脑、动手的机会,使他们自觉地去查阅相关文献,综合应用所学的理论知识与实践技能,选择实验方法,制定实验步骤,使学生在实验过程中处于完全主动的地位,充分发挥他们的想象力与创造力,对培养他们独立进行科学研究的能力有着非常重要的作用。
有机化学实验教学应以培养学生的思维能力、动手操作能力、观察能力、设计实验的能力、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。
参考文献
1.姚春凤. 有机化学实验改革探素[J]. 广州化工,2004
关键词:有机化学实验;双语教学;挑战;对策
【中图分类号】G642
2001年教育部出台了《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》的文件,其明确提出:本科教育要创造条件积极推动使用英语等外语进行公共课或专业课教学。有机化学实验是有机化学教学中的重要组成部分,是化学、化工、生物工程、制药工程等专业的一门极其重要的实验课程。开展有机化学实验双语教学可以培养并激发学生对英语的学习兴趣和应用能力,提高学生的专业英语水平,为今后的专业学习及国际交流奠定坚实的基础。
一、有机化学实验双语教学面临的挑战
我国高校双语教学面临三大瓶颈:(1)、双语师资不足。(2)、语言环境局限。(3)、缺乏双语教学的教材。结合我校实际情况,目前开展有机化学实验双语教学存在以下难点:
1.学生英语基础较差
我校目前在化学、化学工程与工艺、生物工程、生态学、化学生物学这5个专业开设了《有机化学实验》课程。学生入校时,英语基础较差。大部分学生在经过一年的《大学英语》学习后,听力和口语能力提高不多,给有机化学实验课程的双语教学工作带来一定难度。
2.双语教学师资不够
我校有5名教师承担有机化学实验教学任务,其中4名博士,高级实验师1名。虽然具有一定的专业词汇和写作能力,但是英语口语表达能力还有所欠缺,很难满足双语教学的需要。双语教学的主要目的是使用外语作为教学形式和手段去讲授学生所要学习的专业知识,而不是教授外语;是使用外语进行专业教学,以达到教学大纲所规定的教学水平和课程要求。
3.双语教材缺乏
目前,有机化学实验双语教材不多,选择面窄。而原版实验教材费用较高,大部分学生很难承受。因此,给教材的选择带来了一定难度。且各学校教学要求略有差异,如何选择合适的双语教材是任课教师必须首要考虑的问题之一。
二、迎接挑战的对策与建议
1.精心编写双语教材,合理安排教学学时
针对市场上双语教材选择面较窄的特点,我校根据教学要求自行编制双语教材。在教材编写过程中,加强重点章节的部分,突出教学难点,采用中英文对照的形式,更有助于学生对实验的理解。适当增加教学学时,以配合双语教学要求,使学生有更充足的时间消化双语教学的内容,也有助于教师有更多的时间来组织双语教学的课堂,丰富教学内容,提高教学效果。
2.加强专业英语课程教学,有助于提高双语教学效果
在课程设计上,对于双语教学的专业,应适当将专业英语课程学习提前,这样在课程安排上更合理,且学生在学习专业英语的同时,能够增强对专业词汇的敏感度,有助于提高双语教学效果。
3.加大教师外语培训力度,增强教师教学能力
双语教学对教师的要求较高,不仅要求教学经验丰富,而且需要有较强的外语水平。我校应采取积极地措施,加强对专业教师的英语口语、听力训练,以保证双语教学的质量。与此同时,应改进教学量计算方法,适当提高双语教学奖励,从而调动双语教学教师的工作积极性,促进教师的自身发展需求。
4.多做课前准备,调动学生的学习积极性
实验课程的教学不同于理论课程,教师必须在组织教学过程中,强调预习的重要性。双语教学给教师备课带来了更大的难度,教师就必须要在授课前,认真熟悉专业词汇的发音以及教学过程中使用的英语词汇,而学生也需要提前熟悉外语实验教材,做到心中有数,否则,上课的过程中很难跟上教师的节奏,不利于教学组织。
实施双语教学是我校培养“高素质、强能力、应用型”人才的重要途径。开展有机化学实验双语教学有助于提升学生的综合竞争力。双语教学过程中即将面临的挑战还很多,需要广大教育工作者共同努力、不断探索、不断实践。
①基金项目:三峡大学2013年(高等)教育科学研究项目(1321))。
参考文献:
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.
关键词:有机化学实验;废弃物;绿色化学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)50-0265-02
随着工业化生产的不断提高,环境污染越来越受到人们的关注。防止工业污染特别是化学污染,从根源上解决环境污染问题,是一个迫在眉睫的课题,更是绿色化学的根本任务。绿色化学给化学工作者提出了一项新的挑战。化学实验室在学生的化学学科知识以及实验技能方面起到一个非常重要的作用,化学实验室的科学利用,对学生的科技创新思维有很大的提高。化学实验室管理的规范性、创新性,特别是绿色化管理程度直接影响到实验教学。有机化学实验在四大基础化学中又不同于其他化学实验,这就要求有机化学实验室的管理具有一定的特殊性。我院有机化学实验室承担着化学、化学工程、应用化学以及制药工程、生物技术等专业的有机化学实验教学,实验室使用频率高,难于管理。作为从事有机化学实验室的管理工作者,将环保与绿色化学理念贯穿于整个实验教学中,是我们责无旁贷的责任。本文试图从我院有机化学实验的绿色化学意识、微型化、低值易耗品管理、注重有机废弃物的回收利用等方面,探索实验室的绿色化管理。
一、加强绿色化学意识
学生环保意识、绿色化学管理意识的提高贯穿于整个有机化学实验教学过程中。有机实验教学中常用到或产生一些污染环境的药品和试剂,要减少环境污染,必须培养学生的环保意识,养成良好的实验习惯。因此,在新学期的第一堂有机化学实验课中,我们用现代化多媒体工具,通过一些教学事故案例、化工类产业事故等图片或视频,对学生进行实验室安全、环保教育,每次实验前让学生分析该实验的安全隐患,做到实验前心中有数,实验过程认真负责,实验结束后及时总结,让学生直观的认识实验室绿色化管理的重要性。其次,从有机化学实验教学出发,对有机实验的教学内容进行合理的调整,改变以现有教材为标准的教学方法,逐步实施绿色化的实验教学模式,让学生在做实验过程中自觉养成绿色化学的环保意识。
二、实验微型化
为了加强实验室的绿色化学管理,我们采取半微量实验装置,从实验源头上减少药品的使用量从而减少污染。近年来,在保证实验教学的前提下,对多数有机实验进行了微型化实践。如溴乙烷的制备、己二酸的制备、乙酰苯胺的制备、乙酸正丁酯的制备等。将试剂用量由常规用量减至原来的1/2~1/5后,通过对比实验可知,微型化后同样能达到教学要求。同时,改变传统的合成方法,例如,在肉桂酸的制备、乙酰水杨酸的合成中引进现代有机合成实验新技术与新方法,分别采用微波辐射法和超声波合成法,在节约药品用量、减少“三废”排放、提高学生实验技能的同时,也让学生在微型化实验合成方法中感受绿色化学的重要性。而实验微型化的实施、药品用量的减少,也让实验室药品的库存降低,从而提高实验室的绿色化管理。
三、低值易耗品管理
有机实验室中的低值易耗品的管理主要涉及有机化学试剂和玻璃仪器。因化学试剂使用不当或管理不当而引起教学事故或意外的案件常有发生。针对有机化学试剂品的特殊性,即品种多,具有易燃、易爆、易挥发、易腐蚀,毒害性,在管理上,采取专人管理制度。玻璃仪器在实验操作过程中极易打碎,学生操作不规范,极易造成玻璃仪器的破损。针对上述情况,在化学实验室管理中对化学试剂、玻璃仪器进行规范化管理。
1.化学试剂的管理。实验室的管理工作很大程度上是化学试剂的管理工作。有机化学试剂的特殊性,要求管理工作者必须是化学专业的管理人员。化学试剂的绿色化管理可从药品的存放和保管两方面进行。药品存放库房通风设施必须良好,所有试剂标签清楚明了,密封合格;易挥发、易燃、易爆试剂按教学计划购买,保证实验教学,控制库存,分类存放在药品房中。一般试剂的存放要注意酸、碱性物质以及氧化剂、还原剂分开,以免发生意外反应。管理人员应该做到熟悉各种试剂的名称、数量、存放位置等详细信息,采用专用的账本记录,并借用电子化管理;药品的领用情况做好记录,期末清点库存,按实验教学项目进行相应的采购计划,避免多余库存。对于易挥发的有毒药品,必须在通风橱内进行操作,以防污染环境;对于强腐蚀性药品,必须戴乳胶手套,必要时还要戴护目镜或面罩进行操作,以防灼烧,造成伤害;对于危险品和贵重类药品,按实验项目和学生实验用品量控制实验用量,要求学生严格按量称取,不得超量,实验结束后,认真检查验收,及时归位,以防危险品外流,发生意外事故。常规性药品可放置在普通药品柜中。用量比较大或较小的药品,由管理人员提前准备,放到实验室公用桌面或小组试剂架上供学生公用,避免学生称量过程造成不必要的损失。实验结束后,实验员及时整理归位。通过实验室中各类药品的使用、存放等注意事项,加强学生绿色化管理意识。
2.玻璃仪器的管理。完成有机化学实验的器材多数是易碎的玻璃仪器,管理的不当或者学生操作不规范,极易造成玻璃仪器的损坏。在玻璃仪器的管理上,实验常用玻璃仪器,每组分发一套《少量半微量有机制备仪》玻璃仪器,如半微量三颈圆底烧瓶、单颈圆底烧瓶、球形冷凝管、直型冷凝管等,以及一些常用的烧杯、漏斗、量筒等存放在各小组的实验柜中,实行管理责任制。开学初期,要求学生对照仪器清单清点仪器,实行“多还少补”制度。实验结束后,进行学生检查、教师监督,做好仪器损坏登记,损坏仪器的学生及时领用补充完整,适当实施赔偿。重复使用的小组成员实验前须检查玻璃仪器的完整性。不常用的玻璃仪器,如滴液漏斗、分液漏斗、恒压滴液漏斗、油水分离器等,实验结束后清洗干净,在磨口旋塞上垫上小纸片以防旋塞打不开,并用橡皮筋固定,贴上实验小组编号,单独存放,需要时再按编号发放给学生。特别是水银温度计,使用过程中极易打坏,造成水银脱落掉出来,严重影响环境和人体健康。每次实验结束后,学生必须清洗玻璃仪器,有机实验玻璃仪器比较难清洗,很多学生用完后用水冲一下,或干脆不洗,实验管理人员可配制一些特殊的洗涤剂做清洗仪器使用,同时实验教学老师应加强监督管理。
四、注重有机废弃物的回收利用
在有机化学实验教学中,有机化学试剂的使用,必然会产生一定量的废弃物,这些废弃物若处理不当,学生或教师不够重视,对我们的人体、实验室环境甚至周边的环境有非常大的危害。注重废弃物的回收利用,减少实验室环境污染,可以增强学生的绿色化学意识和环保意识。因此在实验中的废酸、废碱,我们采用集中收集的方式,尽量回收,如“熔点的测定”实验用过的浓硫酸,回收后可以用作洗涤剂或配制50%的硫酸,备“正丁醚的制备”实验中用,不能回收的倒弃前将其中和到规定的pH值。回收的废碱液,可以和95%乙醇配成洗液,用于洗涤油脂、焦油、树脂等残留物。有机实验中常用的一些有机溶剂如苯、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等,直接倒弃严重污染环境,造成药品的浪费。如实验中用过的萃取剂苯,精制后可作“乙酰苯胺”实验的原料,该实验产物可掺入一些杂质,在“重结晶与提纯”实验中利用;其他废弃液如乙醇、丙酮、四氯化碳等,因实验中用量较少,回收后可用做有机洗涤剂。对实验过程中产生的废气,如“苯乙酮的制备”过程中产生的HCI气体,将吸收液由碱液改为水吸收,既有效地吸收了HCI气体,又可将吸收液与废碱作用,从而减少废碱液,是一举两得的好方法。实验教学过程中,可以组合优化实验教学内容,一些基本操作实验和重要的性质实验可结合合成实验,做到节省时间和化学试剂,也有利于学生对相关有机知识的理解和掌握,提高原子经济性,又减少有毒试剂对环境的污染。通过实验教学中产生的废弃物的环保处理,培养学生实验室绿色化管理意识。因此,在实验教学和管理过程中,只要用心去研究、探索化学实验的绿色化,就能增强学生的环保意识和绿色观念,培养具有环保意识的人,为实验环境、社会环境的“绿色化”尽一份力量。
实验室的管理工作繁琐但却重要。有机化学实验室的特殊性使得其管理在实验室管理要求更高,实验室管理水平的高低直接影响学生的实验技能以及实验室的建设和发展,必须对其实行科学化、规范化的管理。实验室的每一个主体都要以主人翁的态度对待实验室的管理。实验技术人员在做好实验室管理工作的同时还要积极进行自我学习和交流,教育、感染学生,在实验室的管理中不断提高管理能力,确保实验室教学和科研工作有条不紊地进行,使学生在掌握基本知识的前提下,深化实验室绿色化理念,增强自身的综合素质。
参考文献:
[1]高占先.有机化学实验[M].北京:高等教育出版社,2004.
[2]曾昭琼.有机化学实验[M].北京:高等教育出版社,1999.
[3]苏桂发.有机化学实验[M].桂林:广西师范大学出版社,2012.
[4]赵永丽.浅谈大学有机化学实验室管理[J].甘肃联合大学学报,2010,(24).
[5]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).
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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1.1化学药品使用的问题
本校学生的有机化学实验内容所涉及的范围较广泛,主要分为有机液体化合物的制备和固体化合物的制备两大块,所用的试剂比如有易燃易爆的乙醚,有易腐蚀的强酸强碱如浓硫酸和强碱氢氧化钠等,还有些有毒性的如溴化氢等。如果不加强管理,学生随便取用,不注意操作规范,用完后随意放置,就会造成很大的安全隐患。因此在实验过程中化学药品的管理显得尤为重要,是属于重点管理的要素之一[3]。
1.2仪器设备的安全使用问题
有机化学实验室的设备主要分为两大类,玻璃仪器类和电器类。玻璃仪器易碎,在玻璃仪器的安装、使用以及洗涤、干燥等步骤都必须小心,很容易造成割伤等意外。在我们实验室,一根小小的温度计,经常因为在使用过程中操作不当,每年都有学生因此而被割伤,极大影响了学生做实验的进度。另外做有机化学实验通常需要加热加压等操作,需要用到水浴或者油浴,或者电热套等仪器,有些学生使用电热套不当造成短路,还有把溶剂溅入电热套而造成冒出浓烟的情况多有发生。还有使用比较频繁的干燥箱,都可能因操作不当出现故障,会打乱正常的教学工作。另外,一些老化的设备在使用过程中更要格外小心,防止造成安全事故。
1.3完成实验后的收尾工作存在的安全问题
实验完成后,我们要求学生回收实验产物,清洗清点仪器,做好实验台面和实验室清洁卫生,检查水电是否关闭,实验室门窗是否关闭。曾经有学生因窗户没有及时关闭,下雨造成实验室的漏水殃及楼下实验室的事件发生,造成不好的影响。
2培养安全意识的措施
2.1明确各方人员职责
完成一项实验,需要实验室工作人员的前期准备,作为主体参与者的学生以及指导的教师共同的分工合作协调。一般来说,实验员为学生提供实验所需的药品试剂等;指导教师负责学生的整体规划,并督促学生按规章开展实验。不管是实验员还是教师,要对学生安全使用仪器设备,实验进程的合理安排,突发事件的应急处理进行培训。作为实验的主体—学生,我们就要做进一步的要求,在进实验室之前要求他们对本次实验的实验流程和操作中的相关注意事项做好预习工作。
2.2化学药剂的安全使用
进行有机化学实验所用的药品具有有毒、易燃、易爆或腐蚀性等一些特点。下面我以大学有机化学实验的制备实验“相转移催化法合成苯甲醇”为例,探讨如何对学生进行安全教育。在这个实验中,要达到的实验目的是要掌握卤代烃制备醇的原理和方法,了解相转移催化反应的原理及其应用,掌握机械搅拌,加热回流,萃取,干燥,常压蒸馏等基本操作。使用的试剂包括:苯氯甲烷,催化剂四乙基溴化铵,无水碳酸钾,乙醚,无水硫酸镁。那么针对试剂这一块的安全教育,要求学生进实验室之前,了解所用药品的物理化学性能,比如苯氯甲烷要求学生能了解到它的腐蚀性,这样学生在加料时就要小心,不要弄到皮肤上。一旦洒到皮肤上,要立即用水处理,再用肥皂水洗,还有它的催泪效应等;比如无水乙醚的易燃易爆低沸点的性质,使用过程中周围避免明火,蒸馏时应该采用水浴加热以及回收乙醚的存放还有它的麻醉性的了解。这里举此例说明在进入实验室之前,学生应该对自己在实验过程中使用的试剂药品的物理化学性质要有全面的了解,这是保证实验成功及自身安全非常重要的一个环节。
2.3仪器设备的安全使用
现在的有机化学实验所使用的玻璃仪器大多是标准接口玻璃仪器,那么在实验前要对标准口的玻璃仪器的使用进行学习。要装配一个实验装置,主要靠的是玻璃仪器的连接,把磨口和磨塞轻微地对旋连接,不宜用力过猛,不得在有角度时强行扭转,以免玻璃仪器破损割伤自己。在进行实验时,常常使用的温度计的破损最为严重,很多学生在给温度计套上橡胶塞时,手握的距离过远,导致温度计断裂,割伤手,另外水银温度计还存在一个水银的回收处理问题。所有这些,都要求学生在实验过程中去学习锻炼,做到安全使用。仍然以“相转移催化法合成苯甲醇”为例,这个实验所用的实验装置是一台机械搅拌器。机械搅拌器使用不当,会造成仪器的破损、试剂的洒落并使实验无法完成。因此在使用前,要指导学生对仪器安全使用,比如装配时保证搅拌棒垂直,搅拌头离瓶底的高度,开启搅拌前要检查装置是否稳妥,刚启动时转速不宜太快等。当然仪器的安全使用还有很多方面,本文只是提出一个例子供参考。
2.4对实验风险的预见及处理
事故应急预案是一种预先设置的危机处理机制和安全管理措施,其目的是为有效预防,及时控制和消除实验过程中突发事件及其危害,最大限度地减少对实验室工作人员、环境和社会造成的危害[4]。当然即使对学生进行了足够的安全知识教育,学生也预习了实验过程所使用的药品的物理化学性质以及掌握了仪器的正确使用,但是实验毕竟是一种操作实践过程,作为具有自主性的学生,仍然会有突发的实验事故发生。在这种情况下,指导教师要做一些应急处理,也要培养学生处理突发事件的能力。针对实验过程中发生的一般伤害、火灾、爆炸、中毒等突发事件而制定人员隔离机制、事故处理、事故报警等应急预案[5]。
3结语
关键词: 高职教育;CBE理论;医疗卫生专业有机化学教学
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)16-0263-03
0 引言
在国家大力发展职业教育和高等职业教育办学指导思想不断成熟、培养目标逐步明确的形势下,为适应卫生事业发展改革对医药卫生职业人才的需求,高职医药卫生专业有机化学教学必须体现构建和谐社会对技能型、高素质劳动者的需求、教育部门的培养目标、医药卫生部门的用人需求三者的紧密结合。有机化学又是高职院校医药卫生类药剂、医学检验、护理、药学、中药制药、影像及药品经营与管理等专业一门十分重要的文化基础和专业基础课程。结合宝鸡职业技术学院医学分院实际情况和本人二十多年的教学体会,本文对高职医学专业有机化学教学从以下几个方面分析研究。
1 有机化学是生命科学-医学的支柱
早在十七世纪初,有机化合物被认为是“有生命机能”的神秘物质,随着科学的发展,科学家们在实验室里由无机物成功地合成了有机物。例如1828年德国化学家魏勒用典型的无机物——氰酸钾和氯化铵成功合成尿素。之后,又有醋酸(1845年)和油脂(1854年)等许多有机物合成了。在陆续人工合成的成千上万种有机物的实验事实面前,化学家摆脱了生命力学说的束缚,促进了有机化学发展。如今,许多蛋白质、核酸、激素等大分子的生命物质也都可以人工合成。有机物有了准确定义:碳氢化合物极其衍生物。研究有机化合物结构、性质、合成方法、应用以及它们之间的相互转化和内在联系的科学叫有机化学。有机化学是化学的一个重要分支。
医学的发展和进步离不开有机化学。有机化学是医学的基础,与人体健康息息相关。①医学的研究对象是人体,人体组织是由蛋白质、核酸、脂肪、糖类、维生素等许多有机物质组成。人体的生命活动如呼吸、消化、循环、排泄及器官的各种生理活动,都是建立在体内的许多有机化学反应基础上的。②医学的目的是预防和治疗疾病,药物是预防、治疗疾病的主要武器。无论中药还是西药,都是有机物。疾病治疗的作用和效果都是建立在药物的化学结构和化学性质的基础之上的。③运用有机化学的原理和方法诊断疾病。医学活动首先始于疾病的诊断,临床上常运用化学原理和方法进行诊断。例如测定有机物血糖、尿糖、血酮体的含量,能够进行糖尿病的诊断;测定血液中有机物转氨酶活性的变化,能反应肝和心肌的功能等。
有机化学的成就在许多方面促进了医学科学的进步,反过来医学科学提出的课题也启示和推动了有机化学的发展。生命现象的物质基础和有机物分子的生物功能是医学研究的主题;有机化学理论和实验的成功,为现代医学的诞生和发展打下坚实基础,20世纪初,有机化合物糖、维生素、血红素等生物小分子研究成功,20世纪50年代有对核酸、蛋白质等生物大分子研究突破,21世纪初,基因组工作框架图组装完成,确定了人体细胞核中遗传性DNA的全部物质。这一切为人类根治疾病、延长寿命展现了光明前景,几乎所有生命科学中的问题都要接受有机化学的挑战。
高职医药卫生专业学生毕业后将一生从事医疗工作,应该学好有机化学课程。美国化学家布莱斯罗指出:“考虑到有机化学在了解生命过程中的重要性和药物对健康的的重要性,在医务人员的正规教育中包括不少有机化学课程一事就不足为奇了…,今天的医生要为化学在人类健康中起着更大作用的明天做好准备。”
2 高职医药卫生专业教学理念及CBE教学模式
2.1 高职医药卫生专业教学理念 职业教育的目的不仅仅是传授学科或专业知识,而是形成学生从事某种职业的能力或职业技能,培养职业能力是职业教育的核心。高职医学专业教学的培养目标定位为:以服务为宗旨、以就业为导向、以岗位需求为标准,培养与我国社会主义建设要求相适应、与就业岗位要求相符合,为医疗卫生事业发展服务的技能型的高素质劳动者。教学过程体现“以就业为导向、以能力为本位、以发展技能为核心”的职业教育理念,理论知识强调“必须、够用”、符合高职卫生职业教育生源的特点和就业的需求;强化技能培养,包括专业技能、就业技能、创业技能;体现统一性与灵活性的结合。教学内容模块化,可根据不同医学专业特点选择和组合教学内容模块以培养特色人才。强调“宽口径、重实用”的思路,优化课程结构,精选教学内容。“宽口径”是指教学内容覆盖面宽,力求使学生医学专业素质的内涵得到拓宽;“重实用”是指教学内容实际、实用,紧密联系医疗卫生工作岗位实际需求和职业资格考试、相关职业考试大纲的要求。
2.2 CBE理论 CBE含意是基于能力的教育或以能力为基础的教育,强调对学生能力特别是职业能力的培养。能力特别是职业能力是不能通过灌输而使学生掌握的,必须通过学生积极而主动的活动来培养。这一套教学方法由以下几个部分组成:
①市场分析方法,通过对人才市场的分析,确定何种职业人才是市场所需要的。
②DACUM方法,将从事该职业所需要的能力逐级分解成若干项综合能力和专项能力。具备若干专项能力则具有或形成一项综合能力,具备所有的综合能力后,就具备了从事该职业的职业能力。
③开发教学内容,即开发学生学习指导书(学习包)。根据各项技能的内容和要求,开发相应的教学内容,即学习指导书。内容包括学习这项技能应了解或掌握的相关理论知识和实践教学内容。学习包才是真正的教学内容。4是教学方法和学生的学习方法。强调学生积极主动地学习,教师只是教学活动指导者、组织者的角色。
高职院校教师主要考虑CBE理论3开发教学内容及4教学方法和学生的学习方法。本文根据中国社会文化的特点、高职院校教育的环境特点、学生学习的特点,借鉴并适当调整CBE理论,探索形成适合我国高职医学专业有机化学课程教学体系。
3 建立高职医疗卫生专业有机化学课程模块体系
3.1 高职医药卫生专业有机化学课程的任务和要求(课程目标)
①学习有机化合物的分类、异构和命名方法。
②掌握有机化合物的重要的化学性质和实验室制备、工业制备方法,并具有较强的实验操作技能和技巧。
③能根据教学大纲和培养目标的要求,运用所学的基本理论、基本知识和基本技能,熟练有机化合物的性质反应、制备方法与合成线路的选择、结构推导等内容。
④培养和发展一定的空间想象和表达能力,了解重要有机化合物的结构特征、空间结构以及反应机理,提高思维能力和自学深造能力。
⑤培养认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风,培养良好的实验操作技能。
3.2 高职医疗卫生专业有机化学理论知识规划 高职院校基本是中专学校整合升格形成,各校的教材选取上有很大随缘性。一本好的教材在于其专业针对性、教育层面的适用性和培养目标的差异性。我校医学分院选用华中医科大学出版社出版、我参与主编的《有机化学》教材。这本教材依据专业特点精选出与医学培养目标密切相关的、最基本的、最活跃的有机化学内容,把化学知识与生命科学知识有机融合起来。依据这套教材构建的理论教学内容分为有机化学概述、各类有机化合物、立体异构、有机生命化合物及有机合成四大模块。
①第一是有机化学概述模块 就是第一章绪论,属基础有机化学。主要讲有机化合物的价键理论、有机物分子中的电子效应、有机反应机理、有机反应的类型、有机化合物的分类。对于必需的反应机理,从学生已有的结构知识,特别是价电子结构入手分析,有利于学生理解。
②第二是各类有机化合物模块 是有机化学重点之一。包括内容有:链烃、脂环烃、芳香烃、卤代烃;醇酚醚、醛和酮、羧酸及其衍生物、取代酸、有机含氮化合物、萜类和甾族化合物。
这一部分主要学习有机小分子的分类、结构、异构、命名、物理性质、化学性质、制备方法和重要的有机化合物应用等基础知识。首先使学生对各类有机物结构、化学原理和基本反应做必要的纯化学的深入理解,再教会学生把有机化学反应规律渗透到生命科学中去,了解有机物的特殊性及医药学功能,理解生物合成的有机化学过程。例如:取代酸水杨酸本身就有解热镇痛作用,但因对肠胃刺激大,所以不能直接服用。在临床上最早使用其钠盐(即水杨酸钠)作为解热镇痛和抗风湿的药物,却常常引起呕吐甚至胃出血,停止使用。后来将水杨酸合成为乙酰水杨酸(即阿司匹林),其作用要比水杨酸钠持久,还可减轻对胃肠黏膜的损伤。由于科学发展不断显示出含杂原子的N、P、S的有机物在生命体中的重要地位,因此,特别加强了对这3个杂原子形成的有机衍生物-硫醇、硫醚、胺类、酰胺、重氮、偶氮的结构和应用教学。最后,以两类重要天然产物萜类和甾族化合物的的结构和生命作用结束这部分。
③第三是立体异构模块 主要内容包括构象异构、顺反异构体、对映异构。这部分首先掌握相关概念,熟悉旋光异构的表示方法和命名,同时了解顺反异构和旋光异构在性质上的差异及在医药上的应用。理论教学与实际应用相结合,激发学生的学习兴趣。如讲授手性碳原子化合物的对映异构,结合手性药物的生理作用、药效差异很大。例如四环素类抗生素具有抗菌作用,但如果C4上的二甲氨基构型发生改变,生成C4差项异构体,原有的抗菌作用消失,而且对人体具有毒性。又如左旋氯霉素有抗菌作用,而其对映体右旋氯霉素没有此疗效。
④第四是有机生命化合物及有机合成模块 这部分不仅是现代有机化学重要组成,而且还多是前沿性的医学热点。具体内容包括:糖类;氨基酸、蛋白质、核酸;杂环化合物和生物碱;酯类、;药用高分子化合物;有机化合物的合成。
首先学习各类大分子有机化合物的重要化学反应及常用的增长和缩短碳链的方法;各类官能团形成的途径及官能团之间的互相转化规律,并注意官能团的保护和占位。杂环化合物学习放在糖类和酯类之后,把有机小分子和大分子有机物联系起来,为后续蛋白质、核酸学习打下基础。氨基酸、蛋白质、核酸是除糖之外的最重要的生命物质基础,了解编码氨基酸结构和性质,为理解肽和蛋白质的复杂结构和化学性质及揭示生命奥秘、研制新药奠定良好的化学基础。介绍核酸的结构到遗传的携带和传递,体会核酸在生命体的生存和繁衍的主宰地位。
有机合成是有机化学的中心,它不仅要合成自然界含量稀少、使用广泛的有机物及药物,也要合成自然界不存在的、具有重要意义的有机物。应用重要的反应规律,如苯环上取代反应的定位规律、不对称烯烃的马氏加成规则以及卤代烃和醇的扎依采夫消除规则、碳链的增长和缩短方法规则、官能团的转化方法规则、官能团的保护等方法规则,选择有机合成路线。熟悉格林试剂、乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯等典型试剂在有机合成中的应用。了解一些药物如:盐酸胍法辛、氨酚酸钠、吡洛芬等的化学合成实例。以生产过程为任务,讨论其生产中的反应物性质、反应条件、反应本质等。当一种有机物有几种不同的合成路线时,选择反应步骤少、原料便宜易得、操作简单、副反应少、产率高、三废很少、对环境污染很小的合成路线。
3.3 高职医疗卫生专业有机化学学生实验内容规划 由以下三个模块组成,根据不同专业选择组合下列模块实验内容。
①有机化学实验的基础知识模块。包括有机化学实验室规则、有机化学实验室安全知识(有机化学实验室安全规则、有机化学实验事故的处理)、有机化学实验常用仪器简介、有机化学实验报告的书写等。
这部分采用传统的老师黑板讲解很难面面俱到,应用多媒体技术教学,将抽象的规则要求、仪器用法、实验事故处理等直观、动态的展示出来。改变实验条件如温度、反应物等,会出现不同结果现象。犹如身临其境,弥补实验课不足,教学效果好。
②有机物的性质、制备与基本操作实验模块。包括:熔点的测定及温度计的矫正;蒸馏和沸点的测定;水蒸气蒸馏;减压蒸馏;葡萄糖溶液旋光度的测定;烃与卤代烃的性质;醇、酚、醛、酮的性质;羧酸极其衍生物、取代羧酸的性质;含氮化合物和糖类化合物;乙酸乙酯的制备;乙酰水杨酸(阿司匹林)的制备与纯化;肉桂酸的制备;乙酰苯胺的制备;对氨基苯甲酸乙酯(苯佐卡因)的制备;从茶叶中提取咖啡因实验教学是从理论到实践再认识再提高的过程,它不是理论知识的简单验证,而是培养学生动手能力,更是培养学生综合运用理论知识解决实际问题能力的重要途径。对于经典的理论与验证基本技能训练实验,对学生有基础和能力解决的问题,采用启发式、提问式。对学生难于理解和容易出现的问题采取讲授法,主要教学目标是双基培养,故主要采取教授法、演示法,并要求学生反复进行操作,达到规范操作、运用灵活的程度。
③有机化学实验设计与考核模块。考核可选下列内容:证明水杨酸结构中有醛基和酚羟基;证明水杨酸结构中有羧基和酚羟基;证明乳酸是α-羟基丙酸;证明乙酰乙酸乙酯中的互变异构现象;证明葡萄糖含有多个相邻的羟基、游离的醛基含量极少。
有机化学实验考核的目的是检测并巩固有机化学实验基本操作技能,运用所学知识和技能,独立完成简单的实验设计及相关实验的操作,提高综合分析问题和解决问题的能力。在所列试验项目中,每个学生根据本人的兴趣选择其中一项,选择同一题目的为一组。设计方案内容包括实验原理、仪器和试剂、实验步骤。经老师审阅修改的实验方案,由学生完成一切步骤,包括试剂配制和样品预处理,并要准确记录。不要求实验结果的一致,重在研究过程,实验完成后对实验结果进行讨论评审。
4 提高高职医疗卫生专业有机化学课程教学质量的途径
4.1 引导学生分析就业形势,加强有机化学与医学的联系,激发学习兴趣 高职医疗卫生专业的学生普遍认为他们毕业后从事医务工作,有机化学是公共基础课,对他们用处不大。另外学生以前接触了无机化学,例如酸、碱、盐、氧化物等多数见过,比较直观,而有机物结构复杂抽象,开始学习没有形成体系,觉得难学后来甚至放弃学有机化学。21世纪所需要的医务工作者,不仅要懂得专业理论知识,更要是懂得医疗保健、延年益寿的高素质、能力强的复合型应用人才。近年来,高职院校医学类毕业生及本科、研究生人数在剧增,高职院校医学类毕业生在县、市级医院就业受到很大冲击,只能到村、乡、镇卫生所工作。而村、乡、镇卫生所的医疗条件不齐全,附近乡民医疗卫生知识缺少,偶然突况多,医务工作很复杂。要求医务工作者不仅要会治病救人,又要组织卫生科技宣传活动,他们必须具备一定的药物结构、性质、来源、药效及副作用知识,像遗传科学及氨基酸、蛋白粉等保健药物的知识更应具备,这些都是有机化合物知识。
4.2 树立“以人为本”的教学理念,灵活运用“提问-答疑”互动教学方法,营造和谐课堂气氛 “以人为本”的教学理念是充分发挥学生自主性和创造性的主体作用,让学生成为学习的真正主人。还要真正解放学生,不用考试、作业等条条框框压迫学生。学生大胆思考,才能提出和教师不同见解,这才是学生主动参与教学,以“教师为中心”转移到“学生为中心”。教学改变满堂灌的方法,教学过程要善于向学生随时提问,同时鼓励学生向老师质疑,教师更要恰当解释疑问,使授课成为提出问题-分析问题-解决问题-又不断提出新问题的过程。例如:学习单糖的性质时,提问学生单糖的结构怎样?醛基、酮基、邻羟基各有什么性质?然后一起归纳多羟基醛或多羟基酮的单糖性质。提问式教学可以使学生把过去所学知识与现在要学的知识联系起来,活跃了课堂气氛,是学生对老师的讲授引起共鸣并达到同步思维。
参考文献:
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摘要:《有机化学》是环境工程专业的一门重要的专业基础必修课,涉及到环境工程、给排水工程、生物医药、食品科学、高分子材料等多门学科专业。本文主要针对环境工程专业的学科特点,分析了《有机化学》在环境工程专业教学中存在的一些问题,探讨了提高有机化学课堂教学效果的相关措施。
关键词:有机化学;教学手段;环境工程
一、课程教学中存在的问题
目前,在我校环境工程专业培养计划中,《有机化学》课时从40学时压缩到32学时,其中8学时为实验学时,理论学时为24。学生要在24学时内学完该课程的理论内容,包括烷烃、不饱和烃、芳烃、卤代烃、醇、酚、醚、酮、醛、羧酸及其衍生物、有机氮化合物、有机硫化物等章节,内容较多,时间较紧。因此,在课堂教学有限的时间内,如何立足于培养直接面向市场和生产第一线的工程型和应用型的复合型人才,已经成为我校环境工程专业基础课程教学过程中迫切需要解决的问题[4]。《有机化学》是环境工程专业后续专业课如环境分析化学、环境化学、水污染控制、土壤污染与控制技术及大气污染控制等课程的基础。在教学过程中我们发现很多学生对有机化学的认知还停留在初高中阶段,起初学习态度散漫,自我感觉良好,经过一段时间的学习之后发现本门课程信息量较大,知识点较多,学习有些力不从心,逐渐地失去学习信心和兴趣,并且基本意识不到本门课程对后续课程的重要性。此外,与刚学习完的大学化学(无机化学和物理化学)比较,有机化学课程知识点多,结构复杂、反应条件和规律相对复杂,导致学生对有机化学的知识不容易理解和掌握,更难加以运用。同时,由于有机化学的课时限制,有机化学内容在课堂上难以展开、深入并进行细致讲解,导致学生消化吸收有一定难度。随着时代的进步,有机化学部分内容仍然停留在原有的技术和反应条件上,导致学生掌握的知识不能适应现代环境工程的发展需要。
二、教学改革的具体措施
1.理论联系实际,激发学生学习兴趣。在学习有机化学课程之前,环境工程专业学生已学完《环境工程导论》,对环境工程专业有了大致了解。因此,根据环境工程专业知识,结合专业课教师的学科背景,在有机化学课堂教学中,授课教师可以将有机化学中绿色化学的理念与环境污染联系起来,借助实际案例,将理论与实际相结合,来激发学生的学习兴趣,提高学生的环境保护意识。例如,广西会仙湿地或湖南洞庭湖水体和底泥中残留的农药、抗生素等环境污染问题;市面上出现的假酒、奶粉中的三聚氰氨等对人体造成的危害;城市黑臭水体频繁爆发;冬季雾霾的成因及其对人体和生态环境产生的影响。将这些环境热点问题引入到有机化学的教学过程中,能明显增加学生对有机化学课程的重视和兴趣。另外,结合环境工程专业学科特点,在教学过程中注意结合教师的科研成果,如废水中有机污染物催化氧化去除,土壤中多环芳烃污染修复、大气污染控制中挥发性有机污染物的催化氧化等,将有机化学与环境工程专业知识进行衔接,突出本专业特色。有机化学与我们的生活点滴息息相关,既来源于生活,更服务于生活。将我们生活实际中的有机化学引入课堂中,可以极大的激发学生学习热情和积极性。2.注重专业特点,丰富教学内容。环境工程专业研究的对象如有机废水污染去除、大气中挥发性有机污染物去除、有机污染土壤修复等涉及到的有机物大多数为合成有机化合物。本专业主要培养适应社会需求,具有可持续发展理念和良好专业素质的环境工程高级应用型人才。学生对《有机化学》知识的掌握程度,将直接影响学生对后续的环境化学、环境监测、大气污染控制工程、水污染控制工程、环境分析化学等专业课程的学习。近年来,我们一直以高鸿宾(第二版)《有机化学简明教程》作为本专业学生教材,根据专业特点,在教学过程中融入有机污染与有机化学相关知识教学案例,将有机化合物进行分类,并采用图表形式列出其对人类和环境造成的影响;在内容上做到简而精,抓住有机化学知识主线,把有机物性质和能发生的化学反应串联起来;同时,关注当前环境工程专业学科前沿,将与有机化学最新的相关信息传授给学生;在教学过程中,结合环境污染涉及到的有机化合物,突出各章节重点,如多环芳烃的污染在芳烃中引入,挥发性有机污染物包括烃、酚、酮、醚、酸等分别在相应的章节中进行讲解。3.改进教学手段,营造良好课堂氛围。目前,多媒体被很多高等院校作为现代化教学手段广泛采用。该手段不仅可以将图、文、像、动画进行有机结合,模拟物质宏观及微观结构、反应及实验过程,还能将有机化学如反应机理等这类抽象问题简单化和形象化[5]。课堂上,通过多媒体教学既能加强学生的记忆及理解能力,还能有效地解决环境工程专业有机化学存在课时少、内容多的问题。但是,如果在整个教学过程中都采用多媒体教学,那么教学节奏容易过快,学生容易注意力不集中,思维跟不上。除此之外,过快的教学节奏也容易使教师和学生之间的沟通和交流减少,不利于教师把握学生对知识的理解程度[6]。如果在教学过程中将板书、练习、讨论等教学方法与多媒体有机结合起来,使教学手段多样化,这样既能激发学生的兴趣,还能创造出良好的教学氛围。4.加强实验教学,提高环保意识。有机化学实验是《有机化学》这门课不可缺少的一部分。目前,我校环境工程专业现有有机化学实验教学学时为8个。虽然学时较少,但在实验过程中,学生的基本操作技能得到了训练,同时,也培养了学生严谨的科研态度,加深了学生对课本理论基础知识的学习和理解。此外,为了激发学生对有机化学实验的兴趣,培养学生的创新能力,在实验教学过程中,将有机化学实验与专业特点相结合,提醒学生注意实验细节,如实验前了解药品可能引起的危害,检查装置是否破损,实验过程中注意通风橱的使用,倾倒有机溶液时注意避免外洒,实验完成后注意有毒废液的回收处置。通过对有机化学实验过程中产生废弃物的基本处理和处置,可提高学生的环保意识,培养学生细心的工作态度。
三、总结
总之,在实际教学活动过程中,结合环境工程专业学科特点及教师的科研成果,丰富教学内容,激发学生的学习兴趣,增强教学氛围;同时,根据有机化学的需要,采用多样的授课方式,将多媒体教学、板书、练习及研讨式教学相结合,使学生能够更好地理解和学习课程内容,提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力,同时结合实验教学,培养学生的动手能力和创新能力,增强学生的环保意识。
[关键词]转型;应用型人才;有机化学实验;教学改革
为了增强学生就业能力,满足经济社会发展对人才的需求,“十三五”期间一大批地方本科院校积极向应用型大学转型,树立以“市场为导向,能力为本位,应用为目的”[1]的人才培养理念,建立新的学生发展观念。有机化学实验是高校化学、化工、食品、制药、生物等专业的重要基础课程。有机实验课是学生重要的实践途径,以其特有的应用性和综合性在完善知识体系和培养创新能力中具有重要作用。传统的实验教学中,教师依据选定的实验教材按步骤讲解,学生照本宣科地进行操作。实验过程中,学生不动脑,对教师依赖心强,实验过程拖拉冗长,耐心不足者草草了事。这种被动的学习,没有激发学生的潜能,扼杀学生对实验的兴趣,制约学生能力的提升。应用型大学要达到人才培养的目的,必须改变传统的实验教学模式。随着环保意识的增强,“绿色化学”理念[2]逐渐深入人心,网络、多媒体技术的发展及普及,我们在有机化学实验教学方式、实验内容等方面也在不断地改革。开展课外科研竞赛活动,达到多渠道、全方位的育人目的。
1教学方式多样化
对于实验预习和仪器的使用,学生可以利用手机或自带电脑上网搜索学习。课上可以让学生讲解或演示操作,其他同学进行纠正、提问,变被动学习为主动学习。既可以提高学生的自学能力、分析能力,又可以节省实验时间,避免实验事故,优化实验效果。实验室配备投影仪和网络接口,老师可以录制实验视频便于讲解,也可实现同步实验录像、同步实验过程拍摄。比如实验中的突发事件、实验现象、不规范的操作或违规的现象(如废液的处理),使有机实验课程生动、形象,使实验讲评更具有针对性。利用多媒体技术,通过图像、声音、文字等,让学生对书本上的知识立体化,比单纯的书面预习效果更好。进行实际操作时,避免了盲目性,提高了实验的成功率,减少了实验危害和对环境的污染。
2实验内容特色化
在达到教学目的、完成教学任务的前提下,改变原料、溶剂、试剂、催化剂等,尽量采用绿色溶剂和低毒、无味绿色试剂[3],采用小量[4]或微量实验,这是有机化学实验的发展趋势。我们在保留个别传统的无害实验外,增加地方特色实验项目,大大激发了学生兴趣,提高了实验积极性,培养了学生的探索精神和科研能力。如利用当地特色蔬菜水果开设天然化合物提取实验,从百香果中提取色素和果胶、水蒸气蒸馏法从橘子皮中提取橘子油、用水做溶剂从茶叶中提取咖啡因等,实验内容贴近生活,即达到了有机实验的教学要求,又增加实验的趣味性、增强了创新意识和环保意识。
3教师指导与小组自主探究相结合
开放式实验教学模式[5]的探索与推行已成为高校课程模式改革的主要内容,实验室的开放程度也已成为衡量高校教学、科研水平的重要标志之一。该模式对高校的实验条件、师资力量、管理水平及学生素质等都提出了更高的要求。结合我校的实际情况,为避免学生选题的随意性和盲目性,减少不必要的浪费,采用“教师指导与小组自主探究相结合”的方法。
(1)利用现代网络教育技术手段,建立实验中心管理系统。将实验中心拥有的仪器设备(仪器的使用说明、注意事项)、指导教师的个人信息及研究方向等信息公布于网上,以方便学生随时查阅和选择。
(2)学生自由结合(2~3人)。根据现有的仪器设备,通过查阅文献、讨论后确定课题,设计实验方案,经教师和学生共同修订后,学生即可向实验中心提交申请书。
(3)实验中心对课题进行汇总、评议。申请通过后,实验中心统筹安排开放地点、时间,学生按照实验方案自主进行。
(4)实验过程中,学生分阶段向指导教师汇报实验的进程,并提出自己的设想和问题,指导教师要起到启发、引导、答疑的作用,鼓励学生自行解决实验过程中遇到的困难。实验结束,上交实验报告或论文,指导教师写出综合评价,作为创新实践考核成绩的一部分。“教师指导与小组自主探究相结合”实验模式,充分利用了我院现有的办学资源和学生的课外时间,使学生掌握了实验及科学研究的基本思路,加深了学生对科研的认识,强化学生的实验技能,培养了科研能力以及团队协作精神等多方面的综合素质,为学生将来的就业、创业打下坚实的基础。
4以赛促学、以竞强技
课外实践活动是大学生活的调节剂,而与专业相关的竞赛活动不仅可以丰富学习生活,还可以起到“以赛促学、以竞强技”的作用。竞赛内容可以是基本的操作技能,如基本技能大比武,也可与企业、学院教师的科研项目对接,设立创新设计大赛、项目挑战赛等。课外科研竞赛的开展,培养了学生的学习兴趣,调动了学习的自觉性和主动性,变要我学为我要学;可以让学生认清自己的实力,明确自己的优劣,确定自己的提升目标;可以让优秀的学生有充分展示自己的舞台,增强自信心和竞争实力;营造“比、学、赶、帮、超”的浓厚学习氛围,强化基本技能,增强创新能力,达到共同进步的目的。竞赛活动与企业实践及科研的对接,还有利于调动企业助学的积极性和深化校企合作,学生真正学有所用、学有所得。在广西高校大学生化学实验操作技能竞赛中,我院学生荣获二等奖5人次、三等奖8人次,不但学生的技能得到锻炼,教师通过技能竞赛,也能找到自己教学中的不足,有利于教学质量的提高。
5教师队伍的双能化
法国教育家埃米尔•涂尔干说:“教育的成功取决于教师,教育的不成功也取决于教师。”一所学校的办学水平、育人的质量如何,在相当程度上取决于教师的质量。而部分地方院校存在学科带头人缺乏、教师队伍不稳定性、学术科研水平不高、实践能力薄弱、为地方经济建设服务力度不够等问题[6]。应用型本科院校必须要建设一支理论知识丰富、实验技能熟练,又具有丰富的实践经验的“双能型”师资队伍。近几年来,我院加大人才引进、培养和柔性聘用的力度,有计划地选送中青年教师到企业、工程院所等接受培训、挂职工作和实践锻炼,促进现任教师的“转型”。只有深入企业工作或调研,才能熟悉实际的生产流程和企业的需求,及时调整教学计划、更新教学内容,避免理论与实践的脱节;积极引进多名在有机合成研发和企业生产方面有丰富经验的双能型教师,发挥其知识和实践技能的引领作用;有选择的在企业、科研院所建立专业教师挂职或顶岗锻炼基地,形成一套优势互补、合作共赢的机制。化学与生物工程学院现有教师50人,其中教授6人,研究员1人,副教授16人,具有博士学位的教师14人,双师型教师12人。预计2017年前,“双师双能型”教师占专任教师的比例达到50%以上,基本满足教学需求。科学研究领域,我们也逐渐形成了自己的特色,尤其是在有机复合材料和多功能有机改性剂研究上取得了重要科研成果。
6结束语
有机化学实验教学中引入了“多样化的教学方式、特色的实验课题、指导与自主探究相结合的实验模式”,激发了学生的学习兴趣,优化了实验效果;通过“以赛促学、以竞强技”活动,培养了学生的综合应用和创新能力;通过人才引进、培训和共享等方式组建“双能型”师资队伍,为应用型人才的培养提供了保障。从实习反馈及就业情况来看,我院学生受到了用人单位的欢迎与好评。我院参加广西高校大学生化学化工类论文设计和“挑战杯”课外学术科技竞赛的学生人数逐年增加,获奖人数也不断增多。近年来,我院学生获得各类科研项目立项13项,合作发表科研论文16篇。随着社会的发展、科技的进步,社会对人才的要求越来越强调综合素质和实践经验。今后我院将继续推进有机化学实验教学改革的深入研究,搭建多种平台,立足当前放眼未来,从培养专业技术型向培养复合型人才的目标迈进。
参考文献
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[5]王敏,李军,桑雪梅,等.有机化学实验的开放教学模式[J].重庆工学院学报,2007,21(10):169-172.
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1 eChem的主要功能
eChem软件的主要有三个功能: Construct(构建)、Visualize(观察)和Analyze(分析)。Construct(构建)即可以方便自主地在工作区创建有机分子结构,软件自动形成三维的分子空间结构(默认是球棒模型),通过移动鼠标,就可以从不同角度观察这些空间结构(见图1)。此时如果点击Visualize(观察)菜单,软件底部的下拉列表就可以方便地对于所构建的分子模拟出球棒模型(Ball and Stick)、键线式(Wirefram)和比例模型(Space Fill),非常直观(见图2)。当按住鼠标的左键,就可以自由地全方位旋转窗口中的三维分子模型,观察到分子的三维空间和各个原子排列状况。当选择Analyze(分析)模块,软件会提示“Do you want to analyze just some of your molecules,or all of them at once?”(是否立即分析全部或部分分子?)这其中有两个选项,一个是部分分子(Some molecules),如果选择了就可以选择特定的分子进行性质比对;如果选择了所有分子(All molecules),则会把所有已经创建的分子进行比对;比对的内容是这些分子的参数,如熔点、沸点、分子量、原子数目、碳原子数量、偶极距、表面积等,便于分析了解构建分子的物理性质以及分子组成状况(见图3)。在操作中可以通过Choose Property(性质选择)项一个一个地列表出来,如果所选择的数据没有,就显示Unknown(未知)。
图1 eChem的构建(Construct)界面
总之,eChem软件简洁、小巧、实用,由于该软件是共享版的,不需要授权(License),可以免费共享给同学们课后自习和复习之用,也方便同学们自己来研究探讨分子的立体结构,提升学习兴趣。
2 eChem在有机化学教学中的应用
笔者在教学中通过软件非常方便地显示三维立体图形的特点为学生讲解和演示了有机分子的空间结构,取得了不错的效果;同时,还可以利用该软件进行有机分子的物理性质和立体化学的分析与讲解。
图2 eChem的观察(Visualize)界面
图3 eChem的分析(Analyze)界面
2.1 性质列表比较
有机化学结构复杂,性质有一定的差异,通过合适的分析(Analyze)列表对照,可以很好地比较各种有机物的物理性质(如:沸点、熔点等),如图4(右)就分别列举了乙烷、乙烯和乙炔的熔点、沸点等物理参数进行对照比较,便于讲述烷烯炔的物理性质差异;而图4(左)则列举了丙烷和乙醇的沸点差异,从而引入氢键对沸点的影响的讲述。这样增强了学习者的视觉刺激,帮助学习者对知识点的记忆。
图4 (左)丙烷、乙醇性质列表;(右)乙烷、乙烯、乙炔性质列表
2.2 立体化学的空间展示
有机化学的空间展示和立体异构一直是一个教学难点,通过eChem软件,可以帮助教师展示分子的三维空间,更方便地为学生分析分子的空间结构差异。
我院许多学生是文科生,对于空间想像能力不是很强,在讲述烯烃的“顺反异构”时(如图5所示的1-溴-1-丙烯的一对顺反异构体),学生会产生疑惑:氢原子和溴原子为什么不能通过双键碳原子的旋转交换位置?不理解含有双键的分子中会出现顺反异构体?笔者运用多媒体教学,应用eChem软件的立体三维图形,显示了氢原子和溴原子的位置是不可交换的,很好地展示了有机分子的空间结构,帮助学生很好理解了两个分子的空间结构的不同性和差异性,成功解释了顺反异构体的存在。
同样,在讲述对映异构的时候,可以利用eChem软件显示对映体之间的三维立体结构上的区别,通过把R-对映体和S-对映体的对照,并旋转对映体可以清楚的演示出两个对映体之间是无法完全重叠的,以及它们之间的镜像关系(见图6右),从而帮助学生从立体空间角度更好地理解了对映异构的概念,也方便了教师的讲解。
图5 1-溴丙烯的顺反异构体
图6 (左) 1-溴丙烯的三维球棒模型;(右)R-对映体和S-对映体的对映关系
eChem计算机分子建模软件使得我们能够借助计算机的多媒体教学系统,方便有效地构建分子模型及其三维空间,使教师更加简便地为学生演示分子空间的立体结构以及各种常见的性质,帮助学生更好地理解碳原子的杂化和化学键和有机分子比较真实的立体空间模型,提升了空间想象能力,同时也令学生加深了对微观世界的认识,而空间想象能力的培养对于学好有机化学是非常重要的。当然eChem也有一些不足之处,譬如软件自带数据库里的资源(如分子的分子量、熔点等)过少等,但是,eChem依然是一款有机分子三维空间展示的好软件,是学生学习和教师教授有机化学的好帮手。
参考文献
关键词:PBL教学法;有机化学实验;高等学校教学
0引言
PBL教学法的主要内容是通过教师结合学生的实际条件与需要,在课堂上有目的性地提出相关问题,推动学生们主动分析问题、解决问题,培养学生们独立思考的能力,不仅教授学生知识,也促使学生综合全面发展。教师们还需要通过PBL教学法营造出寓教于乐的教学环境,在轻松愉快的学习环境中加强与学生们的沟通,开阔学生们的思维,培养他们的创新思维。
1科学合理提出问题,提升学生的学习兴趣
高校教师在有机化学实验教学中应用PBL教学,一定要以设置实验问题为前提。好的开头是成功的一半。教师们要根据教学的实际情况、学生的学习目标以及学生们的平均学习能力来制定可实现的并且又有一定难度的实验任务目标,不能太难也不能太简单,难度要适中,太难或者太简单都无法提升学生的兴趣。科学合理的实验课题和内容能够很大程度上激发学生的学习动力,确保PBL教学法顺利开展,充分发挥其功能。例如在学习“乙酸乙酯”的时候,教师可以引导学生去查阅相关的实验操作和相关原理知识,凭借自己掌握的知识设计实验方案,教师们需要提醒学生吸收不同资料的优点,摈弃其缺点,博采众长,将不同实验的长处融入到自己的实验之中,确保学生们能够顺利完成整个实验,探寻其中的意义,将理论知识灵活地运用到实际操作中,这样能够使学生们充满成就感,建立起自信心[1]。
2成立学习小组,促进互动
交流与合作无论在社会的哪个领域内,都是非常关键的一环,在有机化学实验教学中的PBL教学法更是如此。教师们要根据学生的学习能力以及自身特点,来建立学习小组,通过学习小组的分工合作,开发每个学生潜力,塑造学生们的性格,在小组之中,针对每一次实验的各个问题和细节,学生们可以大胆提出自己的观念,然后通过商量与讨论,最终确定小组成员们都认可的实验方案,并着手分工为方案做准备工作。例如“以苯甲醛为原料制备苯甲酸苯甲醇”的实验课堂中,教师们将班级里的同学合理地分成若干个学习小组,男女混搭,每个小组的人数控制在3~5个人;之后根据本次课堂的内容提出难度适中的实验问题,引导学习小组去查阅相关资料,每个人带来自己的资料,发表自己的观念,对问题展开热烈的探究和讨论,同时共同开展实验,确保实验的规范性与科学性。在每个小组完成实验之后,教师要对不同小组的实验方法与实验结果进行科学、客观的总结工作,及时地指出每个小组实验方案的长处与短处,但总体上还是要鼓励学生们的实验成果。另外,还要促进每个小组尝试其他小组的实验方法,加强互相学习交流,展开讨论,学习不同的实验思路,开拓学生们的学习思维。
3建立健全科学的实验评价标准
在学生们完成了每一次的实验之后,教师们评价实验成果的标准直接影响教师是否能科学正确地认识学生们的实验与学习能力,也会影响到学生们对自己的正确评判,如果评价标准不够科学规范,那么教师和学生都将对自己以及学习产生误解,不利于PBL教学法的继续开展,不利于PBL教学法的发展。所以,高等学校应该请专业人士来建立健全专业合理的实验考核评价标准,并不断加强老师学习如何科学评价实验活动,完善实验成绩体系,这个评价标准与体系应该得到学生们的普遍认可,激发学生们学习的主动性与积极性,促使他们在公平合理的机制下,展现自己的天赋与能力,充分发挥自己的潜能与特长,取得令人骄傲的学习成绩。此外,小组最终的成绩也不能概括学生的学习情况,学生们的平时表现也应该作为参考加入到成绩考核中去,比如,教师们仔细观察学生们平时的学习态度,实验操作的熟练度和对实验结果的分析与探讨,最终的成绩可能是学生们的发挥不理想,并不能否定学生们在平时实验所付出的努力与获取的知识,教师们将学生的最终实验成果和平时表现结合到一起,再依据科学合理的教学评价标准,可以科学合理地考察学生们的学习成果[2]。
关键词:制药工程专业;有机化学;教学改革;探索
制药工程专业是为企事业单位、科研院所培养具有较好专业知识、较强的动手能力和一定管理能力的德、智、体等方面全面发展的复合型人才,特别是要注重核心知识和核心能力的培养。在制药工程专业学生培养过程中,理论教学和实践教学同等重要。理论课程为学生构建合理的、扎实的知识框架,使学生在学习过程中,核心知识不断增加,知识面不断得到扩展,学习能力不断加强。实践教学着重培养学生的动手能力,在具有较好核心知识的基础上培养学生的核心能力。邵阳学院制药工程专业是2015年开始单独招生的,之前设置为制药工程方向,所以在课程设置上也有了明显的变化。我校制药工程专业强调的应用型人才的培养,服务地方经济[1]。制药工程专业理论课程分为专业基础课和专业核心课,有机化学是制药工程的一门重要的专业基础课程,是为药物合成反应和制药工艺学等专业核心课程服务的。因此,有机化学教学效果的好坏直接关系到核心知识结构的搭建。有机化合物种类繁多,有机化学反应类型多样,有机化学反应机理抽象,而且随着科学不断发展,新试剂和新的化学反应不断涌现,进一步丰富了有机化学知识,学生在学习有机化学时总是感觉力不从心,不知道采用什么样的学习方法才能把这门课程学习好[2]。学生觉得有机化学难学的一个重要原因是没有很好的发现有机化学是一门系统性很强的课程,如何引导学生认识有机化学知识的系统性,传授高效的学习方法,提高学生的学习积极性是有机化学教学改革的重点。本文拟从有机化学教学内容、教学方法、教学手段、教学效果等方面对制药工程专业有机化学教学改革进行探讨。
1围绕核心课程,整合教学内容
有机化学是制药工程的专业基础课,是为药物合成反应、制药工程等专业核心课程服务,所以必须强调有机化学的基础地位。有机化学是研究物质性质、转化、分离等方面的内容。根据有机化学课程特点和地位,在教学过程中首先必须使学生分类掌握有机化合物的命名基本原则和方法,这是学习药物化学和制药工艺学的基础,是对药物分子结构进行命名的理论依据。其次,要使学生掌握不同有机化合物物理性质的变化规律,如熔点、沸点、溶解性等,这是学习药物分离和制药工艺学的基础。在掌握了命名和物理性质之后,重点是有机化合物的化学性质,在这部分内容的讲解过程中,必须使学生明白有机化合物的分类标准,每一类有机化合物官能团的特征,不同官能团能够发生反应的类型和反应位点,为什么能够发生反应,反应的活性中间体或过渡状态是什么,归纳出反应的共性,以方框图的形式将不同官能团的有机化合物所能发生的化学反应进行归纳总结,便于课后复习,一眼就能把具有相同官能团的化合物所能发生的化学反应类型看明白,简单明了。在讲解化学反应的过程中,辅以一些有特点习题来巩固加深对所学知识的理解,达到学以致用的目的。学好了这部分内容,为学习药物合成反应打下坚实的基础。最后讲解每一类化合物合成方法,而实际上有机化合物的合成是建立在有机化学反应的基础上的,所以讲解有机化合物的合成方法实际上也是对有机化学反应内容的复习,进一步加深学生对有机化学反应知识的印象,这样有利于制药工艺学的学习。
2改进教学方法,提高学习兴趣
由于有机化学内容多,反应机理枯燥、难以理解,所以学生刚开始接触有机化学就很容易产生厌学的情绪。如何调动学生的学习积极性,提高学生的学习兴趣,直接关系到有机化学教学效果。在讲解有机化学反应时,特别是一些经典的有机化学可以引入一些相关的历史资料来提高学生的兴趣,也可以引入一些实例来提高学生的热情。如讲解格氏试剂能够和卤代烃偶联的时候,就可以引入对溴甲苯的格氏试剂与邻氯苯腈反应合成沙坦类药物的关键中间体--氰基联苯;在讲解醇无机酸的酯化时,可以引入硝酸甘油可以做炸药;在讲解韩奇吡啶环合成的时候,可以引入苯磺酸氨氯地平的合成。这样可以使学生认识到所学知识的价值和意义。
3改革教学手段,拓宽教学渠道
随着科学的发展,多媒体在各种教学过程中得到普及,应用多媒体教学明显提高了教学效率和教学效果[3]。对于一些结构复杂的有机化合物的命名,在多媒体上展示出来直观明了,相对于传统的黑白板书,明显节约了时间。在讲解反应类型的时候,有利于开展对比教学法。在讲解反应历程的时候,可以根据反应过程逐步展示电子转移方向,更有利于对反应历程的理解。在讲解构型和构象时可以辅以动画,提高学生学习兴趣,提高学习效果,如纽曼投影为什么交叉式构象稳定而重叠式构象不稳定,环己烷椅式构象的翻转等都可以采用动画教学,在讲解反应过程能量变化图时也可以引入动画,使教学效果达到最佳。互联网技术的飞速发展,为教学渠道的拓展创造了良好的条件,因此除了在课堂上采用多媒体、动画来提高教学效果外,为了进一步提高教学质量可以采用QQ和微信平台为学生解疑答惑。本人在上第一堂课的时候就向学生公布了QQ和微信,并强调如果在课堂上有什么还没理解的,或者课后作业有问题的都可以通过这两种方式交流,事实证明效果很好,很多学生在学习过程碰到了问题都通过这两种方式得到了解决。网络课程是学生可以开展自主学习的另一种途径[4],邵阳学院有机化学是校级精品网络课程,本人是负责人,我会定期将更新过的教学课件挂在网上,同时对有机化学中的重点知识和难点知识录制了视频,以微课的形式展示在精品课程网站上,供学生自主学习用,以加深对重点知识和难点知识的理解。为了自我评价学习效果,在精品课程网站上有典型题型练习。
4注重培养目标,改革评价体系
我校对制药工程人才的培养目标是具有核心知识和核心能力,强调实践动手能力培养。有机化学是为药物合成反应、制药工艺学两门专业核心课程及专业实验、各种实习服务的,所以在评价体系上应该进行必要的改革,打破期末考试为评价教学效果的唯一方式。采取课堂占综合成绩的10%,课外占综合成绩的20%,期末考试占70%的评价体系。课堂主要随机提问,考察学生对所学知识的实际掌握程度。课外主要包括作业,与学生通过QQ及微信平台交流,考察学生对所学知识的理解及应用,特别是在和学生交流过程中要强调有机化学反应的实际应用,如卤代烃在氢氧钾的醇溶液里发生消除反应,而在氢氧化钠的水溶液中发生亲核取代反应;不对称烯烃与溴化氢的马氏加成和过氧化物效应等。同时引入一些工业上实际应用到的有机化学反应和学生进行交流,以提高学生学习兴趣。在期末考试试卷的选题过程中,也要强调对所学有机化学基本知识和基本理论的实际应用。譬如分离鉴别题可以引入一些药物生产过程中的实际分离问题,合成题可以引入一些简单具有特色药物分子的合成。
5参加科研活动,锻炼动手能力
学生可以通过申请科研立项来提高自己的综合素质,如申请大学生研究性学习和创新性实验项目,该项目分为校级、省级、国家级。学生要写好申请书必须查阅相关的文献资料,再根据所学的理论知识,提出项目预期可以达到什么目标,取得什么结果,在此过程进一步加深学生对所学基本理论知识的理解和认识。若项目获批,必须开展相应的试验工作,这样使学生有将理论知识应用于实践机会,如果理论知识在具体实践中得到了验证,将进一步提高学生的学习积极性。学生也可以通过参加挑战杯,大学生化学化工课外作品竞赛,大学生化学实验竞赛等活动来提高自己的动手能力。参加大学生化学化工课外作品竞赛不仅可以提高学生动手能力,还可以提高学生的科学研究能力和论文写作能力。这样一来,学生可以变被动学习为主动学习,提高各方面综合素质,为更好地适应社会需求奠定坚实的基础。
6结语
为了提高有机化学教学效果,应该适应社会发展,不断改进教学方法。必须以学生为本,着重提高学生学习主动性,强调学以致用,培养学生学习兴趣,使综合素质得到全面锻炼。
参考文献
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