有机化学设计性实验教学内容的选择与实施

李克华

（长江大学化学与环境工程学院 湖北 荆州 434023）

有机化学设计性实验教学内容的选择与实施

李克华

（长江大学化学与环境工程学院 湖北 荆州 434023）

在有机化学实验教学中开设设计性实验是提高实验教学质量、培养学生创造能力的有效途径。本文主要介绍了有机化学设计性实验教学内容的选择及实施办法，指出“天然有机化合物的提取”和“Lewis酸催化合成有机酯”是两个适宜的有机化学设计性实验项目。

有机化学；实验教学；设计性实验

实验教学作为高等学校教学工作的重要组成部分，是培养合格人才的基本环节，在学生能力培养和综合素质提高方面有其独特的作用。通过实验教学，可以培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力、正确的思维方法及严谨的科学态度和工作作风等，在培养“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的创造性人才方面，实验教学更有其重要意义[1]。现行的基础化学实验教学体制下，实验教学内容以验证性实验为主，教学方法上，实验仪器和药品由实验员准备，教师讲解和演示，学生“照葫芦画瓢”完成实验。虽然验证性实验对培养学生熟练地掌握基本实验技能、加深对基本理论的理解无疑是非常重要的,但对于培养学生独立思考和解决实际问题的能力是远远不够的，也不利于学生创新能力的培养。因此,当前高校实验教学改革应该：“面向21世纪教学内容和课程改革计划，保留少量必开的经典验证性实验,增开综合性、设计性实验”。

所谓设计性实验,是指学生根据给定的实验任务书，查阅文献资料,自行设计实验方案、准备实验仪器和药品、独立进行实验操作,最后书写实验报告,总结实验结果的实验。由于设计性实验的主体是学生,整个实验过程由学生独立设计和操作，实验中出现的问题由学生自己提出并设法解决。因此,在培养学生的创新意识和创新精神、提高学生分析问题和解决问题的能力、提高学生综合能力方面具有重要的作用[2、3]。

由于这种设计具有较大的灵活性,需要学生在牢固掌握基础知识和基本方法的前提下富有创造力。因此,如何合理选择设计性实验教学内容和有效实施实验教学便显得尤为重要。

1 设计性实验教学内容的选择

在有机化学实验中,即使实验目的和要求相同,但如果实验原理和实验方法不同,实验方案也往往具有多样性。因此实验教学中,如能选择典型的课题通过多种实验方案的设计和实施,则可有效地训练学生思维的广阔性。其次实验内容要简便可行。因此，选择作为设计性实验的内容,应当是学生能够根据自己所学的有机化学知识和技能,独立的或在教师的启发指导下,灵活并创造性地对所提出的实验内容给出解决方案。

设计性实验教学内容的选择是进行实验设计的关键一步,决定着实验能否顺利解决。课题面选择过小或过于简单便失去了“设计性”实验的意义,难以达到培养学生创新能力的目的,反之,课题选择过大或实验指标过高,超出学生的能力范围,使学生丧失信心,也得不到相应的效果。选题的一般原则是根据教学大纲,兼顾学科发展现状与趋势,以学生已经掌握的基本知识为基础,可适当高于所学知识,有利于学生将已学过的知识系统化和实用化,有利于启发学生探究学科理论。选题最好与科研任务结合起来,充分体现设计性实验的探索性和创造性。目前,针对有机化学实验课程,我们主要选择以下2个方面的实验作为设计性实验。一个是天然有机化合物的提取，如芹菜、马齿苋等植物中黄酮的提取，另一个是Lewis酸催化合成有机酯，如乙酸乙酯、乙酸正丁酯的合成等。前一个实验可以让学生进一步了解有机化学与生活的密切关系，学习从天然植物中提取有用成分的方法，进一步激发学生学习有机化学的兴趣。后一个实验则可进一步拓宽学生的知识面，学生不仅知道浓硫酸可用作催化剂合成乙酸乙酯，通过查阅文献还能知道硫酸氢钠、四氯化锡、三氯化铝等也可作为催化剂合成有机酯。这两个实验的方案设计可以多种多样，实验方法既简便易行,又包含了多种实验操作，并且符合“绿色化学”的要求，因此，很适合作为设计性实验。

2 设计性实验教学的实施

2.1 实验准备——方案设计

教师布置实验项目之后,学生利用课余时间到图书馆、资料室查阅有关手册、文献进行分析选择,同一组的两个同学互相讨论,最后根据所学的理论知识和实验基本方法及操作给出实验方案。在正式做实验前交指导教师审阅。教师审查其设计是否合理,如果其中有一些小错,可以不予提出,让学生在实验的过程中自己去发现并纠正。但如果是原则性的错误以致会导致仪器设备的损坏,或者会造成不安全影响,教师应及时给予指出,并加以提示,让学生能设计出基本合理的实验方案。对没有完成好实验设计方案或实验设计方案不合格的学生,指导教师可不让其做实验。对预先没有给出仪器与试剂的设计性实验,教师还需根据学生的实验方案准备所需的仪器与试剂。

2.2 实验进行——操作与探索

对于有机化学实验课程的设计性实验,由于学时数较少,设计性实验中所涉及到的少部分内容及仪器对学生来说有的还比较生疏,所以在实验课前,教师还要作简单的提示和讲几条注意事项。学生根据自己的实验方案进行实验。在实验过程中,允许学生对实验方案进行适当的调整。实验过程中,教师应认真巡视,观察每位学生的每一个操作,发现不合规范的操作及时纠正并给予示范。根据学生不同情况,随时提出具有针对性的问题,以启发他们认真观察和分析实验现象,增强他们独立思考和解决问题的能力。

2.3 实验总结——报告与交流

在实验结束的时候，每人都要提交一份实验报告，并可一般安排1个课时开展实验报告会，利用PPT的形式进行实验答辩。各小组将实验原理、实验方法与结果陈述结束后，指导教师和其他小组可以进行提问，实验小组成员进行答辩，使每个学生对不同题目的设计性实验都有一定的了解。通过总结交流使学生体验研究过程，扩展知识面，开拓视野，将学到的感性知识上升为理性认识。指导教师可对整个设计性实验情况进行全面总结，指出共同的问题和不足，对富有创造性的设计实验小组进行重点讲评，充分肯定学生们的大胆设计和创新实践，培养提高学生的求知欲望和创新能力。

总之,有机化学设计性实验对学生扎实掌握有机化学基础理论、基本知识和技能,培养创造性思维能力和动手能力的培养有着非常明显的效果,是一种富有活力的具有创新激情的实验教学,能够为学生提供一个发挥自主创造能力的天地。在这个天地里,可以培养学生探索研究“未知”事物的性质,发挥学生的主动性、积极性、独立性和创造性,使实验教学过程变成学生发现信息、捕捉信息、加工信息、研究问题、增长知识的过程，是培养学生创造能力的有效途径。几年来的实践表明，“天然有机化合物的提取”和“Lewis酸催化合成有机酯”是两个适宜的有机化学设计性实验项目，在培养提高学生的创新思维和创新能力等方面都起到了积极的作用。

［1］孟庆繁，逯家辉，王贞佐，等.探索性实验是创新型人才培养的有效途径[J].实验室研究与探索，2004，23(1)：85-88.

［2］高艳阳,董培荣,王金霞.对设计性实验的认识与思考[J].实验技术与管理, 2003,20(6)：125-127.

［3］张捷莉,丁旭光,赵彩虹.开设设计性化学实验的探索与实践[J].鞍山师范学院学报,2002,4(3)：68-69.

李克华（1964—），男，湖北洪湖人，1984年毕业于华中师范大学化学专业，获理学学士学位，1997年于石油大学获工学博士学位，现为长江大学教授，主要从事实验教学与研究工作。

※湖北省教学研究项目2010345，长江大学教学研究项目2009017。

王爽］