有机化学设计性实验教学的探索与体会

李秋玉 张丽萍 丁艳 刘福红

摘 要： 以《有机化学》本科教学大纲为依据，结合我校有机化学实验教学的实际情况，开设了以乙酸正丁酯合成为主题的设计性实验，通过初步的探索与实践表明，此设计性实验的开出不仅可以提高学生在有机化学方面的综合实验技能，而且可以加深学生对理论知识的理解，培养了学生分析及解决问题的综合能力，同时增强了学生对本门课程的学习兴趣，也增强了与他人相互交流和合作的能力。

关键词： 有机化学；实验教学；设计性实验

[基金项目] 吉林省教育厅教研课题（A201206）“新建本科院校设计性化学实验的研究与实践”；吉林工商学院教研课题（201109）“新建本科设计性化学实验的建设与实践”。

有机化学是我校为食品科学与工程、生物工程及粮食工程专业本科学生开设的一门专业基础课。有机化学是一门以实验为基础的学科，而实验教学又是有机化学教学的重要组成部分，实验教学的水平和质量对提高有机化学的教学质量、教学效果起着理论教学环节不可替代的作用。改革实验教学，培养学生的科研思维及创新能力，不但是有机化学教学改革面临的重要课题，也是培养具有应用型人才的一个重要环节。为此，我们在2012级食品科学与工程和生物工程专业的有机化学实验教学中开设了以乙酸正丁酯合成为主题的设计性实验。

1. 开设设计性实验的必要性

目前已开设的实验多为基础验证性实验， 学生基本上按照实验讲义的操作步骤进行，照葫画瓢，所用的药品、试剂、仪器设备在实验前均由老师预备好，而且老师还要在课堂上讲授一遍，由于学生有依赖意识，结果导致部分学生课前不预习、课中操作能力差、课后收获不大的不良现象。为了强化学生分析和解决问题的能力，有必要在该课程实验中增加设计性实验。

设计性试验是以探究为载体，构建一种开放式、学生自主参与和创建性的实验教学模式，就是由学生根据实验目的，在理解实验原理的基础上，灵活运用知识和技能，进行创造性思维和实验的活动.通常是将平时在教学中通过演示实验和分组实验所掌握的基本实验方法、实验原理以及所熟悉的实验仪器，设计改良实验，观察、分析实验现象、处理实验数据等.这是一个综合考查学生运用知识能力，分析及解决问题的能力，甚至与他人交流和合作的能力.

2. 开设设计性实验的基本要求

2.1 确定实验课题

掌握好课程大纲规定的基本操作实验是实验设计的基础。根据学生已学过的知识以及掌握的基本操作技能，提前一周公布设计实验的课题，其内容可涵盖探究物质性质、实验产物、实验条件或联系实际，解决生产生活中的化学问题等，例如我们给学生的实验课题是乙酸正丁酯的合成，并提供三氯化铝、三氯化铁、硫酸铁铵、硫酸氢钠、对甲苯磺酸、杂多酸、固体超强酸等催化剂供学生选择一种与浓硫酸做催化剂进行合成结果比较。学生以2人为一小组，经过选题后进入设计实验阶段。

2.2 确定实验方案

实验设计阶段主要是让学生查阅文献，搜集资料，教师加强对实验方案的指导，学生对查阅到的资料进行整理，撰写一份初步设计方案，并交指导老师审阅，老师侧重审查学生方案的可行性、科学性和安全性，学生根据老师提出的修改意见进行修改完善，有完整的设计实验方案，方可进入实验室进行实验。

2.3 实施实验方案

实施阶段是学生根据计计的实验方案和技术路线，进行实验操作。自己动手操作，不断强化对仪器操作与实验方法的熟悉。同时了解实验设计要有对照、能重复。记录实验过程中的现象和数据。在整个实验过程中老师主要是加强巡视及指导。教师还要引导学生对实验结果进行综合分析，对出现一些问题进行充分的讨论和分析，究其原因。

2.4 完成实验报告

总结阶段学生经过实验操作后，对实验结果进行整理、分析和讨论，最后完成实验报告，老师在这个阶段主要是对学生的实验数据、实验结果进行评议和评分。

3. 开设设计性实验的几点体会

3.1 设计性实验可以增加理论教学与实践的联系

开设设计性实验可使学生将理论知识与应用过程结合起来，可以通过实验进行知识点的融会贯通。乙酸正丁酯合成实验中，涉及的主要有机化学知识点包括催化剂的选择及作用、反应的原理与条件，如何提高可逆反应的产物产率及反应的速率等，这些知识均为本课程的重点内容，学生们将枯燥的理论与丰富的实验过程结合起来， 提高学生运用知识解决问题的能力。

3.2 设计性实验可以增强学生的综合实验操作技能

传统验证性实验常针对某一部分的知识进行实验应用，而设计性实验是将多方面知识融合在一起，训练学生综合实验技能。开设性实验实验有利于提高学生的综合素质。

3.3 设计性实验可以增强学生的科学研究意识

在实验完成过程中，学生可以运用所学知识分析和解决实际问题，通过查阅资料获取相关信息，通过独立完成实验报告，对实验结果和存在问题进行分析与讨论，指出改进实验方案的措施。有利于培养学生进行科学研究的能力和态度，为今后的研究和工作打下坚实的基础。乙酸正丁酯常规试验用浓硫酸做催化剂，但浓硫酸具有腐蚀性，有很大的安全隐患而且产率不较低。可以引导学生选用其它无腐蚀性的催化剂进行创新性的改进，这样有利于扩展学生的思维空间，培养他们的创新意识。

3.4 仪器设备是开设设计性实验的保障

仪器设备要满足实验的需要，目前的状况是学生多，仪器设备少，给设计性实验带来许多困难和不便。希望学校要加大经费投入，解决现有的实验条件问题。

总之，实验教学起着理论教学环节不可替代的作用，设计性实验的开设不仅培养了学生提出问题分析及解决问题的能力，还激活了学生的探究及创新意识。在上述乙酸正丁酯合成实验中，涉及的有机化学知识点较多，包括反应原理，如何提高可逆反应的产物产率及反应的速率等，同时实验还需要学生独立设计完成，不仅训练了学生的综合实验技能，而且还增强了学生对本门课程的学习兴趣，也增强了学生的团队协作能力。本校已初步开设有机化学设计性实验， 取得了较好的效果。

参考文献

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作者简介：

李秋玉（1964-），女，吉林工商学院基础部教授，研究方向：化学教学研究。