马 学 林,杨 威,李 洁 鹏
(1.包头师范学院材料物理与化学重点实验室,内蒙古 包头 014030;2.内蒙古大学公共管理学院,内蒙古 呼和浩特 010070)
有机化学实验是化学专业尤其是师范类化学专业学生必须掌握的基本课程之一,也是有机化学教学的重要组成部分[1]。结合我校(包头师范学院)化学师范专业学生在有机实验中存在的问题,我们有机教研室着重从四个方面对我校师范类学生有机化学实验课程进行教学改革,并收到了较好的成效。
从生源角度考虑,我校本科生的基础相对比较薄弱。学生对化学专业的基础知识掌握不牢靠,对于大学化学实验中的一些专业术语不清晰,学生主动学习热情不高,学习方法含糊,缺乏引导;从大学实验课的安排角度考虑,大学期间学生共计要完成无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验和物理化学实验等,这些实验的安排是依据本科教学培养方案而定,让学生逐步接触化学学科所涵盖的基本内容,同时学科从某种意义上已经存在了分支,比较细化,学生在理论学习过程中感觉学的东西挺多,反而淡化了学生对实验技能的锻炼;从理论与实验衔接上考虑,基本上能够实现理论知识与实验的相互衔接,但有时也存在先实验后理论,给学生掌握实验造成了很大困惑;从学生对待实验的态度考虑,学生主动预习、主动查阅相关资料、主动分析实验现象、主动向老师请教实验相关问题等现象非常少见,没有养成良好的实验态度,缺乏主动钻研实验的精神;从学生做实验的过程考虑,学生没有养成良好的实验习惯,缺乏认真负责的态度。只是简单的、机械的重复实验课本中的反应步骤,实验失败了不会分析原因,实验中的现象与课本中的不一样,就不知道如何是好,更谈不上让学生在实验完毕后,谈谈实验感想,提一些改进意见,大体形成“匆匆来,匆匆去”的局面;从学生继续深造来看,学生往往只重视理论知识的学习,忽视了实验技能的掌握,从每年的研究生录取看,很大部分的学生由于实验技能不过关被差额掉。
鉴于以上问题的出现,有机教研室通过四个方面的教学改革,进一步完善有机化学实验教学,从根本上理顺实验教学的目的性,通过学生教学实验的验证,并得到了较好的效果。
按照11版教学培养方案的修订,有机化学由原来的126学时减少到108学时,上下半学期各54学时。同时,有机化学实验也做了相应的修改,由原来的90学时减少到70学时,上下半学期各35学时。
在此次教学方案修改的同时,有机教研室依据教育部规划教材特点,结合我校化学专业长远发展需求,立足于学生可操作性,本着“微型化、节约化”原则,进一步梳理与完善了有机化学实验教学内容。在坚持熟练基本操作的基础上,将教师科研方向中的一些原料合成作为教学内容引入到了有机化学实验操作中,例如,将降冰片烯二酸酐的制备引入教学环节,让学生在巩固双烯合成理论的基础上,进一步熟练如何利用已知原料合成目标产物的方法。
图1
再如,在重结晶实验操作中,由于原料的恒定性,学生实验往往很容易形成机械操作、简单重复和照方抓药等特点。为了打破重结晶原有实验原料的单一性,我们借助重点实验室这一平台,跟有科研项目的老师一起交流并达成共识,他们合成的粗产物直接应用到有机化学教学实验中,形成了原料种类多样性。变换原料,学生就得通过重结晶的步骤,合理选择理想溶剂,提高了学生参与实验的主动性,同时也为老师科研提供了保障,避免了实验产品的浪费。另外,对先前的常量化实验也进行了改进,引入了微量实验仪器,树立学生节约意识,进一步强化学生的实验技能。
传统的实验教学模式只注重学生实验结果,往往忽视了实验过程。有机化学实验教改过程,首先,注重实验前的准备。让学生通过相关文献检索,吃透实验操作中的一些问题,熟悉物料性质,确保实验顺利进行(见图1)。
其次,全面干预学生实验操作过程。在实验操作过程中既要强化学生的实验操作技能,对于违规操作行为,要及时纠正,必要时要作为典型案例,引导全体学生注意,同时还要全面跟踪学生实验过程,设立专门教师实验台,实现学生和教师共同实验,在实验操作中及时将实验过程中出现的问题反馈给学生,进一步培养学生对一些反常现象的理解和认识,锻炼学生分析与解决问题的能力(见图2)。
图2
第三,做好实验结果总结与实验报告信息反馈。对于实验结果来说,由于个人的操作或多或少存在差异,尤其在现象描述、收率计算和物理参数测定等方面都多少存在分歧,采取集中讨论与分散交流相结合的方式,干预学生实验结果讨论,引导学生对实验结果做出正确的判断,为后续实验报告的书写奠定基础;对于实验报告信息反馈,一要坚持原有认真批改实验报告的做法,二要在新的实验开始时做好实验报告的点评工作,既要突出表扬优秀的实验报告,也要指出不合格的实验报告,通过以“优帮差”,切实发挥好“传帮带”的作用,逐步完善学生对实验报告的书写。三是对学生在实验创新中提到的一些改进措施要给予合理的解释,激发学生积极尝试实验的热情,增进学生对化学实验的兴趣。
老师通过实验教学中的“预习、操作、卫生和实验报告”可以直观地给学生在某个实验中给予合理的分数。反过来,学生也要发挥监督老师的作用,通过教学评价体系,可以反映出教师在实验教学中的投入。学校虽然每年都通过教学评价系统,让学生对老师教学做出客观公正的评价,进一步激发教师的教学热情,但效果往往不是很理想。我们在有机化学实验教学环节中引入了“一个实验一评价体系”,采取无记名信息反馈,梳理后将意见转达给任课教师,通过教研室活动讨论,确定整改措施,并及时地应用到下一个实验中,并将有用信息扩大到了整个教研室活动中,使得教师在教学中丰富阅历,使得学生在学习中长了见识。这种做法在学生与教师中已经形成了良性互动,并得到了很好的评价效果。
有机化学实验是在大学二年级开设,学生已经初步掌握了一些基本的实验技能操作,在有机化学实验实验教学过程中,积极引导学生参与教师科研活动,增强学生对学科前沿知识的了解,提升学生对化学实验的兴趣。具体可通过内蒙古每年举办的“挑战杯”科技作品竞赛和毕业生毕业论文的设计两个途径进行尝试,让学生以兴趣小组形式参与到教师科研项目中,让学生从教师科研活动中吸取宝贵的信息资料,获得长足的进步。
例如,β-氨基酮类化合物的合成(Mannich碱)是有机化学理论知识中的内容,基本的有机化学实验教学中并没有此类化合物的实验操作内容,是一个综合性很强的实验操作,学生要从多组分溶剂的选取、TCL(薄板层析)、重结晶、熔点测定等一系列实验技能入手,扩展了学生的思路,增强了有机实验手段的连续性和衔接性。
截至目前为止,已有两届学生10多人次,借助教师科研平台,参与内蒙古自治区“挑战杯”科技作品竞赛,并获奖;有三届学生15人次,通过参与教师科研活动,发表了高水平的学术论文。
当然,这些成绩的取得反过来又促进了实验教学的运行,在培养学生实验技能的同时,进一步拓展了学生在实验中“敢想、敢问、敢做”的理念,从某种意义上也完善了新版教学培养方案。
总之,学生是学习的主体[2]。在有机化学实验教学过程中,无论是改进实验,还是增补实验,都是围绕学生的发展而设计,多给学生提供一些动手、动脑的机会,让学生在“做中学”、在“学中做”,充分调动学生学习的积极性,促进有机化学实验教学改革,提高学生的学科素质和创新能力,这才是有机化学实验教学改革的创新价值所在。
[1]毛燕,等.农林大学“有机化学实验”课程教学的探索和实践[J].化学教育,2013,34(8):59-61.
[2]严新.应用型本科基础化学教改探讨[J].广东化工,2011,38(9):218-219.
[3]郑春满,韩喻,谢凯.有机化学实验教学改革与学生创新能力培养的研究[J].高等教育研究学报,2011,34(1):98-100.
[4]游圆丽,李超超,黄树辉.大学化学教改之绿色化学实验探究[J].考试周刊,2013,14(14):16-17.
[5]康映卓.优化化学实验教学的点滴做法[J].化学教育,2013,34(12):72-73.