工科有机化学实验教学仪器改革与创新能力培养

徐 粉 ， 张华林 ， 尹志刚 ， 康位粉

(郑州轻工业学院 材料与化学工程学院 ， 河南 郑州 450002)



工科有机化学实验教学仪器改革与创新能力培养

徐 粉 ， 张华林 ， 尹志刚*， 康位粉

(郑州轻工业学院 材料与化学工程学院 ， 河南 郑州 450002)

从当前实验教学仪器的实际情况出发，针对工科院校有机化学实验教学中存在的问题，结合自身的体会，重点从实验类型、教学仪器装置入手，对有机实验教学仪器改革进行详细探讨，在实验教学过程中提高学生的创新实践能力。

有机化学实验 ； 教学 ； 创新 ； 改革

有机化学实验是各个高校化学类专业重要的实验基础课，是我校精化、化学、应化、高分子、食品工程、环境工程、电化学、烟草工程等专业的重要必修实验基础课[1]。实验基础课是对有机化学基础知识、基本理论的实践和强化锻炼的课程，可以提高学生分析和解决问题的能力，因此有机化学实验课程显得尤为重要。有机实验涉及的种类多、覆盖度大，内容主要集中在：有机物的合成、分离纯化、结构鉴定。大学有机化学的实验要求主要是让学生学习并掌握基本的实验技能，学会实事求是，培养严谨的科研素养，为后期的工作奠定基础。

1 当前实验教学的现状分析

传统有机化学实验多属于验证型、重复型实验，不能有效地调动学生的实验积极性，更不能发挥学生创新的潜力。缺乏微量实验，不能培养学生的精密称量习惯；缺乏溶剂处理实验、无水无氧实验，与现代前沿化学脱节。目前的实验往往局限于合成，而忽略了对产品纯度的测试，弱化了学生对产品纯度重要性的认知。合成、分离、检测的系统化教学可以提高学生对有机化学实验的整个过程的理解，使学生思路清晰，明白自己在做什么、做出了什么，而不是盲目的操作，不求甚解。创新型实验已经成为发展的重点[2]

2 对有机化学实验教学的探索

工科院校不仅要培养出高级科研人才，还要培养出高级工程师，因此，实验教学就显得尤为重要。因此，深化实验教学改革，发挥实验教学对于培养创新型人才的推动作用[3]。实验教学仪器是学生实验的基本保证，教学仪器的设计和改革可以提高学生的实验效率，提高学生的动手能力，结合我们近几年的实验教学经验，我们将从以下几个方面对有机实验教学进行改革：

2.1 革新观念、发展创新实验思路

“注重学生综合素质的提高，培养学生的创新意识和实验能力”是教育部提出的新世纪人才培养宗旨。在教育领域中，重视理论教学而轻视实践教学的思想严重影响了创新型、实践性人才的培养。改变实验教学从属于理论教学的观念，重新认识实验教学的重要地位，以实验教学改革为出发点，通过实验教学培养学生分析和解决问题的能力[4]。

2.2 发展发散型实验，激发学生实验兴趣

所谓的发散型实验是期待给与学生更多的思维和创作空间，结合所学的专业知识进行路线设计、分离纯化、产品纯度检测、产品结构表征。目前的本科实验教学在这种综合性的实验方面尤为不足，分段管理导致检测不是很及时，让学生做实验的时候没有实验的成就感和喜悦感，从而产生对实验的不重视。而创新型实验则是希望学生通过阅读文献、查阅资料、调研市场需求，对一些药物分子进行路线设计优化，期待能申请药物合成新路线的专利并进行转化。

考虑到学生就业的需求，化学类专业的学生多数选择在制药公司工作，为了使学生能更快的熟悉和融入这类行业，我们在本科教育阶段就应该进行锻炼和培养。在学生掌握了基本的合成操作之后，在大三阶段可以开启发散型和创新型实验平台的启用。发散型实验和创新型实验也不是完全没有范围限制，因为有机化学反应覆盖面很广，后处理及检测方法也比较多，本科阶段的实验也并不能完全涉及。考虑到实用性，我们将主要目标放在具有药物活性的简单分子设计上。

在大二有机化学课程学完后，也就是暑假阶段给出学生题目。题目分为两种：一种是在老师给定的药物分子中自由选择，一种是自己给出理想的目标分子。为了避免有的学生浑水摸鱼，在各自题目选定后，进行抽签分组，3人一组。之后利用假期整理材料，结合有机化学知识设计合成路线。大三开学前两周与教师进行讨论并进行试验论证，第三周开始进行小试，要求试验过程3人必须同时到场进行平行实验，试验、讨论、记录必须齐全。小试实验结束后，对产品进行分离，结合文献，选择合适的分离手段，包括：重结晶、柱层析、蒸馏等操作。分离完后及时进行HPLC检测样品纯度，纯度符合要求后，进行结构表征，主要包括高分辨质谱和NMR。确定目标分子后，对照已经报道的合成方法，分析收率、纯度等指标，判断此合成路线的优缺点。

2.3 设计出多套实验装置，提高学生综合素质

制作出多套甘油作为油浴的加热搅拌一体化装置：以甘油作为油浴，在装置中引入加热管、温度控制部件，设计温度可调可控的加热装置，提供均匀稳定的热源；制作出多套便携式水蒸气发生装置：对简单易得、廉价的电热杯进行升级改造，进行密封、引入导气管、安全指引管，初步做成水蒸气发生装置，再对装置进行完善和美化，设计出水蒸气发生装置。在实验过程中让学生将新式装置与传统装置相比较，培养学生运用对比归纳法，这种方法不仅可以让学生系统地掌握知识，还能通过对比记忆的方法对基础知识加深理解，并可将这种方法用于其它课程的学习；制作出多套功能多样化的实验装置台：我们将对铁架台进行整合，增加铁架台底座的质量，增加装置搭建的稳固性，设计出多套功能多样化的实验装置台，提高学生搭建实验仪器的效率，在实验讲解过程中有意设计问题，例如指出新型装置的优势，激发学生的学习兴趣，在引导学生对有机化学认知的基础上，增强学生的思考和动手能力。组织对此感兴趣的同学，从事相应的测量、切割、焊接工作，并请学生提出并实施改进意见。注重与实际的结合，激发学生的学习兴趣，在更高层面上喜欢有机化学，将被动的灌输式教育转变为自主的学习，这样就有利于对基础知识的掌握，还能更好地发挥学生的主观能动性，培养学生的创新思维，重点在于以仪器改革为契机，调动学生思考问题的积极性与主动性。

2.4 录制有机化学相关实验过程，发展多元化实验教学模式

课堂上的理论知识相对来说比较抽象，适当的实验会增加学生对知识的理解，但对于一些很重要的化学反应，由于操作复杂，在基础实验中未涉及，应该采用录像的方式全程拍摄反应准备阶段，反应操作过程，反应处理，产品处理等过程，让学生亲眼看到实验现象，实验结果，这比枯燥的口述更有说服力，更能加深对反应的理解。

3 结论

本文结合实验教学过程及实验仪器改革的具体情况，初步探索有机化学实验教学仪器的改革对学生创新和实践能力培养的影响，结合国内外名校名师的实验教学方法及教学模式，逐步完善工科院校有机化学实验课程的教学体系的改革。教学方法、教学模式、教学手段遵循“以人为本”的教育理念，设计新型的热源—搅拌一体化装置，独特快捷的水蒸气发生装置，鼓励学生思考装置变革的意义与思路，激发学生对工程设计与有机化学实验的认识，增进其跨专业合作能力。新设备的引入将有效地缩短反应时间，进而有利于提高反应效率。最重要的意义在于，新型热源将代替传统的明火热源，减少潜在的安全隐患，减弱有机试剂对学生、对老师的身体伤害，真正做到以人为本。

[1] 郭书玲,杨亮茹.工科有机化学的教学方法与手段浅谈[J].广州化工,2010,38(5):260-261.

[2] 李英俊,孙淑琴,于世钧.有机化学实验教学改革与创新人才培养[J].实验室研究与探索,2003,22(1)：25-30.

[3] 江文辉.有机化学实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索,2009(12):115-118.

[4] 唐 倩,龚成斌.有机化学实验教学改革研究[J].西南师范大学学报：自然科学版,2013,38(5):165-167.

2016-07-30

徐 粉(1984-)，女，讲师，从事有机化学及实验教学工作，E-mail：yuweimeng226@163.com。

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1003-3467(2016)11-0059-02