高校有机化学实验教学改革与探索

苗涛（淮北师范大学　化学与材料科学学院，安徽　淮北　235000）



高校有机化学实验教学改革与探索

苗涛
（淮北师范大学化学与材料科学学院，安徽淮北235000）

摘要：作为化学及其相关学科学生的一门重要的基础实验课，有机化学实验对学生学习、理解、掌握有机化学知识，培养学生实验操作技能以及提高学生理论联系实验的能力都起着重要作用.但是传统的有机化学实验教学存在着一些问题如内容固定，教法单一，学生的主体作用没有体现等，教学效果欠佳.本文从优选实验内容，改革教学方法，注重学生为主体，以及建设绿色有机化学实验室等方面进行了改革与探索，充分调动了学生的学习积极性，有效地提高了有机化学实验教学质量和学生的综合素质.

关键词:有机化学实验；实验教学；教学改革

1　引言

有机化学实验是一门重要的基础实验课，是化学及其相关学科学生的主干课程之一.有机化学实验作为有机化学理论课的有效辅助和补充，不但能够帮助学生更好地理解理论内容，而且能够有效地训练学生的基本操作，掌握有机化合物的分离、合成、纯化和鉴别的方法.另一方面，有机化学实验课是实践性的课程，对培养学生的动手能力、观察能力、理论联系实践、分析与解决问题的能力及创新思维能力等方面的起着不可替代的作用[1].但是，目前高校化学实验课存在不足，如教学内容固定、单一，教学方法比较呆板，教师在教学过程中“照本宣科”，学生在实验中“照方抓药”，应付差事，很少动脑筋去思考问题，更不能发现问题.因此，如何全面提高有机化学实验教学质量，以及在实验教学中如何发挥教师的导向作用及学生的主体作用，更好地提高学生的综合素质是我们化学实验教师面临的重要课题.本文从分析有机化学实验教学过程中存在的弊端出发，针对有机化学实验教学中的问题提出了几点改革尝试.

2　有机化学实验教学存在的弊端

2.1实验内容设置不合理

传统有机化学实验教学的目的是要求学生掌握基本的实验操作，掌握鉴定和合成基础有机化合物的方法.因此，实验基本操作，简单有机化合物性质的检验以及基础有机化合物的制备构成了高校有机化学实验的大部分内容，基本操作和单个化合物的合成成为实验课程安排的重点，这些实验在方法和结果上是一定的，从而导致学生的实验预习流于形式，难以激发学生的实验兴趣.在实验过程中，学生在方法上按部就班地操作，在结果强调与教材一致，而重要的实验现象观察和分析被忽略了.这样，实验课教学的结果是学生机械地记住实验步骤和实验结果，而学生理论联系实践能力和分析以及解决问题能力的并不没有得到煅炼和提高.

2.2实验教学方法单一，教学效果欠佳

一直以来，许多师生认为有机化学实验课是有机理论课的附属品，对实验课重视不够.在学生开始做实验之前，教师通常会将要做的实验讲解一遍，这种以教师为主体讲授的授课方式成为了有机实验课的教学主要内容，其中包括实验装置的搭建，药品的用量，实验步骤以及注意事项等.学生在实验的过程中，只要依据教学参考书的步骤“照方抓药”，完成实验就可以了.这种单一的教学方法把有机化学实验变成了对教学参考书和教师讲解的验证过程，忽略了学生的学习主动性，抑制了学生的思维能力和创新能力，影响了教学效果[2].

2.3环保意识不足，污染情况不容忽视

目前有机化学实验内容多，覆盖面广，因而所产生的污染物范围广，品种多，组成变化大.由于污染物具有这样的特点，排放后集中处理起来变得困难.当前，在化学实验室中，每天都有许多学生在做实验,实验过程中不可避免的会产生“三废”（废液、废气和废渣），而这些没有经过无害化处理的废物通常都直接排放到环境，长期累积，严重污染环境[3].因此，有机化学实验中污染物的毒害性和对环境的污染不容忽视.

3　有机化学实验教学改革探索

3.1合理优化和设置实验教学内容

实验教学内容的质量关系到学生对该课程的兴趣和学习的动力.有机化学实验的内容较多，为了提高教学质量，需要做到以下几点：

3.1.1选择有代表性的实验内容

有机化学实验的教学目的是通过有机实验训练学生的基本实验技术和技能，使学生掌握重要化合物的合成、分离、纯化和鉴定，.因此，首先要在强化基本操作训练上下功夫.基本操作是化学实验的基础和重点，对学生掌握化合物的合成、分离、鉴定和实验技能的提高都起着重要作用，同时有助于学生形成良好的实验习惯和扎实的实验技能.在我们的教学中，蒸馏、回流、重结晶和色谱法等操作实验是我们精选的内容.实验开始前，详细地介绍了各个操作的要求及要点：包括了解实验仪器的性能、使用步骤和维护的方法，要求学生掌握实验仪器的使用方法，安装操作顺序，适合使用的实验内容以及注意事项等.为了加深学生对实验操作的印象，在实验过程中要求学生多次动手练习.通过这些实验可以进一步地提高学生的基本操作能力，促使他们较快地适应科学研究工作.乙酸乙酯的合成、溴乙烷的制备等典型合成实验的选择使学生在验证和巩固理论知识的同时，强化了实验操作.

3.1.2开设自主设计型实验，提高学生的综合实验能力

如何在有限的课时内使学生的实验能力得到提高？过去，实验所需的仪器，药品均有实验员准备好，学生做实验按部就班，只需将试剂按照教材步骤滴加即可.学生只是机械地操作，毫无主动性可言，离开教材，就无法下手.因此，有必要对有机化学实验内容进行调整，以建立起从接受型到培养综合型的教学体系.在实验教学改革中开设综合实验可以拓宽有机实验的内容，增强学生的综合实验素质，如开设一些自主设计型实验.所谓的自主设计实验是教师安排一个实验课题给学生，学生拿到课题以后，根据已掌握的相关知识，结合文献资料，设计出实验路线，然后与教师讨论其可行性，经过可行性分析以后，合理的实验方案交给学生实施的一种新型实验课开课方式.自主设计实验能够有效地提高学生的创新和实践能力.在选题时，教师可以参考较早开设设计实验的综合型大学所选的课题.然后教研室集体讨论，要求所选题目难度适中，能够锻炼学生的解决问题和动手能力.例如，我们开设了己二酸和肉桂酸制备的自主设计实验，有效地提高了学生的学习兴趣和综合能力.在实验课之前，提出实验题目和实验目的，学生查阅资料，写出实验原理，制定实验方案，然后讨论实施.在实施的过程中，许多同学根据自己设计的路线很好地把握试剂配比及实验装置的选择，顺利完成了实验，个别失败的同学也找到了失败的原因，吸取了教训.实验结束后，通过同学们广泛的探讨，他们明白了自己设计的路线的优缺点.自主设计型实验的开设，考查了学生理论与实践相结合的能力，锻炼了他们的动手能力以及独立思考、设计和完成实验能力，培养了他们分析问题和解决问题的综合素质.

3.2改革有机化学实验教学方法，注重学生为主体

在传统的实验教学中，作为“主演”的教师负责讲解实验内容包括实验目的、实验原理、操作要点和注意事项等.作为“听众”的学生听完后按照要求和固定的程序进行实验.因此学生在预习的时候缺少压力和积极性，预习常常流于形式.这样限制了学生自由发展和自我思考的空间，影响了学生创造性思维的发挥，不利于学生实验能力和科学创造力的培养.因而要更新实验教学观念，改变教学方法.

首先，教师应转变角色，由“主演”变成“导演”，这样教师不仅要掌握和讲述与实验有关的理论知识，还要熟练把握实验进度以及了解实验过程中可能出现的问题，做到“胸有成竹”.同时，教师课堂授课关系到能否激发学生的学习兴趣，一个优秀的教师能把枯燥无味的课堂内容讲的生动形象.这就要求教师应善于把握实验教材与大纲，努力创造积极的问题情境.鼓励学生去思考、探索，发现问题，大胆寻求解决问题的方法与途径，力求解决问题的新颖性和高效性.在指导实验过程中，教师要认真负责、注意观察学生实验进度，提醒学生实验中要注意的问题，及时发现问题，及时解决，严格把好质量关.学生应由“听众”变成“主角”.作为“主角”学生首先要练好基本操作这一“基本功”.为此，我们制定了详细的实验教学计划，上课前，要求学生认真预习实验内容包括实验原理、步骤、注意事项等，通过详细的预习写出具体的实验预习报告.上课时，要求一位同学为大家讲解和演示，通过这种方式可以有效地扭转他们被动的接受知识的局面，转变成主动发现知识.学生成为教学活动中的“主角”，有助于调动学生的主动性和积极性，有利活跃课堂氛围.当然学生还不具备流畅讲解的能力，同时对实验内容也不可能把握地十分准确，示范时难免会出现错误，这时教师要发挥其“导演”的作用，及时纠正和指导，共同完成教学内容.

3.3引导学生树立绿色化学理念，积极创建绿色化学实验室

上世纪90年代出现的绿色化学，就是为了从源头上防止和治理环境污染，其核心是利用化学技术和方法，在化学过程中采用无毒无害的原料或可再生资源，通过控制反应条件使化学品在生产过程中实现废物的零排放，同时产品对人体的健康没有危害，对环境不产生污染[4].

目前，除了工业生产引起的环境污染以外，高校化学实验室所引起的环境污染也不容忽视.如何减少有机化学实验污染以及对实验污染的防治研究正逐渐被各个高校所重视.近年来，我们以绿色化学为指导思想，精选实验内容、改进实验条件，为创建绿色化有机学实验室进行了积极的探索.

首先，引导学生树立绿色化学的理念.在培养学生各项实验技能，完成实验教学内容的同时，还要对学生进行绿色化学和环境保护教育.将“绿色化学”、“绿色技术”、“化学原子经济性”以及“可持续发展”等理念贯穿于整个化学实验，例如，要求同学们在化学品使用过程中遵从5“R”原则(rejection拒用、reduce减量、recycling回收、reuse重复使用、regeneration再生)，避免实验中药品的浪费和污染问题.通过对学生实施绿色化的教育，激发学生的学习兴趣，培养学生严肃认真的科学态度和环境保护的责任心，同时能够通过相关理论和方法去解决化学实验中的污染问题，提高学生环境保护的能力和素质.

其次，选择“绿色化”的实验内容.有机实验课程与理论课密切相关，有机实验课程在训练学生操作能力的同时，能够对相关理论进行验证和应用.但是，在教学实践中，应尽量选择无毒或低毒，后处理容易的，对环境影响小，操作简便，并且能够实现同一个目的实验.淘汰或改进毒性大、危险性大、对环境污染严重、以及“三废”后处理困难的实验项目.我们在有机实验教学中，通过选用无毒、低毒的实验药品和试剂来实现有机实验的绿色化.如重结晶实验使用水作为溶剂，用“肉桂酸”的合成代替“喹啉”的制备，减少了有毒、致癌试剂“硝基苯”、“苯胺”等药品的使用.在经典实验苯乙酮的制备中，我们用生理毒性比苯小得多的甲苯为原料，改为制备对甲基苯乙酮等.绿色化的实验内容达到了同样实验目标，同时降低了有毒试剂对身体的伤害和对环境的污染.

再次，实现化学实验的微型化.作为20年发展起来的一种化学实验新技术、新方法—微型化学实验[5]是在微型化的仪器中进行实验.由于实验仪器小，所使用化学试剂微量即可，反应时间也大大缩短，然而实验现象却不受影响，可以明显观察实验结果，同时操作方便安全，所产生的废物比传统的方法要少的多，减轻了对环境的污染.因此，微型化学实验对化学实验的“绿色化”提供了一条有效途径.比如，乙酸乙酯、甲基橙和乙酰苯胺的制备等微型化实验，达到了相同的教学目的，取得了较满意的教学结果，同时降低了水、电能源的损耗.微型化学实验并不是常规实验方法的简单缩小，而是利用微型化实验仪器对实验内容进行创新的再现.它有利于培养学生的学习兴趣和动手能力，有利于增强学生的环保意识，提高有机化学实验教学质量，同时取得良好的环境效应.

最后，科学合理的处理“三废”[6].在有机化学实验室里，应设立废酸槽和废碱槽，一段时间后，将其进行中和达到规定的PH为6-9后排放.在实验的教学中，教师要强调学生环境保护的重要性，同时言传身教，从自身做起，积极营造一个干净、环保的绿色化学实验室.督促学生遵守实验室规则，禁止乱扔、乱倒行为，减少有害物质的任意挥发.同时，设立相应的废液槽，不同的废液须倒入指定容器内，并按照相关的方法进行妥善处理，能够再利用的要进行回收.有害废液、废渣特别是有毒药品如氰化物、重铬酸钾、铅盐、砷、汞的化合物等不得直接倒入水池，火柴梗、废纸屑应投入废纸篓中.通过对“废弃物”的治理，不仅解决了实验室中废物的污染问题，而且使学生亲自参与到环境保护的活动中，切身体会到环境保护的重要性，培养学生的环保责任感，增强了绿色化学和环境保护的理念，使同学们真正关心和重视绿色有机化学实验室的建设.

综上所述，通过优化实验内容和增加选题的自主性和开放性对有机化学实验教学改革进行了几点尝试.发挥了学生的主体作用，增加了学生更多展现自己能力的机会，增强了学生节能、减排的的环保意识.使学生的知识结构得到了充实和完善，学生的实验动手、思考能力和应用能力得到锻炼和培养.然而，有机化学实验教学改革是个持续的过程，只有不断地适应变化、发展的新形势，及时精选和更新实验内容，重视和加强现代化的教学技术和方法在有机化学实验教学中的应用，才能达到有机化学实验教学改革的新高度.

参考文献：

〔1〕兰州大学．有机化学实验(第三版)[M]．北京：高等教育出版社，2010.

〔2〕李香兰.有机化学实验教学改革与探索[J].实验室科学，2008(3):35-38.

〔3〕潘蕾.基于资源共享的实验室管理体制改革与实践[J].实验技术与管理，2010，27(12)：205-207.

〔4〕孙尔康，高卫，张剑荣，等.提高环境保护意识，建立绿色化学实验室[J].实验技术与管理，2007，24(11):10-11.

〔5〕黄忠京.微型有机化学实验教学初探[J]．广西民族大学学报(自然科学版)，2007，13(2):106-108．

〔6〕贾寿华，盛峰，王玉华.搞好“三废”综合治理，创建绿色化学实验室[J].实验技术与管理，2004，21 (2):139-142.

收稿日期：2015年10月23日

中图分类号：O6-3

文献标识码：A

文章编号：1673-260X（2016）01-0012-03