基础有机化学实验课程教学探索与改进

陈静 (四川文理学院化学化工学院，四川 达州 635000)

0 引言

有机化学实验是四川文理学院化学化工学院各个专业学生必修的实验课程。其主要目的是培养学生掌握有机化学实验的基本操作技能，正确安装与拆卸实验仪器，能够熟练的进行各类有机化合物的制备与提纯，及时观察记录实验现象，准确处理实验数据。通过实验教学锻炼学生的动手操作与观察能力，培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生在实验中得到科学思维的训练，巩固和加深对有机化学基础理论知识的理解[1]。有机化学实验课程通过2～3人小组合作的实验教学方法，提高学生的实践创新能力与团队合作精神。

1 有机化学实验课程的学习现状

有机化学实验的教学模式一般是学生提前预习实验内容完成预习报告，课堂上教师讲授实验内容的各个环节，演示实验仪器的安装与拆卸方法，学生在教师的指导下进行实验，记录实验现象与实验数据，最后完成实验报告。在实际的教学当中发现存在以下问题：

(1)实验内容需要结合人才培养目标进行调整与优化，适当开设创新型有机化学实验，使实验内容符合绿色化学理念、遵循原子经济性原则。

(2)教学方法较为单一，学生的学习主动性与积极性欠缺。实验预习的效果不理想，学生没有主动查阅使用试剂的熔点、沸点、密度等物化性质，对部分实验仪器的使用方法不了解。

(3)有机化学理论课和实验课几乎同时进行，缺乏系统全面的理论知识。实验过程中学生按照教材中的步骤进行实验操作，在授课教师的指导下可以解决实验过程中遇到的问题，但是学习兴趣不浓厚，没有结合学习的理论知识进行深入的讨论和思考[2]。为有效解决有机化学实验教学过程中出现的上述问题，结合有机化学实验教学大纲和结合有机化学实验教学大纲和大部分学生的学习情况，对有机化学实验的教学内容、教学方法和考核方法进行探索和改进，加强学生的实践创新能力与综合素质的培养，提升有机化学实验的教学质量。

2 有机化学实验课程教学的探索与改进

2.1 实验内容的调整与优化

有机化学实验教材内容包括有机化学实验的一般知识、基本操作和实验技术、有机化合物的制备、有机化合物的性质实验[3]。通过实验课程学习锻炼学生的基本实验操作技术，掌握重要有机化合物的制备和性质实验、能够分离、提纯和鉴定合成产物。有机化学实验的内容围绕教学大纲要求，包括基本操作和各种类型的合成反应及相关性质实验如图1所示。基本操作实验内容有蒸馏、分馏、萃取、重结晶，这四个部分是实验操作的基础，是合成实验顺利完成的保证。合成实验有乙醚的制备、乙酸乙酯的制备、溴乙烷的制备、乙酰苯胺的制备、茶叶中生物碱的提取等。物理与化学性质实验是乙醇沸点的测定和乙烯的制备和性质。通过这些实验锻炼学生的实际动手操作与观察能力，验证和巩固理论教学中的知识，实现理论和实践的融汇贯通。

图1 有机化学实验内容

例如在乙烯的制备和性质实验中学生首先使用乙醇、浓硫酸、五氧化二磷制备乙烯气体，然后将其通入酸性或中性高锰酸钾溶液中，观察溶液的褪色情况、记录溶液由紫色变为无色需要的时间。通过这个实验学生可以直观的了解乙烯与酸性或中性高锰酸钾的反应过程与反应现象，对以乙烯为代表的不饱和烯烃的氧化反应有具体深刻的印象。有的同学在乙烯的制备过程中反应温度上升过快使导气管与橡胶管的连接处破裂，导致橡胶管漏气观察不到乙烯气体均匀产生的现象。这种情况下可以采取更换实验仪器的方式解决实验过程中遇到的问题，顺利的完成整个实验。学生通过理论课程的学习基本掌握烯烃、炔烃等不饱和烃的基础知识以及它们的各种反应类型。面对实验过程中的各种现象，在授课教师的指导下能够运用已经掌握的理论知识进行分析和解决，即时验证实验的结果，有效激发学生的学习兴趣。同时，教师需要深入挖掘实验课程中蕴含的思想政治教育元素，把对学生的思想教育贯穿实验教学的全过程[4]。例如结合实验内容介绍我国科学家顾方舟对脊髓灰质炎活疫苗和脊髓灰质炎糖丸活疫苗的研发过程，让学生了解科学家们的奋斗经历增强民族自信心，提高学生的科学素养和思想道德水平。另外，在多年的实验教学中教师容易出现教学方法的依赖，未能及时全面了解各个班级的学生动态、掌握当前学生对实验课程的需求。因此，在常规合成实验的基础上，可以适当开设创新型有机化学实验，使实验内容符合绿色化学理念、遵循原子经济性原则，尽量采用绿色溶剂与绿色试剂减少对环境的危害。还可以贴近人们的实际生活、与当前科学研究的热点问题、前沿内容相衔接[5]。例如进行校园内的水质监测，制备抑菌沐浴液、洗手液，将合成反应催化剂由传统的硫酸、盐酸等无机酸改变为金属有机酸等小分子化合物，增加低温反应装置以及熔点仪、折光仪等检测仪器。

2.2 实验教学方法的改进

首先，要求学生按时认真完成预习报告。报告内容包括实验目的、实验原理、实验步骤，所用试剂的理化性质、实验装置图和注意事项。预习报告在实验前交指导教师检查，要求简明扼要，不要照抄实验教材。可以介绍如中国大学MOOC等精品在线课程网络资源，让学生自学各个大学实验课程的授课内容，实验开始前反复观看当前的实验内容操作视频，对实验内容、试剂及操作细节有较为直观的印象。

其次，在课堂上安排学生讲解和示范精选的实验内容。实验课堂上教师讲解实验目的、原理、过程和注意事项，然后进行操作示范，反复强调重点操作。学生按照教师的授课内容进行实验，对实验内容的探索缺乏主动性和积极性，如果在课程上要求学生来讲解重点内容并进行仪器的安装示范，有助于提高全体学生的学习主动性[6]。由于学生对实验内容的理解程度和语言表达能力参差不齐，在讲解及示范过程中学生会出现失误，教师要及时地给予纠正和正确的指导。大部分学生对于自己讲解并示范完成的实验内容普遍印象深刻，接下来的实验基本能够顺利的完成。

再次，在实验过程中要求学生认真操作，如实记录实验现象和实验数据。多数学生能够按照要求准确取用试剂，使用完成后盖好瓶塞。正确的安装实验装置，在实验过程中认真观察实验，细心记录实验现象与实验数据。根据实验的具体情况允许学生采用合理的修改方案完成整个过程。实验中教师查看各组学生的操作情况，及时指导他们解决实验中的问题，结合实验的关键操作、安全技术等内容引导他们思考实验步骤与不同实验现象之间的关系[7]。例如在乙醚的制备实验中，要求反应温度迅速上升至140 ℃，有的实验小组同学对加热装置控制不当导致加热过猛，反应瓶内温度迅速上升至160 ℃以上，可以观察到反应瓶内反应液由无色变为黄色，然后迅速变为黑褐色，滴液漏斗中滴下的乙醇大部分还未参与反应就被蒸出。反应结束后馏出液内加入8 mL的5% NaOH溶液后没有出现分层现象，主要是产品乙醚太少，最终实验结果很不理想。为了尽量减少这种情况的发生，在反应开始的时候提醒同学们注意控制反应进程，避免出现升温过快的现象。当反应温度超过180 ℃时，反应瓶内的液体完全变黑的情况下，要求学生立即停止实验，待反应温度降低后再进行后续操作。

对于实验中出现的不同实验现象与结果，让学生具体讨论分析其成败的主要原因，培养学生细心观察和实事求是的科学态度。最后，提高学生的实验安全环保意识。每学期实验第一课都会对学生进行实验室的安全教育，熟悉实验室安全守则、实验室事故的预防及其处理方法、急救药品的位置与使用方法。在课程中重点讲解实验室内的各种设置，包括电源总开关的位置、废液缸的放置地点、灭火器的存放位置与使用方法。进入实验室要求穿实验服，实验室内禁止饮食。在实验过程中，每个小组的同学们互相配合进行实验操作，个别小组的同学出现摔碎烧瓶、温度计套管、接引管等玻璃仪器的情况时，及时指导学生处理并做好记录。实验完成后整理实验台，清洗使用的实验仪器，实验产生的废液倒入指定的废液缸。每次实验课结束后，安排学生及时打扫卫生，检查实验台上的仪器是否清洗干净，保持实验室的环境卫生整洁，离开实验室的时候关闭水和电。如图2所示实验教学方法改进后，大部分学生的动手操作能力、语言表达能力、安全环保意识以及分析问题与解决问题的能力都得到了提高。

图2 实验教学方法的改进

熟练掌握基础有机化学实验技能对于学生今后学习其他化学实验课程或者参加各级各类科研项目、毕业论文的实验操作有重要的意义[8]。但实验中仍存在如设备老化、仪器数量不足等需要克服的问题。实验课程中教师不仅要传授知识，还要及时处理各种实验过程中的突发事件，以及来自学生的各种疑难问题，逐步积累实践教学经验，这也是对教师的一种锻炼和提升。

2.3 实验考核方式的完善

有机化学实验课程成绩评定方法由平时成绩和期末考试成绩两部分组成。平时成绩包括预习报告、实验操作、实验安全、卫生、实验报告，占总成绩的比例为60%。预习报告检验学生的预习成果，“好的开始是成功的一半”大部分的学生能够按时完成，发现个别学生的预习报告不完整时让其按照要求补上。实验操作主要检查学生的实验步骤以及实验的结果，动手能力强的学生通常取用试剂、安装仪器方面比较流畅，得到的实验结果较好，动手能力较弱的学生需要较长时间在教师的指导才完成整个实验。

实验中鼓励学生对遇到问题迎难而上进行深层思考，找出实验出现问题的原因，培养学生发现问题、分析问题和独立解决问题的能力。学生打碎玻璃仪器或者操作失误导致实验失败都会扣分。实验报告不仅包括实验步骤、数据和结果，还要求有实验现象的描述，锻炼学生用科学、规范、有较强逻辑性的专业语言来准确描述实验过程、现象及结果，并对实验进行总结讨论，达到提高学生写作能力的目的[9]。教师批改实验报告后，下一次实验前进行讲评，表扬鼓励优秀的学生。

对于学生在操作过程中常犯的错误、容易出现的问题以及由此造成实验失败的原因，结合实验的关键操作、安全技术等问题进行重点讲解。基础有机化学实验一般有多组学生共用一间实验室，因此实验的安全和卫生需要师生共同维持、共同努力，保证实验室的日常管理和安全顺畅的运行。期末考试通常是乙酰苯胺的制备、乙酸异戊酯的制备等综合性实验，检查学生的整体学习情况。结果发现大部分的学生能够在规定的时间内完成实验，但是各个实验小组的同学得到产物的外观和产量不一样，这也体现了不同学生的学习差异。

3 结语

在有机化学实验教学过程中，从实验内容的调整与优化、实验教学方法的改进、实验考核方式的完善三个方面总结经验，进行实验教学的探索与改进，努力创建绿色化学导向的创新型有机化学实验，加强学生的创新思维与实践能力的培养，努力提升有机化学实验的教学水平和教学质量，实现“三心四能五复合”的高素质应用型人才培养目标，为地方经济社会发展提供源源不断的具有较强理论与实践能力的新动力。