农林大学有机化学实验课程教学的探索和实践

更新时间:2019-08-17 来源:化学教学论文 点击:

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  摘要:对农林大学 “有机化学实验”课程教学的模式进行了探索。采用了第一课堂教学平台加第二课堂教学平台的教学模式。充分有效利用第一课堂平台的同时也积极拓展第二课堂的教学功能,既解决学时不足,又达到了教学目的。本课程教学模式的改革与实践给学生提供了个性发展的空间,满足了不同层次不同专业学生的需求,使学生建立了初步的科学研究的基本方法和思想。进一步激发了学生自主的、积极的思考意识,教学实践表明,新的有机化学实验体系的形成,综合性、设计性和开放性实验的开设,使有机化学实验课程更适合高素质人才培养的需要。

  关键词:有机化学 实验教学模式
  
  1 第一课堂的教学平台
  
  第一课堂的教学平台包括3个模式,分别为:基本操作实验的教学模式,综合性实验的教学模式,设计性实验的教学模式。

  1.1基本操作实验的教学模式
  
  根据基本操作实验是训练学生基本实验技能的特点,我们对全校农林、理工科各专业学生的学时不同 (24-36学时),开设了统一的基本操作实验教学模式 (即公共平台),在这个教学模式中,以农林科和理工科各专业有机化学实验教学大纲要求为基础,将实验分为不同类别,每一类别有2个以上不同的可选项目。教师可根据各专业的特点进行选择,学生也可根据自己的专业方向、创新课题、导师课题进行选做。

  在本教学模式中,我们要求学生做实验之前必须预习实验内容,写好预习报告,做到做实验时心中有数。进入实验室后,任课教师进行检查,预习报告纳入考核范畴。在课堂教学过程中,教师根据实验内容的特点,讲解实验原理、操作要点等,缩短讲解的时间,更多的时间留给学生。这样既能给学生有更多的空间去思考,同时也有利于学生更主动的去完成实验。实验的过程中,学生遇到原理、操作疑问时,可通过学生之间的相互讨论或学生与教师之间探讨得到解决,培养了学生分析问题、解决问题的能力,实现了以学生为主,教师为辅的教学模式。

  基本操作实验教学模式内容序号 实验类别 实验选项1基本操作录像 电教片,并在校园网或实验室发布2物理参数的测定熔、沸点的测定、折光率的测定、旋光度的测定3重结晶提纯 苯甲酸、萘的重结晶提纯4层析 纸层析、柱层析、薄层层析5蒸馏及分液漏斗的使用普通蒸馏、回流、水蒸气蒸馏、分液漏斗的使用例如:分液漏斗的使用,主要用于液体的萃取和洗涤,操作流程为:首先检查漏斗是否漏水,这是关键的一步;第二漏斗的正确握法;第三漏斗的摇法;最后静置分层、分液等步骤。操作不规范会导致产品的流失,尤其是天然产物的分离,振荡不到位,会降低萃取效率。振荡过火,会产生大量的泡沫而发生乳化现象,给分离造成了极大的难度。

  这样既耗费了时间,也同样造成了产率的降低。又如熔点的测定,怎样才能准确读出固体化合物的熔点。在操作中看来似乎比较简单,但实际的实验中操作不当都会出现一定的误差,如毛细管封管是否正确、样品的填装是否适量、肉眼观测是否准确以及温度计是否校正等,总之做到准确无误不那么简单,掌握的要点也较多。因此,要很好地完成基本操作实验,都离不开对实验原理和操作技能的全面理解和高度重视。

  1.2综合性实验的教学模式
  
  综合性实验模块涵盖了有机物的合成、化合物的鉴定及结构的分析、天然产物的提取、纯化及鉴定等内容。考虑到我校大类招生的现状,针对食品科学、环境科学、农业科学、林学、植物保护、木材科学等专业的特点,我们对综合性实验采取了模块化的教学模式,综合性实验模式中,实验相对复杂,所需要的学时数又较多,针对专业的特点,进行选做。

  例如,食品科学类开设了八角茴香油的提取及鉴定的实验,结合本专业的特点,扩展了思路,了解挥发油的用途,以及天然产物在食品工业中应用的重要性。又如,环境科学类在茶叶中咖啡因的提取实验中,对有机溶剂三氯甲烷的回收,则可避免对环境造成的污染,也可使溶剂循环使用,也加强了学生对环境的保护意识。而对林学、植物保护、木材科学类开设了植物中有效成分的提取,经过了植物中化学成分提取过程的复杂性操作,使学生懂得了自然界资源的丰富多彩,另一方面也说明了人类对大自然的依赖性,从而使学生感受到人类应善待大自然,并肩负起对大自然保护的使命,开拓维护发展大自然生态平衡的创新思维,尤其是农林大学生更应具有这种责任感。

  1.3设计性实验的教学模式
  
  设计性实验模块涵盖了基础理论知识、基本实验操作技能和综合性实验内容。设计性实验内容以表2综合性实验教学模式内容序号 实验类别 实验选项1基础合成 乙酰水杨酸制备、乙酸丁酯的制备2天然产物的提取茴香油的提取、茶叶中咖啡因的提取、黄连中黄连素的提取3有机物的性质糖的性质实验、含氧衍生物的性质实验4有机物的检测酒类中酒精度的测定、食品中总有机酸的测定5有机物的分析苯系物气相色谱分析、咖啡因红外光谱分析、槲皮素紫外光谱分析及实验方案的设计和实施是考验学生能否将理论知识运用到实验中,能否熟练掌握基本操作技术和方法,以实现目标分子合成的很好的训练途径,设计性实验模块设立的目的是进一步提高学生的综合实验能力,并引起学生对化学实验的兴趣,为今后的研究工作奠定基础。设计性实验教学模式内容序号 实验类别 实验选项1设计性实验乙酸乙酯的 制备 及理 化数 据的测定、含氧衍生物未知物的鉴别我们对设计性实验采取了课堂讲授 (大班化)和课堂讨论以及实验操作 (小班化)相结合的教学方式,具体的流程如下:学生根据设计性实验内容的要求,先查资料,了解实验的相关内容,写出设计方案、原理、主要的仪器及试剂、装置图、产物的理化数据、参考文献。提前一周交于任课教师审核,教师批阅后给出意见,方可进入实验室做实验。若不合格,教师签上修改意见,返回修改。这样做,教师花费很大的精力以确保实验的顺利进行。在基础实验模块和综合实验模块的基础上开设设计性实验取得了良好的教学效果。

  2 第二课堂的教学平台---开放性实验的教学模式
  
  考虑到我校有机化学实验课程学时数较少的现状,为了给学生提供能熟练掌握实验操作技能的机会,有选择性地开放一定数量的课外实验项目,课外选题项目开放主要面向有一定化学基本知识的学生。开放性实验的具体程序是:教师自己申请实验项目,实验室汇总后上交教务处,教务处审核后网上公布,学生网上申请。整个实验的过程在教师指导下,由学生自主完成查阅文献、熟悉实验内容、仪器的使用、操作方法、结果的验证、数据处理和撰写实验论文等。根据教务处 “16学时记0.5学分、32学时记1学分、最多不超过2学分”的奖励措施,给学生学分奖励。让学生在第一课堂内学会的基本操作,应用于第二课堂的综合性、应用型和科研型实验中。实验过程从原料到产品,给学生带来了成就感的快乐。这样,使第一课堂的教学内容在第二课堂中得到了进一步的延伸,有利于培养学生自主学习和运用知识的能力,极大地激发了他们的学习兴趣,进一步加强了学生和教师之间的交流。开放性实验教学模式内容序号 实验类别 实验选项1应用型 植物型护肤化妆品制备、葡萄酒制备与品质检验。

  3 天然物的提取
  
  槐花米中槲皮素提取及表征、天然抗氧化性物质的提取研究、菠菜中绿色素的提取、红辣椒中食用天然色素的提取、银杏叶中叶黄素的提取及表征等3含量分析气相色谱法测定中成药中的冰片含量、电化学分析法测定各种饮料中糖的含量、植物中营养成分研究、超临界CO2萃取仪操作4有机合成高档抗光晕染料5,6-二氨基-1,3-萘二磺酸合铁的清洁合成、1,2-萘醌的合成路线改进、查尔酮的合成及表征开放性实验的教学表明:对学生创新能力的培养、专业知识的拓宽和实践技能的获取以及实际工作能力的提高都收到了明显的效果。也因此给了学生很大的自由选择的空间。有利于培养学生的实验能力和分析思考能力,也给了学生一个提高和表现自己的平台。本文从培养具有创新精神的应用型人才的角度出发对 “有机化学实验”课程教学进行了初步的探索和实践,取得了良好的效果,学生的学习兴趣被大大激发,学生的创新精神得到了一定程度的培养,有利于 “有机化学实验”的教学质量的提高。

  参考文献
  
  [1]王旭,刘翠娟,张宇等。医学教育探索,2009,8(10):1213-1215
  [2]陈 震,张 昌 军, 曹 晓 群 等。中 国 现 代 教 育 装 备,2009,(13):100-101

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