有机化学实验教学改革的探索

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　　摘要：有机化学实验是一门重要的基础实验课。针对传统有机化学实验课的诸多缺点和不足，介绍了泰山医学院对有机化学实验教学改革的探索和实践，其中主要包括教学型实验室建设、开放性实验的开展、实验微型化研究和考核评价体系的改革等。通过改革，有效地提高了实验教学质量。
　　关键词：有机化学实验；教学改革；探索
　　
　　Exploration in organic chemistry experiment teaching reform
　　Chen Zhen, Jiang Dong, Cao Xiaoqun, Zhang Changjun, Jiang Hongli
　　Taishan medical university, Taian, 271016, China
　　Abstract: Organic chemistry experiment is an important course in fundamental experiment. Aiming at the defects of conventional organic chemistry experiment teaching, this research explores the organic chemistry experiment teaching practice in Taishan medical university, including construction of teaching laboratories, open experiment teaching, study of microscale chemistry and examination systems. The teaching quality has been enhanced via reform.
　　Key words: organic chemistry experiment; teaching reform; exploration
　　
　　有机化学实验是现代诸多理工科课程的重要基础实验课，是医学、药学、化学、化工、生命科学、环境科学、农药学等学科学生必修的主干课程之一。实验课程的教学不仅有利于激发学生的学习兴趣，养成学生的实验技能，而且还有利于培养学生环境保护意识以及分析问题和解决问题的能力。传统的有机化学实验课教学，安排学时偏少，实验内容单薄且较为陈旧，使用化学药品的量也较大，容易造成环境污染。这种传统的实验教学模式只能使学生初步了解有机化学实验，并不能达到上述能力培养的要求，也难以培养学生的环境保护意识。传统的有机化学实验成绩往往仅根据实验报告判定，这种评分法难以全面反映学生真实的实验水平，由于实验报告之间差别小，打出的分数相差甚微，不能有效激发学生积极动手操作，抄袭实验报告的现象甚为普遍。同时有机化学实验的教学与实验所用的教材、实验室的管理和建设也有着密切的关系。为了改变这种教学状况，提高我校有机化学实验教学水平，确立了有机化学实验教学改革的探索这一课题，列入了我校化学与化学工程学院的长期发展规划中，并针对上述问题，设立了多项子课题，由相关教师负责牵头研究。
　　我们在有机化学实验教学改革的探索这一课题下，细分了实验室建设与发展目标的确定，多种设计性、开放性实验的开展，实验微型化研究，有机化学实验考核方式的改变等多项子课题。通过对上述子课题的研究，对我校有机化学实验教学进行改革，有效地提高了实验教学质量。
　　
　　1实验室建设与发展目标的确定
　　
　　高校实验室种类各有不同，规模也相差较大，但从功能上来看，主要分为教学和科研两大类。据此可以将高校实验室大致划分为教学型实验室和科研型实验室。科研型实验室与教学型实验室在实验目的、管理体制、办公区域等诸多方面存在较为明显的区别。我校有机化学实验室每年承担着约4000名普通本、专科生的实验教学任务，属于典型的教学型实验室，根据实验室的主要功能，我们确立了实验室的建设和发展目标。
　　教学型实验室的建设与发展，可以从软件和硬件两个方面入手。软件方面有管理体制、教学目标、教学模式、技术队伍等内容；硬件方面主要指仪器设备的购置、更新和维护，现代教育技术的应用等。我院从这两个方面入手进行了实验室管理体制的改革，将原有学校、学院、教研室三级管理体制，改为学校、学院二级管理的新体制，实验室也由隶属于教研室管理改为由院设立大的实验教学部管理。通过改革整合了实验教学资源，统一了仪器设备、实验耗材的采购及实验课程的编排，仪器设备的利用率得到提高，实验耗材的采购成本得到了控制，工作人员的工作量也得以均衡分配。我院同时还加强实验技术队伍的培养和建设，鼓励原有的实验技术人员在职进修，并引进一些高学历人才充实到实验技术队伍中来，使实验室工作人员不仅能担任授课、指导实验、维护维修仪器设备等日常工作，还能指导学生的设计性实验或自选科研课题，为提高教学质量提供了人才保障。我院还加强了仪器设备的管理并引进了多台液相色谱仪、质谱仪、红外光谱仪等，充分保证了有机化学实验教学需要。我院还加强了现代信息技术在实验室管理和教学中的应用，已逐步实现了网上预约实验及实验教学网上反馈；通过仿真软件开设虚拟实验和仿真实验也在逐步开展中。这些措施使我院的有机化学实验室建设取得了较好成果。
　　
　　2多种设计性、开放性实验的开展
　　
　　有机化学教研室针对我院的实际情况开展了多种设计性、开放性实验。在每一个学期末，有机化学的任课教师根据实验室可供使用的时间、仪器设备等条件和不同层次学生的能力水平精心设计一些开放性实验项目，实验室汇总后在校内网站上公布，有兴趣的学生可报名，在相应的时间进入实验室，在教师的安排指导下进行实验研究。我校开设的开放性实验项目大体可以分为了解和学习使用新型仪器的实验、扩展性实验、与教师科研相结合的开放性实验3种类型。了解和学习使用新型仪器的实验有“现代有机合成仪器的使用”“现代有机分析仪器的使用”等开放性实验。这些实验与传统的熔点测定、减压蒸馏等实验相比，使用了一些新型的、先进的仪器。学生可以接触到有机合成装置，旋转蒸发仪等普通学生实验难以使用到的仪器，因而学生积极性较高，也有利于开阔学生的视野。教学实验的扩展性实验有“多种方法从茶叶中提取咖啡因”和“没食子酸甲酯的合成研究”等开放性实验。这些实验可以认为是对“从茶叶中提取咖啡因”“乙酸正丁酯的合成”等常规教学实验的一种拓展。这种类型的实验相当于让学生进行几个较为简单的文献实验，有利于学生在原有的实验基础上进一步提高实验操作技能和分析问题、解决问题的能力。与教师科研相结合的实验与各个实验指导教师目前所承担的科研课题有关，具体内容可以不断变化，有些还需要学生自己设计实验方案，在这些实验中，学生不仅成为了教师的科研助手，而且自身也得到了锻炼。
　　我校实施的这些开放性实验难易程度各不相同，所需时间也有很大差异，因此给了学生很大的自由选择空间，有利于激发化学基础较弱的学生的好奇心和求知欲，也有利于培养中等水平学生的实验操作能力和分析思考能力，还给了一些对有机合成有热情、有天分的学生一个提高和表现自己的机会。这一做法切实可行，有利于学生创新能力的培养，对学生专业知识的拓展和实践技能的获取以及实际工作能力的提高也都起到了明显的效果。但这一工作的进行需要实验指导教师和实验管理人员投入较多的时间和精力，这不仅需要教师和实验员具有敬业和奉献精神，还需要学校提供相应的支持和鼓励措施。一些探索性实验项目在实施的过程中还需要教师具有较好的科研水平。

　　
　　3实验微型化研究
　　
　　在有机化学实验教学中，学生的实验操作往往需要消耗大量的试剂和玻璃仪器。近年来，由于化学试剂和玻璃仪器的价格不断升高，化学实验所需经费越来越多，已经成为困扰化学和化工院系的一个问题。虽然学校对实验教学的经费投入逐年增加，但学生的数目、开出实验的项目也在迅速增加，经费不足的压力始终存在。另外，有机化学实验所用的试剂大都易燃、易爆、有毒，很多实验中使用的芳烃类溶剂还难以降解，会对实验室及周边地区的环境造成污染。如果通风条件不好，有毒气体排出不畅，更会使学生和教师的健康受到危害。化学实验产生的废气、废液等直接排出实验室，会对校园环境产生污染；如果由专业回收公司处理，又需要增加一笔经费。要解决这些问题，做到既保护环境又节约资金，进行实验微型化改革是有效途径之一。
　　我们针对原先开设的部分常规实验存在污染大、实验成本高等问题，将薄层色谱、纸层色谱、乙酸乙酯的合成、乙酸正丁酯的合成、阿司匹林的合成、甲基橙的合成等改成微型化实验，进行了教学实践，取得了较好效果。有机化学实验微型化的改革具有多方面的成效。减少试剂的使用，节省了实验经费，提高了实验的安全性，还减少了废弃化学品的排放，学生的实验环境也得到了改善。微型化有机化学实验的开展还有助学生接受绿色化学的思想，有利于培养学生的科研意识和环保意识。
　　有机化学实验的教学与所使用的实验教材有着密切的关系。微型化实验的开展更需要专门的教材与之配套。课题组针对我院实际教学情况编写了《有机化学实验》教材，由中国医药科技出版社出版。编写的教材吸收了一些有机化学最新的研究内容，还增加了一些与生活相关的实验，增强了趣味性。尤其是实验教材中加入了相关微型化实验和设计性实验，有利于教师的教学和学生的进一步学习。
　　
　　4实验的单独设课及考核方式的改变
　　
　　课题组对2009年应用化学专业有机化学实验进行了单独开设的试点，实验的单独设课和考核使得学生加强了对实验课的重视，取得了较好效果。我院还对学生实验评分方式加以改革，在考虑到大学一年级学生普遍重视分数这种心理背景下改革实验评分制度。课题组针对有关实验制定了可以较全面真实反映学生实验水平、鼓励学生动手积极操作的评分标准。这种改革给学生造成一种动力，促使学生努力提高实验技能。在实验全过程中根据学生实验的不同进程进行追踪考核综合打分，在打分中根据学生实验质量高低注意拉开成绩的差距。这一成绩评定方法与普通的实验教学只是根据实验报告打分有根本的不同，与实验课程的考试有相似之处。这一考核方式要求小班化教学，实验室的学生数要少，实验指导教师和实验管理人员要多。只有这样才能保证考核过程的客观公正，促使学生提高实验水平。我们利用改革后的考评方式对学生进行了多次有机化学实验技能比赛，增强了学生的有机化学实验学习热情。2010年课题组对化工类专业的有机化学实验全部单独开设，并强化考核，实行卷面考试和实验操作考试相结合，有效地促进了有机化学实验课的教学。
　　
　　5 结束语
　　
　　我校有机化学实验教学改革通过上述做法取得了较好的效果，不仅得到了学生和用人单位的好评，在山东省举办的大学生实验技能竞赛中也获得了较好的成绩。课题组成员还将继续对有机化学实验教学改革进行研究，增强课题研究成果的理论性和可推广性，为我国高等教育教学质量的提高做出贡献。
　　
　　
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