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中图分类号:G42 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)18-0232-02
0 引言
有机化学实验教学是化学化工类各专业的一门独立且重要的必修课,是训练学生掌握实验基本技能和基础知识,验证有机化学中所学的理论,培养学生正确选择有机化合物的合成、分离与鉴定的方法以及分析和解决实验中所遇到问题的思维和动手能力[1]。同时他也是培养学生理论联系实际的作风,实事求是、严肃认真的科学态度与良好的工作习惯的一个重要环节,是培养学生创新能力和初步科研能力的重要途径。然而目前的有机化学实验教学还存在许多问题,究其原因在于:①学生存在重理论轻实验的现象,认为实验考试好过关,在上实验课时常因参加学院或系上的各种活动请假缺课;②实验课教学照本宣科、学生“照方抓药”,只知其然不知所以然、对实验过程及现象不认真分析思考、只投完成任务走过程;③认为有机实验课耗时间、毒性大、即使来做实验,也是慌慌张张草率完成;④由于在中学大部分学校给学生不做实验而是应付高考背实验,因此学生本身的实验操作能力和经验缺乏;⑤一部分学生在实验时报学校的公选课,为了上公选课而放弃实验课。基于上述问题,我们探索和实践了对有机化学实验课考核的新办法,以求的提高学生学习的积极性和主动性,从而提高教学质量。
1 有机化学实验课考核必须与时俱进
以前的实验课考核是在期末出一个合成实验题目一次完成,即让学生在4h内完成一个未做过的有机物的合成实验,该实验题目提前告诉学生。在实验过程中教师在提问每个学生的同时认真观察学生的实验操作过程,最后教师根据学生的操作是否规范准确给其操作分,根据产品的产率和质量给效果分,根据随机口头提问给回答问题分,再加上实验报告的批改分和操作安全问题最终给一个综合分。这样做虽能检查学生的实验能力,但只能检查一个实验的,平时不认真实验的学生充分准备一个考试实验可能会取得好成绩,而平时认真实验的学生可能由于偶然失误反倒不及格,因之这种方法有片面性和偶然性,会使认真学的学生和不认真学的学生成绩颠倒,从而影响了学生学习的积极性和主动性,出现了考核不公正、不全面、不科学的现象,影响了教学质量的全面提高,故实验考试改革势在必行[2]。
2 改革实验考核方法,调动学生做好实验的积极性和主动性
在实验教学中教师起主导作用,学生是主体。为了充分体现学生在实验中的主体地位,调动学生做好实验的积极性,我们打破了以往以考勤和实验报告为主进行成绩评定的旧体系,构建了新的实验教学考核体系。首先我们从源头上遏制了一部分学生对实验课的应付偷懒现象,将原来的平时实验和考试2人一组进行实验均改成单人单做,这样避免了在2人一组实验中一主一副,副手可以不动手甚至离开的现象,制度强迫每个学生必须单人单做,使每个学生学到了实验操作的真本领。其次,新的实验考核方法是采用平时考核与期末考试相结合的形式,即平时对每次学生实验进行考核,考核内容包括实验预习报告、实验操作、出勤、实验报告的书写、是否经常损坏仪器、实验台面整洁及值日等。再次期末组织专家组再进行操作技能与基本理论知识考试。期末考试由3-5名教授组成专家组全面考察学生的整个实验过程,并随时提问学生相关实验的理论知识。这样给学生造成很大的压力,促使学生平时重视实验做好实验。学生实验能力的培养必须在学生平时的实验操作中不断训练。因之教师必须在平时对学生进行严格要求和大胆管理,而期末考试只是一种检验手段。平时实验考核的目的是促进学生积极参与实验、重视实验,促进学生掌握娴熟的实验技能,训练学生的的基本功。平时实验成绩以实验预习报告及实验记录报告、实验操作过程、实验报告等来进行评分。实验过程考核包括:实验操作的规范性、实验安排的合理性、实验基本操作能力及创新能力、实验现象及数据记录等。平时考核占60%,期末考试占40%。这样既保证了整个实验教学的有序有效进行,也避免了最后一次实验考试的偶然失误。实践证明,多方位多角度的实验考核方式的实行具有一定的合理性和科学性,它彰显了学生对参与实验的重视程度的增加,从而使学生在实验预习和操作过程中更加注重独立思考和自身技能的提高,同时其积极性、主动性、动手能力和创新意识也得到了显著地提升。
3 重视平时实验预习考核,培养学生自学能力和查阅文献能力
学生在每次进行实验前,教师要认真检查学生的预习实验报告,无预习报告不能进行实验进行实验,并依据实验预习报告的要求和口头提问合理评定成绩。为了使实验能达到预期的效果,要求学生在实验前要做充分的预习和准备,预习时除了要求学生反复阅读实验内容,领会实验原理,有关实验步骤和注意事项外,还需查阅所用药品试剂的理化性质,写出预习提纲。其预习提纲的内容包括:实验目的、实验原理(含主副反应方程式)、原料产物和副产物的物理常数、正确美观的装置图、用图表形式表示实验步骤、挖掘实验成败的关键问题和注意事项,有关仪器设备的使用方法、做到有的放矢,为做好每个实验奠定基础。通过检查学生的预习报告和口头提问,促进了学生主动学习的积极性,激发了学生做好实验的热情。通过查阅文献资料和网络化学资源不仅可以帮助学生了解有机物的理化性质、解释实验现象、预测实验结果和选择正确的合成方法,而且还可以使学生了解相关科研方向的研究现状与最新进展。并使学生掌握了文献查阅的基本方法。从而为培养了学生综合能力、独立分析问题和解决问题能力、创新能力和初步科研能力。
4 加强实验过程考核,培养学生娴熟的实验操作能力和综合能力
过去学生的期末实验总成绩一度时间也实行过主要由平时实验成绩决定,平时实验成绩主要根据学生的预习、操作、结果、报告及出勤决定,由于在整个实验成绩的评定中考试环节,使学生对实验课重视程度不够,很多学生认为只要马马虎虎完成平时实验就能过关。为此我们实行了平时严格考核和期末考试相结合的办法给学生期末总成绩。
为了使学生重视平时实验,掌握娴熟的实验技能和基础知识,我们对实验考核进行了大胆改革。在平时实验考核中,预习报告和提问占20%,实验操作过程占60%,实验报告占20%。在平时的实验操作考核中,教师在讲授后主要考核学生的仪器安装使用操作是否规范正确、操作的熟练程度、仪器安装是否合理美观、实验过程是否有序安全、产品的产率和质量、实验是否按时完成等。在考核操作过程的同时还要对每个学生口头提问2-3个问题。并要求学生对固体产品测熔点,液体产品测折光率,以检验产品质量。通过平时对每个学生的每个实验进行严格考核,极大的激发了学生做好实验的积极性和主动性,培养了学生娴熟的实验技能和基本功,同时也培养了学生分析问题和解决问题的能力、创新能力和综合能力以及初步的科研能力,从而提高了教学质量。
5 规范实验报告的书写方式,提高学生的综合思维能力
规范的编写实验报告是完成整个实验教学的结束语,实验报告是学生对整个实验工作的全面总结。实验报告的编写内容包括实验的目的要求、反应式、主要试剂药品的规格、用量、理化性质、毒性、实验步骤和现象、产率计算、讨论等。要求实事求是填写实验报告,文字要精练、装置图要准确美观,讨论要认真。在报告中必须对实验进行总结,总结该实验的重点难点及实验成败的关键问题,讨论观察到的现象,分析出现的问题,整理归纳实验数据等。关于实验步骤的描述不得照抄书本,要求对所做的内容作概要描述,这样也是把各种实验现象提高到理性认识的必要步骤,是对学生创新思维能力和初步科研能力培养的重要环节。
6 组织专家进行期末考试,提高学生的综合素质和创新能力
在有机化学实验期末综合考试中,我们组织以3-5名教授组成的实验课考试专家组,通过专家组的考试,每个学生班总会有5个左右的学生考试不及格,这样对学生产生压力,迫使学生在平时的实验课中不得不认真学习。期末综合实验考试内容包括实验基本理论与实验基本操作,采取笔试、口试、实验操作三种方式先后进行。笔试是在1h内完成一张考卷,着重考核有机化学实验的基本理论(包括一般知识、安全自救、实验技术、实验原理、问题解答等基础理论),主要考查学生对实验基本技能和实验原理等有关基本理论和基础知识的掌握情况;实验操作是在所开设的实验内容中;每个学生各自抽一个不同的合成实验内容,单人单做在一定时间内完成一个合成实验,实验过程中专家组在一旁仔细观察学生的整个操作过程。教师在实验过程中就学生实验选材是否合理,仪器安装操作是否规范、实验细节处理、现象观察、问题解决、实验是否按规定时间完成等方面进行考核;口试是专家组教师在实验前和操作过程中,随机提出的包括操作和实验装置方面的理论性问题和技术性问题、实验原理、实验注意事项等问题,要求学生在最短时间内随机回答。最后教师根据学生对问题回答的正确性、熟练程度、灵活运用能力进行综合打分。进行这样的实验考试,避免了给人情分,将原来的全及格变成每个学生班总有5人左右不及格,对平时实验不认真的学生进行了准确地鉴别和显现,其中不及格者多为平时实验不认真的学生。与此同时,通过这样的考试,使学生经历了一次知识、技能、心理素质等全面的检查,学生学习优劣和成绩的差距明显加大和显现。在创新方面的差距也清楚地反映出来,分出好坏优劣。这样的考核形式虽然费时费力,但对部分不重视实验课的学生是鞭策,对好学生是鼓励。促进了教风学风的转变和教学质量的提高。
21世纪是科学技术发展日新月异,高新技术产业突飞猛进的新时代,要培养适应新世纪的急需人才,就必须转变教学观念,更新教学思想,深化教学改革。因此,有机化学实验教学改革将是一项长期而艰巨的工作,需要我们不断的努力,才能与时俱进。正由于我们在有机化学实验教学中实行了大量的改革,使有机化学实验教学质量不断提高。因此使我系学生考研率由原来一直持续的20%以上猛增为41%,有机化学课程(含有机化学实验)还被评为陕西省精品课程。
参考文献:
教育部部长陈宝生同志指出:本科不牢,地动山摇。人才培养是大学的本质职能,本科教育是大学的根与本,在高等教育中是具有战略地位的教育、是纲举目张的教育。世界一流大学,首先要有一流的本科教育。高质量本科人才培养,无论是文科、还是理科,实验教学都是大学教学的重要组成部分,因此各高校必须高度重视实验室的安全运行。在以化学为基础的相关专业的实验课程中,有机化学实验是必修的专业基础课程。通过有机化学实验课程学习,学生不仅能够扩展有机化学基础理论知识,增强理论联系实际的能力,而且能够培养学生严密的科学思维方式、严肃认真的工作作风[1]。如果要上好有机化学实验课程,并达到预期的教学目的,需要学生清楚地了解整个实验的内容、步骤,不仅要掌握有机化学实验的一般知识,而且要深入了解整个实验过程中的安全注意事项、仪器设备的性能与安全使用方法。有机化学实验所使用的试剂与无机、分析、物化等实验有很大程度的区别。有机化学实验所用试剂大多为易挥发、易燃烧、易爆炸、有毒性,反应物、产物及副产物均为有机化合物,均为化学危险品,特别是副产物是未知的化学物质,具有不确定的安全隐患[2-3]。因此,在整个教学过程中,从课前预习、实验过程到课后实验报告的撰写都必须贯穿安全教育,强化学生的安全意识。通过将安全教育贯穿有机化学实验教学的全过程,要求学生掌握实验原理,精选实验方案,优化实验步骤,完善实验装置,深入实验思考,从而达到实验教学目的,提高实验教学质量[4]。
1安全意识贯穿有机化学实验教学全过程
有机化学是一门实践性很强的学科,有机实验对有机化学的发展起着至关重要的作用,有机化学实验课与有机化学理论课是学生培养计划中两门平行的独立课程。有机化学实验与无机化学实验、分析化学实验与物理化学实验相比,其特点之一是在实验过程中容易出现安全事故,如实验试剂具有刺激性、腐蚀性、毒性或者易燃易爆,实验装置组装比较繁琐,实验操作涉及高温加热、加压、减压,实验过程中容易引发火灾和伤害事故等。学生在工作中只有形成了良好的安全意识及强烈的责任心,才能减少安全事件,防止安全事故发生。有机化学实验室正是培养学生具有这种意识的有效场所[5-9]。因此,提高学生安全意识,加强学生的安全教育是有机化学实验教学的必要任务。1.1强化学生安全意识。在本科人才培养方案中,有机化学实验课程覆盖化学、应用化学、材料、药学、食品、医学、生物、海洋科学等几十个专业,而有机化学实验课一般安排在大学一年级的第二学期。由于在中学时受实验条件的限制,有机化学实验课开设很少,多数学生几乎没有亲手做过有机化学实验。在大学时期进入有机化学实验室时,许多学生面对有机化学实验室和有机化学实验的特点,有些不知所措,更缺乏安全意识,稍不注意就有可能发生安全事故。因此,有机化学实验开始之前必须强化学生的安全意识,如进入实验室必须养成穿实验服和戴护目镜的习惯,不许将食品及饮料带入实验室,实验过程中要戴手套,保持实验室通风良好,离开实验室要洗手及关掉水闸、电闸、气闸等。1.2强化实验教学安全意识。大学基础化学实验分为无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验与高分子化学实验等5大基础实验课程。有机化学研究的对象为有机化合物,具有种类较多、结构复杂、性质特殊(易燃、稳定性差、有毒、一般难溶或不溶于水等)、反应复杂(反应慢、非单一反应)等特点,这些特点必然导致有机化学实验在开展的过程中会遇到如下问题:(1)具有一定安全隐患;(2)试剂消耗量大;(3)训练的操作程序多,且多为连续操作;(4)需要的时间长;(5)使用大量有机溶剂等。有机化学实验的一些安全隐患已经涵盖无机化学实验、分析化学实验、物理化学实验及高分子化学实验所存在的安全隐患,因此在有机化学实验教学中必须强化学生的安全意识。1.3安全意识融于有机化学实验教学中。在有机化学实验的整个过程中始终存在不安全因素,因此有机化学实验课程教学自始至终要提醒学生注意安全,稍不小心,就会发生烧伤、割伤或被试剂灼伤,严重的可能出现爆炸、伤人致命。基础有机化学实验课程的内容分为3大模块,有机化合物分离、有机化合物合成与有机化学性质。有机化合物的分离基本实验包含蒸馏、分馏、萃取、柱色谱、薄层色谱、重结晶与水蒸汽蒸馏等。有机化合物性质实验包含烷烃性质、芳烃性质、卤代烃性质、醇酚醚性质与醛酮羧酸性质。从以上有机化学实验的内容可以看出,有机化学实验无论是原料,还是产物都属于危化品,属于易燃、易爆类化合物,存在不安全因素。因此,在有机化学实验教学整个过程中都要贯穿安全教育。如开始称取化学样品时,要告诉学生针对试剂(样品)不同的化学性质,采用不同取样器皿;实验结束后,所有的试剂及实验中产生的废弃物,要针对其化学性质,采用不同的回收器具,用不同的办法进行保存,确保安全。
2安全知识融于有机化学实验教学各个环节
有机化学实验课是一门重要的基础课,起到理论与实践结合的桥梁作用,培养学生独立操作与动手的能力。由于有机化学实验具有一定的不可预测性,可能会出现不同的实验状况,需要灵活面对、临机处置,这就要求学生掌握好有机化学的基础理论知识,同时要求教师通过有机化学实验课程帮助学生掌握好这些知识与技能。本文把有机化学实验课程教学分为4个教学阶段,即课前预习、课程讲解、实验操作和撰写报告[10-12]。为了培养学生的安全意识,把安全知识融于有机化学实验教学的每个阶段。对于教师来说,该课程不仅是有机化学实验知识的教学,而且是有机实验安全知识的教学。对于学生来说,通过该课程的学习,学生不仅获取有机化学实验知识、提高实验操作能力,同时也学到了有机化学安全知识,达到了培养学生的目的。2.1课前预习——评估安全风险。如果要达到有机化学实验课程的教学目的,确保实验课程的教学质量,必须要求学生做好课前预习,以及指导学生如何进行课前预习,同时把实验过程中的安全事项融于预习之中。为了提高实验效率,把学生将要在课堂上进行操作的实验,全部制作成多媒体课件,供学生课前预习。如在预习“乙醇蒸馏”实验时,课件告诉学生如何选择热源,如何控制蒸馏时不能将烧瓶中液体蒸干,避免发生火灾或爆炸危险。另外,从安全角度考虑,学生一定要学会安全风险评估,对实验课程中的每一个步骤、每一个环节,都要做好风险评估,确保每次实验课的安全。通过预习实验步骤,学生要牢记如何安装仪器、将要用到哪些仪器、实验过程会出现什么现象等。同时通过预习,学生要了解在每一步操作中会遇到哪些安全风险、如何避免、如何解决;一旦出现安全事件,如何采取应急措施,立即解决。如在预习“熔点测定”实验时,该实验要防止如下安全事件,如温度计打破、水银散落,温度计套管上的小洞不能指向旁边的学生,防止酒精灯起火,防止烫伤、烧伤,b形管必须干燥,防止有水,以免甘油外溅。为了有效防止以上安全事故的发生,必须进行风险评估,采取相应的应急预案。如在预习“四氢呋喃除水”实验时,该实验最大的风险是产生氢气,氢气见光容易爆炸。针对这一安全风险,必须采取相应的措施消除安全隐患,如必须具备良好的通风设施,先要在敞口容器里,钠反应一段时间,必须使用微小的钠粒,使反应缓慢。此外,在预习阶段,师生还要准备好应对可能出现的安全事故的应急预案。2.2课程讲解——注重安全细节。课程讲解阶段是在学生动手实验操作之前,教师对本次实验内容进行系统讲解的过程。在该教学阶段,教师应告诉学生实验目的、实验原理、实验方法,明确所需仪器设备、药品的种类和用量,讲明实验条件、实验中将出现的情况等,特别是让学生了解在实验操作中、实验反应中的安全知识。在该教学阶段,培养学生在实验开始之前掌握好相关的安全知识,避免安全事故的发生,以此提高实验教学质量。如在讲解乙酰苯胺重结晶实验时,该实验掌握的安全知识包括如何避免沸水外溅烫伤、趁热过滤时烫伤、玻璃打破的刮伤等安全知识。2.3实验操作——警惕安全事件。实验操作是有机化学实验的关键环节,能够培养学生的观察能力以及规范的实验操作能力。此外,实验成败的关键直接关系到学生实验课程的成绩,关系到学生是否对有机化学实验课程感兴趣。在此阶段,由于学生独立操作,以及有机化学实验的独特性,可能因学生操作流程发生的变化、化学药品数量的称量不准确等,都会导致化学反应发生变化,引发安全事故。因此,学生在实验操作中,要特别警惕安全事件的发生。如在“正丁醚的制备”实验操作中,为了确保实验安全,警惕以下事项:实验装置必须规范,三口瓶与冷凝管夹子必须固定在同一铁架台上形成一个整体,摇动时避免玻璃断裂,使正丁醚着火;浓硫酸取用必须按规程操作,否则容易灼伤;反应前在三口瓶中加入沸石,防止反应暴沸;检查分水器是否漏液体,以免正丁醇燃烧等。2.4实验报告——扎牢安全意识。有机化学实验教学的最后教学环节——撰写实验报告,也就是实验总结。基于实验安全的角度,要求学生在撰写实验报告时,一定认真分析此次实验要注意哪些安全事项,使学生的安全知识、安全意识得到升华,潜移默化地培养学生的综合素养。如在撰写“正溴丁烷的制备”的实验报告时,一定要总结该实验的安全知识,如使用浓硫酸,要如何避免发生意外事故;反应中生成酸性气体溴化氢,除用吸收装置外,应在通风条件下进行操作,防止中毒事件发生;正丁醇及副产物正丁醚和1-丁烯都易燃烧,要防止着火事件发生;因此,对实验产物正溴丁烷应全部回收,登记入账管理等。
开放性有机化学实验课与高校有机化学专业各研究课题组的硕士博士研究生紧密相连。在完成学位论文的过程中,对于一些已经研究成熟的合成步骤,研究生常常需要人手帮助他们完成“量”的积累工作。把这些“量”的积累工作统一收集起来,作为开放性有机化学实验课的实验题目,让大学生走进各研究课题组实验室,来完成这些实验题目。这也就是笔者在这里提出的所谓“开放性有机化学实验课教学模式”。据笔者所知,国外很多高校如德国慕尼黑大学等都采用了这种实验教学模式。这种实验教学模式对培养学生的综合实验水平是行之有效、切实可行的:
(1)各研究课题组的研究生的学位论文,要么是当今有机化学学科的研究热点,要么具有很高的实用价值,因此大学生可以接触到有机化学学科前沿领域,开拓视野。
(2)大学生在研究生的指导下,参与到科学研究当中,可以亲身感受科研活动,从而认识完整的科研过程,达到教学目标。
(3)这种教学模式无需额外的经费购买药品和实验设备,无需占用基础实验室,具有可行性和可操作性。
(4)学生的实验结果可以马上应用到研究生的下一实验步骤当中,不会造成资源的浪费。
开放性有机化学实验课的教学模式
1开设时间
一般来说,有机化学实验课是大学第二学年开设,共两个学期。开放性有机化学实验课是属于有机化学实验课的一部分。因为需要具备一定的基本实验操作技能,所以开放性有机化学实验课适合在第二个学期末,学生完成所有基础实验室的实验之后进行。
2题目征集
由实验课教师设计好实验题目表格(包括表格1和2),向本校有机化学专业各研究小组的研究生征集实验题目。具体表格形式如表1(用于实验题目的申领阶段)和表2(用于学生查阅文献之后)所示。研究生根据课题的进展,把需要学生完成的有机化学反应以及要求填写在表格1中,每个表格只能填写一步反应。研究生可以根据需要填写多个表格提供多个实验题目,然后由有机化学实验课教师汇总。
3题目申领
在第二学期末完成所有基础实验之后,学生向实验课教师申请开放性有机化学实验题目。教师随机把研究生所提供的实验题目(表格1)交给学生,要求学生根据实验题目查阅相关文献,提出可行的操作步骤。
4文献检索及实验设计
学生通过Scifinder或WebofScience等文献检索数据库,完成前期的文献检索工作,并根据文献设计实验装置、实验条件、反应监控、分离纯化以及产物的谱图鉴定等详细操作步骤。
5实验设计的合理性评定
学生完成“文献检索及实验设计”步骤后,向教师提交相关参考文献以及自己制定的具体操作步骤。教师根据研究生所提供的具有参考文献和操作步骤的表格2对实验设计的合理性进行评定,确定学生查阅的文献和操作步骤无误后,把表格2交给学生。学生按照表格2中地址找到提供该题目的研究生。
6题目的开展
在研究生的指导下,学生按照要求系统的完成实验。在实验室里,通过单对单的训练,学生可以了解本校教师的研究方向,掌握新的实验操作技能,系统了解如何检测反应、处理反应、纯化产物以及有机化合物谱图分析等。
7题目的完成数目
按照上述步骤,要求学生在不同课题组完成四步不同的有机合成实验。学生在不同课题组可以多方面的学习和掌握不同的实验操作技术和方法,了解有机化学学科不同研究方向的前沿领域,为以后研究生阶段选择导师和研究方向提供依据。
8成绩评定
学生按照要求完成实验后,把实验报告交给研究生,研究生根据学生的表现以及实验报告的质量进行评分。学生把评分后的实验报告最终交给实验课教师记录汇总。教师把开放性有机化学实验课的成绩并入平时的实验课成绩。
关键词:信息化;有机化学实验;课程;教学研究
0引言
随着现代科技的发展,多媒体与网络技术的进步,信息化在教育教学改革中发挥着更加重要的作用。信息化为教学模式、教学内容、教学方法与手段的改革都注入了新活力[1],席卷全球的“慕课”、国家精品开放
课程、“微课”等,都是对传统高等教育的冲击和挑战。基于网络平台的优质学术资源可方便地传播和共享,促进了教育公平及教育均衡的发展[2]。有机化学实验是化学、生物和医学等专业的一门重要的基础实践
课,是一门实践性非常强的学科。有机化学实验的目的是培养学生有机化学基本实验操作技能,是对有机化学理论的验证与补充,是提高学生实际动手能力和创新能力的重要途径。在如今信息化的时代,将信息化资
源应用到有机化学实验教学中,将会使教学手段、教学内容、教学效果和效率等方面有较大的改善。作者结合有机化学实验课程的理论实践教学,根据多年的有机化学理论课和实验课的教学经验,探讨如何进行有机
化学实验课教学改革,以适应信息化条件下学生学习有机化学实验技能的需要,满足社会对高技能型人才培养的需求。
1建设“教、学、做”理实一体化有机化学实验教学场所
2016年,学校实现了全无线网覆盖,在此条件下,我们在实验室增加配备了多媒体、投影仪、若干台电脑和少量课桌凳,将原有实验室改建为“教、学、做”理实一体化教学场所。实践教学时可以播放动画、视频文
件,并且在实验过程中遇到问题的时候,可以在实验室用电脑利用校园数据库和信息化平台迅速解决问题。例如:当进行正丁醚制备实验,对粗产品进行萃取操作时,会出现不分层,分三层,甚至分四层的现象。这时
老师可引导学生利用网络查资料解决这一疑难问题,从而改变了以前有问题总是找老师解决的状态,让学生学会自己解决问题,使学生学习自然而然的由被动变为主动,由此实现“教、学、做”理实一体化教学场景
。我们通过几届这样的教学改革实践,极大地调动了学生对有机化学实验课的学习积极性,取得了令人满意的效果。
2信息化条件下,增加有机化学实验慕课(MOOC)网络课堂教学
大规模开放在线课程(massiveopenonlinecourses,MOOC)是2012年兴起的一场席卷全球的信息化教学革命[3]。教师将课程内容拍摄成微视频,学生可以通过网络平台观看学习每次课的视频。学生这种自主学习的方
式,改变了传统的教育方式,学生更容易快速的获取吸收知识。早期的实验课教学采取的方式都是老师先讲,学生再做实验。由于在学生做实验之前老师会认真讲解,造成了学生依赖心理,学生课前对今天所做的实
验几乎不预习,以至于在实验中不思考,实验失败的几率很大,并且也不去主动探究实验过程中出现的问题(实验正常和异常现象)的原因,从而导致理论和实践的验证达不到完美的合理解释。如今,由于信息化的发
展,网络教学已广泛应用到很多课程的教学中,近几年,我们也完成了有机化学实验课程的MOOC视频制作,开发了有机化学实验的课前预习思考题,并上传至网络平台上。我们要求学生课前在网络平台上利用慕课资
源对每一个实验进行预习。由于网络视频化的教学方式比较受学生欢迎,学生在睡觉之前拿着手机就能对明天的实验进行预习,通过视频观看之后再写预习报告,这样两遍预习之后,学生在实验中就可以脱离课本,
独立的操作实验,专心的观察实验现象,避免了以往变看书边操作,实验过程在心里连贯不上的问题。改变了以前“照方抓药”的坏习惯,达到了实验教学是为例让学生学习知识、培养能力、掌握技能的目的;同时,
也培养了学生独立思考问题和解决问题的能力。
3以任务为驱动,进行教学内容的整合,变零散性实验为综合性实验
目前,有机化学实验的教学内容大体上分为三大块:基本操作实验、有机合成实验及有机物的性质实验,而且大多数院校都是按照这样的顺序去安排实验。这种实验安排方法会阻碍学生的探索性和综合考虑问题能力的
提高,许多学生基本就“按部就班“,按照书本上的实验步骤,一步一步地边看书边完成实验操作,对实验的过程和每一步实验的目的只知其然而不知其所以然。这样不但提高不了学生的实验技能,还容易使学生成
为一个不动脑的机器人。鉴于此,我们在实验内容的安排上做了调整,把这三大块穿插在一起,以任务为驱动,让学生每次实验都是有目的的、有步骤的、有原理和操作过程的、有具体的实验任务的、能看到成果的
,使有机化学实验多步骤、多元化。例如:以制备纯净的乙酰苯胺为任务,将三个有机实验进行整合,顺序为:乙酰苯胺的制备实验、重结晶基本操作实验、熔点的测定实验、红外光谱检测实验。学生首先制备乙酰苯
胺,然后再以乙酰苯胺为原料,进行重结晶实验,接着用熔点的测定的方法来检测重结晶分离的好坏,针对纯度比较高的乙酰苯胺产品做红外检测。做这类综合性实验时学生思想上会高度重视,通过前期基础实验的
锻炼,学生们已经具备了非常熟练的操作技能,做综合实验时,操作起来谨慎认真,出现问题了会及时分析,认真总结经验教训,因此实验能达到满意的效果。通过对几届实验后的学生调查,学生对改革后的有机实
验课的满意度由以前的65%提高到96%。这种类型的实验既能提高学生分析问题和解决问题的能力,又能巩固各类有机反应的理论知识,使学生在做有机化学实验时具有综合思考问题的习惯,理论和实践同步得到大步
提升。
4最终构建“两层次、一创新、递进式”有机化学实验教学体系
本着实践教学要“保证学生的主体地位、教师辅助”的教学理念,培养学生的学习兴趣及探索精神,我院有机化学实验教学采用“两层次、一创新、递进式”教学体系。其中“两层次”是指有机化学实验教学体系和
信息化网络教学体系。在学生进实验室做有机实验之前,学生在学校的网络平台上自主学习有机实验的基本知识,如加热、冷却、干燥等,并且观看有机化学实验慕课的相关内容,对本次实验进行预习。在网络教学
平台上,教师对每次实验留有预习思考题,学生带着问题去做实验,在实验过程中学生可以认真操作,仔细观察,及时记录实验现象,积极思考实验原理,进而解答思考题。“创新性、递进式”是指在前期基础实验
结束后,为培养学生完整的实验研究工作方法及科研创新能力,完成实现从知识技能向研究能力培养的转化过程,以培养学生的科研素质和创新能力,使他们的综合素质有所提高。我们对一部分学生开设“创新开放
式实验课”,其课程的设计为:①学生可以自主选择课题和实验内容;②根据其课题通过校园网数据库查阅有关文献、设计出合成路线、装置图及实验方案等;③学生制定实验方案,老师指点修改,最终制订出行之有效
的实验方案;④学生独立进行实验,有问题时,教师给予相应的指导;⑤利用校园网数据库,撰写有关的研究性实验报告论文。这样的课程设计可以使学生增进师生交流、扩大知识面,进一步提高学生的学习积极性。
同时,增加了两个开放实验室,为学生课余时间完成自己感兴趣的课题提供了条件,使学生能掌握一套自主完成科研创新实验的技能方法。
5建立过程性综合性有机化学实验考核制度
以往的实验考核制度大都是根据学生的成绩报告评分。但由于报告可能存在着相互抄袭的情况,或是有的学生报告写得很好,其实操作水平一般,所以仅凭报告打分存在着极大的不合理性,这样会极大损伤实验动手
能力强的学生的积极性。经过本次的有机化学实验教学改革,我们将有机化学实验考核分为了两大块:线上考核和线下考核。线上考核成绩占期末总评成绩的40%,线下考核成绩占期末总评成绩的60%。线上考核是让学
生在每个实验预习时,完成网络平台上的每个实验的视频教学,实验结束后完成网络平台上每个实验的思考题解答;线下考核即是老师对学生的实验过程的表现、实验操作能力、实验报告的书写及实验操作技能的期末
考核等方面的打分。有机化学实验的期末考核采取学生抽签决定自己做哪一个实验,实验完成后由教师针对其操作的熟练程度对其进行打分。线下考核注重过程性,即使学生本次实验失败,没有得到产品,只要其实
验过程中认真操作,并且能很好的分析出自己失败的原因,那么本次实验报告的成绩仍然可以拿到高分。
6结语
在如今的信息化环境下,我们充分利用信息化资源提高了教学效果,完善了实训设施以及先进的信息化教学资源和手段,建立了一套完整的有机实验课程教学体系。这套改革方法是对有机化学理论学习的重要补充和
拓展,是实现“做中学”的重要保障。有机化学实验通过实训教学场所的改善,课程网络预习的补充,实验内容的整合,建立了“两层次、一创新、递进式”有机化学实验教学体系。通过这次教学改革,大大提高了
学生学习有机化学实验课程的兴趣,提高了学生在实践操作过程中的专注力、独立思考能力、综合分析能力和解决问题的能力,最终大大提高了有机化学实验教学的教学效果。本次教学改革为有机化学实验课程的教
学提供了一种新型方法,是信息化与有机化学实验融合的一种有益探索。关于信息化和有机实验融合的深度研究有待今后进一步开发。
参考文献:
[1]李建英.高职信息化课程教学模式改革的研究.文教资料,2015,(18):151-152.