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有機合成實驗方法范文1
摘要:本文對高職精細有機合成技術課程教學內容進行了改革與實踐,結合傳統教學存在的弊端,重點圍繞課程的特點,從教學安排、教學方法、考試評價方式、實踐教學內容及項目化教學等方面進行了實踐和探索,獲得了期望的教學效果。
關鍵詞:精細有機合成;教學實踐;教學方法
高職精細化工技術類專業承擔著為國家培養高素質技術技能型人才,特別是為從事化工/輕化工類企業生產一線崗位培養人才的任務。在高職精細化工技術類專業開設的課程中,“精細有機合成技術”是一門必修的專業主干課之一,其前期課程為無機化學、有機化學、化工原理等,其后期課程一般為藥物合成技術、精細化學品復配技術、精細化學品檢驗技術等課程??梢?,開設此課程的目的是在學生掌握有機化學、無機化學等理論的基礎上,對硝化反應、磺化反應、烷基化等單元反應的原理及其在工業生產中的實施方法有一個更深入的掌握,熟悉合成機理、制備工藝、合成路線以及分離提純等相關知識,為今后從事生產操作、合成路線設計、分析測試等崗位打下良好的基礎。
精細有機合成技術課程的教學內容豐富、知識面廣、實用性強,應用領域廣,如:日用化學品、化妝品、原料藥、農用化學品、香精香料等,而且該課程不僅要求學生掌握合成的基本理論,還需要掌握合成的操作技能,可見,精細有機合成技術在整個課程體系中十分重要。因此如何更好的開展精細有機合成技術課程教學、增強教學效果、提高教學質量,同時又能調動學生的學習主動性和積極性值得研究和探索。本文以四川工商職業技術學院的精細化工技術專業所開設的精細有機合成技術課程為例,作者緊緊圍繞課程的特點,采用“教-學-做”三位一體的教學模式,從教學安排、教學方法、考試評價方式、實踐教學內容及項目化教學等方面進行了探究,引導學生深入思考,啟發學習興趣,深化學習內容,提高分析、研究和實踐的能力,并對如何有效開展該課程的教學等方面進行了大量教學實踐與探索。
1精細有機合成技術課程設置
在我院精細化工技術專業的課程體系中,精細有機合成技術課程安排在第三個學期進行,包含理論教學和實踐教學,總課時量為64學時,另外還有綜合實訓環節16學時,教材以《精細有機合成技術》及配套實驗教材《精細化工實驗技術》(冷士良主編)為主,包含:顏料、涂料、膠黏劑、表面活性劑及日化用品等產品的制備,通過實驗操作讓學生了解精細化學品合成的基本反應原理并鍛煉實驗操作能力。
2傳統教學存在的問題在精細有機合成技術課程的傳統教學中,理論和實踐教學主要存在以下問題。
2.1理論教學方法單一
精細有機合成技術以有機合成基本理論為主線,研究合成路線、合成原理、工業生產過程及實現過程最優化的途徑及方法,課程難度大,該課程傳統的教學方法主要以講授為主,穿插一些實驗增加理論的理解,對學生來講這種傳統教學模式枯燥乏味,學生被動的學習,積極性差,參與度不足,漸漸地失去學習興趣,這種單一的教學方法忽視了學生在課堂上的主體地位,教學效果不佳。
2.2實踐教學形式單一
精細有機合成技術這門課是典型的理論和實踐一體化的課程,不僅幫助學生掌握化學反應的基本理論和知識,還需要培養學生的實踐動手能力。在精細有機合成技術課程實踐教學中,教學模式一直是先由教師講實驗原理、操作步驟及注意事項,然后學生按照實驗教材重復操作,嚴格依照教材規定的投料量、工藝條件、操作步驟、提純方法等完成,導致學生對投料比、反應條件、產率影響因素等都不清楚,更無法對工藝進行改進和優化,造成學生不能深入理解工藝路線和合成原理,不能全面培養學生的分析和解決問題的能力。另外,實驗的開設需要根據專業培養方向有針對性的選擇,不能一律按照同一本配套實驗教材開展實驗,進而不能突出專業特色。
2.3考核方式單一
精細有機合成技術課程的考核成績一般由平時成績和期末考試成績兩部分構成,平時成績由老師根據上課出勤、作業、實驗情況綜合評定,占總評成績的比重一般在20%~40%范圍,另外期末考試采取閉卷筆試方式,占總評成績的比重一般在60%~80%范圍,這種考核方式很大程度上只能驗證學生對課程表面理論知識的掌握情況,學生通過臨時死記硬背來應付考試,缺乏對知識的理解與運用,更談不上用所學的知識進行創新和解決實際問題了??梢?,這種考核方式不能體現該課程的典型理實一體化特點,實驗考核比重低,缺少量化指標,忽視實驗操作、創新及科研能力方面的考核,因此傳統的考核方式存在著諸多弊端,考核方法及方式的改革十分必要。
3課程教學實踐與探索學生的發展、學生的成長
成才是高等職業教育質量的核心靈魂,是根本的質量。以學生的發展為目的,為了激發學生潛能,更好的開展精細有機合成技術課程教學、增強教學效果、提高教學質量,為了探究一種以學生為主體、以問題為導向的教學方法,為了激發學生學習興趣,調動學習的主動性和積極性,作者緊緊圍繞人才培養目標,對如何有效開展理論知識講授、實踐教學及考核方法等方面進行了探索。
3.1理論聯系實際,激發學生興趣
精細有機合成技術課程的主要內容是以有機單元反應(如硝化、磺化、鹵化、酰基化、烷基化、羥基化等)為主線,系統介紹了精細化學品生產過程中最重要的十幾個單元反應的基本原理、反應歷程、產物精制與分離、應用范圍及實例,而且對有機合成反應的新方法、新工藝、新技術及有機合成路線設計也作了相應的介紹??梢姡氂袡C合成技術是典型的有機合成理論與生產工業實際相結合的課程,在講授過程中需要理論聯系實際來激發學生興趣,讓學生更好的掌握有機合成單元過程的基本知識和基本理論,比如通過第一章緒論的學習要讓學生了解有機合成的任務、內容、發展歷史和今后的發展趨勢,了解單元反應的類型和特點,使學生明白該課程與畢業后所從事工作的關系以及對國民經濟發展的貢獻。因此在緒論章節的講解中,可選用中國科學家屠呦呦榮獲2015年諾貝爾獎的案例來激發學生興趣,通過了解抗瘧新藥青蒿素創造性地提取、結構表征、人工合成提純等過程,使學生掌握有機合成的原理、工藝、提純及結構分析等知識。在學習有機合成的兩大任務之“實現有價值的已知化合物的高效生產”時,可以聯系維生素C的工業生產方法,先將葡萄糖還原成為山梨醇,經過細菌發酵成為山梨糖,山梨糖加丙酮制成二丙酮山梨糖,然后再用氯及氫氧化鈉氧化成為二丙酮古洛酸,再經過酸的催化劑重組得到維生素C,讓學生更深刻的理解已知結構化合物通過人工合成提高了生產效率。又如在講解有機合成的兩大任務之“創造新的有價值的物質與材料”時,可以聯系化妝品、洗滌用品、藥物、高分子聚合物及功能材料等栩栩如生的實例,可明顯提高學生的學習興趣和求知欲,加強學生的感性認識,強化理論實用性,同時提升教學效果。
3.2多種教學方法,提高教學效果
鑒于精細有機合成技術課程的特點,繁雜的單元反應,枯燥的反應歷程,眾多的合成路線及生產工藝過程等等,如果教師僅是按照教材照本宣科,面面俱到,不但影響教學效果,而且不利于培養學生的實踐技能,還會導致學生厭學情緒。這就要求教師能夠在現代教學理論的指導下,打破傳統教學的弊端,科學合理的選擇和有效地運用教學方法,引入啟發式教學、項目化教學、類比教學等多種新的教學手段,充分調動學生的興趣,提高教學質量。在理論講授環節,教學內容按照單元反應模塊進行劃分,各個模塊之間又相互銜接有共同點,如芳烴的烷基化和?;瘷C理均是親電取代反應,在反應歷程、影響因素、催化劑等均有共同點,教學時可采用類比教學法,在比較中使學生觸類旁通,加深理解和掌握,另外,教學還要緊密結合專業實驗,可采用項目化教學法,以項目為載體、任務為驅動,突出學生主體地位,提高學生綜合運用所學知識和分析問題的水平,培養學生解決問題和開發創新的能力,多種教學方法的運用對于提高教學效果十分有益。
3.3設計實驗項目,貼近生產實際
精細有機合成技術課程需要學生掌握反應物的化學結構、官能團的性質、反應物的濃度、配比等因素對合成反應的影響,還要熟悉單元反應的實施與應用,分析和解決有機合成中的實際問題??梢姡撜n程具有典型的職業技術的特點,教學要注重實踐技能和實用性培訓,做到理論教學融合于實踐教學中。作者依據專業人才培養目標和生產實際來設計實驗項目,思路是“一模仿二創新三綜合”,“一模仿”即典型的單元反應安排相應的實驗,如氧化單元反應開設甲苯氧化制備苯甲酸,還原單元反應開設對硝基苯酚還原制備對氨基苯酚,?;磻_設用乙酸酐酰基化苯胺制乙酰苯胺等等,學生按照實驗教材的制備工藝練習操作,理解反應的原理;“二創新”即學生在掌握原理的基礎上通過查找資料打通或者優化合成路線及工藝條件,如學生在掌握了用苯胺為原料以乙酸酐為酰基化試劑制備乙酰苯胺的基礎上,自己完成對實驗的優化改進,可以調整投料比、反應溫度、更換?;噭?、催化劑等工藝條件,從而提高產品純度、產率或者減少副產物等等。“三綜合”即學生通過查找資料獨立完成給定實驗項目,如由起始原料水楊酸(鄰羥基苯甲酸)制備乙酰水楊酸(阿司匹林)并提純精制,或者完成以氯苯為原料制備對乙酰氨基苯酚(撲熱息痛)的制備并精制。通過以“一模仿二創新三綜合”為思路的實踐項目鍛煉,貼近生產實際,對培養學生獨立思考、科研創新能力有很好的效果,特別是創新綜合項目中的文獻資料查閱、實驗方案設計、提純精制以及數據處理能為學生提供一種有效的技能鍛煉途徑。
3.4改革評價方法,發揮激勵導向功能
考試是教學活動的重要環節,是教學評價的重要手段,并且具有導向、激勵、評價等功能。精細有機合成技術課程的成績評價應采用多元化考核評價模式,既有理論又有實驗,既有筆試又有答辯,既有計算推理又有綜合論述,多種形式相結合,提高過程評價考核權重,尤其是對創新性、探索性的綜合項目給予權重傾斜,總評成績由平時成績和期末閉卷考試成績構成,其中平時成績權重由傳統的30%提高到50%,平時成績涵蓋實驗方案、操作過程、實驗結果、創新開發、項目討論、課堂表現及完成作業等內容,科學合理的多元考核有效激發了學生的學習動力,提高了學生的綜合素質能力,并充分發揮了考試的導向功能。
4結語
精細有機合成技術是一門重要的專業主干課之一,在教學實踐中,基礎理論聯系生產實際可激發學生的學習興趣,采用項目化、類比等多種教學方法可提高教學效果,設計貼近實戰的項目化實驗可充分提升學生技術技能水平,創新多元合理考核評價方法可全面發揮其激勵導向功能,我們通過對精細有機合成技術課程的教學實踐與探索,不僅出色的完成了該課程的教學任務,而且教學效果得到了學生的廣泛好評。實踐證明,創新教學方法、優化實踐教學內容、工學結合、多元考核評價方法有利于提高職業院校學生的綜合能力,有利于培養高素質技術技能型人才。
參考文獻
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有機合成實驗方法范文2
關鍵詞:精細有機合成技術;項目化教學;考核評價
《精細有機合成技術》是精細化學品生產技術專業的專業核心課程,是承擔學生職業核心能力培養的一門課程。本課程的教學內容是由十多個有機合成單元反應組成的,各個單元反應既相互獨立又相互聯系,也是一系列經典反應的抽象總結。傳統的教學方法是將這些反應的規律與特點全部灌輸給學生,然后安排期中、期末考試,進行理論知識的考核。這種傳統教學方法的弊端在于,課程的理論性較強、考核手段單一,實踐動手與理論脫節。如何有效地開展該課程的教學,一直是比較棘手的問題。
項目化教學具有項目載體、任務驅動、工學結合等特點,受到了國內外職業院校教師的普遍認可。為了解決上述問題,我們對《精細有機合成技術》課程開展了項目化教學的改革嘗試,取得了解決問題的一些思路和方法。我們在三年制高中后大專的精細化工0711、0721班的第4學期進行了項目化改革的初步嘗試。在項目化教學改革中,學生的基礎知識已經具備,通過設立一些教學項目,以完成項目的方式,達到實踐動手與理論知識的充分結合。這些項目主要是依據現實工作項目的具體過程分析而確定的,其主要特點是項目載體、任務驅動、學生主體、素質滲透、工學結合,學生各種能力的訓練、素質的培養、知識的運用全部體現在項目完成過程之中。教學方式的改變,同時也改變了考核的方式,由過去傳統的一份試卷決定學生學習成績的考核方法改為項目化的過程考核。那么,這種項目教學實施后的教學效果如何評價?學生學習的質量如何考核?項目化過程考核的過程是怎樣進行的?筆者從以下幾個方面進行了探索。
改造企業案例成為適合教學的項目
項目教學的特點之一就是項目載體,通過項目訓練實現學生知識的滲透、能力的掌握、素質的培養,因此,項目的選擇十分重要。在項目的選擇中不能單純為了做項目而找項目,為了將所學的知識與將來的工作結合在一起,我們尋找了一些企業案例,并將此作為學生的項目。這樣,既能讓學生從課本上學習到知識,又能夠將學習到的知識運用到工作中去,并能夠從所做的實驗中進行分析、總結,實現知識的提升,真正達到在做中學、在學中做的效果。如何尋找這些企業案例,并使這些案例能夠適應學校教學的現狀,就成為一項比較艱苦的需要花大力氣的工程。
由于企業案例與市場相關,也與企業的生產能力、經營狀態等有很大關系,所以不太適合直接作為學生的訓練項目。在將有關的案例作為項目時,就需要將所選擇的案例進行改造,使之成為適合教學和學習的項目。開發這些項目時,需要結合學校的師資、社會與化工企業的資源情況,首先確定精細化學品技術專業要求學生達到的職業技能、基本培養目標與核心技能目標。然后根據這些目標,由學校和企業共同組成專門人員負責從企業案例中尋找合適的項目、任務作為知識載體并由學校的教師最終開發成教學項目。所選項目必須是典型的,將其開發成教學項目后,要真正將知識與實踐結合在一起。
例如肉桂酸的合成是企業里一個很大的項目,因為肉桂酸是重要的有機合成工業中間體之一,廣泛用于醫藥、香料、塑料和感光樹脂等化工產品中。在選擇這個項目時,我們考慮了學校的實際情況,將合成過程安排在實驗室完成,同時要求學生通過大量查閱資料,進行理論上的放大,產生了很好的教學效果。
項目的編排要符合學生的認知規律
由于精細有機合成所涉及的內容過于廣泛,很難用一個項目涵蓋所有的知識點,所以在選擇項目時,應針對不同的知識點,選擇企業中有關的案例作為項目。為了達到所有知識點的融合,在針對不同單元反應設計了8個項目后,又設計了2個綜合項目,以求實現學生知識與能力的綜合訓練和提高。
教學項目在制定后,就需要按照從易到難、循序漸進的順序進行排列。只有這樣,才能夠培養學生學習的積極性,有利于學生在工廠內和學校的實習實訓基地學到盡可能多的知識,提高學習的效率。
筆者進行的第一個項目就是硝基苯的制備,這個實驗只要一步完成,實驗現象也比較明顯。在完成這個項目的過程時,學生反映利用以前所學的有機化學知識和文獻檢索知識,很容易找到有關的解決方案。在完成這個項目的時候,既培養了學生進行項目化學習過程的學習興趣,也使學生更容易歸納、總結出一些合成的基本知識。同時,學生熟悉了項目化的教學的過程后,所掌握的知識會更加牢固和易于應用。
通過一系列項目的訓練,既能有效地利用學生的課余時間以及圖書館資源,又可充分進行知識的歸納總結。到筆者進行最后的綜合項目時,學生已經感覺不到太大的難度,符合學生學習的認知規律。
建立適當的項目化教學過程與考核方案
傳統的教學方法是教師講,學生聽,而傳統的考核方式是用一張試卷決定學生的學習效果。這在某種程度上并不能真實反映學生的學習效果。因為學生的學習過程及對合成基礎知識的動手操作能力是沒有辦法考核的。
采用項目化教學方法與傳統方法有著明顯不同,課堂的主體是學生自己,他們要完成具體的工作任務,一切都圍繞著項目(或任務)來進行。學生在項目完成過程中探討問題、研究問題、思考問題、討論問題、分析問題,學生要闡述自己的觀點,用自己充分的理由說服對方,說服項目委托方代表(項目形成時,模擬現實場景,教師作為項目的委托方代表,由學生競爭、投標,獲得項目),還要運用查閱的資料、實驗的數據、理論的根據等證明自己所做的事情是對的。也就是說,學生是自主學習知識,并且運用知識解決實際工作問題。隨著項目化教學的實施,教師的身份、行為、結果都是不斷變化的。項目布置時,教師的身份是項目委托方的代表;項目進行時,教師的身份可能有如下六種:一是提醒者,二是巡視者,三是咨詢者,四是自由參與者,五是過程控制者,六是問題記錄員。只有點評結果時,才是指導教師。
采用項目化的教學過程,建立針對操作過程的考核方式,用學生平時的動手能力、知識的歸納總結能力等來考核學生的學習情況,可以改善對學生學習效果的評價,通過一系列考核方式的改變,大大提高學生平時學習的積極性。學生在完成整門課程后,也反映這種教學方法和考核方式可使大家的注意力集中到如何通過自己的努力以及團隊的合作完成一個項目,通過對這些項目的總結,對個人理論知識、動手能力的提高都有很大幫助。
在這個項目化教學過程中,筆者實施的項目化教學是首先建立項目化的情境,委托學生進行項目的投標,學生根據項目情況在實施之前做好人員分工,確定好各自的角色,做好相關的資料準備。
其次,為了不使學生僅僅為了完成項目而單純地去做項目,在項目正式實施前,建立項目引導文,讓學生能夠在做項目之前把必需的理論知識先行鞏固,在這個過程中,筆者把有關的電子教案、電子課件都提供給學生,供學生參考使用。
再次,進行項目投標,在這個過程中,由于項目化注重的是平時考核,所以在這里,筆者進行了有關項目投標(匯報)過程中所涉及的有關內容的考核,加強考核的針對性??己朔桨傅闹攸c放在對資料的檢索以及方案的形成上,通過學生的匯報和學生的互評來完善這一考核方案。在學生就投標的內容進行互評時,筆者發現有些學生不能及時確定實驗方案,而且一些操作與理論會有些許脫節,所以,教師應適時對一些關鍵點進行引導和補充,使學生形成可以實施的方案,以便進入下一個環節。
又次,在學生形成自己的方案后,讓學生進入實驗室,實施自己形成的實驗方案。對實驗過程進行考核,按照實驗室的要求進行,要求學生規范操作實驗、按記錄格式要求記錄實驗過程、及時解決實驗中出現的問題。依據實驗過程及最終產品的質量來對學生進行全面考核。
最后,學生完成了項目的實施階段,將進入的環節是對項目的總結。這時,為了充分發揮學生的能動性,由學生在實驗完成后,對相應單元合成的有關內容進行總結,并將所總結內容進行匯報。筆者在對這部分內容進行考核時,是按照學生所交試驗報告以及學生匯報的內容進行綜合評定,要讓學生真正對自己的實踐成果進行匯總,而不是簡單地查找課本進行知識的羅列。
項目化教學成果總結
對學生進行的教學效果調查顯示,超過90%的學生認為這種學習方法學到了以前課程上學不到的許多知識,并且將理論知識與動手能力結合得很好,并表示希望這種教學方法一直延續。學生從中得到一個啟示:實驗的過程并不是僅僅完成一個實驗,而是一類合成中的一個特例。
項目化教學也存在一個難點,需要指導教師具有豐富的知識儲備,能夠及時解決學生提出的各種預先設想不到的問題。
總之,項目化教學的方法不同于傳統教學方法,在這種教學過程中,教學項目的確立、教學過程的實驗、教學效果的考核評價,都融合于項目的完成過程之中;學生各種能力的訓練、素質的培養、知識的運用也全部體現在項目完成過程之中。項目化教學有利于提高職業院校學生的綜合能力,有利于培養高職應用型人才。
參考文獻:
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有機合成實驗方法范文3
關鍵詞:2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺;溶解度;關聯;合成法
近年來含氟農藥的開發十分活躍,2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺是合成殺菌劑噻呋酰胺的重要中間體[1-2],在2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺合成工藝中為了提高產物的純度,需要優化結晶工藝。而優化結晶工藝就需要知道2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在不同溶劑中的溶解度數據。但到目前為止, 2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在水相中溶解度數據很少且不系統,在有機溶劑中的溶解度數據更是未見報道。因而有必要對2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在有機溶劑中的溶解度進行測定和研究,以期為2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺結晶工藝提供理論依據。
1 實驗
1.1 試劑及儀器
2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺,Aldrich,純度 99.75%;玻璃溶解釜,河南洛陽黎明化工研究院提供;CS501型超級恒溫水浴,上海圣欣科學儀器有限公司產;半導體激光檢測系統,鄭州大學激光研究所設計。
1.2 實驗方法
采用合成法對2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在乙醇水溶液中的溶解度進行測定。向帶夾套的玻璃溶解釜中加入一定量的溶劑,再加入準確稱量的溶質;向夾套內通入循環水,循環水來自超級恒溫水浴;升溫由控制器來實現。隨著溶解的不斷進行,固相逐漸進入液相,信號增至最大值,工作站停止升溫。該溫度即為實驗給定體系溶解度所對應的溫度,擬合結果見表1。
2 結果與討論
2.1 經驗方程擬合結果
溶解度可以用溫度的多項式方程表示為
Y=aT3+bT2+cT+d (1)
式中,T 為絕對溫度/K;a,b,c,d為參數。通過(1)式對2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在一定溫度范圍內所對應的所有體系中的溶解度數據進行了擬合(見圖1),通過擬合得出,a=4.1418E-6,b=-0.0038,c=1.16434,d=-118.825,擬合優度判定系數(R^2)為0.97418。
2.2 理想溶液模型
溶解度可以用理想溶液模型
通過(2)式對2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在一定溫度范圍內所對應的所有體系中的溶解度數據進行擬合(見圖2),得到:A=-8895.89563,B=23.99953, 擬合優度判定系數(R^2)為0.94038。
2.3 Apelblat 模型
Apelblat 溶解度模型假定溶液的熱焓隨溫度線性變化,從Clausius-Clapeyron 方程推得溶解度隨溫度的變化關系為:
通過(3)式對2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在一定溫度范圍內所對應的所有體系中的溶解度數據進行擬合(見圖3),得到:A=-145.67958,B=-979.407,C=25.12662。擬合優度判定系數(R^2)為0.94348。
表1 擬合結果
3 結束語
測定了一定溫度范圍內2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在乙醇水溶液中的溶解度。運用經驗方程、理想溶液模型方程和Apelblat 方程對實驗數據進行了關聯分析,顯示3種方程均能很好地關聯2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在乙醇水溶液中的溶解度數據, 擬合優度判定系數(R^2)分別為0.97418、0.94038和0.94348。
參考文獻
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有機合成實驗方法范文4
關鍵詞:有機化學實驗課;有機化學實驗教學改革;創新能力的培養
有機化學是我校藥學院中藥學專業、藥學專業、制藥工程等專業的重要基礎課,而有機化學的內容可以在有機化學實驗中得以體現,有機化合物的合成可以在有機化學實驗中實現,是有機化學的最終表現形式。有機化學實驗的內容主要分為三部分:基本技能操作、性質實驗和綜合性實驗。牢固掌握基本技能的操作,熟悉性質實驗,在綜合性實驗中培養學生的主動性和創新性。傳統的有機化學實驗教學是老師在實驗前先進行講解,包括實驗原理、實驗步驟、實驗裝置、實驗注意事項等,學生根據老師所講解的內容進行操作。實驗的反應步驟、反應現象,甚至連實驗結果都寫的清清楚楚。這樣的教學方式,學生即使不預習,也清楚如何操作,即使不認真觀察實驗現象,也能清楚有何現象,即使不認真總結規律,也知道會有什么實驗結論。因此這種教學方式不利于學生創新思維的培養,需要對這種有機化學實驗教學模式進行改革[1-2]。
1改革傳統教學方式,培養學生的創新思維
要充分調動學生的積極性和主動性,培養學生的創新能力,就必須改變以老師為主體,而采用以學生為中心的教學方式。以學生為中心的教學方式主要包括以下幾個階段:實驗預習階段、實驗講解階段、實驗實施階段、實驗報告撰寫階段、實驗評價階段。實驗預習階段。提前一段時間(2周左右)將要做的實驗通知學生,要求學生通過查閱相關文獻掌握實驗目的及原理,分析各實驗方法的優劣,優選出最佳實驗方案,并畫出實驗裝置圖,列出相關注意事項等。實驗講解階段。老師通過批閱學生的預習報告,挑選3組最具代表性的實驗方法,讓同學就自己所優選的實驗方案進行講解,最終通過討論、問答,確定2套理想的實驗方案實施。實驗實施階段。根據確定的2套實驗方案,把學生分成2個大組,再將大組分成合適的小組進行實驗。每個大組采用其中的一個實驗方案,對2個不同的實驗方案進行比較,比較實驗的時間、現象、結果等內容。實驗報告撰寫階段。要求同學根據實驗方法寫出相應的實驗報告,并寫出自己的實驗體會,也可以通過跟另一大組的同學進行交流,以比較兩種方案的差異。實驗評價階段。老師通過批閱實驗報告,對學生實驗報告中的實驗時間、現象及結果進行統計,結合實驗中的創新性對2個實驗方案進行一定的評價和打分,也可以把實驗方案的采用及實驗方案評價結果計入實驗成績,以督促學生積極、主動、有創新性的優選實驗方案。這樣在實驗進行的所有階段,都是以學生為主體、教師為督導,學生的積極性和主動性得到了最大程度的挖掘,有利于培養學生的創新性。
2改革實驗教學內容,培養創新性
有機化學實驗基本包括3部分內容,基礎操作、性質實驗、綜合型實驗。我們在實驗內容安排上,遵循減少性質實驗、保留典型的綜合型合成實驗、增加與生活相關實驗的原則進行實驗的安排。例如,對于合成實驗乙酸乙酯的制備和乙酰苯胺的制備是有機合成實驗的經典,必須保留并進行強化,這些實驗能夠鞏固學生的基礎操作,并有助于學生把有機化學理論課堂上講的理論知識與實驗進行有機結合,進行充分理解和掌握,為創造性的發揮奠定基礎;同時為了提高學生的實驗興趣,增加了天然有化合物的提取實驗,如從牡丹皮中提取丹皮酚等。牡丹皮是我們日常生活中熟悉的物質,而丹皮酚又是一種利用價值較高的化合物,學生的興趣瞬間提升。從牡丹皮中提取丹皮酚的實驗,主要是利用丹皮酚的理化性質符合水蒸氣蒸餾的條件,讓學生掌握水蒸氣蒸餾的基本原理、實驗操作和實驗裝置。傳統的水蒸氣蒸餾實驗常采用苯胺或肉桂酸作為分離對象,使用的藥品毒性較大,學生的實驗積極性不高。改用牡丹皮做實驗原料后,學生積極性的提高極為顯著。學生能夠對實驗原理透徹理解,對實驗中現的現象認真觀察,積極討論,收到了非常滿意的教學效果。在實驗過程中,實驗原料是生活中常見的,學生對實驗就會有更加濃厚的興趣。在觀察實驗現象時就會更更認真,更能容易獨立思考和積極討論實驗中遇到的問題,并在實驗報告的討論中更為認真的進行了實驗經驗的梳理。因此更利于學生的實驗積極性和創能力的培養。
3豐富教學手段,進一步進行創新能力的挖掘和培養
要在課題教學的基礎上,增加靈活多變的實驗教學手段,進一步豐富有機化學實驗內容。例如可以在傳統實驗教學的時間之外,開放實驗室。讓學生自主選題選導師,到實驗室進行SRT的實驗,就是我校近年來開展的一個極有意義的實驗項目。學生在查閱文獻后自主選題,設計實驗方法和路線,在導師的指導下進行實驗。這能激發學生對實驗的積極性,有利于學生創新能力的培養。教育是什么?有人說教育就是把學校教給你的知識都忘記,剩下的就是教育。創新能力則屬于剩下的內容!
參考文獻
[1]蘭州大學,復旦大學.有機化學實驗[M].北京:高等教育出版社,2002:124-125.
有機合成實驗方法范文5
1.1注重創新思維,重構實踐教學體系
編寫新教材要推陳出新,既要充分考慮有機化學實驗的基本操作訓練,又要注重培養學生的創新思維能力[4]。全書預想分3部分內容:實驗基本技能、有機合成、綜合性與設計性實驗。其中,實驗基本技能部分刪除了原有教材中的一部分陳舊內容,著重介紹和引入了現代的有機實驗內容,如有機化學實驗標準玻璃儀器的選用與裝配、色譜技術、無水無氧操作技術等;介紹經典有機實驗的操作技術,依照簡潔明了、注重實際、便于自學的原則分3部分編寫:實驗原理、實驗內容和方法、注意事項。實驗原理、實驗內容和方法部分多做知識性的介紹,而相應的實驗操作注意事項部分則根據實驗操作要求的實際做詳盡的敘述。這些內容多為教研室成員在長期實驗教學和科研工作中的經驗積累和實踐體會,有助于學生自學。有機合成部分是全書的重點內容,該部分以典型的單元有機反應為主線,結合天然藥物化學的實驗內容,使學生能對合成產品進行提純與分離、結構鑒定、結構修飾等方面有一個全面、系統的訓練。在強化學生有機合成實驗操作技能訓練的同時,綜合性、設計性實驗由教師布置并指導,每3~4名學生為一組,每組學生在兩周時間內完成,并寫出實驗報告。這樣,綜合與創新結合,在基本技能訓練和職業技能訓練的基礎上強化綜合技能訓練,既是培養學生綜合運用所學知識、解決實際問題能力的過程,也是培養學生創新思維的途徑。教學實踐表明,這不僅有利于學生學習和掌握有機反應的基本理論和實驗技能,還有利于培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力,尤其有助于引導學生發散思維,培養他們的創新意識。
1.2追求學科發展,注重現代技術的應用
現代性、綜合性、應用性及趣味性是新編有機化學實驗教材追求的特色目標。教材中除了介紹常規的實驗技術之外,還糅合了如蒸餾、分餾、水蒸氣蒸餾、減壓蒸餾、重結晶、萃取、熔點沸點測定等操作,例如在驗證Cannizarro反應中糅合了萃取的操作、在乙酸乙酯的合成中糅合了分餾、普通蒸餾及沸點的測定等基本操作。同時注意各類操作在實驗中的重復次數,使學生能牢固、熟練掌握各類實驗操作的技能。另外,還特別設了一章專門介紹現代有機合成實驗的新技術,例如有機電解合成、光化學合成、相轉移催化合成等,對近年來應用日漸廣泛的無水無氧操作技術也做了適當闡述,并介紹了新穎的半微量重結晶儀器及其操作技術。多數實驗均以反應原理、常規實驗、方案設計、合成實驗、分離提純等內容為主要教學環節,環環相扣,融成一體,以期體現實踐及思維的綜合性。教材中所選擇的合成產物多數為常用藥物,具有一定的實際應用價值,而又與后續課程天然藥物化學、藥物分析等有很好的銜接,這樣做有助于激發學生對有機化學實驗學習的興趣和熱情。
1.3辯證對待驗證性實驗,注重綜合性實驗的開展
驗證性實驗可以讓學生從感性上了解有機化合物的性質與其結構之間的關系,為鑒別、分離提純和選擇合成路線提供依據。但是,在有機化學實驗教學內容的設置中,應當辯證地對待驗證性實驗,驗證性實驗與探究性實驗在化學實驗教學中都有各自不同的作用,不可替代。教學中雖然不可能做完所有的驗證性實驗,但可以選擇一些與專業培養目標聯系緊密的重要化合物官能團的性質、重要的有機化學反應進行驗證,比如一些氧化反應、鹵代烴與盧卡斯試劑的反應以及碘仿反應等,這些化合物的性質與反應實驗可以對理論教學知識進行驗證,并鞏固學生的所學知識。在教學方法上需改變驗證性實驗“照方抓藥”的方式,增強驗證性實驗的探究性[5],因為過多的驗證性實驗會使學生思想僵化,對學生動手能力、分析與解決問題能力的培養不利。在教材內容的選擇過程中,要辯證對待驗證性實驗,注重綜合性實驗的開展。開展綜合性實驗,可以使學生經歷從“照方抓藥”到獨立操作,從“照葫蘆畫瓢”到初步設計的轉變;使學生在查閱文獻、方法選擇與比較、方案設計、數據處理、撰寫報告、交流與協作能力及承受挫折能力等方面得到訓練;使蘊藏在學生身上的創造性品格和學習潛能得以充分發揮,實現學生由知識學習向科學研究的初步轉變。例如,選用“辣椒紅色素的提取和分離分析”這一綜合性實驗,可以把天然產物提取、薄層色譜、樣品紫外-可見吸收光譜測定等知識內容有機聯系起來,形成一套系統的、綜合性的實驗方案,既能訓練學生的基本操作技能,又能使學生對所學知識進行綜合應用,從而提高了學生綜合與創新的能力[6]。經過課程組教師的認真研究與準備,結合藥學專業的特點和實驗大綱的要求,確立了4個綜合性實驗項目,要求學生至少需選做其中兩個實驗項目。綜合性實驗項目及相關操作內容見表1。
1.4構建新的有機化學實踐教學體系
根據以上所述,筆者對有機化學實驗教學體系重新進行了構建,把基本操作與基本訓練以及主要的制備實驗放在教學規定的課時內完成,而把驗證性、設計性和綜合性實驗放在課余時間開展,開放化學實驗室,使學生有充足的時間進行實驗。但在選編各個合成實驗實例時,要十分注意它們彼此間的關聯性。因此,教材中的許多實驗在教學中既可以作為單元反應實驗的教學內容獨立安排,又可作為多步合成實驗教學中的一個環節串聯實施,這樣不僅有助于加強基本操作技能訓練,而且更能增強實驗教學的研究性和探索性,借以加強實驗教學的綜合性訓練[7]。有機化學實驗教學新體系見表2。
2開展大學生創新性實驗,豐富有機化學實驗內容
有機合成實驗方法范文6
根據不同專業的培養目標以及教學對象的特點,我們在實驗教學內容上進行了精心的選擇和安排,教學課程內容注重培養學生的基本實驗技能。基本實驗操作訓練部分占總學時數約30%,綜合性實驗占40%,研究性實驗占20%,設計性實驗內容占10%。充分考慮基本實驗方法和技術出現的順序及頻率,重要的實驗操作至少要訓練兩次以上,幫助學生靈活運用這些實驗基本功打好基礎。為此前期我們安排熔點和沸點測定、常壓蒸餾、水蒸氣蒸餾、折光率測定、旋光度測定、重結晶等實驗,盡可能對各種基礎操作進行訓練。運用前期所學的實驗方法和操作技術,對物質進行合成,然后對產品進行鑒定及含量分析,對學生實驗技能的綜合訓練做到由淺到深、由簡到繁、循序漸進。
2開設多步驟合成實驗培養學生綜合能力
在有機實驗教學安排上,一般是學生先做一些基本實驗。掌握了一些基本實驗方法、實驗技術,經綜合性實驗的訓練。進行設計實驗實踐。因此,在學生掌握了一些最基本的操作技術,完成了一定數量的有代表性的、典型的、重要的有機反應類型的制備實驗之后。盡可能將單個的合成實驗變成多步驟的合成實驗,用前一步反應所得的產品,作為后一步反應的原料,即多步驟有機合成。比如可以設計合成1-溴-2甲基-3硝基苯。該系列實驗涉及到的基本操作有滴液漏斗的使用、回流、蒸餾、萃取分離、重結晶、抽濾、熔點的測定、脫色等。涉及到的反應有苯的鹵化、烷基化、硝化、磺化及去磺化等諸多反應。在這個實驗中,學生能獲得較多的信息,較深刻的理解到欲給甲苯的鄰位引入硝基或鹵素,首先要利用磺?;鶎ξ贿M行占位反應,從而避免對位產物的生成。由于是系列實驗,每一步產品的產率及純度都關系到下一步實驗能否進行,學生必須仔細認真地對待每一步反應和每一步操作。通過這些操作既加強了基本實驗技能的訓練,又加強了理論與實際的聯系,并且前一反應的產物要用來作為后一反應的原料,因此對中間產物的質和量提出了較高的要求,杜絕了部分學生的弄虛作假。培養了學生實事求是的科學態度。
3滲透綠色化學理念,引入現代有機化學實驗技術與方法
(1)我們在實驗教學過程中有意識地向學生滲透環保意識,使學生充分認識到保護環境必須要“從自我做起”,從而養成良好的實驗行為習慣,在實驗中所產生的廢液必須分類回收,如果可能盡量做到循環利用,盡可能做到“三廢”對環境的零排放。(2)對某些有毒反應,尋找無毒替代物。如間二硝基苯的制備實驗,所用的原料硝基苯及產物間二硝基苯均為劇毒致癌化學物質,我們選用毒性較小甲基橙制備實驗取代間二硝基苯的制備實驗。而甲基橙為實驗室常用酸堿指示劑,可以大大增加了學生對甲基橙合成的興趣。(3)充分利用學生的產品,將該反應產品作為另一反應的原料,實現無廢物排放。如上面實驗合成的甲基橙,甲基橙可以作為光催化降解的模型化合物,甲基橙可以被分解為無毒的小分子。
4選擇聯系學生專業的實驗內容
基于我?;瘜W、材料及生物類專業畢業后大部分將從事與化學、材料及生物制藥有關的工作,教學上有意為學生將來的發展做好知識方面的儲備。在實驗教學中,我們在教學內容上根據專業的不同,選擇了一些與專業聯系緊密的實驗內容,如:針對高分子材料專業及金屬材料專業我們選擇雙酚A(BPA)的制備實驗作為教學內容,雙酚A是一種用途很廣泛的化工原料。它是雙酚A型環氧樹脂及聚碳酸酯等化工產品的合成原料。雙酚A主要是通過苯酚和丙酮的縮合反應來制備,一般用鹽酸、硫酸等質子酸作為催化劑。由于高分子專業及金屬材料專業在后續課程中會講到環氧樹脂及環氧樹脂涂料的制備。前期的實驗會讓學生對環氧樹脂有更深的認識。另外我們也適當增加了精細有機合成,天然有機物提取等實驗內容如針對應用化學專業開設具有解熱、鎮痛和消炎作用阿司匹林的制備實驗。對生物工程專業學生開設茶葉中提取可作為中樞神經興奮藥的“咖啡因“等。這些實驗既激發了學生學習有機化學的興趣,又培養了學生將實驗成果及時轉化為經濟效益的意識。
5建立開放型實驗室,培養學生的創新能力
創新教育應當融入所有教學環節,讓學生多接觸需要發現、分析和解決的問題,進行思維訓練和實踐鍛煉。首先,加強開放性實驗項目的設置與管理。開放性實驗項目目前已成為應用化學專業培養方案的一個有機組成部分。而且有的項目還根據低年級與高年級學生知識水平和實驗動手能力的差異,因材施教,把科學研究訓練、科研實踐訓練分成要求不同的兩個層次,使低年級學生盡早接受研究氣氛的熏陶;高年級學生的訓練選題則盡量與教師的科研課題結合,條件具備的還與其畢業論文工作相銜接,使他們得到系統和全面的鍛煉,以期獲得更好的效果。在開放性實驗方面,我們針對基礎較扎實,求知欲較強,對化學有濃厚興趣的學生開展“大學生創新與實踐活動”。其形式將學院論證、設立由教師或學生建議的具有科研或開發背景的課題與項目,然后由學生自行組合的小組(3~5人)在教師的指導下完成研究工作,提交研究論文或研究報告。通過這種活動進一步提高學生的實踐能力和綜合素養,了解科學研究方法,鼓勵他們積極參與各項競爭,展示自己的才華。其次,繼續組織學生積極參加省內外的各類競賽,如課程競賽、化學實驗競賽等。以江蘇省化學化工實驗競賽為例,參賽以小組為單位進行,要求參賽者針對一個綜合的化學問題,設計出制備、分離、分析等詳細步驟,包括提出所需藥品及儀器設備的要求,完成論文式報告,并進行答辯。這種競賽方式可以綜合考察學生的分析解決問題的創造力、實驗動手能力、數據處理能力、科研論文撰寫能力及口頭表達能力。通過這種競賽可以總體考察學生在化學學習與實踐中的能力和團隊合作精神;檢驗化學教學的狀況。
6改革實驗考核體系,實現客觀全面評價
考核是實驗課的重要組成部分,是對學生掌握知識水平的操作技能情況的綜合客觀評價。(1)考前開放實驗室,給學生創造良好的復習條件??记皩⒄麄€學期的實驗儀器都擺出來,學生可以來實驗室進行復習,并有教師輔導。(2)正確擬定考核題目,制定統一評分標準。命題原則是以大綱為依據,注意不偏離所學的基本內容,又要考核學生靈活運用所學過知識和技能;既要反應基本要求,又要有綜合試題,使考試真正能夠起到對學生全面檢查,并利于提高學生分析問題和解決問題的能力。(3)以組為單位,現場觀摩,單兵考核。每班學生分成四組,每組7~8人,以小組為單位分批進入實驗室現場考核。按序抽簽,單兵考核,其他學生現場觀摩?,F場抽簽,使學生無法猜題,這就促使學生必須對本學期所學的內容進行全面的復習,考前開放實驗室,學生積極參加,扭轉學生死記硬背應付考試的被動局面?,F場觀摩受益面大,效果好。每個學生雖然只抽一個考題,但要觀摩6~7個學生的考試,觀摩別人可以發現自己的問題。(4)評定總結。小組考核完畢后,學生進行評定總結,由于考核情況相互了解,學生發言積極,氣氛活躍,最好老師補充總結。小組講評,既肯定成績,又指出存在的問題,激發了學生的進取精神,活躍了學習氛圍。教學實踐證明,改革實驗考核方法,嚴格實驗教學管理,不但使學生對實驗課的重視程度加強,也使學生的操作技能得到進一步加強。
7總結