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有机化学是一门实践性很强的学科。有机化学实验课能够帮助学生从理论上升到实践来理解和掌握有机化学中的基本理论和基本反应,是帮助学生学好有机化学理论知识的必要环节和有效途径。有机化学实验教学是培养学生掌握有机化学实验基本操作、基本技能的必经手段。良好的实验教学能够激发学生对有机化学的学习和探索激情。
一、大学有机化学和实验教学的现状与存在的问题
1.教学中演示不直观
有机化学实验教学中,反应方程式和机理数目繁多,书写费时费力,并且很不直观。尤其对于讲解中的重点和难点,如有些有机分子的立体结构和立体化学问题感到困难。在黑板上画出具体的立体异构时,很是费时,并且不具备规范性的比例关系。即使利用挂图和自制分子模型也不能很好地显示出实际分子的立体化学。而有机化学中的大分子和高分子的结构,如淀粉、糖类和蛋白质等,都不能很好地给学生进行演示,只能根据书本中的内容作简单介绍。现在的课程一方面强调培养学生的自学能力,一方面大力压缩课时。故而,教师在课堂上只能进行精简的讲解,自学多练大都依赖学生的自觉行为。如果要系统地阐述某些问题,时间上不允许。但是部分学生反映自学时难度很大,这样,就产生了一个矛盾。我们主动积极地进行了网络自学课件的开发,利用网络CAI课件从很大程度上缓解了由于课时缩短、教学内容难以系统讲解的困难。
2.实验内容零散,重点不突出
传统有机化学实验与理论课程的进程不协调,实验的重点内容限于物质性质的验证性实验和一些简单的制备实验,教学方法侧重“依瓢画葫芦”式的照方抓药操作,而且整个实验室所有的学生的实验内容和方式都一样,缺乏创造性的激励等弊端。因此,学生对有机化学实验没有多大兴趣,把做实验当作完成任务,将学习有机化学的重点放在记忆一些理论有机化学中的基本理论、基本概念和一些反应以应付考试,不能理论联系实验深刻理解有机化学中的精华。
二、大学有机化学实验教学模式改革
1.运用多媒体实验教学,加强学生学习的能动性
在有机实验中积极引入多媒体教学软件,视听教材、录像、Powerpoint课件。在基础理论课上运用多媒体电教室对基本实验仪器,基础操作进行演示和讲解。每次实验前,在对将要做的实验进行讲解后,在电脑中演示三维操作动画,先将整个操作流程播放一遍,然后操作步骤进行回放和停顿,引导学生发现需要特别注意的,并对学生提出问题,学生在思考讨论后,抽查一位同学进行示范和讲解实验操作鼓励其他同学提出问题,并讨论操作是否正确和规范。最后由老师进行点评和操作示范,学生按照操作顺序和要点再练习独立操作,并由老师逐一进行检查评估,指导并及时对存在的问题加以纠正。
2. 精心选择有机物合成实验
在有机物制备实验中,本着学习控制实验条件以及巩固基本操作训练的原则,选择了一些产率较高的比较经典的有机合成实验,尽量保证每个合成实验都能有针对性地训练学生的实验操作基本技能。在实验中,注意培养学生的观察能力,思维能力与实验动手能力。教育学生不放过实验中的异常现象,不轻易苟同书本或文献的说法,允许学生在一定范围内探索实验,在保证安全性的前提下对实验装置进行改进,同时培养学生的良好实验习惯:操作快速、规范,台面整洁有序,装置美观、稳固,并且要求学生精确控制反应条件,力求达到较高的产率,得到纯净的产品。由于选择的反应属于经典反应,实验条件易于控制,只要按照规定的要求进行规范操作,一般都可以达到满意的效果。
3.开设设计性实验
设计性实验,需要学生结合理论课和实验课知识,进行合成路线的设计,实验条件的控制,实验方法与实验装置的选择,产物的提纯与纯度的鉴别的设计,还需要学生在实验过程中探索最佳的反应条件,根据实验中出现的问题认真分析讨论,进行综合,反复修改实验设计方案,直至达到最佳实验方案与结果。这种研究性的实验给学生提供了独立动脑、动手的机会,使他们自觉地去查阅相关文献,综合应用所学的理论知识与实践技能,选择实验方法,制定实验步骤,使学生在实验过程中处于完全主动的地位,充分发挥他们的想象力与创造力,对培养他们独立进行科学研究的能力有着非常重要的作用。
有机化学实验教学应以培养学生的思维能力、动手操作能力、观察能力、设计实验的能力、提出实验中遇到的问题并设计方案来解决问题的能力、以实验为基础理解化学的能力为重点,特别是要以培养具有基础科研能力的人才为教学目标。
参考文献
1.姚春凤. 有机化学实验改革探素[J]. 广州化工,2004
关键词:绿色化学理念;化工专业;有机化学;实验教学
绿色化学也可以称为环境无害化学或者是清洁化学,其对有害人类健康、生态环境的原料、溶剂及副产物等尽量少用或者是不用,绿色化学理念是不再使用有毒、有害物质,也不产生废物等等,从源头上阻止污染。有机化学实验教学与绿色化学关系紧密,许多高校的有机化学实验室教学存在一些问题,排放较多的污染物,污染了生态环境,应及时解决好这个问题,使绿色化学理念渗透其中。
1化工专业有机化学实验教学贯彻绿色化学理念的必要性
实验是化学教学学习的基础,对于有机化学教学来说更是如此,有机化学实验中常常会用到一些酚类、芳香烃及醛等一些有害、有毒物质。学校的有机化学实验室空间较小,而做实验的学生较多,因此在其做实验时会产生并扩散较多的有害物质,这些物质会污染教学环境,不仅危害师生健康,也不能很好地培养学生的环境意识。此外,有机化学实验过程中会产生大量废气、废水及废渣,这些污染物如果不及时处理好就直接排放到自然环境中,会造成环境污染,实验室就会成为一个污染源,因此教师进行有机化学实验教学时应积极给学生渗透绿色化学思想,培养有绿色化学意识、理念的人才[1]。
2基于绿色化学理念的化工专业有机化学实验教学模式
2.1精选实验内容,突出绿色化学思想
以往教师开展有机化学实验教学时,通常会考虑实验内容的典型性、代表性及高复现性等等,并不重视实验是否会对环境产生污染。教师应以绿色化学理念开展教学,优化有机化学实验内容,选择实验时,最好选那些围绕基本原理、基本实验操作内容展开。实验用品最好使用无毒原料、溶剂及催化剂,化学物质合成路线也应是绿色的。对化学反应中反应物的需求量进行精确计算,确保能产生实验结果前提下,尽可能地减少试剂用量,促进反应物尽量全部转变成产物,将绿色化学的“原子经济性”精神体现出来。化学实验项目选择过程中,应坚持低能耗、低毒筛选原则,例如实施“己二酸的制备”实验时,最好能使用高锰酸钾氧化法,不用硝酸氧化法,这样就能防止有机化学实验中出现大量有毒氧化物气体、或者是产生强腐蚀性,这样化学实验安全性就得到了有效提高。还有就是合成硝基苯甲酸乙酯时,一般使用浓硫酸做催化剂进行合成,这种催化剂价格低廉、活性高,但是其反应比较复杂、产生的副产物也较多,浓硫酸具有腐蚀性,会腐蚀设备、污染环境[2]。因此可以使用价格低廉、容易得到的苯磺酸作为催化剂进行化学合成,能够有效地克服这些缺点与不足,并具有较高的产率。
2.2改进实验装置,设计合理关联实验
有机化学实验中占比较大的内容是制备有机物实验,而且多数有机物都是有毒物质,传统常规实验操作方法在通风橱中实施,这减少了对实验室的环境污染,但是产生的有毒化学物质还会排放到空气中。因此可以改进实验装置,例如制备乙酸乙酯实验过程中,将一个干燥管与反应装置相连接,并在碳酸钠溶液中插入细口这样就能防止倒吸,也能防止乙酸、乙醇等气体进入空气中,并且减少了一半以上的反应物用量,达到了较好的减少污染的目的。教师进行化学有机实验教学时,应研究并理顺各个实验间的关系,对实验次序进行合理安排,设计实施相关实验,将一个实验产物作为另一个实验原料,构成链接关系,从而互相循环利用辅助剂、产物及剩余物等等。例如实施苯甲酸合成实验时,可以将反应合成的苯甲酸粗品作为“重结晶”的实验材料,之后得到的苯甲酸纯品又能够作为“熔点测定”的实验材料,这样不仅节省了实验时间及原料,也能通过实验测定学生化学实验生成的产品是否合格。
2.3借助多媒体技术,模拟化学仿真实验
以往实施的化学有机实验常常要使用消耗大量的药品及水资源,尤其是那些要使用昂贵试剂、容易发生爆炸的实验,那些必须使用有毒有害试剂、化学反应后会在实验室中排放较多有毒气体的实验也都会消耗许多药品及大量水资源,因此这样看来有机化学实验的绿色化有一定限度,课本教材中的一些经典实验并不符合绿色化条件,对此教师应积极利用现代化多媒体技术作为实验教学的辅助手段,借助多媒体技术对化学仿真实验进行模拟,将各种化学实验模拟出来,这种技术下的实验现象也呈现地非常明显,操作起来方便快捷,基本上没有污染。教师应使用多媒体技术仿真有机化学实验原理、装置、流程等等,通过文字、声音及图像等方式生动形象地展示给学生,让其身临其境好像真地置身于实际化学实验操作中,并在一旁适当地进行讲解、引导,帮助学生体会总结出较准确的实验结果,促进化学有机实验的绿色化。
3结语
绿色化学理念符合现代社会发展趋势,是可持续发展观的重要内容,当代化工专业学生应树立起这种理念,并积极将其应用至实际生活、学习中。绿色化学理念对保护生态环境、节约能源资源意义重大,教师在有机化学实验教学中,让学生明确绿色化学理念的重要性,并积极探索有机化学实验的绿色化模式,培养学生的绿色化学理念、逐步树立起环保意识,为环保工作作出贡献。
作者:马光路 单位:内蒙古化工职业学院
参考文献:
关键词:有机化学实验;教学改革;应用型人才
作者简介:黄红霞(1975-),女,土家族,湖南张家界人,桂林理工大学化学与生物工程学院,副教授;刘峥(1962-),女,江西兴国人,桂林理工大学化学与生物工程学院,教授。(广西 桂林 541004)
基金项目:本文系新世纪广西高等教育教改工程项目(项目编号:2011JGA051)的研究成果。
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)19-0149-02
有机化学是研究有机化合物的化学,是桂林理工大学高分子材料、生物工程、化学工程与工艺、应用化学、环境工程以及给排水等专业学生的必修课。有机化学实验是有机化学教学的重要组成部分,目的是验证、巩固和加深课堂所学的基本理论知识,同时使学生掌握基本的实验操作,培养学生观察记录实验现象和数据、分析归纳实验结果的能力,养成严谨求是的科学态度,为今后的工作打下基础。本文着眼于全面提升学生的科学素质、创新精神和实践能力,分析了传统的大学有机化学实验教学中存在的问题,对有机化学实验教学体系改革进行了探索。
一、实验课程教学现状
多年来学生的有机化学实验成绩主要只参考实验结果以及实验报告的撰写情况,作为平时成绩,按较小的比例计入总成绩,容易误导学生对实验课掉以轻心,对实验原理以及注意事项没有理解,在实验指导老师的简单讲解后就动手做实验,导致实验失败。
二、课程教学改革
有机化学是一门以实验为基础的科学,为了更好达到实验教学的目的,针对目前教学过程中存在的问题,从精选实验项目、积极运用现代教学设备、改革实验教学方法以及改革实验成绩评价方式几个方面进行改革尝试,促进学生知识、能力和综合素质的提高。
1.精选实验项目,渗透绿色化学观念
在选择实验时,确保内容上与理论相呼应,除了培养学生研究自然科学的正确态度与思维外,更有利于验证理论。[1]充分考虑各专业的培养目标,根据不同专业对有机化学的需求安排教学项目,例如针对生物工程和化工工程的学生,对学生进行了基本操作技能的训练,要求掌握玻璃管的简单加工,玻璃仪器的清洗与干燥,常用玻璃仪器的装配和拆卸,加热和冷却,回流、蒸馏、萃取和洗涤、重结晶和过滤、液体和固体有机物的干燥,沸点和熔点测定和温度计的校正,同时还开设了环己烯的制备以及环己酮的制备两个合成实验;而对于应用化学与高分子化学专业的学生,增加了乙酸乙酯的制备、甲基橙的制备以及呋喃甲酸和呋喃甲醇的制备这三个合成实验项目。另外,在实验室条件允许的条件下,提供了一些开放性的实验项目,例如电化学还原马来酐合成丁二酸、微波法合成二苯甲酮、超临界二氧化碳流体萃取南瓜籽油、相转移催化法制备苯甲醇以及纳米二氧化钛薄膜催化氧化降解苯胺,鼓励学有余力的学生在教师的指导下利用课余时间查阅文献,设计实验方案,装配反应装置,观察实验现象以及记录和分析实验数据。笔者发现,学生对于这类实验非常有兴趣,看着自己制备出的产品,很有成就感。
在实验教学过程中,通过选择实验教学内容、微型化实验、连续性实验、合理处置“三废”等方面,有效促进有机化学实验的绿色化改革。传统的萃取实验是用乙醚萃取醋酸溶液中的醋酸,乙醚沸点为35℃,其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热极易燃烧爆炸;此外乙醚具有很强的渗透性,实验中易出现渗液和漏液现象大;而且利用乙醚作为萃取剂用量大,成本高,还会污染环境。以水为萃取剂,从醋酸与乙酸乙酯混合溶液中的醋酸萃取出来,乙酸乙酯毒性低,分液后上层溶液中的乙酸乙酯可以用碳酸钠溶液洗涤后回收利用,整个实验操作简单,分层速度快,对环境友好,而且萃取效率高。在环己烯的制备中,传统方法是采用浓硫酸或者浓磷酸液相脱水环己醇,收率一般只有46~56%,同时硫酸的腐蚀性强,炭化严重,而磷酸的成本较高。而且用浓硫酸或者浓磷酸作为催化剂制备环己烯,副产物多,对实验造成较大影响。采用环己醇气相脱水制备环己烯,六水合三氯化铁代替浓硫酸或者浓磷酸作为催化剂,后续处理工艺简单,并且产率较高,同时催化剂可以重复使用,有效减低实验成本。[2] 在实际教学过程中利用这些措施,从源头和过程中尽可能减少原料的用量,节约了成本,同时降低对环境的污染。实践证明,教学效果与传统实验教学一样,能达到锻炼学生实验动手能力的目的,在提高学生能力的同时,增强了学生的环保意识,从而有效提高教学质量。
2.现代化教学手段的运用
传统的实验教学方式采用的是“填鸭式”,致使学生失去了主动学习的兴趣,并且传统的教学手段(挂图、模型、幻灯等)无法生动表现神奇的化学微观世界。在实验教学活动中引入多媒体技术,利用其集合文字、声音、图像、动画于一体的特点,极大激发学生获取新知识的兴趣,从而提高课堂效率。有机化学实验的第一个内容是有机化学实验单元操作录像,给学生一个感性认识,使枯燥的教学活动以形象灵活的方式展现在学生面前,或娱乐课堂气氛,缩短了教学时间,收到了较好的效果。通过向学生展示回流、蒸馏和分馏、水蒸气蒸馏、干燥、洗涤、重结晶以及熔点的测定等过程中的仪器安装以及操作演示的正确方法,使学生对基本操作的了解更加直观,为后续的实验奠定良好的基础,同时向学生介绍实验室安全与防护知识,基本常识与技巧以及常用仪器与设备的维护,提高学生有机化学实验水平,提升教学质量。[3]
3.改革实验教学方法
实验课教学不仅仅是单纯传授操作技能的训练以及对理论知识的验证,同时还对学生进行科学研究能力的培养,以及培养良好的科学素养以及实验室工作习惯,提高学生的综合素质,适应社会发展的需求。遵循“以学生为主体、以教师为主导”的教学理念,力图在教学中实现教与学的互动,促进师生互动,同时培养学生的团队合作精神。要求学生在实验课前认真做好预习,写好预习报告,为使预习具有针对性,教师先提些思考题,这样学生才能认真思考,通过理论课已经掌握的知识,对实验中可能出现的现象做出解释。此外,还要求学生查阅常见有机化合物的物理常数,对不同合成路线的利弊进行分析,该模式扭转了传统实验教学中存在的按照实验教材“照方抓药”的现象。指导教师讲解实验目的原理、演示仪器的正确操作后,对于实验操作中需要注意的事项以随机问题的方式要求学生回答,以检查学生的预习情况,对于学生理解不透彻的地方再次强调。在实验进行过程中,要求学生独立完成仪器的装备、实验操作条件的控制,对于不规范的操作及时纠正,并且要求如实记载实验现象和数据,培养严谨求是的科学态度。[4] 还增加了几项设计性实验等方法,供有余力或者是感兴趣的学生提供实验条件,在教师的指导和参与下,学生利用课余时间开展,通过网络以及图书馆查阅文献资料等手段,贯穿绿色化学的理念,通过采用绿色催化剂、溶剂、氧化剂、减少原料用量等方法来实现有机化学实验绿色化,鼓励学生的创造性思维,培养学生独立工作和初步的科学研究能力。
4.学习成绩的评价
传统的实验教学中,主要通过考查学生的实验结果以及实验报告的撰写来判定学生的实验成绩,再作为平时成绩以一定的比例计入学生的总成绩,所占比例较小,学生忽视了实验课的重要性。[5]为了切实提高学生的综合素质和解决实际问题的能力,有必要对实验课程的考核方法和对学生学习成绩的评分标准进行改革。将“有机化学实验”课作为单独的一门必修课,综合平时成绩和期末考核成绩计入总成绩。平时成绩主要考查学生回答问题的情况,资料查阅情况、实验过程中操作的规范性、实验结果与分析、实验报告的撰写以及与同学的协作精神等方面,全方位衡量学生的能力。在全部实验项目结束后,将有机化学实验课进行闭卷考核,内容涉及所开设实验项目的原理,仪器的操作方法以及事故的处理方法,有效督促学生对实验课的重视,养成良好的学生习惯,同时有利于教师总结教学经验,及时调整教学内容和方法,做到了全方位、客观地评价学生的实验课成绩,改变了以往实验考核体系中仅依靠单一的实验数据和实验报告来评价实验成绩的弊端,有效提高了学生独立的实验操作技能和分析问题解决问题的能力。
三、结束语
根据有机化学实验的教学特点,对有机化学实验教学内容、授课方式以及实验成绩评价方式等体系进行了改革,有效调动学生学习的主动性,培养学生的科学素质、研究能力和创新能力。教学改革是一项长期而艰巨的工作,需要不断地探索和实践,不能一蹴而就。教师是改革的主体,教师要扩展知识视野,不断地吸取新知识,努力提高自身的素质和水平,学生的学习兴趣不断提高,才能达到培养应用创新型人才的目的。
参考文献:
[1]张卫民,冯宇,刁开盛.有机化学实验课教学内容改革的探索与实践[J].广西民族大学学报(自然科学版),2010,16(2):90-92.
[2]丁国华,刘峥.“有机化学”教学中渗透低碳环保理念的探索与实践[J].中国电力教育,2012,(4):90-91.
[3]江国防,郭灿城,旷亚非.大学有机化学实验课程教学探讨[J].化工高等教育,2007,(5):42-44.
关键词:有机化学实验;废弃物;绿色化学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)50-0265-02
随着工业化生产的不断提高,环境污染越来越受到人们的关注。防止工业污染特别是化学污染,从根源上解决环境污染问题,是一个迫在眉睫的课题,更是绿色化学的根本任务。绿色化学给化学工作者提出了一项新的挑战。化学实验室在学生的化学学科知识以及实验技能方面起到一个非常重要的作用,化学实验室的科学利用,对学生的科技创新思维有很大的提高。化学实验室管理的规范性、创新性,特别是绿色化管理程度直接影响到实验教学。有机化学实验在四大基础化学中又不同于其他化学实验,这就要求有机化学实验室的管理具有一定的特殊性。我院有机化学实验室承担着化学、化学工程、应用化学以及制药工程、生物技术等专业的有机化学实验教学,实验室使用频率高,难于管理。作为从事有机化学实验室的管理工作者,将环保与绿色化学理念贯穿于整个实验教学中,是我们责无旁贷的责任。本文试图从我院有机化学实验的绿色化学意识、微型化、低值易耗品管理、注重有机废弃物的回收利用等方面,探索实验室的绿色化管理。
一、加强绿色化学意识
学生环保意识、绿色化学管理意识的提高贯穿于整个有机化学实验教学过程中。有机实验教学中常用到或产生一些污染环境的药品和试剂,要减少环境污染,必须培养学生的环保意识,养成良好的实验习惯。因此,在新学期的第一堂有机化学实验课中,我们用现代化多媒体工具,通过一些教学事故案例、化工类产业事故等图片或视频,对学生进行实验室安全、环保教育,每次实验前让学生分析该实验的安全隐患,做到实验前心中有数,实验过程认真负责,实验结束后及时总结,让学生直观的认识实验室绿色化管理的重要性。其次,从有机化学实验教学出发,对有机实验的教学内容进行合理的调整,改变以现有教材为标准的教学方法,逐步实施绿色化的实验教学模式,让学生在做实验过程中自觉养成绿色化学的环保意识。
二、实验微型化
为了加强实验室的绿色化学管理,我们采取半微量实验装置,从实验源头上减少药品的使用量从而减少污染。近年来,在保证实验教学的前提下,对多数有机实验进行了微型化实践。如溴乙烷的制备、己二酸的制备、乙酰苯胺的制备、乙酸正丁酯的制备等。将试剂用量由常规用量减至原来的1/2~1/5后,通过对比实验可知,微型化后同样能达到教学要求。同时,改变传统的合成方法,例如,在肉桂酸的制备、乙酰水杨酸的合成中引进现代有机合成实验新技术与新方法,分别采用微波辐射法和超声波合成法,在节约药品用量、减少“三废”排放、提高学生实验技能的同时,也让学生在微型化实验合成方法中感受绿色化学的重要性。而实验微型化的实施、药品用量的减少,也让实验室药品的库存降低,从而提高实验室的绿色化管理。
三、低值易耗品管理
有机实验室中的低值易耗品的管理主要涉及有机化学试剂和玻璃仪器。因化学试剂使用不当或管理不当而引起教学事故或意外的案件常有发生。针对有机化学试剂品的特殊性,即品种多,具有易燃、易爆、易挥发、易腐蚀,毒害性,在管理上,采取专人管理制度。玻璃仪器在实验操作过程中极易打碎,学生操作不规范,极易造成玻璃仪器的破损。针对上述情况,在化学实验室管理中对化学试剂、玻璃仪器进行规范化管理。
1.化学试剂的管理。实验室的管理工作很大程度上是化学试剂的管理工作。有机化学试剂的特殊性,要求管理工作者必须是化学专业的管理人员。化学试剂的绿色化管理可从药品的存放和保管两方面进行。药品存放库房通风设施必须良好,所有试剂标签清楚明了,密封合格;易挥发、易燃、易爆试剂按教学计划购买,保证实验教学,控制库存,分类存放在药品房中。一般试剂的存放要注意酸、碱性物质以及氧化剂、还原剂分开,以免发生意外反应。管理人员应该做到熟悉各种试剂的名称、数量、存放位置等详细信息,采用专用的账本记录,并借用电子化管理;药品的领用情况做好记录,期末清点库存,按实验教学项目进行相应的采购计划,避免多余库存。对于易挥发的有毒药品,必须在通风橱内进行操作,以防污染环境;对于强腐蚀性药品,必须戴乳胶手套,必要时还要戴护目镜或面罩进行操作,以防灼烧,造成伤害;对于危险品和贵重类药品,按实验项目和学生实验用品量控制实验用量,要求学生严格按量称取,不得超量,实验结束后,认真检查验收,及时归位,以防危险品外流,发生意外事故。常规性药品可放置在普通药品柜中。用量比较大或较小的药品,由管理人员提前准备,放到实验室公用桌面或小组试剂架上供学生公用,避免学生称量过程造成不必要的损失。实验结束后,实验员及时整理归位。通过实验室中各类药品的使用、存放等注意事项,加强学生绿色化管理意识。
2.玻璃仪器的管理。完成有机化学实验的器材多数是易碎的玻璃仪器,管理的不当或者学生操作不规范,极易造成玻璃仪器的损坏。在玻璃仪器的管理上,实验常用玻璃仪器,每组分发一套《少量半微量有机制备仪》玻璃仪器,如半微量三颈圆底烧瓶、单颈圆底烧瓶、球形冷凝管、直型冷凝管等,以及一些常用的烧杯、漏斗、量筒等存放在各小组的实验柜中,实行管理责任制。开学初期,要求学生对照仪器清单清点仪器,实行“多还少补”制度。实验结束后,进行学生检查、教师监督,做好仪器损坏登记,损坏仪器的学生及时领用补充完整,适当实施赔偿。重复使用的小组成员实验前须检查玻璃仪器的完整性。不常用的玻璃仪器,如滴液漏斗、分液漏斗、恒压滴液漏斗、油水分离器等,实验结束后清洗干净,在磨口旋塞上垫上小纸片以防旋塞打不开,并用橡皮筋固定,贴上实验小组编号,单独存放,需要时再按编号发放给学生。特别是水银温度计,使用过程中极易打坏,造成水银脱落掉出来,严重影响环境和人体健康。每次实验结束后,学生必须清洗玻璃仪器,有机实验玻璃仪器比较难清洗,很多学生用完后用水冲一下,或干脆不洗,实验管理人员可配制一些特殊的洗涤剂做清洗仪器使用,同时实验教学老师应加强监督管理。
四、注重有机废弃物的回收利用
在有机化学实验教学中,有机化学试剂的使用,必然会产生一定量的废弃物,这些废弃物若处理不当,学生或教师不够重视,对我们的人体、实验室环境甚至周边的环境有非常大的危害。注重废弃物的回收利用,减少实验室环境污染,可以增强学生的绿色化学意识和环保意识。因此在实验中的废酸、废碱,我们采用集中收集的方式,尽量回收,如“熔点的测定”实验用过的浓硫酸,回收后可以用作洗涤剂或配制50%的硫酸,备“正丁醚的制备”实验中用,不能回收的倒弃前将其中和到规定的pH值。回收的废碱液,可以和95%乙醇配成洗液,用于洗涤油脂、焦油、树脂等残留物。有机实验中常用的一些有机溶剂如苯、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等,直接倒弃严重污染环境,造成药品的浪费。如实验中用过的萃取剂苯,精制后可作“乙酰苯胺”实验的原料,该实验产物可掺入一些杂质,在“重结晶与提纯”实验中利用;其他废弃液如乙醇、丙酮、四氯化碳等,因实验中用量较少,回收后可用做有机洗涤剂。对实验过程中产生的废气,如“苯乙酮的制备”过程中产生的HCI气体,将吸收液由碱液改为水吸收,既有效地吸收了HCI气体,又可将吸收液与废碱作用,从而减少废碱液,是一举两得的好方法。实验教学过程中,可以组合优化实验教学内容,一些基本操作实验和重要的性质实验可结合合成实验,做到节省时间和化学试剂,也有利于学生对相关有机知识的理解和掌握,提高原子经济性,又减少有毒试剂对环境的污染。通过实验教学中产生的废弃物的环保处理,培养学生实验室绿色化管理意识。因此,在实验教学和管理过程中,只要用心去研究、探索化学实验的绿色化,就能增强学生的环保意识和绿色观念,培养具有环保意识的人,为实验环境、社会环境的“绿色化”尽一份力量。
实验室的管理工作繁琐但却重要。有机化学实验室的特殊性使得其管理在实验室管理要求更高,实验室管理水平的高低直接影响学生的实验技能以及实验室的建设和发展,必须对其实行科学化、规范化的管理。实验室的每一个主体都要以主人翁的态度对待实验室的管理。实验技术人员在做好实验室管理工作的同时还要积极进行自我学习和交流,教育、感染学生,在实验室的管理中不断提高管理能力,确保实验室教学和科研工作有条不紊地进行,使学生在掌握基本知识的前提下,深化实验室绿色化理念,增强自身的综合素质。
参考文献:
[1]高占先.有机化学实验[M].北京:高等教育出版社,2004.
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[3]苏桂发.有机化学实验[M].桂林:广西师范大学出版社,2012.
[4]赵永丽.浅谈大学有机化学实验室管理[J].甘肃联合大学学报,2010,(24).
[5]杨国玉,徐翠莲.有机化学实验绿色化教学的改革与实践[J].实验室科学,2010,(4).
有机化学实验是高校化学、化工、制药等专业重要的基础课程,近年来在有机化学实验课程中引入双语教学在各高校中也渐成潮流。然而,作者在自身的实践过程中发现,低年级基础实验课程双语教学存在诸多问题,很大程度上会影响正常的教学效果与质量,盲目开展、推广双语教学往往会起到适得其反的效果。
关键词:
双语教学;有机化学实验;教学改革
一、引言
自2001年教育部明文提出在高校中积极推动双语教学开始,英语、汉语混合教学逐渐成为新世纪以来高校教学改革的热点领域。作为高校化学教育的重要环节,许多高校即陆续开始尝试在低年级的基础有机化学实验课程中引入英文教材,使用英文讲授,以使学生较早接触并熟悉专业英语,便于其高年级阶段的文献查阅、实验室科研等任务。我校也较早地进行了这方面的尝试,至今已有多年的实践经验。在双语教学过程中,我们借鉴、采用了一系列颇有效果的做法,如编写双语教材、强调化学化工专业词汇、实验讲解时采用较浅显的英文口语、繁难处采用汉语复述、要求学生做好预习并使用英文完成实验报告等。在多年的教学工作中,我们取得了一定的成果,同时也发现了许多问题,值得改进与反思。
二、反思
1.英文讲授。作为基础课程,有机化学实验课在高校中通常安排在低年级完成。刚开始接触该课程的同学,之前只经过了短期的大学生活,仅有少量的无机化学实验基础。猛然间接触更为复杂的,同时又以英文讲授的有机实验课,遭遇大量的新的专业词汇,对学生而言明显学习曲线显得陡峭了些。许多低年级同学听力基础也较为薄弱,更是难以适应英文讲解的环境。针对这一问题,根据多处报道的经验,我们尝试过使用由浅入深的授课方法,起初的几次实验大量使用汉语,而后逐渐提高英语比例,而较复杂的操作、步骤先使用英语而后再使用汉语对照讲解。这种英汉对照方式有一定的效果,但依然无法从根本上解决学习曲线的问题。此外,由于在教学过程中不断地切换中英文讲述,不可避免地引起了语言环境的割裂。汉语与英语在表述逻辑上本身也存在很大的差别,学生在听课时需要频繁地切换接受模式,往往会导致不必要的思维混乱,引起知识掌握的碎片化。更有部分同学在英汉对照讲解过程中养成了不良的习惯:对英语不去深究,专等汉语的复述部分。这显然并非双语教学的初衷,反而是事倍功半的浪费。针对这一问题,有人建议以较大尺度(章节、课时)为单位而非以小尺度(句、段落)为单位进行英汉对照:先完全以英文讲解整个实验,以便为学生提供完整的英语环境,培养其用英语思考的习惯,进而理解相关知识;待英文讲解结束后,再使用汉语复述主要内容,纠正之前学生可能的理解偏差。我们的初步实践中也发现,这种方式确实在一定程度上可以克服频繁语言环境切换的弱点,然而两次整体性的讲解会使得授课时间几乎成倍延长。在理工科高校中,基础课学时原本就异常紧张,这种做法偶尔使用尚有可能,但大规模、持续性贯穿整个实验课教学几乎没有可行性。2.双语教材。在双语教学过程中,一本合适的英文教材必不可少。不少学校的双语教学,特别是理论课,往往直接使用国外原版教材。然而实验课程存在其特殊性,各高校由于专业重点、实验室条件等诸多方面的原因,开设的基础有机化学实验课内容上往往存在很大区别,国外的原版实验教材在这里更是“水土不服”。为此,我们特意编写了与本校情况契合的英汉双语对照实验教材。为保证教材英文的质量,还特地由有机化学与外语两个教研室合作完成英文部分的编写。但毕竟英语教研室编者对化学操作不甚熟悉,教材的英文部分依然很难称得上地道,也不可避免地存在一些错误,对学生的英文学习难免产生一定的负面影响。此外,由于教材中英汉内容基本完全对应,很多学生往往不甚注意英文部分,在预习、复习及实验过程中通常只阅读汉语段落,英文部分遂成为摆设。我们曾考虑过撤除教材中的汉语部分,改为全英文教材,或可一定程度上解决这一问题。但该做法必然会使得斜率本已颇高的学习曲线愈发陡峭,因此也缺乏可操作性。3.实验报告。实验报告是实验教学中重要的总结环节,是对实验内容的复习与提炼,对教学成果的检测与反馈。与诸多其他院校相同,我们也要求学生使用英文完成实验报告。这种做法理论上在实验报告的原本功用之外,还可加深学习者对英文专业词汇的印象,检验其双语内容的掌握情况,培养其英文写作能力。然而在实际教学中我们发现,许多同学受限于自身的语言水平,很难组织好合理、流畅的英文,撰写报告时不得不将大量时间花费在英文写作上,反而忽视了实验报告原本的用意。更有甚者,部分同学的实验报告并非自主撰写,而是几乎全盘照抄双语教材中的英文部分,抄写时亦不求甚解,乃至教材中的印刷错误也原封不动出现在报告当中。这种“英文”报告流于表面,毫无意义,完全丧失了实验报告原本的功用,严重不利于学生对知识的复习与巩固,更遑论科学精神的培养了。根据我们自身的实践,盲目对学生提出过高的要求,不但完全达不到预想的效果,反而会使教学质量大大下降。4.专业词汇。多处的实践都证明,在双语实验教学中,化学专业词汇是特别应当强调的内容。我们也发现,经过一年的学习,学生主要熟记的也是诸如化合物命名、仪器名称、实验操作等专业单词。然而受低年级英语水平及阅读量的限制,学生通常依然无法达到更高的要求:胜任专业文献的阅读、写作任务。而这些英语词汇的学习,基本只是一个简单的记忆过程,对提高学生的实际英文水准帮助并不大。更何况,这些词汇日后在《化学英语》课程中,在日后科研实验室工作阅读文献时又将重复涉及。我们曾对比过开展与未进行双语教学的学生在高年级阅读科技文献的情况,并未发现有显著区别。低年级时的双语教学似乎很大程度上做了无用功。
三、结语
总之,经过多年的基础有机化学实验教学实践,在教师与学生两方面都耗费更多的资源与时间后,我们发现表面光鲜的双语教学远未达到预期的成果,对低年级学生的专业英文水平提高并不显著。甚至因为学生不得不将更多精力投入在陌生的专业英语上,反而会对实验课程基础知识与技能的掌握造成不良影响。英语并非有机化学实验课的核心内容,因为双语这个芝麻而丢弃了西瓜,实有买椟还珠、舍本逐末之感。因此,我们认为,双语实验教学———至少在普通高校的低年级阶段———不应为追求新潮而强行大面积推广。对于绝大部分同学,应按照传统方式进行教学,而部分英语水平较好的同学或可设立单独的双语教学班。此外,双语实验教学即便展开,也应与之后的专业英语、文献查阅等课程进行统筹安排,避免出现过多的重复、冗余内容。
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