PBL教学有机化学论文

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一、课前预习

在实验前两周，教师将本实验需预习的问题挂在教学实验中心网站上学生通过查阅文献资料，做好充分预习。我们对苯甲酸正丁酯的合成课前预习设计了如下几个问题：1．如何使用分液漏斗？干燥剂种类、选择和用量？常压蒸馏的装置、操作和注意事项？如何提高反应的产率？2．分水器的作用和原理？带水剂种类和选择？3．反应后如何提纯苯甲酸正丁酯？4．如何设计反应的装置和实验的方法？5．减压蒸馏的原理是什么？如何正确地安装和操作减压蒸馏装置？设计问题的目的：问题1是为了让学生复习巩固前面所学的回流、干燥、洗涤与常压蒸馏等实验基本操作；问题2和5是预习的重点和难点，学生可通过预习初步掌握分水器的作用、原理和使用条件等，初步了解带水剂的种类和选用方法，初步了解减压蒸馏的原理、适用条件、实验装置、使用方法和注意事项等；问题3和4是考查学生对实验知识的综合运用能力，也是对学生实验技能的综合训练和提高。总之，通过预习实验前设置的问题，学生不仅能巩固所学的知识，了解实验的目的、原理、方法，以及注意事项等基本内容，也避免了实验前教师花费过多的时间作“注入式”的讲解，并能有效地增强学生的实验兴趣，拓展其知识面。

二、实验前讨论

将实验前教师的讲解改变成以问题为中心的探讨，不仅能确立学生的主体地位和教师的主导作用，而且能够活跃课堂气氛，提高学生的实验兴趣，更有助于学生分析问题和解决问题能力的训练和提高。课前的预习只是让学生对本次实验的内容有个大致的认识和了解，但是对实验的重点和难点，学生可能还是一知半解。因此，为了让学生全面掌握实验的内容，我们对实验前的讨论准备了以下的问题：

1．合成苯甲酸正丁酯的方法？反应的机理？如何提高反应的产率？大部分学生可能知道书本上的合成方法，即通过苯甲酸和正丁醇合成苯甲酸正丁酯。这时，教师可以适当补充其他合成酯的方法。这不仅能拓宽学生的知识面，而且能使学生因教师具有广博的知识而产生敬重，从而引发更加强烈的求知欲望。对于反应的机理，可让一名学生到黑板前边书写边讲解，教师既可以检查学生对基础理论知识掌握情况，充分体现理论与实践的有机结合，也能训练和提高其表达能力，提供展示自我的机会。如何提高反应的产率涉及化学反应的工艺优化。通过前面几次实验的练习，学生应该基本掌握了方法。教师可以对此问题直接提问，以了解学生对知识的掌握情况。根据化学反应动力学速率公式可知，降低产物的含量或将产物及时移走也可以加快反应的速率。那如何降低产物的含量或移走某一产物呢？接下来，教师可以顺势自然抛出下面的问题：

2．如何将产物移出体系？移除哪种物质比较方便？根据产物的物化性质可知，移除水显然比移除苯甲酸正丁酯要简单得多，怎么才能把水移除呢？对此，学生可以运用所学的知识进行思考和讨论。归纳其结论，主要有以下两种：一种是教科书上写的采用油水分离器，一种是采用精馏装置。对于第一种建议，教师首先要肯定学生已充分预习了教材；对于第二种建议，则要表扬其思维灵活，能学以致用，那也是工业上普遍采用的方法，这在我们以后的实验中会涉及并运用。接下来就讨论有关分水器的问题。

3．分水器的作用原理？如何设计分水器？带水剂的种类、选择、用量？使用注意事项？由于分水器的使用注意事项较多，我们将其分解成以下几个主要的问题进行讨论：（1）分水器如何检漏？可以让学生联系分液漏斗检漏方法。（2）在离支管下边沿1cm处，为什么要预装一定量的水？这主要从经济和节约的角度出发，让学生树立经济环保的思想。（3）如何观察是否有水生成？可以提示学生在预装水位处用笔做一个记号，便于观察现象。（4）搭建实验装置的时候分水器的支管为什么要尽量远离电热板？这是因为活塞上涂抹的凡士林和玻璃的膨胀系数不一样。如果把分水器放在电热板上直接烘烤，分水器活塞将打不开，导致放不出水。（5）如何运用分水器判断反应的终点？引导学生注意观察分水器中分水量和回流液中含水量，培养学生的观察能力。特别要交代的是，如果水量不再增多，说明反应已基本结束。但适当延长反应时间，反应将更加充分。以上对分水器诸多方面的分析探讨，能让学生明白有机化学实验不仅要有较多的理论支撑，还要有更多的技巧和经验，这需要我们善于学以致用，不断总结经验和教训，才能保证实验的顺利完成，体验到实验的成功感。4．如何设计本实验的装置和实验的步骤？通过以上诸多问题的探讨，学生自然而然就会明确本实验的目的和方法，消化实验的重点和难点。对于实验的装置，可让一位学生结合问题的探讨和预习搭一个反应装置，其他学生进行观摩和评价。对于实验的步骤，可以让一位学生进行归纳总结，教师在黑板上按其方法书写流程图，其他同学进行补充修改。这不仅能帮助学生及时消化所学的内容，学以致用，同时对教师也能起到督促和检查的作用。

三、减压蒸馏

常压蒸馏结束后，由于实验条件的限制，学生不能人手一台减压装置，加上生成的苯甲酸正丁酯的量较少，我们要求2～3人合作进行减压蒸馏。将减压蒸馏放到实验后再讲解，也有助于分化难点、提高学习的效率。对于减压蒸馏，我们设计了以下几个问题：

1．为什么要先常压蒸馏再减压蒸馏？常压下，正丁醇的沸点只有117℃，容易蒸出来，如果直接减压蒸馏，易被抽到油泵里，会损坏油泵。另外，从原子经济的角度看，先常压蒸出正丁醇，也可以让原料能够充分回收利用。

2．减压蒸馏的原理、适用的范围、装置、操作方法？大部分学生通过预习已知道减压蒸馏的原理和适用的条件，教师可根据学生回答的情况做适当的补充。但实际操作中学生可能存在诸多的问题，因此，我们采取由一名学生示范，其他学生观摩、纠错，教师提出问题让学生进行探讨的方法。对于装置的安装，主要提醒学生每个接口都要涂油，以保证气密性，安装要由下至上，从左到右，横平竖直；对于操作主要提示毛细管鼓泡速度的调节、阀门开启的先后顺序、真空数字压力计的使用，减压蒸馏结束时的判断方法、阀门关闭顺序等。实践证明，这种以问题为中心，边操作边教学的方法要比纯粹讲解效果好得多。

四、课后思考题

1．实验中不加环己烷对反应有何影响？

2．能否用强碱氢氧化钠？

3．本实验成败的关键在哪些地方？有何心得体会？设计问题1和2的目的是将本课程实验的内容进行适当拓展，扩大学生的知识面；设计问题3的目的是让学生养成归纳总结的习惯，为以后的实验或科研做一些积累。

五、教学效果

苯甲酸正丁酯合成的pbl实践教学，已取得以下几点明显的效果：

1．通过实验前问题的设置，学生对实验的目的、内容、装置、实验步骤，以及注意事项都有比较详细的了解，一改以往只知大概不知细节，边翻教材边做实验的坏习惯。

2．预习报告的质量显著提高。其明显的表现就是：学生对实验的提问能用简练的语言回答，且正确率明显提高；实验装置图的绘制也不再是“依葫芦画瓢”，作图规范且有创意；实验步骤的设计简洁明了，更加科学合理。

3．实验记录翔实。学生不仅能够及时记录现象，还能备注操作目的、分析产生现象的原因、问题和讨论的结论，以及老师对问题的拓展等内容，杜绝了抄袭或写回忆录的现象。

4．课堂气氛比较活跃，教学效率明显提高，学生的综合素质和能力得到了较大的提高。

作者：蒋卫华李忠玉杨广花单位：常州大学