新世纪高师有机实验改革的一些探索与实践

2022-09-11

近年来, 随着高等教育规模的迅猛扩展及就业政策的变化, 高师教育面临巨大的挑战。扩招导致毕业生增多, 中等教育的师资需求趋向饱和, 非师范的毕业生进入教师行业的政策放宽, 这些导致师范毕业生的就业难度急剧加大。面对新形势, 师范毕业生除了要练好教师基本技能, 准备应聘教师, 还要为继续深造读研究生或进入其它行业如化工企业的准备。这就要求一直以培养地方中学师资为己任的地方师范院校必须适应形势的变化对教学进行相应的改革[1]。化学是以实验为基础的科学, 实验教学举足轻重。有机化学实验的教学改革是实验教学体系改革的重要方面, 各高师院校在有机化学实验改革方面都做了有益尝试[2,3]。我们在实验教学中也发现原有的课程设置不能适应新形势的需要, 学生存在轻视实验、做实验积极性不高、实验过程不认真对待等问题。为此, 在进几年的有机实验教学中, 针对存在的突出问题, 进行了一些改革探索与实践, 并取得初步成果, 学生的实验积极性明显提高, 动手能力显著增强, 为培养高水平的创新性和应用性人才奠定了基础。

1 调整课程结构与进度, 确保理论课与实验课同步进行

理论课与实验课都是有机化学的重要组成部分, 是不可分割的有机整体。理论知识需要实验来验证, 实验需要理论来指导。特别是基础有机化学实验, 所做的实验都是有机化学的经典理论的验证。只有在理论的指导下, 学生在做实验时才能学生不仅学会如何操作, 而且能“知其所以然”。特别是验证性的性质实验和重要反应实验, 对实验中出现的现象能有自己的分析和处理, 举一反三, 达到理论水平与实验水平并进的目的。但目前, 由于理论课与实验课单独设课, 并一般由不同的老师任课, 经常出现理论课与实验课脱节的现象。往往理论课较实验课滞后, 实验课要讲授的内容理论课还没有讲到。而实验课由于课时所限, 不可能将理论讲深讲透, 导致学生在实验过程中对相关理论知识一知半解, 只是机械地按照步骤进行操作, 不能透彻理解实验的内容与现象。为此, 我们重新梳理理论课与实验课的内容承接关系, 确保理论课与实验课进度一致, 如果无法进度一致的, 就调整实验内容, 在完成同样实验操作单元的前提下将理论课已经讲授的内容尽量融入到实验课当中。同时, 改革过去一些污染严重、毒害较大的不符合“绿色化学”观念的传统有机实验, 取而代之的是趣味性和应用性较强的实验, 如叶脉书签的制作等。实践证明, 由于具备相应的理论知识, 学生在实验中有效验证了自己的理论知识, 而且对出现的实验现象能有自己的思考和理解, 实验的成就感明显增强, 实验课的积极性与主动性大为提高。

2 设立开放实验室, 锻炼学生自主动手能力

在现行教学体系下, 英语、计算机和政治等公共课占据了较多学时, 专业课课时压缩较多, 实验课时也相应缩减, 较难满足学生锻炼实验能力的需要。对动手能力较差的学生来说, 课堂教学难以提供其反复锻炼的机会。而对学习兴趣与积极性高的同学来说, 课堂教学难以满足他们探索新的更加复杂的实验的机会。为了有效锻炼学生自主动手能力, 弥补课堂教学的不足, 我们在学生学习完基本单元操作后, 设立开放实验室, 安排一两间实验室全天候开放, 每天安排1~2名教师或研究生负责技术指导。所选实验项目可以是实验课已上过的但动手能力较差的同学希望重做的, 也可以是教材中有的但没有开设的, 或者实验教材中没有的但难度适中, 在现有条件下能够实现并有肯定结果的实验, 主要为与生产实际紧密结合的实用性实验, 或教师科研成果转化而来的实验项目。学生选题后, 提供实验方案, 经实验室及教师审核通过后, 预约实验时间, 自主进行实验。学生实验完毕, 提交实验结果和实验报告, 并作为考核的依据之一。当然, 开放实验室对实验课的组织、管理和实验技术人员的素质提出了较高的要求, 同时也要求指导教师应具有较高的学术水平和实践经验。实践证明, 开放实验室不仅对学生提高实验水平有巨大的促进作用, 对教师改革教学方法、扩大知识视野、提高教学水平等也产生较大的推动作用, 促使教师既在“教”中“学”, 又在“学”中“教”, 真正达到“实验”本身的目的即学习、实践、探索、研究和提高。

3 大力开设综合性和设计性试验

现有实验教材中以基本技能训练和验证性的实验为主, 在教材上可以找到完整的反应步骤以及反应现象, 甚至连实验结果都写得很清楚, 留给学生思考的空间有限, 容易养成学习惰性, 课前不预习, 上课时“照葫芦画瓢”, 对实验现象不认真观察, 对实验结果也没有自己的思考。为了有效地培养学生的研究和探索能力, 开设综合性和设计性试验十分有必要。综合性实验是该实验课程知识的综合体现, 其中包含着大量的基本实验知识和基本操作, 设计性实验是教师给出一个实验题目, 学生根据已有的知识再结合查阅的相关文献资料设计出实验方案, 教师认为可行后, 付诸实施的一种新的实验课开设方式。综合性设计性实验对学生的实验技能要求较高, 往往被安排在每学期的最后, 这时基本实验技能课已上完, 也做过了一些合成实验, 做设计性实验的基础已经具备。教师提前布置实验题目, 学生通过图书馆和互连网查阅相关的资料, 写出实验方案, 交给教师审阅, 只要不存在危险或者科学性错误, 鼓励学生按照自己的方案去实践, 对于实验过程中遇到的问题, 鼓励学生想办法解决。实验结束, 教师和学生一起讨论实验的得失, 提出相应的问题, 以便改进。例如在“苯左卡因的设计与合成”设计性实验中, 学生通过查阅资料和文献, 设计了多条合成路线, 内容涉及到反应体系的选择、反应产物的提纯与分析表征, 将多个单元操作串联在一起, 并包含了大型表征仪器的使用。这些路线只要理论上是可行的, 都鼓励学生去尝试, 并根据实验结果重新总结各条合成路线的优劣, 分析其中存在的原因。实践证明, 开设综合性和设计性实验使学生了解科研的一般方法和程序, 巩固了理论知识, 实验技能得到了锻炼, 激发了学生钻研的兴趣。

以上是近几年有机化学实验教学中的一些改革尝试, 取得了明显效果, 但还不够系统、深入和完善, 随着实验仪器配备的增强, 实验室条件的进一步改善, 实验的改革力度还将加强。我们将继续把体现有机化学研究最新进展的科研成果运用到实验中, 进一步加强综合性的、设计性的实验内容, 使学生了解和学习现代波谱仪器在有机化学中的应用, 培养理论水平高、动手能力强, 创新性和应用性兼备的与时俱进的化学专业人才。

摘要：新世纪高师教学需要新的改革与实践。本文总结了作者近几年有机化学实验改革的一些探索与实践, 包括调整课程结构与进度、设立开放实验室、锻炼学生自主动手能力、大力开设综合性和设计性试验等。

关键词：有机化学实验,改革,实践