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有機化學是一門實踐性很強的學科。有機化學實驗課能夠幫助學生從理論上升到實踐來理解和掌握有機化學中的基本理論和基本反應,是幫助學生學好有機化學理論知識的必要環(huán)節(jié)和有效途徑。有機化學實驗教學是培養(yǎng)學生掌握有機化學實驗基本操作、基本技能的必經手段。良好的實驗教學能夠激發(fā)學生對有機化學的學習和探索激情。
一、大學有機化學和實驗教學的現(xiàn)狀與存在的問題
1.教學中演示不直觀
有機化學實驗教學中,反應方程式和機理數(shù)目繁多,書寫費時費力,并且很不直觀。尤其對于講解中的重點和難點,如有些有機分子的立體結構和立體化學問題感到困難。在黑板上畫出具體的立體異構時,很是費時,并且不具備規(guī)范性的比例關系。即使利用掛圖和自制分子模型也不能很好地顯示出實際分子的立體化學。而有機化學中的大分子和高分子的結構,如淀粉、糖類和蛋白質等,都不能很好地給學生進行演示,只能根據書本中的內容作簡單介紹?,F(xiàn)在的課程一方面強調培養(yǎng)學生的自學能力,一方面大力壓縮課時。故而,教師在課堂上只能進行精簡的講解,自學多練大都依賴學生的自覺行為。如果要系統(tǒng)地闡述某些問題,時間上不允許。但是部分學生反映自學時難度很大,這樣,就產生了一個矛盾。我們主動積極地進行了網絡自學課件的開發(fā),利用網絡CAI課件從很大程度上緩解了由于課時縮短、教學內容難以系統(tǒng)講解的困難。
2.實驗內容零散,重點不突出
傳統(tǒng)有機化學實驗與理論課程的進程不協(xié)調,實驗的重點內容限于物質性質的驗證性實驗和一些簡單的制備實驗,教學方法側重“依瓢畫葫蘆”式的照方抓藥操作,而且整個實驗室所有的學生的實驗內容和方式都一樣,缺乏創(chuàng)造性的激勵等弊端。因此,學生對有機化學實驗沒有多大興趣,把做實驗當作完成任務,將學習有機化學的重點放在記憶一些理論有機化學中的基本理論、基本概念和一些反應以應付考試,不能理論聯(lián)系實驗深刻理解有機化學中的精華。
二、大學有機化學實驗教學模式改革
1.運用多媒體實驗教學,加強學生學習的能動性
在有機實驗中積極引入多媒體教學軟件,視聽教材、錄像、Powerpoint課件。在基礎理論課上運用多媒體電教室對基本實驗儀器,基礎操作進行演示和講解。每次實驗前,在對將要做的實驗進行講解后,在電腦中演示三維操作動畫,先將整個操作流程播放一遍,然后操作步驟進行回放和停頓,引導學生發(fā)現(xiàn)需要特別注意的,并對學生提出問題,學生在思考討論后,抽查一位同學進行示范和講解實驗操作鼓勵其他同學提出問題,并討論操作是否正確和規(guī)范。最后由老師進行點評和操作示范,學生按照操作順序和要點再練習獨立操作,并由老師逐一進行檢查評估,指導并及時對存在的問題加以糾正。
2. 精心選擇有機物合成實驗
在有機物制備實驗中,本著學習控制實驗條件以及鞏固基本操作訓練的原則,選擇了一些產率較高的比較經典的有機合成實驗,盡量保證每個合成實驗都能有針對性地訓練學生的實驗操作基本技能。在實驗中,注意培養(yǎng)學生的觀察能力,思維能力與實驗動手能力。教育學生不放過實驗中的異常現(xiàn)象,不輕易茍同書本或文獻的說法,允許學生在一定范圍內探索實驗,在保證安全性的前提下對實驗裝置進行改進,同時培養(yǎng)學生的良好實驗習慣:操作快速、規(guī)范,臺面整潔有序,裝置美觀、穩(wěn)固,并且要求學生精確控制反應條件,力求達到較高的產率,得到純凈的產品。由于選擇的反應屬于經典反應,實驗條件易于控制,只要按照規(guī)定的要求進行規(guī)范操作,一般都可以達到滿意的效果。
3.開設設計性實驗
設計性實驗,需要學生結合理論課和實驗課知識,進行合成路線的設計,實驗條件的控制,實驗方法與實驗裝置的選擇,產物的提純與純度的鑒別的設計,還需要學生在實驗過程中探索最佳的反應條件,根據實驗中出現(xiàn)的問題認真分析討論,進行綜合,反復修改實驗設計方案,直至達到最佳實驗方案與結果。這種研究性的實驗給學生提供了獨立動腦、動手的機會,使他們自覺地去查閱相關文獻,綜合應用所學的理論知識與實踐技能,選擇實驗方法,制定實驗步驟,使學生在實驗過程中處于完全主動的地位,充分發(fā)揮他們的想象力與創(chuàng)造力,對培養(yǎng)他們獨立進行科學研究的能力有著非常重要的作用。
有機化學實驗教學應以培養(yǎng)學生的思維能力、動手操作能力、觀察能力、設計實驗的能力、提出實驗中遇到的問題并設計方案來解決問題的能力、以實驗為基礎理解化學的能力為重點,特別是要以培養(yǎng)具有基礎科研能力的人才為教學目標。
參考文獻
1.姚春鳳. 有機化學實驗改革探素[J]. 廣州化工,2004
關鍵詞:綠色化學理念;化工專業(yè);有機化學;實驗教學
綠色化學也可以稱為環(huán)境無害化學或者是清潔化學,其對有害人類健康、生態(tài)環(huán)境的原料、溶劑及副產物等盡量少用或者是不用,綠色化學理念是不再使用有毒、有害物質,也不產生廢物等等,從源頭上阻止污染。有機化學實驗教學與綠色化學關系緊密,許多高校的有機化學實驗室教學存在一些問題,排放較多的污染物,污染了生態(tài)環(huán)境,應及時解決好這個問題,使綠色化學理念滲透其中。
1化工專業(yè)有機化學實驗教學貫徹綠色化學理念的必要性
實驗是化學教學學習的基礎,對于有機化學教學來說更是如此,有機化學實驗中常常會用到一些酚類、芳香烴及醛等一些有害、有毒物質。學校的有機化學實驗室空間較小,而做實驗的學生較多,因此在其做實驗時會產生并擴散較多的有害物質,這些物質會污染教學環(huán)境,不僅危害師生健康,也不能很好地培養(yǎng)學生的環(huán)境意識。此外,有機化學實驗過程中會產生大量廢氣、廢水及廢渣,這些污染物如果不及時處理好就直接排放到自然環(huán)境中,會造成環(huán)境污染,實驗室就會成為一個污染源,因此教師進行有機化學實驗教學時應積極給學生滲透綠色化學思想,培養(yǎng)有綠色化學意識、理念的人才[1]。
2基于綠色化學理念的化工專業(yè)有機化學實驗教學模式
2.1精選實驗內容,突出綠色化學思想
以往教師開展有機化學實驗教學時,通常會考慮實驗內容的典型性、代表性及高復現(xiàn)性等等,并不重視實驗是否會對環(huán)境產生污染。教師應以綠色化學理念開展教學,優(yōu)化有機化學實驗內容,選擇實驗時,最好選那些圍繞基本原理、基本實驗操作內容展開。實驗用品最好使用無毒原料、溶劑及催化劑,化學物質合成路線也應是綠色的。對化學反應中反應物的需求量進行精確計算,確保能產生實驗結果前提下,盡可能地減少試劑用量,促進反應物盡量全部轉變成產物,將綠色化學的“原子經濟性”精神體現(xiàn)出來?;瘜W實驗項目選擇過程中,應堅持低能耗、低毒篩選原則,例如實施“己二酸的制備”實驗時,最好能使用高錳酸鉀氧化法,不用硝酸氧化法,這樣就能防止有機化學實驗中出現(xiàn)大量有毒氧化物氣體、或者是產生強腐蝕性,這樣化學實驗安全性就得到了有效提高。還有就是合成硝基苯甲酸乙酯時,一般使用濃硫酸做催化劑進行合成,這種催化劑價格低廉、活性高,但是其反應比較復雜、產生的副產物也較多,濃硫酸具有腐蝕性,會腐蝕設備、污染環(huán)境[2]。因此可以使用價格低廉、容易得到的苯磺酸作為催化劑進行化學合成,能夠有效地克服這些缺點與不足,并具有較高的產率。
2.2改進實驗裝置,設計合理關聯(lián)實驗
有機化學實驗中占比較大的內容是制備有機物實驗,而且多數(shù)有機物都是有毒物質,傳統(tǒng)常規(guī)實驗操作方法在通風櫥中實施,這減少了對實驗室的環(huán)境污染,但是產生的有毒化學物質還會排放到空氣中。因此可以改進實驗裝置,例如制備乙酸乙酯實驗過程中,將一個干燥管與反應裝置相連接,并在碳酸鈉溶液中插入細口這樣就能防止倒吸,也能防止乙酸、乙醇等氣體進入空氣中,并且減少了一半以上的反應物用量,達到了較好的減少污染的目的。教師進行化學有機實驗教學時,應研究并理順各個實驗間的關系,對實驗次序進行合理安排,設計實施相關實驗,將一個實驗產物作為另一個實驗原料,構成鏈接關系,從而互相循環(huán)利用輔助劑、產物及剩余物等等。例如實施苯甲酸合成實驗時,可以將反應合成的苯甲酸粗品作為“重結晶”的實驗材料,之后得到的苯甲酸純品又能夠作為“熔點測定”的實驗材料,這樣不僅節(jié)省了實驗時間及原料,也能通過實驗測定學生化學實驗生成的產品是否合格。
2.3借助多媒體技術,模擬化學仿真實驗
以往實施的化學有機實驗常常要使用消耗大量的藥品及水資源,尤其是那些要使用昂貴試劑、容易發(fā)生爆炸的實驗,那些必須使用有毒有害試劑、化學反應后會在實驗室中排放較多有毒氣體的實驗也都會消耗許多藥品及大量水資源,因此這樣看來有機化學實驗的綠色化有一定限度,課本教材中的一些經典實驗并不符合綠色化條件,對此教師應積極利用現(xiàn)代化多媒體技術作為實驗教學的輔助手段,借助多媒體技術對化學仿真實驗進行模擬,將各種化學實驗模擬出來,這種技術下的實驗現(xiàn)象也呈現(xiàn)地非常明顯,操作起來方便快捷,基本上沒有污染。教師應使用多媒體技術仿真有機化學實驗原理、裝置、流程等等,通過文字、聲音及圖像等方式生動形象地展示給學生,讓其身臨其境好像真地置身于實際化學實驗操作中,并在一旁適當?shù)剡M行講解、引導,幫助學生體會總結出較準確的實驗結果,促進化學有機實驗的綠色化。
3結語
綠色化學理念符合現(xiàn)代社會發(fā)展趨勢,是可持續(xù)發(fā)展觀的重要內容,當代化工專業(yè)學生應樹立起這種理念,并積極將其應用至實際生活、學習中。綠色化學理念對保護生態(tài)環(huán)境、節(jié)約能源資源意義重大,教師在有機化學實驗教學中,讓學生明確綠色化學理念的重要性,并積極探索有機化學實驗的綠色化模式,培養(yǎng)學生的綠色化學理念、逐步樹立起環(huán)保意識,為環(huán)保工作作出貢獻。
作者:馬光路 單位:內蒙古化工職業(yè)學院
參考文獻:
關鍵詞:有機化學實驗;教學改革;應用型人才
作者簡介:黃紅霞(1975-),女,土家族,湖南張家界人,桂林理工大學化學與生物工程學院,副教授;劉崢(1962-),女,江西興國人,桂林理工大學化學與生物工程學院,教授。(廣西 桂林 541004)
基金項目:本文系新世紀廣西高等教育教改工程項目(項目編號:2011JGA051)的研究成果。
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)19-0149-02
有機化學是研究有機化合物的化學,是桂林理工大學高分子材料、生物工程、化學工程與工藝、應用化學、環(huán)境工程以及給排水等專業(yè)學生的必修課。有機化學實驗是有機化學教學的重要組成部分,目的是驗證、鞏固和加深課堂所學的基本理論知識,同時使學生掌握基本的實驗操作,培養(yǎng)學生觀察記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據、分析歸納實驗結果的能力,養(yǎng)成嚴謹求是的科學態(tài)度,為今后的工作打下基礎。本文著眼于全面提升學生的科學素質、創(chuàng)新精神和實踐能力,分析了傳統(tǒng)的大學有機化學實驗教學中存在的問題,對有機化學實驗教學體系改革進行了探索。
一、實驗課程教學現(xiàn)狀
多年來學生的有機化學實驗成績主要只參考實驗結果以及實驗報告的撰寫情況,作為平時成績,按較小的比例計入總成績,容易誤導學生對實驗課掉以輕心,對實驗原理以及注意事項沒有理解,在實驗指導老師的簡單講解后就動手做實驗,導致實驗失敗。
二、課程教學改革
有機化學是一門以實驗為基礎的科學,為了更好達到實驗教學的目的,針對目前教學過程中存在的問題,從精選實驗項目、積極運用現(xiàn)代教學設備、改革實驗教學方法以及改革實驗成績評價方式幾個方面進行改革嘗試,促進學生知識、能力和綜合素質的提高。
1.精選實驗項目,滲透綠色化學觀念
在選擇實驗時,確保內容上與理論相呼應,除了培養(yǎng)學生研究自然科學的正確態(tài)度與思維外,更有利于驗證理論。[1]充分考慮各專業(yè)的培養(yǎng)目標,根據不同專業(yè)對有機化學的需求安排教學項目,例如針對生物工程和化工工程的學生,對學生進行了基本操作技能的訓練,要求掌握玻璃管的簡單加工,玻璃儀器的清洗與干燥,常用玻璃儀器的裝配和拆卸,加熱和冷卻,回流、蒸餾、萃取和洗滌、重結晶和過濾、液體和固體有機物的干燥,沸點和熔點測定和溫度計的校正,同時還開設了環(huán)己烯的制備以及環(huán)己酮的制備兩個合成實驗;而對于應用化學與高分子化學專業(yè)的學生,增加了乙酸乙酯的制備、甲基橙的制備以及呋喃甲酸和呋喃甲醇的制備這三個合成實驗項目。另外,在實驗室條件允許的條件下,提供了一些開放性的實驗項目,例如電化學還原馬來酐合成丁二酸、微波法合成二苯甲酮、超臨界二氧化碳流體萃取南瓜籽油、相轉移催化法制備苯甲醇以及納米二氧化鈦薄膜催化氧化降解苯胺,鼓勵學有余力的學生在教師的指導下利用課余時間查閱文獻,設計實驗方案,裝配反應裝置,觀察實驗現(xiàn)象以及記錄和分析實驗數(shù)據。筆者發(fā)現(xiàn),學生對于這類實驗非常有興趣,看著自己制備出的產品,很有成就感。
在實驗教學過程中,通過選擇實驗教學內容、微型化實驗、連續(xù)性實驗、合理處置“三廢”等方面,有效促進有機化學實驗的綠色化改革。傳統(tǒng)的萃取實驗是用乙醚萃取醋酸溶液中的醋酸,乙醚沸點為35℃,其蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物,遇明火、高熱極易燃燒爆炸;此外乙醚具有很強的滲透性,實驗中易出現(xiàn)滲液和漏液現(xiàn)象大;而且利用乙醚作為萃取劑用量大,成本高,還會污染環(huán)境。以水為萃取劑,從醋酸與乙酸乙酯混合溶液中的醋酸萃取出來,乙酸乙酯毒性低,分液后上層溶液中的乙酸乙酯可以用碳酸鈉溶液洗滌后回收利用,整個實驗操作簡單,分層速度快,對環(huán)境友好,而且萃取效率高。在環(huán)己烯的制備中,傳統(tǒng)方法是采用濃硫酸或者濃磷酸液相脫水環(huán)己醇,收率一般只有46~56%,同時硫酸的腐蝕性強,炭化嚴重,而磷酸的成本較高。而且用濃硫酸或者濃磷酸作為催化劑制備環(huán)己烯,副產物多,對實驗造成較大影響。采用環(huán)己醇氣相脫水制備環(huán)己烯,六水合三氯化鐵代替濃硫酸或者濃磷酸作為催化劑,后續(xù)處理工藝簡單,并且產率較高,同時催化劑可以重復使用,有效減低實驗成本。[2] 在實際教學過程中利用這些措施,從源頭和過程中盡可能減少原料的用量,節(jié)約了成本,同時降低對環(huán)境的污染。實踐證明,教學效果與傳統(tǒng)實驗教學一樣,能達到鍛煉學生實驗動手能力的目的,在提高學生能力的同時,增強了學生的環(huán)保意識,從而有效提高教學質量。
2.現(xiàn)代化教學手段的運用
傳統(tǒng)的實驗教學方式采用的是“填鴨式”,致使學生失去了主動學習的興趣,并且傳統(tǒng)的教學手段(掛圖、模型、幻燈等)無法生動表現(xiàn)神奇的化學微觀世界。在實驗教學活動中引入多媒體技術,利用其集合文字、聲音、圖像、動畫于一體的特點,極大激發(fā)學生獲取新知識的興趣,從而提高課堂效率。有機化學實驗的第一個內容是有機化學實驗單元操作錄像,給學生一個感性認識,使枯燥的教學活動以形象靈活的方式展現(xiàn)在學生面前,或娛樂課堂氣氛,縮短了教學時間,收到了較好的效果。通過向學生展示回流、蒸餾和分餾、水蒸氣蒸餾、干燥、洗滌、重結晶以及熔點的測定等過程中的儀器安裝以及操作演示的正確方法,使學生對基本操作的了解更加直觀,為后續(xù)的實驗奠定良好的基礎,同時向學生介紹實驗室安全與防護知識,基本常識與技巧以及常用儀器與設備的維護,提高學生有機化學實驗水平,提升教學質量。[3]
3.改革實驗教學方法
實驗課教學不僅僅是單純傳授操作技能的訓練以及對理論知識的驗證,同時還對學生進行科學研究能力的培養(yǎng),以及培養(yǎng)良好的科學素養(yǎng)以及實驗室工作習慣,提高學生的綜合素質,適應社會發(fā)展的需求。遵循“以學生為主體、以教師為主導”的教學理念,力圖在教學中實現(xiàn)教與學的互動,促進師生互動,同時培養(yǎng)學生的團隊合作精神。要求學生在實驗課前認真做好預習,寫好預習報告,為使預習具有針對性,教師先提些思考題,這樣學生才能認真思考,通過理論課已經掌握的知識,對實驗中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象做出解釋。此外,還要求學生查閱常見有機化合物的物理常數(shù),對不同合成路線的利弊進行分析,該模式扭轉了傳統(tǒng)實驗教學中存在的按照實驗教材“照方抓藥”的現(xiàn)象。指導教師講解實驗目的原理、演示儀器的正確操作后,對于實驗操作中需要注意的事項以隨機問題的方式要求學生回答,以檢查學生的預習情況,對于學生理解不透徹的地方再次強調。在實驗進行過程中,要求學生獨立完成儀器的裝備、實驗操作條件的控制,對于不規(guī)范的操作及時糾正,并且要求如實記載實驗現(xiàn)象和數(shù)據,培養(yǎng)嚴謹求是的科學態(tài)度。[4] 還增加了幾項設計性實驗等方法,供有余力或者是感興趣的學生提供實驗條件,在教師的指導和參與下,學生利用課余時間開展,通過網絡以及圖書館查閱文獻資料等手段,貫穿綠色化學的理念,通過采用綠色催化劑、溶劑、氧化劑、減少原料用量等方法來實現(xiàn)有機化學實驗綠色化,鼓勵學生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學生獨立工作和初步的科學研究能力。
4.學習成績的評價
傳統(tǒng)的實驗教學中,主要通過考查學生的實驗結果以及實驗報告的撰寫來判定學生的實驗成績,再作為平時成績以一定的比例計入學生的總成績,所占比例較小,學生忽視了實驗課的重要性。[5]為了切實提高學生的綜合素質和解決實際問題的能力,有必要對實驗課程的考核方法和對學生學習成績的評分標準進行改革。將“有機化學實驗”課作為單獨的一門必修課,綜合平時成績和期末考核成績計入總成績。平時成績主要考查學生回答問題的情況,資料查閱情況、實驗過程中操作的規(guī)范性、實驗結果與分析、實驗報告的撰寫以及與同學的協(xié)作精神等方面,全方位衡量學生的能力。在全部實驗項目結束后,將有機化學實驗課進行閉卷考核,內容涉及所開設實驗項目的原理,儀器的操作方法以及事故的處理方法,有效督促學生對實驗課的重視,養(yǎng)成良好的學生習慣,同時有利于教師總結教學經驗,及時調整教學內容和方法,做到了全方位、客觀地評價學生的實驗課成績,改變了以往實驗考核體系中僅依靠單一的實驗數(shù)據和實驗報告來評價實驗成績的弊端,有效提高了學生獨立的實驗操作技能和分析問題解決問題的能力。
三、結束語
根據有機化學實驗的教學特點,對有機化學實驗教學內容、授課方式以及實驗成績評價方式等體系進行了改革,有效調動學生學習的主動性,培養(yǎng)學生的科學素質、研究能力和創(chuàng)新能力。教學改革是一項長期而艱巨的工作,需要不斷地探索和實踐,不能一蹴而就。教師是改革的主體,教師要擴展知識視野,不斷地吸取新知識,努力提高自身的素質和水平,學生的學習興趣不斷提高,才能達到培養(yǎng)應用創(chuàng)新型人才的目的。
參考文獻:
[1]張衛(wèi)民,馮宇,刁開盛.有機化學實驗課教學內容改革的探索與實踐[J].廣西民族大學學報(自然科學版),2010,16(2):90-92.
[2]丁國華,劉崢.“有機化學”教學中滲透低碳環(huán)保理念的探索與實踐[J].中國電力教育,2012,(4):90-91.
[3]江國防,郭燦城,曠亞非.大學有機化學實驗課程教學探討[J].化工高等教育,2007,(5):42-44.
關鍵詞:有機化學實驗;廢棄物;綠色化學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)50-0265-02
隨著工業(yè)化生產的不斷提高,環(huán)境污染越來越受到人們的關注。防止工業(yè)污染特別是化學污染,從根源上解決環(huán)境污染問題,是一個迫在眉睫的課題,更是綠色化學的根本任務。綠色化學給化學工作者提出了一項新的挑戰(zhàn)?;瘜W實驗室在學生的化學學科知識以及實驗技能方面起到一個非常重要的作用,化學實驗室的科學利用,對學生的科技創(chuàng)新思維有很大的提高?;瘜W實驗室管理的規(guī)范性、創(chuàng)新性,特別是綠色化管理程度直接影響到實驗教學。有機化學實驗在四大基礎化學中又不同于其他化學實驗,這就要求有機化學實驗室的管理具有一定的特殊性。我院有機化學實驗室承擔著化學、化學工程、應用化學以及制藥工程、生物技術等專業(yè)的有機化學實驗教學,實驗室使用頻率高,難于管理。作為從事有機化學實驗室的管理工作者,將環(huán)保與綠色化學理念貫穿于整個實驗教學中,是我們責無旁貸的責任。本文試圖從我院有機化學實驗的綠色化學意識、微型化、低值易耗品管理、注重有機廢棄物的回收利用等方面,探索實驗室的綠色化管理。
一、加強綠色化學意識
學生環(huán)保意識、綠色化學管理意識的提高貫穿于整個有機化學實驗教學過程中。有機實驗教學中常用到或產生一些污染環(huán)境的藥品和試劑,要減少環(huán)境污染,必須培養(yǎng)學生的環(huán)保意識,養(yǎng)成良好的實驗習慣。因此,在新學期的第一堂有機化學實驗課中,我們用現(xiàn)代化多媒體工具,通過一些教學事故案例、化工類產業(yè)事故等圖片或視頻,對學生進行實驗室安全、環(huán)保教育,每次實驗前讓學生分析該實驗的安全隱患,做到實驗前心中有數(shù),實驗過程認真負責,實驗結束后及時總結,讓學生直觀的認識實驗室綠色化管理的重要性。其次,從有機化學實驗教學出發(fā),對有機實驗的教學內容進行合理的調整,改變以現(xiàn)有教材為標準的教學方法,逐步實施綠色化的實驗教學模式,讓學生在做實驗過程中自覺養(yǎng)成綠色化學的環(huán)保意識。
二、實驗微型化
為了加強實驗室的綠色化學管理,我們采取半微量實驗裝置,從實驗源頭上減少藥品的使用量從而減少污染。近年來,在保證實驗教學的前提下,對多數(shù)有機實驗進行了微型化實踐。如溴乙烷的制備、己二酸的制備、乙酰苯胺的制備、乙酸正丁酯的制備等。將試劑用量由常規(guī)用量減至原來的1/2~1/5后,通過對比實驗可知,微型化后同樣能達到教學要求。同時,改變傳統(tǒng)的合成方法,例如,在肉桂酸的制備、乙酰水楊酸的合成中引進現(xiàn)代有機合成實驗新技術與新方法,分別采用微波輻射法和超聲波合成法,在節(jié)約藥品用量、減少“三廢”排放、提高學生實驗技能的同時,也讓學生在微型化實驗合成方法中感受綠色化學的重要性。而實驗微型化的實施、藥品用量的減少,也讓實驗室藥品的庫存降低,從而提高實驗室的綠色化管理。
三、低值易耗品管理
有機實驗室中的低值易耗品的管理主要涉及有機化學試劑和玻璃儀器。因化學試劑使用不當或管理不當而引起教學事故或意外的案件常有發(fā)生。針對有機化學試劑品的特殊性,即品種多,具有易燃、易爆、易揮發(fā)、易腐蝕,毒害性,在管理上,采取專人管理制度。玻璃儀器在實驗操作過程中極易打碎,學生操作不規(guī)范,極易造成玻璃儀器的破損。針對上述情況,在化學實驗室管理中對化學試劑、玻璃儀器進行規(guī)范化管理。
1.化學試劑的管理。實驗室的管理工作很大程度上是化學試劑的管理工作。有機化學試劑的特殊性,要求管理工作者必須是化學專業(yè)的管理人員?;瘜W試劑的綠色化管理可從藥品的存放和保管兩方面進行。藥品存放庫房通風設施必須良好,所有試劑標簽清楚明了,密封合格;易揮發(fā)、易燃、易爆試劑按教學計劃購買,保證實驗教學,控制庫存,分類存放在藥品房中。一般試劑的存放要注意酸、堿性物質以及氧化劑、還原劑分開,以免發(fā)生意外反應。管理人員應該做到熟悉各種試劑的名稱、數(shù)量、存放位置等詳細信息,采用專用的賬本記錄,并借用電子化管理;藥品的領用情況做好記錄,期末清點庫存,按實驗教學項目進行相應的采購計劃,避免多余庫存。對于易揮發(fā)的有毒藥品,必須在通風櫥內進行操作,以防污染環(huán)境;對于強腐蝕性藥品,必須戴乳膠手套,必要時還要戴護目鏡或面罩進行操作,以防灼燒,造成傷害;對于危險品和貴重類藥品,按實驗項目和學生實驗用品量控制實驗用量,要求學生嚴格按量稱取,不得超量,實驗結束后,認真檢查驗收,及時歸位,以防危險品外流,發(fā)生意外事故。常規(guī)性藥品可放置在普通藥品柜中。用量比較大或較小的藥品,由管理人員提前準備,放到實驗室公用桌面或小組試劑架上供學生公用,避免學生稱量過程造成不必要的損失。實驗結束后,實驗員及時整理歸位。通過實驗室中各類藥品的使用、存放等注意事項,加強學生綠色化管理意識。
2.玻璃儀器的管理。完成有機化學實驗的器材多數(shù)是易碎的玻璃儀器,管理的不當或者學生操作不規(guī)范,極易造成玻璃儀器的損壞。在玻璃儀器的管理上,實驗常用玻璃儀器,每組分發(fā)一套《少量半微量有機制備儀》玻璃儀器,如半微量三頸圓底燒瓶、單頸圓底燒瓶、球形冷凝管、直型冷凝管等,以及一些常用的燒杯、漏斗、量筒等存放在各小組的實驗柜中,實行管理責任制。開學初期,要求學生對照儀器清單清點儀器,實行“多還少補”制度。實驗結束后,進行學生檢查、教師監(jiān)督,做好儀器損壞登記,損壞儀器的學生及時領用補充完整,適當實施賠償。重復使用的小組成員實驗前須檢查玻璃儀器的完整性。不常用的玻璃儀器,如滴液漏斗、分液漏斗、恒壓滴液漏斗、油水分離器等,實驗結束后清洗干凈,在磨口旋塞上墊上小紙片以防旋塞打不開,并用橡皮筋固定,貼上實驗小組編號,單獨存放,需要時再按編號發(fā)放給學生。特別是水銀溫度計,使用過程中極易打壞,造成水銀脫落掉出來,嚴重影響環(huán)境和人體健康。每次實驗結束后,學生必須清洗玻璃儀器,有機實驗玻璃儀器比較難清洗,很多學生用完后用水沖一下,或干脆不洗,實驗管理人員可配制一些特殊的洗滌劑做清洗儀器使用,同時實驗教學老師應加強監(jiān)督管理。
四、注重有機廢棄物的回收利用
在有機化學實驗教學中,有機化學試劑的使用,必然會產生一定量的廢棄物,這些廢棄物若處理不當,學生或教師不夠重視,對我們的人體、實驗室環(huán)境甚至周邊的環(huán)境有非常大的危害。注重廢棄物的回收利用,減少實驗室環(huán)境污染,可以增強學生的綠色化學意識和環(huán)保意識。因此在實驗中的廢酸、廢堿,我們采用集中收集的方式,盡量回收,如“熔點的測定”實驗用過的濃硫酸,回收后可以用作洗滌劑或配制50%的硫酸,備“正丁醚的制備”實驗中用,不能回收的倒棄前將其中和到規(guī)定的pH值。回收的廢堿液,可以和95%乙醇配成洗液,用于洗滌油脂、焦油、樹脂等殘留物。有機實驗中常用的一些有機溶劑如苯、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等,直接倒棄嚴重污染環(huán)境,造成藥品的浪費。如實驗中用過的萃取劑苯,精制后可作“乙酰苯胺”實驗的原料,該實驗產物可摻入一些雜質,在“重結晶與提純”實驗中利用;其他廢棄液如乙醇、丙酮、四氯化碳等,因實驗中用量較少,回收后可用做有機洗滌劑。對實驗過程中產生的廢氣,如“苯乙酮的制備”過程中產生的HCI氣體,將吸收液由堿液改為水吸收,既有效地吸收了HCI氣體,又可將吸收液與廢堿作用,從而減少廢堿液,是一舉兩得的好方法。實驗教學過程中,可以組合優(yōu)化實驗教學內容,一些基本操作實驗和重要的性質實驗可結合合成實驗,做到節(jié)省時間和化學試劑,也有利于學生對相關有機知識的理解和掌握,提高原子經濟性,又減少有毒試劑對環(huán)境的污染。通過實驗教學中產生的廢棄物的環(huán)保處理,培養(yǎng)學生實驗室綠色化管理意識。因此,在實驗教學和管理過程中,只要用心去研究、探索化學實驗的綠色化,就能增強學生的環(huán)保意識和綠色觀念,培養(yǎng)具有環(huán)保意識的人,為實驗環(huán)境、社會環(huán)境的“綠色化”盡一份力量。
實驗室的管理工作繁瑣但卻重要。有機化學實驗室的特殊性使得其管理在實驗室管理要求更高,實驗室管理水平的高低直接影響學生的實驗技能以及實驗室的建設和發(fā)展,必須對其實行科學化、規(guī)范化的管理。實驗室的每一個主體都要以主人翁的態(tài)度對待實驗室的管理。實驗技術人員在做好實驗室管理工作的同時還要積極進行自我學習和交流,教育、感染學生,在實驗室的管理中不斷提高管理能力,確保實驗室教學和科研工作有條不紊地進行,使學生在掌握基本知識的前提下,深化實驗室綠色化理念,增強自身的綜合素質。
參考文獻:
[1]高占先.有機化學實驗[M].北京:高等教育出版社,2004.
[2]曾昭瓊.有機化學實驗[M].北京:高等教育出版社,1999.
[3]蘇桂發(fā).有機化學實驗[M].桂林:廣西師范大學出版社,2012.
[4]趙永麗.淺談大學有機化學實驗室管理[J].甘肅聯(lián)合大學學報,2010,(24).
[5]楊國玉,徐翠蓮.有機化學實驗綠色化教學的改革與實踐[J].實驗室科學,2010,(4).
有機化學實驗是高校化學、化工、制藥等專業(yè)重要的基礎課程,近年來在有機化學實驗課程中引入雙語教學在各高校中也漸成潮流。然而,作者在自身的實踐過程中發(fā)現(xiàn),低年級基礎實驗課程雙語教學存在諸多問題,很大程度上會影響正常的教學效果與質量,盲目開展、推廣雙語教學往往會起到適得其反的效果。
關鍵詞:
雙語教學;有機化學實驗;教學改革
一、引言
自2001年教育部明文提出在高校中積極推動雙語教學開始,英語、漢語混合教學逐漸成為新世紀以來高校教學改革的熱點領域。作為高?;瘜W教育的重要環(huán)節(jié),許多高校即陸續(xù)開始嘗試在低年級的基礎有機化學實驗課程中引入英文教材,使用英文講授,以使學生較早接觸并熟悉專業(yè)英語,便于其高年級階段的文獻查閱、實驗室科研等任務。我校也較早地進行了這方面的嘗試,至今已有多年的實踐經驗。在雙語教學過程中,我們借鑒、采用了一系列頗有效果的做法,如編寫雙語教材、強調化學化工專業(yè)詞匯、實驗講解時采用較淺顯的英文口語、繁難處采用漢語復述、要求學生做好預習并使用英文完成實驗報告等。在多年的教學工作中,我們取得了一定的成果,同時也發(fā)現(xiàn)了許多問題,值得改進與反思。
二、反思
1.英文講授。作為基礎課程,有機化學實驗課在高校中通常安排在低年級完成。剛開始接觸該課程的同學,之前只經過了短期的大學生活,僅有少量的無機化學實驗基礎。猛然間接觸更為復雜的,同時又以英文講授的有機實驗課,遭遇大量的新的專業(yè)詞匯,對學生而言明顯學習曲線顯得陡峭了些。許多低年級同學聽力基礎也較為薄弱,更是難以適應英文講解的環(huán)境。針對這一問題,根據多處報道的經驗,我們嘗試過使用由淺入深的授課方法,起初的幾次實驗大量使用漢語,而后逐漸提高英語比例,而較復雜的操作、步驟先使用英語而后再使用漢語對照講解。這種英漢對照方式有一定的效果,但依然無法從根本上解決學習曲線的問題。此外,由于在教學過程中不斷地切換中英文講述,不可避免地引起了語言環(huán)境的割裂。漢語與英語在表述邏輯上本身也存在很大的差別,學生在聽課時需要頻繁地切換接受模式,往往會導致不必要的思維混亂,引起知識掌握的碎片化。更有部分同學在英漢對照講解過程中養(yǎng)成了不良的習慣:對英語不去深究,專等漢語的復述部分。這顯然并非雙語教學的初衷,反而是事倍功半的浪費。針對這一問題,有人建議以較大尺度(章節(jié)、課時)為單位而非以小尺度(句、段落)為單位進行英漢對照:先完全以英文講解整個實驗,以便為學生提供完整的英語環(huán)境,培養(yǎng)其用英語思考的習慣,進而理解相關知識;待英文講解結束后,再使用漢語復述主要內容,糾正之前學生可能的理解偏差。我們的初步實踐中也發(fā)現(xiàn),這種方式確實在一定程度上可以克服頻繁語言環(huán)境切換的弱點,然而兩次整體性的講解會使得授課時間幾乎成倍延長。在理工科高校中,基礎課學時原本就異常緊張,這種做法偶爾使用尚有可能,但大規(guī)模、持續(xù)性貫穿整個實驗課教學幾乎沒有可行性。2.雙語教材。在雙語教學過程中,一本合適的英文教材必不可少。不少學校的雙語教學,特別是理論課,往往直接使用國外原版教材。然而實驗課程存在其特殊性,各高校由于專業(yè)重點、實驗室條件等諸多方面的原因,開設的基礎有機化學實驗課內容上往往存在很大區(qū)別,國外的原版實驗教材在這里更是“水土不服”。為此,我們特意編寫了與本校情況契合的英漢雙語對照實驗教材。為保證教材英文的質量,還特地由有機化學與外語兩個教研室合作完成英文部分的編寫。但畢竟英語教研室編者對化學操作不甚熟悉,教材的英文部分依然很難稱得上地道,也不可避免地存在一些錯誤,對學生的英文學習難免產生一定的負面影響。此外,由于教材中英漢內容基本完全對應,很多學生往往不甚注意英文部分,在預習、復習及實驗過程中通常只閱讀漢語段落,英文部分遂成為擺設。我們曾考慮過撤除教材中的漢語部分,改為全英文教材,或可一定程度上解決這一問題。但該做法必然會使得斜率本已頗高的學習曲線愈發(fā)陡峭,因此也缺乏可操作性。3.實驗報告。實驗報告是實驗教學中重要的總結環(huán)節(jié),是對實驗內容的復習與提煉,對教學成果的檢測與反饋。與諸多其他院校相同,我們也要求學生使用英文完成實驗報告。這種做法理論上在實驗報告的原本功用之外,還可加深學習者對英文專業(yè)詞匯的印象,檢驗其雙語內容的掌握情況,培養(yǎng)其英文寫作能力。然而在實際教學中我們發(fā)現(xiàn),許多同學受限于自身的語言水平,很難組織好合理、流暢的英文,撰寫報告時不得不將大量時間花費在英文寫作上,反而忽視了實驗報告原本的用意。更有甚者,部分同學的實驗報告并非自主撰寫,而是幾乎全盤照抄雙語教材中的英文部分,抄寫時亦不求甚解,乃至教材中的印刷錯誤也原封不動出現(xiàn)在報告當中。這種“英文”報告流于表面,毫無意義,完全喪失了實驗報告原本的功用,嚴重不利于學生對知識的復習與鞏固,更遑論科學精神的培養(yǎng)了。根據我們自身的實踐,盲目對學生提出過高的要求,不但完全達不到預想的效果,反而會使教學質量大大下降。4.專業(yè)詞匯。多處的實踐都證明,在雙語實驗教學中,化學專業(yè)詞匯是特別應當強調的內容。我們也發(fā)現(xiàn),經過一年的學習,學生主要熟記的也是諸如化合物命名、儀器名稱、實驗操作等專業(yè)單詞。然而受低年級英語水平及閱讀量的限制,學生通常依然無法達到更高的要求:勝任專業(yè)文獻的閱讀、寫作任務。而這些英語詞匯的學習,基本只是一個簡單的記憶過程,對提高學生的實際英文水準幫助并不大。更何況,這些詞匯日后在《化學英語》課程中,在日后科研實驗室工作閱讀文獻時又將重復涉及。我們曾對比過開展與未進行雙語教學的學生在高年級閱讀科技文獻的情況,并未發(fā)現(xiàn)有顯著區(qū)別。低年級時的雙語教學似乎很大程度上做了無用功。
三、結語
總之,經過多年的基礎有機化學實驗教學實踐,在教師與學生兩方面都耗費更多的資源與時間后,我們發(fā)現(xiàn)表面光鮮的雙語教學遠未達到預期的成果,對低年級學生的專業(yè)英文水平提高并不顯著。甚至因為學生不得不將更多精力投入在陌生的專業(yè)英語上,反而會對實驗課程基礎知識與技能的掌握造成不良影響。英語并非有機化學實驗課的核心內容,因為雙語這個芝麻而丟棄了西瓜,實有買櫝還珠、舍本逐末之感。因此,我們認為,雙語實驗教學———至少在普通高校的低年級階段———不應為追求新潮而強行大面積推廣。對于絕大部分同學,應按照傳統(tǒng)方式進行教學,而部分英語水平較好的同學或可設立單獨的雙語教學班。此外,雙語實驗教學即便展開,也應與之后的專業(yè)英語、文獻查閱等課程進行統(tǒng)籌安排,避免出現(xiàn)過多的重復、冗余內容。
參考文獻:
[1]周萍.有機化學實驗的雙語教學[J].藥學教育,2002,18(2):47.
[2]陳德英.有機化學實驗的雙語教學[J].藥學教育,2002,19(2):36-37.
[3]萬福賢,姜林,尹洪宗,李映,付蕾,李長城.大學有機化學實驗雙語教學的探索和實踐[J].實驗技術與管理,2011,(6):166-169.
[4]盛野,張雷,呂蕾,王海晶.大學有機化學實驗雙語教學初探與體會[J].廣州化工,2015,10(20):176-177.
[5]陳牲,田玫,徐麗英.有機化學實驗雙語教學初探[J].教育理論與實踐,2007,專刊:195-196.
[6]傅晶,黎俊波.大學有機化學實驗雙語教學的探索與實踐[J].化學工程與裝備,2009,(7):232-234.
[7]易兵,郭文輝,譚正德,黨麗敏,宋欣榮.有機化學及實驗雙語教學的實踐與體會[J].實驗室研究與探索,2012,(12):117-119.