前言:本站為你精心整理了有機化學實驗課程改革淺析范文,希望能為你的創作提供參考價值,我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文,歡迎咨詢。
[摘要]有機化學實驗課程在有機化學理論課程教學中發揮重要輔助作用,目的是培養學生的實際動手能力、認真的科學態度以及高效的思維方。有機化學實驗是化學類專業的基礎實驗課程,結合我院化學類專業的實驗教學特色,立足于有機化學實驗課程體系,從注重學生實驗能力的全面培養,精心安排實驗項目,教學過程中積極引入有機化學最新研究成果,滲透綠色化學理念,實施翻轉課堂,對有機化學實驗課程進行改革,以達到較好的效果。
[關鍵詞]有機化學;實驗課程;改革;探索
1前言
進入疫情后時代,社會經濟競爭環境越來越激烈,大學生就業人數在逐漸發展擴大,學歷優勢漸漸弱化。用人單位和科研院所對于大學生的要求,也由以前“看成績”逐漸轉變到“重技能”。化學本身就是一門具有實驗性質的學科,科學研究在工作和研究生學習中都占有重要地位。如何在高效率的基礎上進行有機化學實驗課程,培養和滿足社會的需要,該問題在有機化學實驗課程改革中,亟待解決。有機化學實驗課程是在化學本科專業基礎教育階段所需要進行的一門實驗性課程,是廊坊師范學院化材學院化學、材料化學、應用化學三個學科專業的一門本科必修課。有機化學實驗作為重要教學環節,其目的在于培養學生基本學習能力和科創能力[1],在有機化學理論和實踐中均發揮著重要作用。現今,化學專業中有機化學實驗課程和有機化學理論課程相輔相成,通過有機化學的實驗課程學習,進一步掌握有機化學理論課所學知識,直觀形象且容易引發學生學習積極性[2-4]。然而,在實踐性的教學中,對于許多的理論知識,學生們雖然在進行理論課的教學中已經基本掌握了,但為鞏固一些基礎的實驗,在進行這方面的教學中仍單純重復了理論課的內容,學生感覺沒有新鮮感,難以發揮其創新創造能力。針對這一特殊情況,許多高校都在積極推進有機化學實驗教育的改革與探索,希望這些有機化學的實驗教育既能夠完成其傳統課堂教學的任務,又有可能夠很好地培養大學生的自主創新能力及其實踐操作動手技巧,培養新新時代的人才。近年來,我國各大高校學術院所科研機構和個別專業技術院所的研究成果陸續發表到SCI等著名學術雜志上。然而,高校本科生對這些課題的研究成果了解甚少,主要原因是由于實驗教學中缺乏前沿性研究成果介紹,學生們仍然正在繼續重復最基本、最簡單的有機合成反應,思考性和啟發性不夠。這樣的社會現象嚴重地阻礙了我們學生的自主學習和發展動力。因此,有機化學實驗課程改革應確定與科研工作相結合,引導學生了解最新的科研成果,幫助學生學習理解和深化所學的理論基礎知識,還應注重培養學生思維創新。
2有機化學實驗課程改革依據
在1999年召開的全國教育工作會議中頒布的《中共中央國務院關于深化教育改革,全面推進素質教育的決定》(以下簡稱《決定》)明確提出,“全面推進文化素質進行教育,培養學生適應二十一世紀現代化經濟建設,做我們需要的社會主義新人”,將文化素質教育作為實現我國優秀文化教育課程改革與發展目標的一項重大長遠戰略。《決定》的出現,標志著素質教育理念已經形成了系統的思想[4]。素質教育以促進一個人的身心健康發展及其經濟社會進步與發展的現實需求作為其基礎,以培養和提高我校全體青年學生的綜合基本素質作為根本教育目的,把培養和形成一個人的品格作為其教育的一項根本特點。有機實驗課程改革將依據國家教育改革要求,全方位貫徹素質教育這一主題思想。
3有機化學實驗課程改革主要方面
有機化學實驗進行改革對于高校傳統的有機實驗課程而言,是在繼承中創新,在創新中繼承。基于有機化學實驗教育方法進行了前沿性和國際化的改革,需要在傳統的教學內容中汲取其精髓去之失敗,對教學內容作出相應調整。當前課程內容如表1所示。課程教學教材以東北師范大學聯合使用其他師范學院編寫的《化學合成實驗》為主,對有機實驗常識、有機實驗研究基本信息操作等內容方面進行編排。
3.1信息化教育
當今的時代,知識和信息迅速發展升溫,對于創新型專業技術人才的培養需求也日益增長,不僅使我們可以直接依靠傳統的教師在課堂上進行教學來完成有機化學實驗,而且還能夠正確地運用信息技術在線上進行實驗性的課程,以有效促進激勵和調動學生創造性的學習,科技飛速發展的今天,這個時代,信息技術的教育尤為重要,更多的傳統媒體和課件,可以成為一種網絡化的學習,給用戶提供了更加便捷的條件[5]。有機化學實驗課是屬于一門必須進行衍生和探究的課程,這就需要教育師生之間合理地交流和互動。首先,有機化學實驗課程應構建高新移動項目,方便網上查閱相關文獻,同時充實課堂教育教學。目前,實驗項目的選擇比較經典和簡單,實驗過程對學生而言缺乏探索性。因此,課程改革的目的是引導學生深入理解實驗,引導學生更多地了解與實驗課程內容相關的中外文獻。如進行偶氮苯的制備方法及其光化異構化實驗研究項目時,可以通過鼓勵讓學生上知網上對光化學反應進行學習,達到更深入地了解。其次,有機化學教學實驗課程應建立一個類似于小木蟲一樣的交流學習平臺,對優秀熱門的論文研究文獻信息進行推送,拓寬發展學生視野。信息化發展教育,使學生進行綜合文化素質得到全面提高。通過建立網絡學習平臺,學生可以了解國內外最重要的科研成果,上傳一些視頻資料,讓學生優化實驗方案,全面提升能力。2020年新冠以來,信息化教育備受重視,起到了不可替代的作用。化學實驗課也應順應信息時代的步伐,將實驗過程與信息相結合,大大提高實驗課的實際應用價值。
3.2注重學生全面發展
課程改革的目標是有利于學生的全面發展。目前,實驗課程的設置傾向于服務于理論知識,旨在掌握基本的實踐能力。在有機化學實驗課程教育改革過程中,要注重培養學生的全面經濟發展,從學生的實際知識水平和思維方式來看。在評估實驗結果時,不但需要更加注重掌握學生的知識與技能,還應該更加關注對待學生的情感態度與價值觀。實驗課程管理強調,教師和學生都是自我學習和社會健康發展的參與者和主體,在實驗設計課程的實踐性教學中,我們要更加重視和弘揚中國大學生的社會主體性,要做到讓中國大學生在老師的引領和指導下主動、生動活潑進行一個有機實驗,而在我國目前,有機化學實驗的形式大多仍是機械的教學方式為主,這十分不利于社會培養專業學生的創新思維。新的實驗課程標準強調教學評價在理論上要多樣化、綜合性,評價理論和方法要多樣化。但目前發展來看,大部分老師仍以終結性評價為主,并沒有進行全方位評價研究學生[6]。
3.3引入最新科研成果
李四光先生曾經這樣評價說過,科學與新技術理論研究的各項工作,尤其是需要具有學術創造性和社會實踐性的事物,都需要我們不斷依靠自力更生。當然,自力更生也其實并非簡單等于對自己之路進行嚴格封鎖。所以作為一個學生要開闊我們的視野,積極進行主動去了解國內外最新科研管理理論學習成果。但學生對科研研究成果的了解途徑,知識的深入程度上還有很大的不足,需要在化學教學實驗課程中涉及相關理論知識的簡單講解。可以安排一個新的任務,分組學生查詢信息,最后在課堂上獲得最新的理論知識,對實驗設計思路有一個簡單明了的理解。化學實驗不應局限于課本上的理論知識的輔助,而應培養學生的化學思維和認知,積極學習,敢于創新[7]。若無某種可以大膽放肆的猜想,一般是不可自己能有一個知識的進展的。任何新理論的提出,新物質的合成,既離不開學生的自主創新,同時也應積極學習新科研成果,與時俱進。
3.4綠色化學
通過對這門化學實驗課進行研究,我們可以發現許多的化學反應由于其選擇性低而使我們浪費了很多的資源,并且這些副產物在環境中的形成也會嚴重地污染我們的環境。半微、微觀實驗的探索與研究及其推廣正日益受到人們的普遍重視,并已經成為未來我國實驗課程教學的一種發展趨勢。有機實驗環境污染比較嚴重,開設有機實驗教學課程往往我們需要考慮廢物處理技術問題。例如,乙酸可以由乙醛氧化、丁烷和輕油氧化以及甲醇羰基化三種方式產生[8]。乙醛氧化法制備乙酸的反應式如下:2CH3CHO+O2→2CH3COOH這條技術開發路線的研究是最早的,但其后由于生產成本增加,同時反應轉化率低,副產物分離困難,逐漸喪失了競爭力。丁烷液相氧化技術制備乙酸,反應式進行如下:C4H10+O2→2CH3COOH+H2O反應的過程極其復雜,反應中也會含有大量副產物,分離仍然會變得比較困難。然而,在20世紀60年代后期美國的monsanto公司獨樹一幟,成功開發低壓甲醇羰基化法[9]。這是一種非常典型的產物原子化學經濟合成反應,其產物原子化的經濟性幾乎可以直接達到100%。甲醇羰基化法中所合成的乙酸,對其他原料進行了充分開發和綜合利用,保護環境,這是一條典型的綠色化工原料道路。因此,有機化學課程改革必須考慮環境保護問題,做到少污染、減少浪費。
3.5翻轉課堂
翻轉式的課堂教育模式是一種混合型的教育碎片化時代。主要的發展途徑之一就是讓學生在課后進行觀察和聽錄像(自主學習),而在課堂上則通過自己做習題、討論(并且在教師的指導下完成了這些練習)。該模型也可用于有機化學實驗教學。課后可以看實驗視頻,然后在實驗室做實驗。課后找資料可以對一些實驗進行自己的改革創新。先學后教,讓學生可以照自己的進度和方式方法進行研究學習。當2020年暴發疫情時,許多教學工作不得不暫停,特別是實驗,沒有辦法進行在線實驗操作,以這種形式,可以彌補實驗課程的缺乏。在大三學生期間,我院在學習通教學中實施進行翻轉傳統課堂。《物理學習化學研究實驗》曾用到我們學校學習通選課,教學活動對象為理科化學類學生。學習通的教育規模和受眾的多樣性在這疫情這一階段發揮了重要作用,并讓我們對網絡教育有了新的認識。對于有機化學實驗課,也要進行相應的翻轉課堂實踐,采用翻轉教學模式:課后讓學生看視頻,注意學生平時的學習和討論。課程實施流程為:將視頻上傳到學習通,供學生上課前觀看,在課堂上做相關實驗,老師講解幫助并在細節中糾錯,期末課程考核方式為小論文答辯形式,答辯題目根據實驗課程內容由學生自由選擇。學生可以自由結組,根據選題信息進行談論、演講與答辯[10]。
4結論
本文針對信息化教育、注重學生全面發展、引入最新科研成果、綠色化學、翻轉課堂等5個組成部分,進行了有機化學實驗課程體系的改革。著力培訓學生掌握科學實驗設計的基本原理、明確了實驗科學研究的目的、熟練掌握了實驗儀器與試劑以及實驗技術發展的歷史進程。引導大學生對于有機化學實驗工作產生濃厚的興趣,培養一批具有廣闊的國際眼光、扎實的實驗技巧和綜合專業技術能力的創新型人才。
作者:李政 王樹軍 賈篤超 肖立偉 單位:廊坊師范學院化學與材料科學學院