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作者:隆金桥 单位:百色学院化学与生命科学系
评价方式简单,对学生的学习没有压力有机化学实验学生学习评价方式分平时成绩和期末成绩两部分,而平时成绩主要来源于学生的实验报告,在评价实验报告时主要看报告写得怎么样及实验数据的处理和分析,对实验过程和实验态度难于评价。实验报告也是流于形式,大部分学生都是照抄教材,实验过程照搬硬套,被动地验证、机械地重复。如一个合成实验包括对实验过程的认识处理,实验仪器的安装、产品的提纯、后产物的处理等诸多连续的过程,一些学生只重视实验的结果,不重视实验的细节和过程,操作不规范、不熟练,认为过程是小事,只要做出产品就行[1]。一些学生没有良好的实验习惯和科学态度,设计实验的能力差,缺乏对实验进行修改、更新、提出异议的勇气[2]。在实验过程中一般一个老师带15个以上的学生,很难对每个学生的实验细节进行评价。
教学大纲的改进和教材编写自2006升本以年以来,实验室按照加强基础、培养技能、体现地方特色、反映最新科技新成果的原则,组织人员编写了有机化学实验教学大纲,并进行了多次修改,根据不同专业的情况,删除了验证性实验(师范类专业不删除),增加了综合性与设计性实验,整个实验大纲侧重于培养学生的基本实验技能和综合能力。在教材方面,参编了广西高校自己编写的有机化学实验,全书分为有机化学实验的一般知识、有机化学实验的基本技术、有机物的分离提纯办法、有机物物理常数测定和波谱分析、有机物的制备、天然有机物的提取、现代有机合成实验新技术与新方法、综合性化学实验和研究/设计性实验、有机化合物的性质实验等十个部分。基本操作训练立足于让学生掌握常用仪器设备的基本使用方法、实验操作的基本技能,加强有机化合物的分离、纯化技术;有机化合物的制备实验则以典型的有机反应为基础,融入一些应用及影响面广、内容较新的反应及化合物类型;天然有机物的提取实验则以典型天然化学成分的分离纯化为基础,并融入具体的生物活性;综合性化学实验突出综合训练和应用性;研究/设计性实验仅给出合成要点或思路,以学生为主体进行研究训练。本教材的定位是广西高校用的实验教材,体现了地方特色:一是乡土性,选用较多例子是和广西优势特色资源有关(当然还要注意与通用性统一);二是先进性,把有机化学研究的新成果新技术新手段反映出来,把各高校在质量工程中取得的新成果体现在实验教材之中;三是编排体系上比较新颖;四是在思考题和注释上狠下功夫;五是在研究性和设计性实验上下功夫多,侧重训练学生的思维。教学内容更新加强实验的系列性单个的合成实验在完成实验后所得产品往往同实验废液一起集中处理掉,这样会使实验的成本提高,也会造成环境污染。如果能将不同的实验内容串联起来,使上一实验的产品为下一实验的原料或溶剂,就可以节约成本、减少环境污染。在教学过程中,我们根据实验教材和实验条件具体情况加入了系列性实验,比如环己烯,己二酸和己二酸二乙酯的制备实验,我们先由环己醇脱水制备环己烯,此反应生成物环己烯作为下一个实验己二酸的原料,而生成己二酸又成为下个实验己二酸二乙酯的制备的原料,这样的系列实验,具节约了实验成本,又减少了化学药品对环境的污染。在这样的系列实验中,学生只有认真地做好上一个实验,得到理想的产物,才能为下一个实验提供好的材料。如果上一实验的产率太低、太少或产品的纯度不够,那么下一个实验就无法进行下去,或者得不到好的结果[2]。因此,在进行系列实验时,学生必须对每个实验都要充分准备,认真研究,谨慎操作,细致观察,才有可能完成这一系列实验,这即有益于学生实验技能的提高,又可以培养和激发学生对有机化学实验的兴趣,提高了学生的综合素质。加强综合性、设计性实验,培养学生的综合素质原用《有机化学实验》教材中化合物的制备,大多是单个有机化合物的制备,缺少综合性、研究性/设计性与创新性强的实验内容,不利于培养学生的动手能力、分析问题、解决问题的能力,更不利于创新能力的培养。
综合性、研究性/设计性实验是实验课程知识的综合体现,势必能够提高学生综合思考问题的能力,进一步培养学生的创新能力。所以在教学计划的制定过程中加强综合性、设计性实验,比如秦皮中七叶内酯和七叶甙的分离纯化,就是一个综合性实验,这个实验包括多种基本操作,如回流、萃取、蒸馏等,可以在短时间内让学生学会较多的实验单元操作,同时实验内容贴近生活,增强了学生的学习兴趣,培养了学生的综合素质。增加地方特色项目,培养学生的学习兴趣教学过程中,我们还注重学生学习兴趣的培养,增加了地方特色、贴近生活的实验项目,比如黑胡椒中胡椒碱的提取、从茶叶中提取咖啡因等。学生在实验过程中,所用原料是日常饮用的茶叶和煮菜用的黑胡椒,会大大激发他们的实验兴趣,提高他们的学习积极性,同时也激发了学生对于日常生活的观察和探索的兴趣,从而培养了学生科学研究的能力。更新教学模式和教学方法根据我校的教学条件和有机化学实验的特点,我们大胆进行改革,对一些基本操作训练的实验,我们通过多媒体的方式展现给学生,让学生掌握基本操作,比如简单蒸馏操作,我们通过多媒体,把蒸馏所用的仪器,实验条件,实验注意事项,安装仪器的顺序、拆仪器的顺序等一步一步的演示给学生看,让学生对蒸馏装置和实验条件有比较深刻的认识。在研究性实验中我们要求学生主动参与、根据实验内容认真查阅资料,提出实验方案,审核通过后才能进行实验研究,这样可以提高学生学习兴趣,让学生领悟科学研究的方法,从而构建了“稳基础、抓能力、促创新”的探究式有机化学实验教学模式。加强学生实验的评价,培养学生严谨科学态度加强学生实验的评价是对学生实验成果的肯定重要体现,是培养学生严谨科学态度的重要方法,学生平时成绩的评价除看学生的实验报告外,还要对学生的实验态度、实验操作,对实验过程中突发事件的处理,团结协作等方面进行评价,这样的评价才是学生平时成绩有较完好的体现。评价的方法是教师先制定相应的评价细则,从操作,实验过程,注意事项,失败及其原因,实验效果,团结协作等六个方面进行评价。导师不一定每个实验对每一个学生都进行全面的评价,可以每次实验对一、两组进行评价,依次轮流进行。
有机化学实验教学自改革以来,学生的学习积极性、主动性得到提高,实验动手能力得到加强,分析和解决问题能力有很大改善,学生进实验室的主动性增加了,探索研究的气氛浓厚了,参加广西高校大学生化学化工类论文设计竞赛和“挑战杯”大学生课外学术竞赛的学生增多了,论文质量一年比一年好。当然,有机化学实验教学改革是一项系统工程,今后将继续推进有机化学实验教学改革的深入发展,继续探索教学模式与方法,切实提高有机化学实验教学的质量;继续注重对学生动手能力、思维能力、创新精神和科研能力的培养,培养适应社会需求的高素质应用型人才。
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改变单一的教学模式,促进教学方法的更新,培养创新能力。有机化学教学,不是要学生死记硬背诸多有机物质的结构、性质、用途和制备方法,而是要让学生掌握研究问题的方法和思维规律,培养学生敏捷、灵活、准确、独创、严密的良好思维品质,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。改革纯课堂讲授的教学方法,培养基础扎实,知识面广,有创新能力的现代化社会急需的创造型人才。结合本专业的教学实际,更新教学方法,把教学分成4个主要环节,即:“读、讲、做、练”相结合的方式进行。
(1)“读”注重学生自主学习和综合能力的培养。本科生起点较高,自学能力较强,要指导学生阅读教材,预习和课后复习,逐步培养学生的自学习惯。
(2)“讲”注重学生好奇心和学习兴趣的培养。如果按传统的教学方法按部就班地讲授,学生会感到枯燥和乏味,久而久之学生的学习主动性会降低。教师应以启发、诱导、提问、释疑等方式进行教学,使学生尽快明白和掌握教材中的重点、难点和关键。或者将各种边缘学科的精彩内容适当引入教学中,提高学生的好奇心和学习兴趣。
(3)“做”注重学生创新能力和科研素质的培养。有机化学实验课教学对培养学生动手能力、周密思考、仔细观察、探索问题、学习兴趣和科研能力方面具有重要作用,同时也是提高学生综合素质、培养学生创新能力的重要途径。高度重视实验教学环节,增设综合性、研究性实验,选择与专业密切相关的基本操作进行强化训练,通过做实验激发学生的学习兴趣,培养和提高学生操作技能、动手能力、观察能力和思维能力,培养学生严谨、科学、实事求是的学习态度。
(4)“练”注重学生分析问题和解决问题能力的培养。通过多种练习方式,课堂的边讲边练,课后的作业练习等等。此外,开展讨论、撰写小论文、专题讲座以及举行知识竞赛活动,灵活运用各种方法,全面提高学生的综合素质。
3采取多种教学手段,激发学生兴趣
教师利用信息技术授课,可以让教学内容以各种形式呈现,激发学生学习的兴趣,建造学生可参与和自主学习的环境,从而发挥学生的主体性。多媒体教学手段拓展了课堂的时间和空间,可使复杂抽象的知识简单化、具体化。有机化学结构、反应机理、电子效应等教学,概念多且抽象、枯燥,因学生缺乏空间结构意识和空间想象力,黑板上的平面板书无论如何也难以唤起学生的共鸣,是教学的难点。采用多媒体教学可以插入图片和视频,动画或漫画,逼真的主体画面、清晰的比较鉴别、精练的规律归纳,牢牢地吸引住学生,激发他们的求知欲。另外,利用计算机多媒体技术可以做到高密度的知识传授,大信息量的优化处理,大大提高课堂效率,较好地解决当前有机化学课程(特别是非化学类的有机化学课程)学时数少和教学内容多的矛盾,因此在教学过程中适当地使用多媒体辅助教学,对提高教学质量具有重要的意义。但对于多媒体技术的运用要注意和课程内容的有效结合,做好相应的编排和合理使用,避免因为过分追求信息量而出现的内容混乱及繁杂。另外,当前学生的社交手段中,网络是重要的一种方式,QQ、BBS等使用较多,如何利用这些媒介拉近教师与学生之间的关系进而提高他们对有机化学的兴趣对于培养学生创新性思维有着重要的意义。针对有机化学内容分散,知识点多的这种情况,我们充分利用了网络媒介进行课下辅导,取得了良好的效果。利用FTP进行课件公开,方便学生查阅,创建QQ群进行讨论和答疑,并在QQ空间上将典型问题列出并加以解释,这种方法促进了学生的主动学习,并且可以及时获得疑难问题的针对性解答,拉近了师生距离,也有效提高了教学效果。
4深化实验教学改革
有机化学是我校的校级精品课,它是一门以实验为基础的学科,在大学二年级开设。此阶段的学生正处于实验技巧、独立实验能力提高的阶段,因此做好这一阶段的教学,对培养学生的实践能力与创新能力有着极其重要的意义。
4.1将单元实验整合成综合型实验
《有机化学实验》教材中化合物的制备,大多是单个有机化合物的制备,缺少综合型、设计型与创新型强的实验内容,不利于培养学生的动手能力、分析问题解决问题的能力,更不利于创新能力的培养。综合型实验是该实验课程知识的综合体现。所谓综合型实验既包括多步骤连续综合实验又包括合成、分离、提纯以及检验等实验。多步骤的综合实验不但可以提高学生的实验技能,缓解由于扩大招生,学生人数增多,实验药品消耗多的矛盾,节约经费开支。同时,多步骤综合实验,由于试剂的回收利用,减少了对环境的污染,有利于环境保护,体现了绿色化学的特点。
4.2增加绿色应用性综合型实验
随着绿色化学的提出,科学实验的环境保护问题越来越引发人们的关注。因此,我们增加了天然有机物提取等实验内容,如从茶叶中提取可作为中枢神经兴奋药的“咖啡因”和“茶多酚”,以取代原有机化学实验中毒性较大的“环己烯的制备”和“偶氮苯的制备、光异构化和薄层色谱实验”两个实验。既激发了学生学习有机化学的兴趣,又培养了学生将实验成果及时转化为经济效益的意识。
4.3开设开放实验
在本科生完成有机化学实验必修课的同时,适时增设开放型试验。开放实验首先要满足以下一些要求:
①具有综合性;
②实验的绿色化;
③必须是学生爱做的实验;
④能丰富学生的知识水平。另外,还要具有如下五个特点:一是实验时间和空间的开放;二是实验内容上的开放;三是指导方法上开放;四是教学手段和管理手段的开放;五是实验教学评价的开放。这种实验教学方式的根本目的就是克服传统实验教学中学生的角色比较被动的弊端,注重学生的主体作用,激发学生的创新积极性。
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2.各项政策不到位。
建议政府、化学界、环保界,尤其是教育界应根据实际情况设立绿色化学及绿色化学教育奖项,提出各种绿色化学教育的政策法规,建立合理的绿色化学化工教育考核制度。相信有各种政策的保障,各种奖项的颁发,必将会加速全社会绿色化学意识的形成,实现人类社会的可持续发展。
3.教育体系不完善。
教师在课堂教学、实验教学过程中应始终贯彻绿色化学思想,要让学生了解绿色化学,树立起绿色化学意识,培养其从事绿色化学研究与开发的能力。然而,我国目前的高等教育机构还没有形成完备的绿色化学教育体系,更不用说基础教育了。因此应该建立起一系列合理的绿色化学教育体系,以促进绿色化学教育的顺利发展。绿色化学的发展将对环境保护起重大作用,它为人类的可持续发展提供了技术保证。绿色化学进入教育领域,从而进入化学教育,符合时代的呼唤。
二、有机化学教学中开展绿色化学教育的策略
1.在有机化学课堂教学中渗透绿色化学教育。
面对化学学术界悄然进行的绿色革命,广大的化学教育工作者不能无动于衷,尤其是将来作为社会的科技革命主动力的大学生更应该受到绿色化学教育,这就要求我们讲究策略,指行动或行动计划,以及为解决某问题或达到某目标而有意识做出的各种活动。可喜的是,目前已有部分重点大学如中国科技大学开始开设“绿色化学”课程。但是,仍然有不少高校的教师未能意识到将此重要的新信息传递给学生的重要性。另外,虽然有部分高校已开始着手为研究生或高年级本科生开设“绿色化学”课程,但在当前相当多的高校存在教学课时紧张的状况下,又带来了专门的教学时间难以安排的新矛盾。因此,在有机化学教学中进行绿色化学教育的渗透,不失为解决问题的好办法。在有机化学教学中进行绿色化学教育的渗透。具体来说,就是在进行有机化学教学时,对教学内容涉及有关绿色化学知识的方面,给予适时地、适量地介绍,通过这种画龙点睛的教学改革,可使学生在潜移默化中受到绿色化学教育。同时又不对原本非常紧张的教学安排造成新的冲击。
2.在有机化学实验教学中加强绿色化学教育。
化学是一门以实验为基础的学科。有机化学实验是化学科学赖以形成和发展的基础,是检验化学知识真理性的标准,是提高学生科学素养的重要内容和手段。有机化学实验也是化学教育的最有效的教学形式。除此之外,有机化学实验还具有重要的教育教学功能。从认识角度看,有机化学实验是为学生提供化学教学认识问题的主要途径,它为学生检验有机化学理论、认识有机化学科学知识、验证有机化学假说提供了科学依据。从方法论角度看,有机化学实验是培养学生掌握实验操作过程、实验方法的重要手段。从教学论的角度看,有机化学实验能创设一定教学情景,转变学生学习方式,有效激发学生学习兴趣。学生可以从有机化学实验现象中去认识有机物,并通过自己的操作来培养各种能力,进而促进思维的发展和综合能力的提高。教师将有机化学实验置于一定的化学教学情景下,为实现一定的化学教学目的,而展开的一系列教学活动,就是所谓的“化学实验教学”。有机化学实验教学是有机化学教学的重要组成部分,其对学生的科学思维、动手能力、创新意识的培养起着重要的作用。有机化学实验教学与绿色化学的联系最紧密、最直接,是培养学生“从我做起”的好阵地,也是培养学生绿色化学意识的重要途径。有机化学实验教学能促进学生在知、情、意、行等方面统一协调发展。有机化学实验是有机化学学科的基石和学生可以直接感知的事实,通过有机化学实验教学来培养学生的绿色化学意识是一个最好的切入点。在实验教学中开展绿色化学教育是历史的必然。当然,绿色化学与有机化学有着天然的血肉联系。因此,在有机化学实验教学中渗透绿色化学是最为合适的。学生在做实验的过程中,通过自己亲身体验来理解绿色化实验确实能减少或根本不产生污染,从而形成绿色化学意识。将一些传统实验方法与经过绿色化改进的绿色化实验方法进行比较,以此来说明通过用改进的绿色化实验向学生渗透绿色化学教育是有效的途径。
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(抽象的东西具体化、深奥的东西明显化)在实践中不断总结经验摸索规律,充分发挥教师的主导地位。有意识地教学生从规律中掌握相关理性知识。有机化合物的命名是《有机化学》的重点也是难点。而烷烃的命名则是有机化合物命名的基础。因此讲好烷烃的命名,使学生掌握好命名原则。这点对学生学好有机化学尤为重要。所以开始讲烷烃命名时应将学习进度放慢一些,多列举例题反复练习。让每个学生把系统命名的规律都掌握,才能为以后的学习打下基础,而课本讲命名的步骤不太好记,教师自己编写口诀,既调动了学生的积极性又活跃了课堂的气氛,又掌握了知识。烷烃的命名口诀为“选定长碳作主链,按照碳数称某烷,支链近端为起点,主链依次把号编,支链名称写中间,阿拉伯数冠于前,支链名称若相同,合并起来为二三,支链名称若不同,复杂在后简在前”。学生在老师的引导下,熟练掌握了烷烃的命名,从烷烃的命名中掌握规律,运用到烯烃和炔烃中去,差别仅在选主链上,前者为“长碳链”后者为“含双”或者是“含三”上,以至于后面的醇、酚、醚、醛、酮、羧酸的命名都可以用此规律,驾驭这种规律为以后各类有机化学的命名打下了基础。
三从教学中设置疑问激发学生的求知欲
在教学中巧妙的设置疑问能够集中学生的注意力,激发学生的学习兴趣。使学生产生强烈的好奇心和求知欲。提高学生学习化学的积极性。如讲“苯分子机构”时先向学生介绍苯的分子式(C6H6)和结构式。然后回顾烷烃和烯烃的化学性质。根据苯的结构式向学生提问。苯能使高锰酸钾褪色吗?根据已有的知识学生都回答:“能”接着通过演示实验,证实回答是否正确。结果不褪色,学生的头脑中就可以产生疑问。他们急于寻找原因,在恰到好处的进行解释这样学生就会听得很仔细,兴趣很浓厚。加深学生对所学知识的理解和掌握。另外,通过实验还可以培养学生观察、分析、解决问题的能力。
四在教学中列举
一些生活实例来提高学生的学习兴趣在日常的教学中应多联系生活中的实际,让学生感受到生活中处处有化学从而使学生对化学产生浓厚的兴趣。运用我们所学的知识来剖析酒后驾车的原因。日常饮用的各类酒都含有不同量的酒精(乙醇)。若饮酒过量,就会引起中枢神经系统的兴奋及抑制状态。那么司机酒后驾车发生交通事故的概率就大大增加,所以为了减少交通事故的发生,我国严格禁止酒后驾车。那么,怎样判断司机是否属于酒后驾车呢?一种科学简便的检测方法是通过化学试剂颜色的变化进行判断。这种方法是让司机呼出气体通过盛有硫酸酸化处理的三氧化铬硅胶检测仪进行检测。通过是否使仪器内物质又橙红色变为绿色来判断。原因是乙醇蒸气会被氧化成乙醛同时三氧化二铬被还原成绿色的铬三离子。通过类似的方法,在教学过程中多举例说明便可大大提高学生的学习兴趣。
五在教学中恰当的进行演示实验
可以加深学生对知识的理解在教学中恰当的演示实验,可以将使学生对所学的知识清晰化:如讲尿素时,缩二脲的生成和缩二脲的反应纯属理论学生经常混淆,难于记忆。但通过实验将尿素放入干燥的试管中加热后产生难闻的气味,继续加热至试管内形成白色固体,在白色固体中加入氢氧化钠和硫酸铜溶液,即呈现紫红色,这就是缩二脲反应。若在尿素中直接加氢氧化钠和硫酸铜溶液时,不会出现这样的颜色反应,这就说明有缩二脲的生成而无缩二脲的反应。能发生缩二脲反应是分子中含有酰胺键的缘故,也就是说凡是分子中有酰胺键的化合物都能发生此类反应。比如蛋白质。通过实验,还可以培养学生观察、分析、解决问题的能力,有利于日常的教学。
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1.实验教材建设得到加强
为提高有机化学实验教学质量和学生学习的兴趣,我们对实验教材进行了大胆改革,自编了一套适合本校各专业实际的有机化学实验教材。教材秉承现代教育理念,摒弃“小而全、面面俱到”的常规编法,选择了有机合成实验的基本操作,使学生在学习过基本知识、基本理论后,通过实验能够掌握有机化学实验的基本操作技能,并能应用多种实验技术和方法来探究化学反应,掌握化合物的制备、分离和结构鉴定及表征的方法;精选了涵盖近年来有机化学发展起来的有代表性的新反应、新技术、新方法等的基础性实验和综合性、设计性及创新性实验,使教材体现了学科前沿,体现了对学生工程素质和意识的训练,体现了素质教育和创新能力与实践能力的培养,有利于学生知识、能力、素质的协调发展。
2.实验教学人员专业素质得以提高
实验教学质量的保证,实验教学改革深化,对学生动手能力和创新能力的培养,需要一支爱岗敬业、实验技术水平高、结构合理的高素质的教师队伍。为适应新的教学要求,我们对实验教学人员进行了全方位的培训,采用专职和兼职相结合、一带一的教学方法,提高实验教学人员的专业素质。结合实验课内容,教师把个人的科研项目介绍给学生,让学生充分地认识到实验教学的重要性。经过建设,已经形成了一支由教授、学科带头人带队,实验教师积极参与的教学理念先进、学术水平较高、科研能力强、精于实验教学并热爱实验教学的实验教学人员队伍。
3.加强实验内容和形式的改革
有机化学的实验内容和教学形式方面的改革主要体现在以下几个方面:
3.1精选基础实验。
每学年都要根据实际情况修订各专业有机化学理论课及实验课的教学大纲,课程组教师根据大纲精选基础实验,这些实验旨在训练学生掌握实验基础理论和基本操作技能与实验方法、数据测定与记录及分析实验结果的方法。通过训练,学生都能掌握基本操作技能和技巧。
3.2精心设计增开综合性、设计性实验。
除基础实验外,学生还须选做一定数量的综合性和设计性实验,进行新实验项目的“开发”[2]。为此,我们指导学生查阅文献,提出设计方案,并由教师组织学生讨论实验方案的可行性,修改实验方案,从药品试剂的准备到实验结果的分析都要求学生独立完成。在实验中遇到的问题,教师不直接告诉学生解决方法,而是要求学生自己分析,寻找问题的答案,培养学生解决实际问题的能力,并要求学生最后写出实验小结[3]。
综合性、设计性和创造性实验项目的开设,提高了学生学习有机化学实验课的兴趣,加深了学生对所学理论知识的理解,培养了他们独立思考、综合运用、创新思维等适应科研工作的能力[4]。
3.3加大实验室开放力度,培养学生的创新能力。
开放包括两方面:一是实验时间开放,有机化学实验室面向全校学生全天开放,学生可任选指导教师和实验时间,也可网上预约实验时间,学生还可以选择多次重复实验,实验做得不满意的学生可以重新再做实验;二是实验内容开放,无论是基础实验还是综合性、设计性、创新性实验,学生都可选择,在学习中遇到的困难,学生可设计成科研方案到实验室进行实验。
3.4设立学生科研基金,吸引学生参加科研。
为激发学生参与科研的积极性,鼓励师生共同从事科研,每学期设立一定数量的学生参与的科研课题由学生申报,学生自己选择指导教师,对通过“评审”的项目,由系里提供一定的科研经费资助。学生可以从实验准备工作入手,逐步过渡到承担部分科研工作。参与或承担科研工作,可以极大地提高学生学习的兴趣,为进一步学习打下良好的基础,且学生活跃的思维也对教师的科研起到促进作用。
4.利用多媒体课件,改进实验教学方法
我们在教学中引入有机化学素材库和仿真实验软件,通过多媒体演示,帮助学生理解和掌握实验全过程,让学生从视、听等各个角度全面获取教学信息,尤其是动画演示使学生有身临其境的感觉,调动了学生学习的积极性。
5.改革实验考核办法
在多年的实验教学实践中,我们不断探索、改进学生实验考核办法,形成了一套完整的、操作性强的实验考核办法。有机化学实验成绩由平时成绩和期末成绩两部分组成,前者占总成绩的60%,期末成绩占40%。平时成绩由实验预习、实验纪律和实验态度、实验操作过程、实验报告或实验小结的成绩按一定的权重相加构成。其中,实验预习、实验纪律和实验态度各占10%;实验操作过程占50%,主要根据实验内容、实验有无改进性诉求、有无创造性发挥、独特性等来综合评定;实验报告或实验小结占20%。对于基础实验,要求学生写出规范的实验报告,而对于综合性、设计性和创新性实验,要求学生写出实验小结,以培养学生的科技写作能力。期末成绩包括理论考试成绩和操作考试成绩,各占50%,理论考试在学期结束前统一进行;操作考试则由教师根据实验教学内容,选配操作组合,并制成卡片,由学生随机抽取,教师根据题目按照实验原理、操作过程的注意事项及实验中常见的现象等提出问题,学生口答或笔试后再进行操作,根据学生回答问题的准确性、操作的规范性、结果的准确度综合给予评分。
结束语
通过对有机实验课程的教材建设、师资培训、教学内容、教学形式、教学方法、考核办法和教学管理等领域的改革与实践,一个以学生为主体,重在培养学生创造性思维、开发学生创造力的“研究性教学”模式已经构建并实践。这种教学模式在有机化学实验教学中引入学科前沿知识和教师自身的科研工作,将实验内容改为以“三性”实验,即综合性、设计性和创新性实验为主,基础实验为辅的研究型教学模式,启迪了学生的创新思维,激励了学生的创新行动,培养了学生实事求是的科学态度,提高了学生观察、分析、思考、解决问题的能力。经过几年的改革与实践,取得了良好的效果。
参考文献:
[1]兰州大学,复旦大学.有机化学实验[M].北京:高等教育出版社,1994.
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引发学生学习兴趣传统的数理化教学易给人一种呆板、沉闷的感觉,不易使习惯形象和感性思维的学生产生学习兴趣。而多媒体的形象生动等特点正好可以弥补传统教学的不足。比如,在讲解酸的时候,就可用醋来作为课题引入,放映有关醋的历史、分类及醋的妙用的视频动画或者是相关图片配以和谐优美的音乐,让学生能带着轻松愉快的心情进入后面部分的学习。
3.帮助理解重难点内容
树立学习的信心,保持学生学习兴趣信心也是兴趣产生的一个重要因素,对于在学习过程中遇到的挫折或困难,意志坚定、求知欲强的学生一定会通过不懈的努力或用不同方法解决,而另外一部分学生可能就此而受到打击,从而影响学习积极性和学习信心,因此降低学习兴趣。有机化学中一些较抽象的知识点,如有机物质分子空间立体结构和同分异构体结构,这需要学生具有一定的空间想象能力,对于部分学生来说,比较困难,如果能制作成三维效果图或者是具有交互功能的动画,可以达到直观形象、一目了然的效果,学生理解起来也更加容易。
4.利用信息技术开展多种课外活动
提高学生学习兴趣一是可利用课外活动时间为学生播放有机化学趣闻、生活中常见的有机化学物、有机化学反应或电视节目、魔术表演中的有机化学现象。二是建立兴趣活动小组,分小组完成实践性作业、调查性作业以及课题研究。比如课题“塑料袋与白色污染”,学生可以自行通过网络查找、收集、加工、整理有关塑料的主要成分、化学性状、生产加工方法,为什么会引起白色污染,如何降低污染、保护环境等,最后形成论文或电子稿。通过论坛或博客发表,与老师、同学或其他网友共享交流,通过这种方式,不仅可以提高学生的自主学习能力、团队协助精神,还能让他们通过发表、共享等方式得到自我满足,增强自信心和学习的动力,从而提高学习兴趣。
5.利用信息技术为学生搭建良好的自主学习平台
创建平等的互助交流环境利用信息技术可让学习成果得以巩固,学习“拦路虎”得以及时解决,加强学习兴趣。在教学中,我们发现许多学生可能一开始表现得还是挺有兴趣,可是随着学习内容的增多、学习难度的加深,其学习兴趣就会逐渐减退。我们可以尝试做以下几个方面的工作:①利用化学学习网站进行课外自主学习,有条件的话,可自行建设有机化学专题学习网站,教师将教案、课件、动画、视频或收集整理的相关资料上传供学生参考。同时,学生也可将自己的学习心得、经验、研究成果上传。②建立学习交流群,教师可以利用课外业余时间为学生们答疑解惑,及时解决学生们的学习疑问;学生之间也可就学习经验进行交流:开设有机化学学习论坛,设立各种讨论主题,学生可以根据自己的兴趣爱好或者不足之处有选择地进入相关主题进行讨论交流。③利用搜索引擎、在线答疑等信息工具寻求其他网友或名师的支持。④利用辅学型课件或智能评测系统,进行自测练习,及时检测学习效果。
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在有机实验教学安排上,一般是学生先做一些基本实验。掌握了一些基本实验方法、实验技术,经综合性实验的训练。进行设计实验实践。因此,在学生掌握了一些最基本的操作技术,完成了一定数量的有代表性的、典型的、重要的有机反应类型的制备实验之后。尽可能将单个的合成实验变成多步骤的合成实验,用前一步反应所得的产品,作为后一步反应的原料,即多步骤有机合成。比如可以设计合成1-溴-2甲基-3硝基苯。该系列实验涉及到的基本操作有滴液漏斗的使用、回流、蒸馏、萃取分离、重结晶、抽滤、熔点的测定、脱色等。涉及到的反应有苯的卤化、烷基化、硝化、磺化及去磺化等诸多反应。在这个实验中,学生能获得较多的信息,较深刻的理解到欲给甲苯的邻位引入硝基或卤素,首先要利用磺酰基对位进行占位反应,从而避免对位产物的生成。由于是系列实验,每一步产品的产率及纯度都关系到下一步实验能否进行,学生必须仔细认真地对待每一步反应和每一步操作。通过这些操作既加强了基本实验技能的训练,又加强了理论与实际的联系,并且前一反应的产物要用来作为后一反应的原料,因此对中间产物的质和量提出了较高的要求,杜绝了部分学生的弄虚作假。培养了学生实事求是的科学态度。
3渗透绿色化学理念,引入现代有机化学实验技术与方法
(1)我们在实验教学过程中有意识地向学生渗透环保意识,使学生充分认识到保护环境必须要“从自我做起”,从而养成良好的实验行为习惯,在实验中所产生的废液必须分类回收,如果可能尽量做到循环利用,尽可能做到“三废”对环境的零排放。(2)对某些有毒反应,寻找无毒替代物。如间二硝基苯的制备实验,所用的原料硝基苯及产物间二硝基苯均为剧毒致癌化学物质,我们选用毒性较小甲基橙制备实验取代间二硝基苯的制备实验。而甲基橙为实验室常用酸碱指示剂,可以大大增加了学生对甲基橙合成的兴趣。(3)充分利用学生的产品,将该反应产品作为另一反应的原料,实现无废物排放。如上面实验合成的甲基橙,甲基橙可以作为光催化降解的模型化合物,甲基橙可以被分解为无毒的小分子。
4选择联系学生专业的实验内容
基于我校化学、材料及生物类专业毕业后大部分将从事与化学、材料及生物制药有关的工作,教学上有意为学生将来的发展做好知识方面的储备。在实验教学中,我们在教学内容上根据专业的不同,选择了一些与专业联系紧密的实验内容,如:针对高分子材料专业及金属材料专业我们选择双酚A(BPA)的制备实验作为教学内容,双酚A是一种用途很广泛的化工原料。它是双酚A型环氧树脂及聚碳酸酯等化工产品的合成原料。双酚A主要是通过苯酚和丙酮的缩合反应来制备,一般用盐酸、硫酸等质子酸作为催化剂。由于高分子专业及金属材料专业在后续课程中会讲到环氧树脂及环氧树脂涂料的制备。前期的实验会让学生对环氧树脂有更深的认识。另外我们也适当增加了精细有机合成,天然有机物提取等实验内容如针对应用化学专业开设具有解热、镇痛和消炎作用阿司匹林的制备实验。对生物工程专业学生开设茶叶中提取可作为中枢神经兴奋药的“咖啡因“等。这些实验既激发了学生学习有机化学的兴趣,又培养了学生将实验成果及时转化为经济效益的意识。
5建立开放型实验室,培养学生的创新能力
创新教育应当融入所有教学环节,让学生多接触需要发现、分析和解决的问题,进行思维训练和实践锻炼。首先,加强开放性实验项目的设置与管理。开放性实验项目目前已成为应用化学专业培养方案的一个有机组成部分。而且有的项目还根据低年级与高年级学生知识水平和实验动手能力的差异,因材施教,把科学研究训练、科研实践训练分成要求不同的两个层次,使低年级学生尽早接受研究气氛的熏陶;高年级学生的训练选题则尽量与教师的科研课题结合,条件具备的还与其毕业论文工作相衔接,使他们得到系统和全面的锻炼,以期获得更好的效果。在开放性实验方面,我们针对基础较扎实,求知欲较强,对化学有浓厚兴趣的学生开展“大学生创新与实践活动”。其形式将学院论证、设立由教师或学生建议的具有科研或开发背景的课题与项目,然后由学生自行组合的小组(3~5人)在教师的指导下完成研究工作,提交研究论文或研究报告。通过这种活动进一步提高学生的实践能力和综合素养,了解科学研究方法,鼓励他们积极参与各项竞争,展示自己的才华。其次,继续组织学生积极参加省内外的各类竞赛,如课程竞赛、化学实验竞赛等。以江苏省化学化工实验竞赛为例,参赛以小组为单位进行,要求参赛者针对一个综合的化学问题,设计出制备、分离、分析等详细步骤,包括提出所需药品及仪器设备的要求,完成论文式报告,并进行答辩。这种竞赛方式可以综合考察学生的分析解决问题的创造力、实验动手能力、数据处理能力、科研论文撰写能力及口头表达能力。通过这种竞赛可以总体考察学生在化学学习与实践中的能力和团队合作精神;检验化学教学的状况。
6改革实验考核体系,实现客观全面评价
考核是实验课的重要组成部分,是对学生掌握知识水平的操作技能情况的综合客观评价。(1)考前开放实验室,给学生创造良好的复习条件。考前将整个学期的实验仪器都摆出来,学生可以来实验室进行复习,并有教师辅导。(2)正确拟定考核题目,制定统一评分标准。命题原则是以大纲为依据,注意不偏离所学的基本内容,又要考核学生灵活运用所学过知识和技能;既要反应基本要求,又要有综合试题,使考试真正能够起到对学生全面检查,并利于提高学生分析问题和解决问题的能力。(3)以组为单位,现场观摩,单兵考核。每班学生分成四组,每组7~8人,以小组为单位分批进入实验室现场考核。按序抽签,单兵考核,其他学生现场观摩。现场抽签,使学生无法猜题,这就促使学生必须对本学期所学的内容进行全面的复习,考前开放实验室,学生积极参加,扭转学生死记硬背应付考试的被动局面。现场观摩受益面大,效果好。每个学生虽然只抽一个考题,但要观摩6~7个学生的考试,观摩别人可以发现自己的问题。(4)评定总结。小组考核完毕后,学生进行评定总结,由于考核情况相互了解,学生发言积极,气氛活跃,最好老师补充总结。小组讲评,既肯定成绩,又指出存在的问题,激发了学生的进取精神,活跃了学习氛围。教学实践证明,改革实验考核方法,严格实验教学管理,不但使学生对实验课的重视程度加强,也使学生的操作技能得到进一步加强。
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(2)实验技术人员要经常与带课教师沟通
在每学期确定教学任务之后,实验人员和任课老师必须联系确定实验教学内容。进行预作实验之后,实验人员与任课教师应就实验中易出现问题的地方商量出统一的处理方案。每次实验前,实验员需要将本次实验中所准备的仪器设备的状况、试剂情况、准备过程中的各类异常和具体实验操作中的注意事项等,及时与带课教师沟通。实验课结束后,实验技术人员要及时听取教师和学生的反馈意见,发现问题及时解决。对老师及学生提出的建议和意见,在不断吸取他人的经验的同时,提高实验准备的质量。
2实验室的日常管理
(1)试剂管理
有机化学实验室的药品大多具有易燃、易爆、易挥发、腐蚀性强、有毒等危险性。必须严格按照药品的特性为其提供储存条件[2]。每开设一个实验,实验技术人员必须提前将所需试剂配制好并贴好标签,所有需要用到的药品要在上课前放在托盘中,并摆放在实验室带有通风橱的药品台上,同时将取用液体的滴管和取用固体的药匙贴上相应标签,防止弄混污染药品。实验结束后,需要将所有药品和托盘仪器放回库房。实验过程中,必须监督学生是否规范取用药品,对于危险品和一些较为贵重的药品,要求学生必须按量称取,实验结束后,必须认真查验并及时归位,以防危险品外流,发生意外事故;对于易挥发的有毒药品,必须在通风橱进行操作,以保证学生安全和防止污染环境;对于腐蚀性强的药品,必须戴乳胶手套,以防出现灼烧伤。
(2)玻璃仪器的管理
有机化学实验所用的仪器大多都是易碎的玻璃仪器,之前学生的实验柜中的仪器摆放混乱,铁夹、玻璃仪器混放在一起,很容易造成损坏。而且同一套仪器由各班轮用,使得每次实验课结束工作人员都要逐个检查实验柜的仪器破损情况,工作量很大。因此,我们对玻璃仪器的管理进行了以下的改革:常用的玻璃仪器和实验用品实行一柜一套,每班次的学生按学号1组负责1柜,首次进入实验室时进行全面清点,并让学生签名确认。上课时实验教师负责向学生讲授仪器操作方法和注意事项,监督学生正确使用仪器,每次实验后施行自我检查,如果仪器出现损坏,要填写仪器损害登记表,重新补齐,并按照仪器原价的20%进行赔偿。在学期末由教师监督统一进行仪器的交还工作并签字确认。这样的责任制增强了学生爱护公物的责任心和自觉性,使学生对仪器的清洗和保养有了更深入的了解,同时大大降低了教师检查仪器的工作量。由于学生责任心的增强有效减少了玻璃仪器的损害,延长了仪器的使用寿命,节约了资金仪器。一些较为贵重的玻璃仪器,如韦氏分留柱、索氏提取器等在一学期的实验课中仅仅使用一次或几次,如果同其他低值易耗玻璃仪器,既占空间,又增加了损坏几率,所以有必要对这些玻璃仪器进行规范化管理[3],编组标号,由实验教师单独存放,上实验课时再发放给学生,下课后及时收回库房。
(3)实验室安全管理
有机化学实验室相对其他的实验室更容易发生火灾、爆炸、中毒等安全事故,因此,实验室必须配备灭火器材、防爆器材和急救药箱,并定期检查、及时更新,以确保师生的人身安全和正常教学工作的进行[4-5]。在实验之前,要注意排查实验室的安全隐患;实验过程中,要配合带课老师认真检查和监督学生实验,及时纠正不规范的实验操作,做好随时处理突发事件的准备;实验结束后及时切断电源总开关,仔细检查水、电、门、窗是否关闭。实验室应注意通风换气,废渣、废液应分类存放、定期回收,保证师生在一个安全的环境下进行实验。
(4)实验室卫生管理
由于有机化学实验经常要用到腐蚀性强的或油状的试剂,生成的化合物很多也较难清洗,因此有机实验室较其他化学实验室更容易被污染。为此,在实验前,实验室人员应保持实验室的干净整洁,使学生在舒适干净的实验环境中感受到保持实验室卫生的重要性[6-7]。在实验过程中,我们要求学生要爱惜自己的实验台面,例如:将高温的蒸发皿或刚灼烧好的玻璃管垫在石棉网上再放到台面上,以免直接放在台面上而将台面烧焦;如果不慎将腐蚀性试剂洒到台面上,应及时擦掉,以免腐蚀更加严重。实验结束后,我们要求每组学生各自清理自己的台面并将卫生情况列入平时成绩,值日生负责公共区域的卫生。
3实验技术改革
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1.2仪器设备的安全使用问题
有机化学实验室的设备主要分为两大类,玻璃仪器类和电器类。玻璃仪器易碎,在玻璃仪器的安装、使用以及洗涤、干燥等步骤都必须小心,很容易造成割伤等意外。在我们实验室,一根小小的温度计,经常因为在使用过程中操作不当,每年都有学生因此而被割伤,极大影响了学生做实验的进度。另外做有机化学实验通常需要加热加压等操作,需要用到水浴或者油浴,或者电热套等仪器,有些学生使用电热套不当造成短路,还有把溶剂溅入电热套而造成冒出浓烟的情况多有发生。还有使用比较频繁的干燥箱,都可能因操作不当出现故障,会打乱正常的教学工作。另外,一些老化的设备在使用过程中更要格外小心,防止造成安全事故。
1.3完成实验后的收尾工作存在的安全问题
实验完成后,我们要求学生回收实验产物,清洗清点仪器,做好实验台面和实验室清洁卫生,检查水电是否关闭,实验室门窗是否关闭。曾经有学生因窗户没有及时关闭,下雨造成实验室的漏水殃及楼下实验室的事件发生,造成不好的影响。
2培养安全意识的措施
2.1明确各方人员职责
完成一项实验,需要实验室工作人员的前期准备,作为主体参与者的学生以及指导的教师共同的分工合作协调。一般来说,实验员为学生提供实验所需的药品试剂等;指导教师负责学生的整体规划,并督促学生按规章开展实验。不管是实验员还是教师,要对学生安全使用仪器设备,实验进程的合理安排,突发事件的应急处理进行培训。作为实验的主体—学生,我们就要做进一步的要求,在进实验室之前要求他们对本次实验的实验流程和操作中的相关注意事项做好预习工作。
2.2化学药剂的安全使用
进行有机化学实验所用的药品具有有毒、易燃、易爆或腐蚀性等一些特点。下面我以大学有机化学实验的制备实验“相转移催化法合成苯甲醇”为例,探讨如何对学生进行安全教育。在这个实验中,要达到的实验目的是要掌握卤代烃制备醇的原理和方法,了解相转移催化反应的原理及其应用,掌握机械搅拌,加热回流,萃取,干燥,常压蒸馏等基本操作。使用的试剂包括:苯氯甲烷,催化剂四乙基溴化铵,无水碳酸钾,乙醚,无水硫酸镁。那么针对试剂这一块的安全教育,要求学生进实验室之前,了解所用药品的物理化学性能,比如苯氯甲烷要求学生能了解到它的腐蚀性,这样学生在加料时就要小心,不要弄到皮肤上。一旦洒到皮肤上,要立即用水处理,再用肥皂水洗,还有它的催泪效应等;比如无水乙醚的易燃易爆低沸点的性质,使用过程中周围避免明火,蒸馏时应该采用水浴加热以及回收乙醚的存放还有它的麻醉性的了解。这里举此例说明在进入实验室之前,学生应该对自己在实验过程中使用的试剂药品的物理化学性质要有全面的了解,这是保证实验成功及自身安全非常重要的一个环节。
2.3仪器设备的安全使用
现在的有机化学实验所使用的玻璃仪器大多是标准接口玻璃仪器,那么在实验前要对标准口的玻璃仪器的使用进行学习。要装配一个实验装置,主要靠的是玻璃仪器的连接,把磨口和磨塞轻微地对旋连接,不宜用力过猛,不得在有角度时强行扭转,以免玻璃仪器破损割伤自己。在进行实验时,常常使用的温度计的破损最为严重,很多学生在给温度计套上橡胶塞时,手握的距离过远,导致温度计断裂,割伤手,另外水银温度计还存在一个水银的回收处理问题。所有这些,都要求学生在实验过程中去学习锻炼,做到安全使用。仍然以“相转移催化法合成苯甲醇”为例,这个实验所用的实验装置是一台机械搅拌器。机械搅拌器使用不当,会造成仪器的破损、试剂的洒落并使实验无法完成。因此在使用前,要指导学生对仪器安全使用,比如装配时保证搅拌棒垂直,搅拌头离瓶底的高度,开启搅拌前要检查装置是否稳妥,刚启动时转速不宜太快等。当然仪器的安全使用还有很多方面,本文只是提出一个例子供参考。
2.4对实验风险的预见及处理
事故应急预案是一种预先设置的危机处理机制和安全管理措施,其目的是为有效预防,及时控制和消除实验过程中突发事件及其危害,最大限度地减少对实验室工作人员、环境和社会造成的危害[4]。当然即使对学生进行了足够的安全知识教育,学生也预习了实验过程所使用的药品的物理化学性质以及掌握了仪器的正确使用,但是实验毕竟是一种操作实践过程,作为具有自主性的学生,仍然会有突发的实验事故发生。在这种情况下,指导教师要做一些应急处理,也要培养学生处理突发事件的能力。针对实验过程中发生的一般伤害、火灾、爆炸、中毒等突发事件而制定人员隔离机制、事故处理、事故报警等应急预案[5]。
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2、药物的定量检测定量检测
作为一个重要的分析步骤,在医药工业中主要是定量测量和评估测试样品中的药物成分含量、原料药制剂和药物功能活性,充分确定药物定量的准确和精确数值,定量测定药物原料、副产物杂质、降解产物的纯度和中间体的检测。由于高效液相色谱法和毛细管电泳分析技术具有可靠的定量准确度和精度,且具有良好的重现性,因而可采用不同的检测器和色谱柱适用于药物的定量分析。为了有效地实现药物保护,传递和分布药物的流通组织,制备简易性和可靠性的色谱法的放大过程,确保药物脂质体配方的稳定性和一致性,实现准确地检测到活性药物成分的量,科学合理地提高药物纯化分离和提纯方法,使得药物在纯度、产量、成本和纯化时间上都占有优势,进而满足复杂混合物大规模色谱纯化的需求。
3、药物研发的参考标准
药物研发的参考标准主要是药物的身份鉴定和药物的纯度、定量检测,美国的药物和食品管理局将严格表征的高纯度化合物和高度表征的药物、杂质、辅料、药典试剂、降解产物和性能校正剂标本作为参考标准材料。获得有效结果的关键因素是美国药典参考标准材料的质量和纯度,因而参考标准材料的用途大致分为用于确定活性药物成分和盐的效能和纯度的定量;用于药物的身份鉴定和验证活性药物的成分、过程杂质以及降解产物的定性;用于确定药物定量方法、定性和仪器,进而分辨药物杂质的性能。药物研发的参考标准主要有药典和非药典这两种。其中药典主要包括美国药典、日本药典和欧洲药典;非药典主要包括合同制造商、自制参考标准的用户和化学供应商。这是监管机构药物研发参考标准的首选,因而必须严格按照药物研发的参考标准,执行药物开发和表征程序,通过简单的分析测试作为分辨或鉴定药物的参考标准。
二、有机化合物在药物研发中的作用
1、有机化合物在西药研发中的作用
随着有机化学地不断发展,西药的合成和提取均离不开有机化学反应和相关的研发技术。尤其是有机化学造就了西药异构体相关的拆分技术,实现了西药合成体的手性合成,而且对于中药的研发也起到了促进作用。有机化学有利于实现西药的发展和促进西药的发扬壮大,有机化合物在西药的发展过程中也始终扮演着十分重要的角色,引进先进的研发技术必定会提升西医药的发展水平和进度,进而带动有机化学实现新的飞跃。在西药的研发过程中,制药人员主要是采用先进的技术方法,充分利用中药重要的有效成分确定,提取药物中的有效成分,以此来增强西药物的疗效,提高西药物的纯度。
2、有机化合物在中药研发中的作用
随着现代科学技术和社会经济的飞速发展,分析和研究利用化学技术提取的中草药的有效成分,有利于制成出稳定安全、方便服用的新一代中药,确定中药物的作用机制,为中华民族中药事业的繁荣昌盛发挥了重要的作用。中草药作为祖国医药宝贵遗产的重要组成部分,在人类长期的生产生活和实践活动中发挥了重要的药性药理指导作用。实现有机化合物在中药研发中的科学合理性,不仅可以保证中药的效果,还可以提高中药的利用效率,更有利于简化患者熬制中药的程序,提升我国中医药的国际地位,进而促进我国中医药事业的健康发展。在药物的研发过程中,将作为一群组合天然化合物的民族药与有机化合物研究相结合,积极发掘药物的先导化合物,打造特色的药物研发品牌专业,中药药物中有机化合物的发展也可以有效地推动西医药事业的进步。可见,药物技术人员在对中西药物进行研发的过程中,利用中药和西药相辅相成的联系,充分采用中西结合的方法技巧,开发各种新型的药物,进而促进中药制药行业的飞速发展。
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现在已经比较熟悉的金属有机化学的反应有双取代、三取代烯烃;炔烃-α,β-不饱和羧基化合物的偶联串联反应;亚胺烷基反应;1,3-双烯等的立体合成以及四异丙氧基钛的促进还原烯化反应。其中炔烃-α,β-不饱和羧基化合物的偶联串联反应是由我国独立研究发现的金属有机反应,而且这一反应的发现有些的解决了猝灭C-Pb键。双取代、三取代烯烃和1,3-双烯等的立体合成主要是通过以硒等化合物的价键结构,以及金属有机化合物的基元反应为基础,同时也结合了新的有机合成的方法,将金属原子或者其它类金属原子导入到烯基硒化合物中,而后形成碳碳连接的双官能团试剂,并且在过渡金属的催化作用性发生偶联反应,发展了多种双取代、三取代烯烃等。这一理论方法一在多种模式下的风雨中,用来合成各种不同性质的烯烃。亚胺烷基反应在我国的有机化学研究中发展比较快,目前已经开发了多个亚胺丙烯基化反应。四异丙氧基钛和三苯膦可以促进还原烯炔反应,可以合成三氟甲基-(E)-烯丙醇。这些相关的金属有机化学反应在我国的金属化学研究中取得了明显的进展,而且促进了金属有机化学交叉学科的发展。
2)对金属有机化学反应规律的研究。
在金属有机化学的研究中,逐渐发现了金属有机化合物在双等瓣置换以及加合等瓣置换等化合物中的选择性合成。这是金属有机化学规律研究中的最具代表性的反应,通过研究金属有机化合物在单等瓣置换反应的基础上,发现了桥连双环戊二烯基双金属络负离子可以同时和两分子簇方式等瓣置换反应。
二、金属有机化学的应用分析
1)金属有机化学气相沉积技术的应用。
金属有机化学气相沉积是将容易在低温下挥发的金属有机化合物作为前驱,并且在预加热衬底表面下发生氧化或者还原反应有机分解等而最终制造出成品或者薄膜的技术。金属有机化学气相沉积技术和传统的化学沉积方法相比,其沉积温度更低,而且能够在物质的表面下形成不同的薄膜,在金属氧化物、半导体元件中等薄膜材料的研究中得到了广泛的应用。金属有机化学气相沉积反应是一种非平衡状态下的反应,外延层的生长速度和组织充分受到了温度、金属有机前躯体浓度有机基体表面的状况等因素的影响。金属有机前躯体作为反应中的重要物质,主要是有金属卤化物、金属氢化物、金属有机化合物组成。金属有机化合物和其它的金属化合物相比在沉积温度、毒性等方面具有一系列的优势,而且大部分金属化合物都属于容易挥发的液体或者固体,容易进入到反应室中。作为金属有机化合物的前躯体,应当具备相关的特点,例如在室温下的化学现在稳定,而且蒸发的温度低,蒸发的速度比较稳定,分解的温度低而且沉积速率容易控制等;高沉积率可以应用到沉积厚度比较大的涂层,沉积速度低的可以应用到半导体薄膜的沉积中。同时在沉积的过程中对环境没有污染,不会产生其它的杂质,而且不易自燃爆炸等。金属有机化学气相沉积技术作为气相外延的一种,逐渐成为半导体化合物材料气相外延生长的重要技术手段。
2)含碳硼烷金属有机化学的研究和应用。
硼作为形成多种类化合物中的类金属元素,可以形成碳硼烷、金属碳硼烷等多种化合物。近年来金属碳硼烷化学的研究不断的深入,人们对于金属碳硼烷的性质也有了更多的了解。碳硼烷分子对于光、热、氧化剂以及酸等的稳定性比较强,而且其功能比较优异,可以用来作为改变材料的性质。还有碳硼烷基的聚合物材料可以用来作为陶瓷前躯体、基体树脂、碳/碳复合材料等,可以作为材料表面的涂层来提高耐热和耐氧化性。金属碳硼烷多层结构还可以用来开发具有光学、电磁性质的新材料,用来作为数据才存储和恢复等。通过将碳硼烷结构引入到药物分子中,可以借用硼中子来治疗癌症等。
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2.1平时考核
平时考核以课堂考勤、课后作业和课堂提问或做习题四种形式进行。在设置授课计划时,根据18周的教学安排,进行6次课堂随机点名,8次课后作业、随堂问答或课堂做题,每人至少一次机会。课堂点名主要是考核学生的治学态度,提高课堂教学出勤率,督促学生认真学习;课后作业主要是以每章的课后习题为主,考核学生对本章知识点的掌握情况,要求学生在规定时间内完成并上交,批改后记录成绩,让学生实事求是完成,允许大家互相探讨.但不允许互相抄袭,批改时发现有90%雷同,视为抄袭,加大抄袭的惩处力度,如抄袭一次,平时考核成绩记为0分;课堂提问或课堂做题,根据当堂课的教学内容而定,考查学生的现场理解能力,表达能力和思考能力,促使学生积极地参与课堂教与学,形成良好的师生互动,形成反馈机制,改进教学质量,对于积极配合教学、主动发言并正确回答问题的同学,可适当加分,对于上课玩手机、讲小话的同学进行扣分。
2.2期中测验
为及时检查学生的阶段学习情况,使学生了解自身学习状况,调整学习方法,进行期中测验。当学生完成一定的学习任务后.通过阶段性课堂测验来对学生进行考核.目的是测试学生的阶段性知识掌握情况,以调整教学进度,帮助学生改进学习方法。根据教学安排,第十周进行一次课堂闭卷笔试,试卷设计时尽可能涵盖所讲的知识点.试题量要足够,让学生无暇考虑作弊的事情。
2.3课题设计
学期中期,布置课题设计任务,让学生通过查阅资料,应用所学知识,积极发挥创新思维能力,分小组合作完成一个研究项目报告书,题目类型是具有实际应用价值的新型有机化合物的合成。论文以小组形式分工合作完成,3-4人一组,要求小组成员必须明确分工,论文准备阶段所有组员参与搜集背景资料"素材和小组讨论,确定论文选题,具体工作包括收集整理资料,报告书撰写,答辩ppt的制作,演示文件,交流报告,回答问题等。选题可根据老师提供的参考选题确定,也可以是自己感兴趣的与学科发展相关的选题。项目报告书应包括课题研究的背景与意义、研究路线、合成方法、可行性分析等。学期末,将课题设计报告书上交,抽取20%学生参与评分。以项目报告书完成的情况作为考核指标,具体包括:完成项目的态度、项目报告质量、依据、结构与性能分析、合成方案、实验测试的方法与结果等、资料查阅情况、团队合作、应变能力、表述能力、外语能力等。本项考核方法的目的是培养学生的创新能力、自学能力、综合素质和知识应用能力。
2.4期末考试
期末考试以开卷与闭卷相结合的方式进行,开卷考试在前,闭卷考试在后。开卷考试均是大题,在书本上无法找到答案,根据教材、笔记、复习资料等进行归纳总结陈述解决问题[4]。闭卷考试以命名、选择、完成反应式、鉴别、合成、推断题为主,目的是考核学生对基本概念、基本原理、基本化学性质的掌握,以及知识点之间的综合能力。闭卷考试的时间为100min,开卷考试的时间为20min,其中,闭卷部分90分,开卷部分10分。四个考核部分的成绩分布情况;(1)平时成绩占15%;(2)其中期中测验成绩占30%;(3)课题设计报告占15%;(4)期末考试占40%,其中每一项的满分是100分,按比例组成本课程的总成绩。
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实验是有机化学课程中的重要部分,也是人才培养中的一项比较重要的指标.通过实验教学不但能培养学生熟练的技能还能加深对理论知识的理解,更能培养学生观察、思考和解决问题的能力,从而提高学生的综合素养和创新能力.实验课程的主要内容有基本知识和操作、有机化合物的合成与提取、化合物的性质实验.按项目层次可划分为:基础型实验和综合设计型实验(按中药专业培养方案界定).基础型实验以验证为主(如普通蒸馏、熔点测定;醇酚醚、醛酮醌的性质验证),其步骤、现象、结果等在教材都能找到,这样很多学生就不加以重视,机械的按照书中提示步骤进行,实验结果也没能仔细观察.这样既达不到训练的规范要求,没能养成良好的操作习惯,更达不到综合设计型实验要求的综合实验能力.所以应该把基础知识和基本要求在绪论课中介绍,一些典型的官能团性质实验可以作为学生的课外练习不再加入到实验课程中;而一些重要的基础操作,如普通蒸馏、结晶实验、熔点测定等需要单独进行实验指导,培养学生熟练的操作技能;还能将一些基本操作整合到其他的综合型实验中,例如将分馏实验整合到制备乙酰苯胺的实验中.