高等林業(yè)院校有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革
論文關(guān)鍵詞：有機(jī)化學(xué) 實驗教學(xué)
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論文摘要：通過改革基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗課教學(xué)內(nèi)容，本科生有機(jī)化學(xué)實驗技能的強(qiáng)化訓(xùn)練，開設(shè)綜合性實驗—有機(jī)化學(xué)大實驗的實施與實踐，對高等林業(yè)院校有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革進(jìn)行了初步探索。
教學(xué)改革的中心問題之一就是進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。如何通過高等林業(yè)院校的化學(xué)教學(xué)，特別是實驗教學(xué)提高學(xué)生的化學(xué)素質(zhì)、知識和能力，將“素質(zhì)和能力”培養(yǎng)落到實處，是一個值得探討和研究的課題，也是我們進(jìn)行有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革的目的。有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)的改革，包括實驗教學(xué)體系和實驗教學(xué)內(nèi)容的改革。“七五”、“‘八五”期間，我們主要致力于實驗教學(xué)內(nèi)容的改革，將立足點放在結(jié)合林業(yè)院校的特點，優(yōu)化實驗內(nèi)容，淘汰某些驗證性實驗，增加操作實驗和應(yīng)用性較強(qiáng)的實驗，開放實驗室，強(qiáng)化學(xué)生實驗技能，在此基礎(chǔ)上適當(dāng)開設(shè)綜合性實驗，從而為實驗教學(xué)體系的改革奠定了基礎(chǔ)。
1、改革基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗課教學(xué)內(nèi)容
1.1實驗指導(dǎo)書內(nèi)容和實驗方法的改革
(1)基本操作高等林業(yè)院校林學(xué)類專業(yè)基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗課的教學(xué)內(nèi)容包括基本操作、有機(jī)化合物的制備、有機(jī)化合物的性質(zhì)、色譜技術(shù)和天然有機(jī)物的提取。基本操作部分對于提高學(xué)生實驗技能和培養(yǎng)學(xué)生動手能力至關(guān)重要。編人我院有機(jī)化學(xué)實驗指導(dǎo)書的絕大部分基本操作既有獨立的實驗，又結(jié)合在有機(jī)化合物制備和天然有機(jī)物提取分離這兩部分內(nèi)容之中，且涉及每項基本操作在生物學(xué)科特別是在林業(yè)上的應(yīng)用，強(qiáng)化了學(xué)生把基本理論學(xué)習(xí)、基本技能訓(xùn)練與林業(yè)科技工作緊密結(jié)合的意識，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。例如。水蒸氣蒸餾屬重要的基本操作之一，廣泛用于植物中易揮發(fā)成分(香精油等)的提取，與植物資源的利用和開發(fā)關(guān)系密切，而一般的有機(jī)化學(xué)實驗指導(dǎo)書都是通過含雜質(zhì)苯胺的提純，使學(xué)生掌握這一基本操作。實驗人員在查閱大量資料的基礎(chǔ)上，選用含雜質(zhì)的正丁醇作為苯胺的替代物，既解決了安全問題，又適于初學(xué)者掌握操作步驟。除此以外，實驗指導(dǎo)書中還安排了供選做的水蒸氣蒸餾的應(yīng)用性實驗:松脂含油量的測定。通過前一個實驗內(nèi)容，對于真正掌握水蒸氣蒸餾這一基本操作的學(xué)生，完全能夠借助實驗指導(dǎo)書獨立完成松脂含油量的測定。
(2)色譜技術(shù)色譜技術(shù)對于從植物資源中提取、分離和鑒定天然有機(jī)物，是必不可少的實驗手段。其中薄層色譜既可直接用于天然有機(jī)物的定性定量分析，又可用于柱色譜選擇洗脫劑和收集流分。而許多天然有機(jī)物對紫外光有吸收，所以在薄層色譜中常利用一定波長紫外光照射替代顯色劑進(jìn)行顯色.。鑒于一般實驗指導(dǎo)書上無此內(nèi)容，任課教師選用蔡、a-茶酚作為試樣，摸索出用硅膠板分離這兩種化合物的展開劑，用紫外光(=254 nm)顯色，檢驗分離效果。經(jīng)過幾年實踐，表明該實驗方法既簡便又省時，效果十分明顯。
(3)天然有機(jī)化合物的提取天然有機(jī)化合物的提取屬應(yīng)用性較強(qiáng)的實驗內(nèi)容。在掌握基本操作的基礎(chǔ)上，對學(xué)生進(jìn)行這方面的技能訓(xùn)練，所選實驗項目應(yīng)難度適中，而且要能夠在3學(xué)時內(nèi)完成。我院有機(jī)化學(xué)實驗指導(dǎo)書中天然有機(jī)化合物的提取部分共編人了7個實驗，其中兩個實驗分別選自我院和兄弟院校教師科研項目的部分實驗內(nèi)容，但由于條件和實驗學(xué)時所限，無法面對本科生開設(shè)二“七五”期間開設(shè)‘、油脂的提取”和、“茶葉中提取咖啡因”，這兩個實驗內(nèi)容綜合性不強(qiáng)，儀器、試劑的投人和消耗量過大，因此在“八五”期間逐漸被另一個實驗“黃楊葉中色素的提取”所替代。該實驗內(nèi)容屬有機(jī)化學(xué)大實驗“黃楊葉中胡蘿卜素的提取、分離和鑒定”內(nèi)容的一部分，其中包括復(fù)習(xí)分液漏斗的使用、薄層色譜用薄板的制作及薄層色譜。柱色譜等實驗技能以及初步掌握溶劑提取植物材料中天然有機(jī)化合物的方法。該實驗內(nèi)容綜合性較強(qiáng)，試劑、玻璃儀器的消耗量低，而且能夠在3學(xué)時內(nèi)完成。
1.2優(yōu)化實驗內(nèi)容
為了在有限的學(xué)時內(nèi)完成教學(xué)大綱要求的實驗項目，我們除淘汰一定數(shù)目的驗證實驗外，盡可能優(yōu)化實驗內(nèi)容。首先安排固體有機(jī)物的重結(jié)晶。第二次實驗則包括熔點、沸點的測定兩個實驗內(nèi)容，一方面便于用學(xué)生以已知標(biāo)準(zhǔn)物為對照，檢驗重結(jié)晶實驗所得樣品的純度;另一方面通過常量法測沸點，又掌握了普通蒸餾這一最基本的操作技能。第三次實驗則安排水蒸氣蒸餾和折光率的測定，除用無水乙醇、蒸餾水為樣品學(xué)習(xí)阿貝折光儀的使用外，還測定水蒸氣蒸餾分離提純后的正丁醇折光率，并用分析純正丁醇作為對照，既掌握了折光儀的使用方法，也檢驗了水蒸氣蒸餾分離提純的效果。而分液漏斗的使用和液態(tài)有機(jī)物的干澡，則是通過水蒸氣蒸餾、乙酸乙醋的制備，以及黃楊葉中色素的提取和分離等三次實驗，使學(xué)生得以掌握和鞏固。另外，我們把柱色譜、薄層色譜和紙色譜三個實驗內(nèi)容集中在一次實驗內(nèi)完成，利用柱色譜洗脫樣品的間隙，完成另兩個實驗內(nèi)容。隨后安排的色素提取和分離實驗，又為學(xué)生掌握色譜技術(shù)創(chuàng)造了條件。
2、本科生有機(jī)化學(xué)實驗技能的強(qiáng)化訓(xùn)練
在指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)論文的過程中，我們發(fā)現(xiàn)僅依靠有限的基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗學(xué)時，難以使學(xué)生的基本功更加扎實，對基本操作也不可能運用自如。因此，在院教務(wù)處的協(xié)調(diào)下，我們利用課余時間，對本科生的有機(jī)化學(xué)實驗技能進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練。把立足點放在操作要點的指導(dǎo)和掌握方面。例如，對蒸餾和合成實驗，反復(fù)對學(xué)生進(jìn)行實驗裝置的裝卸和操作要點的訓(xùn)練。在此基礎(chǔ)上、指定實驗內(nèi)容，對學(xué)生進(jìn)行考核。讓他們根據(jù)實驗指導(dǎo)書獨立列出所需儀器的名稱和件數(shù)，自選儀器，完成裝置的裝卸，再由教師指出操作過程的不足，并針對實驗內(nèi)容提出問題讓學(xué)生回答，最后根據(jù)各個環(huán)節(jié)給出成績。又如，對糖和蛋白質(zhì)的性質(zhì)實驗，我們則模擬理論考試中的化合物性質(zhì)鑒定，讓學(xué)生擬定方案，自己動手鑒定未知物，并寫出鑒定過程和結(jié)果。
以上是強(qiáng)化訓(xùn)練的第一個環(huán)節(jié)，接下來是由教務(wù)處統(tǒng)一安排時間，各系部挑選出5名學(xué)生(優(yōu)秀生1名，中等生2名，一般生2名)，進(jìn)行有機(jī)化學(xué)實驗技能的抽測。由主講教師擔(dān)任主考，有關(guān)各系部主任擔(dān)任監(jiān)考，教務(wù)處處長擔(dān)任巡考，學(xué)生持學(xué)生證進(jìn)人實驗室，以抽簽的方式選定實驗內(nèi)容，在3學(xué)時內(nèi)完成實驗和實驗報告，主考教師按實驗考核辦法當(dāng)場評分。６個專業(yè)7個班級的36名學(xué)生參加考核，平均成績87.7分、90分以上14人，8D一89分17人，7079分5人。其結(jié)果表明，強(qiáng)化實驗技能訓(xùn)練獲得了預(yù)期的效果。
第三個環(huán)節(jié)是開放實驗室，利用晚自習(xí)和雙休日，讓學(xué)生針對自己的操作薄弱環(huán)節(jié)，有目的的進(jìn)行進(jìn)一步強(qiáng)化訓(xùn)練。
經(jīng)過以上三個環(huán)節(jié)的強(qiáng)化訓(xùn)練，使每個學(xué)生的基本技能達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，并對綜合能力的提高起到了循序漸進(jìn)的作用。
3、開設(shè)綜合性實驗—有機(jī)化學(xué)大實驗
為了進(jìn)一步提高本科生的動手能力和綜合實驗技能、在我院林學(xué)系和教務(wù)處的支持下，以林學(xué)本科為試點，調(diào)整教學(xué)計劃，并撥出�？睿才乓恢苡袡C(jī)化學(xué)大實驗的教學(xué)實習(xí)，從1988一1995年，我們連續(xù)8年承擔(dān)了林學(xué)本科生的該項教學(xué)任務(wù)(表1)。并于1996年開始又推廣到經(jīng)濟(jì)林專業(yè)。
學(xué)科間不斷的相互滲透和交叉，是現(xiàn)代林學(xué)發(fā)展中的一個重要特色，拓寬了林業(yè)科學(xué)的研究范圍，促使一些新學(xué)科的誕生，增加了研究深度，促進(jìn)了林學(xué)前所未有的進(jìn)步[[3]，所以我們著眼于林業(yè)科技發(fā)展，選擇上述內(nèi)容。同時，還在學(xué)生中試行查閱與實驗內(nèi)容有關(guān)的植物資源綜合利用的國內(nèi)研究動態(tài)，寫出綜述報告;或試行由任課教師給出英文主題詞，嘗試查閱美國化學(xué)文摘的方法。實踐證明，在教師的指導(dǎo)下，大學(xué)一年級的學(xué)生能夠適應(yīng)這一教學(xué)環(huán)節(jié)。
學(xué)生進(jìn)行這種與林業(yè)科技結(jié)合較為緊密的綜合性實驗，相當(dāng)于經(jīng)歷了一次模擬科學(xué)研究，不僅大大提高了學(xué)生科學(xué)思維能力、綜合分析能力、動手能力以及查閱資料的能力，而且使學(xué)生感到學(xué)有所用。特別是%級經(jīng)濟(jì)林專業(yè)，經(jīng)歷了從基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實驗到實驗技能強(qiáng)化訓(xùn)練再到有機(jī)化學(xué)大實驗這三個實驗改革階段，獲得了使學(xué)生終身受益的效果。生物化學(xué)、植物生理學(xué)和土壤學(xué)等后續(xù)課程的任課教師普遍反映良好。
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