创新型有机化学实验改革探索与实践

安 琳 刘 毅 王 晨 张 玲 刘 玲

[摘要] 介绍传统有机化学实验的不足,探讨综合型、设计型、节约型有机化学实验教学新模式,以促进各学科知识的融合,加强学生的环保意识,培养学生的创新能力和综合技能。

[关键词] 创新 药学 有机化学实验 改革

高等医药院校作为培养药学人才的摇篮,面临的主要任务是全面推进药学本科专业课程教学改革,培养一代创新型药学人才,这也是当今高等药学教育的主题。有机化学作为药学专业重要的专业基础课,不仅培养了学生的基本实验操作能力,也为后续学科的学习奠定了良好的理论基础。新时期,有机化学实验教学不仅培养学生的基本实验操作能力和综合技能,更应注重培养学生实事求是的科学态度、良好的科学素养和实验室工作习惯,知识创新能力,观察、分析和解决问题的能力。因此,探索一种有效提高学生创新能力的实验课程体系,是培养高素质人才的需要,也是当前有机化学实验教学面临的新的目标和任务。

一、传统有机化学实验的弊端

1.教学理念陈旧

传统有机化学实验在思维方式和行为习惯上,往往习惯于守常而不是创新,发展意识不强,视野不够开阔。教师是教学活动的主体,其教学理念陈旧,直接导致学生的学习质量降低。教师在教学过程中,虽然能帮助学生加强对基本概念的理解,巩固所学知识,但每一个实验依照讲义,机械照搬,被动接受,学生学习的劲头不大,常常限于被动学习中,往往把实验当成是不得不完成的“任务”。整个实验过程中学生的思维不活跃,难以通过实验调动学生的学习积极性和主动性,难以将理论知识融会贯通,更谈不上将来把理论知识转化成分析药学问题、解决药学实际问题的能力。

2.内容设置不合理

传统有机化学实验将教学内容划分为基础知识、基本操作、合成实验及性质实验等4部分,各部分内容过于独立,缺乏联系;过多地强调基础,基本操作训练重复过多,而有利于培养学生综合能力和创新能力的综合性、设计性合成实验极少涉及,而这两部分实验内容恰恰是实验后期培养学生创新能力的关键;合成实验多为操作简单、合成步骤单一的传统合成实验,而涉及到学科前言领域的现代合成方法如光化学合成、微波合成、超声合成等未涉及,教学内容与学科领域的快速发展严重脱节;学科单一化,极少涉及有机化学与药物化学、天然药物化学、药物分析等药学学科的交叉,知识难以相互渗透。

二、改革措施

1.倡导绿色化学理念,建立“试剂药品的循环使用”机制

困扰有机化学实验工作人员的最大难题,应归结于大量使用有毒试剂带来的污染问题。常规的处理方法通常是将反应后的废液及实验产品由实验员集中处理,成本较高。如能将实验内容首尾串联,变“废产品或试剂”为“下一个实验的原料或溶剂”,将真正地做到节约成本、减少污染。因此,我们设计在原来彼此独立的实验中,寻找联系,设计出一系列可以循环的实验路线。如设计方案一,将合成实验与基本实验操作串联并循环:苯甲酸的合成——重结晶——测定熔点——萃取实验的原料药品——回收循环用于下一轮测定熔点和萃取实验。设计方案二,设计多步合成实验:环己酮的合成——环己酮肟的合成——己内酰胺的合成。两种设计方案的使用,既能在实验中减少环境污染,又能在设计环节激发学生兴趣,培养学生的创新能力。

2.引入多媒体技术,激发学习兴趣

传统有机化学实验教学,为使学生进一步掌握综合实验技能,通常是先进行基本操作实验操作训练(熔点的测定、常压蒸馏、萃取,共12学时,占总学时的1/6),再进入合成实验单元。各实验操作单元相对独立,且授课形式以单调的板书教学为主,学生缺乏学习的热情,易于陷入“学了后面,忘了前面”的尴尬境地。我们计划将12学时的基本操作单元维持总学时不变,教学中引用画面生动形象的多媒体课件,并辅以虚拟实验软件操作。将12学时的教学内容划分为三部分,即实验基本操作理论讲授(4学时),内容包括玻璃仪器的认识、熔点的测定、萃取、重结晶、抽滤操作及回流、干燥等基本操作;利用虚拟实验软件模拟基本操作(4学时);“实地操作”融入后期的合成实验中(4学时),即基本操作训练不再单独开设。多媒体技术的引用既激发了学生的学习兴趣,又整合了部分实验内容,使学生能将实验知识“化零为整”,提高综合技能。此外,在实验操作要求不高的性质实验中我们也引入了多媒体技术,取得了明显的成效。

3.调整实验内容,开设跨学科综合性和设计性实验

传统的有机合成实验均为经典合成实验,是集多个基本操作技术于一体的单一学科内的综合实验,无需进行实验设计和样品的进一步分析,学生在实验中缺乏能动性。将有机化学实验与药物合成、天然产物的提取、分离和波谱分析等有机地结合起来,既加强了药学专业基础课程和专业课程的内在联系,避免了基础、专业实验内容脱节及不必要的重复,提高了学生对各学科知识的综合运用能力。以乙酰苯胺的合成实验为例,将6学时的乙酰苯胺的合成实验改进为10学时的大型的综合性实验,增加了4学时,实验内容相应地调整为五个阶段,即设计、合成、重结晶、测熔点、液相及红外光谱测定;考虑到红外测定的操作性要求较高,计划以药学专业1～2个班进行试点,进行红外光谱的测定。最后,由学生对实验结果进行综合分析,写入实验报告,有了上述液相及红外分析手段的结合,既提高了有机化学实验的技术含量,又实现了学科间的整合,培养了学生的综合操作能力。

同时,在实验教学中安排少量的设计性实验,围绕着原料、反应条件、实验方法等进行设计,可锻炼药学学生查阅文献、思考、总结、归纳、推理等能力,从中受到科学方法的训练。如设计合成扑炎痛,组织学生在课前认真查找资料,集中讨论,选择最佳路线,学生在实验中不仅培养了操作技能,更培养了学生的科研意识和创新能力。

三、结束语

在探索高校有机化学实验课程改革的过程中,重视对大学生创新能力的培养,无疑是当今实验教学课程建设与发展的需要。

参考文献:

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[4]张艳君,成泽艳,刘建军.高校有机化学实验教学改革的探索和实践[J].实验室科学,2008,(1):54-55.

[5]安琳.有机化学实验“绿色化”教改模式的初步探索[J].西北医学教育,2007,15(2):294-295.

本文系徐州医学院教改课题。