医学院校化学教学中开设设计性实验的尝试

刘 君，孔令栋，王 宁，徐志强，张 波，贾少辉

(济宁医学院 基础化学教研室，山东 济宁 272067)

医学院校化学教学中开设设计性实验的尝试

刘 君，孔令栋，王 宁，徐志强，张 波，贾少辉

(济宁医学院 基础化学教研室，山东 济宁 272067)

介绍了在医学院校的化学教学中开展设计性实验的实践与探索，从教师制定实验目标，由学生自主完成资料的检索、各种可行的实验方案的设计、实验的实施、提交实验报告等几个方面进行了探讨。实验证明，开展设计性实验对于培养学生创新思维以及分析问题、解决问题的能力，效果显著。

实验教学；设计性实验；创新能力

在我国医学院校的课程设置中，大学一年级本科生的两个学期中均开设化学课程，按照临床专业的培养方案，化学是医学生的基础课程，发挥着承上启下的作用，其主要教学目标是：在中学化学的基础上，通过大学第一学年医学化学(基础化学+有机化学)知识的学习与积累，为学生的后续专业基础课程(如：生物化学、药理学、生理学等课程)及其他专业课程的学习打下坚实的基础。

实验教学是实践教学的重要组成部分，是培养学生的观察、分析和动手能力的重要手段，是高等学校教学工作的重要组成部分，是培养合格人才的基本环节[1]。化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验教学不仅是提高化学课程教学质量的重要途径，而且在学生能力培养和综合素质提高等方面都有其独特的作用，是化学学科中实施创新教育的重要环节[2]。但是，在传统的实验教学中，实验课上都是教师根据实验内容首先讲述实验目的、原理、步骤等，而且为了避免学生损坏实验仪器、出现实验差错或事故，教师将各种可能出现的问题、注意事项等讲解得非常详细，有时甚至先教师演示后学生再自行操作实验，学生只要“照葫芦画瓢”即可顺利完成实验，致使学生不动脑筋思考，严重阻碍了对学生创造能力和独立解决问题能力的培养。为了能够充分发挥学生的主观能动性和创造性[3]，激发学生的学习热情，培养创新人才，配合省级精品课程的教学改革，我们在医学院校临床专业大学一年级第2学期的有机化学实验教学的过程中开设了设计性实验。经过4年的教学实践，成效显著，通过设计性实验的各个环节的实践，不仅激发了学生学习化学学科的兴趣、促进了化学教学质量的提高，同时还为后续其他课程的设计性实验教学打下了良好基础。

1 设计性实验的教学环节

1.1 科学选题阶段

通常，设计性实验的开设应当是在学生已经具备了一定的理论知识和一些基本的实验技能的基础上进行。为此，将设计性实验安排在第2学期末进行，这时学生经过了近2个学期化学实验课程的学习，已经熟悉了化学实验室安全要领，并且掌握了常规仪器的使用、试剂的取用和溶液的配制等基本操作。

基于学生的实际情况，结合教学大纲的要求，在先后指导学生进行了2个有机化合物制备实验(乙酸乙酯的制备和乙酰水杨酸的制备)的基础上，选取了乙酰苯胺的制备作为学生的设计性实验课题。由于抽滤装置、重结晶等实验技术学生已经熟悉，我们认为学生具备了实施该设计性实验的能力。

1.2 文献查阅阶段

教师提前2周布置设计性实验题目，包括实验研究目的及实验设计要求，在实验设计要求中不仅要告知学生实验室可提供的药品、仪器设备等，还要提供学生查阅文献资料的方式、方法。教师除了向学生介绍了一些重要参考教材外，还介绍了常用的化工手册、国内外有关化学方面的期刊杂志及网络资源的利用，如“中国知网”等。让学生带着问题去查阅资料，可以使学生了解本课题前人的工作及学术动态的发展，扩大学生的知识面。同时，尽量鼓励学生充分利用网络技术查阅文献的电子版本，这样即省时又高效。

1.3 设计实验方案阶段

由于设计性实验的学习方式、方法与以往学生所接触过的化学实验明显地不同，设计性实验的课题刚一发布，学生自主学习的积极性便迸发出来，但在感到新奇的同时又感到了压力，因此绝大多数学生都按时完成了实验方案的设计，有些学生还画出了非常漂亮的合成装置图。通过教师逐个检查、批阅学生的设计方案，发现以苯胺为原料，学生设计制备乙酰苯胺的方案主要归纳有两大类。一类是合成装置的不同，有些选用的是分馏装置(分馏柱)，有些选用的是回流装置(空气冷凝管)；另一类是催化剂的不同，有些选择的是乙酸酐，有些选择的是用锌粉[4-8]。于是，教师便因势利导，启发学生讨论选用不同装置及不同催化剂的优劣，鼓励相邻实验组学生之间进行不同的制备方案的尝试，同时要求学生实验结束时对不同的方案进行比较、讨论和总结。

1.4 实验方案实施阶段

在布置设计性实验课题时，就明确通知学生实验设计方案中需要包括以下内容：实验研究的目的意义、实验所依据的化学原理、依据实验课题所给出的原料所需要的化学试剂、实验所需要的仪器设备及装置、实验实施的具体步骤等。设计方案经指导教师审阅并确定科学、可行、安全后，才允许学生进行实验的实施。为了便于比较不同设计方案中所制得的乙酰苯胺的产率，要求所取苯胺原料均为3mL。由于是按照学生自己的设计方案实施实验，实验前学生对实验内容、操作步骤已经入脑入心，绝大多数学生的实验操作井井有序，不需要教师再集中强调操作要领及注意事项，但是为了确保实验安全、顺利地进行，指导教师要不时地监督和指导，及时发现学生的困难、疑问，尽量引导学生自己寻找问题的答案。例如，在乙酰苯胺重结晶时，学生对溶剂的用量没有把握，指导教师应及时提醒学生查阅乙酰苯胺在不同温度下的溶解度，结合称量所得乙酰苯胺粗品的质量，计算得出乙酰苯胺重结晶时所需溶剂的最佳用量。通过实验操作过程可以看出，设计性实验使学生表现出了前所未有的主动性和责任心，对学生综合思维及创造力的培养大有裨益。

1.5 实验总结阶段

实验结束，指导教师应督促学生及时提交实验报告，实验报告应写按照合成制备实验的报告格式书写，即：实验目的、实验原理、实验步骤的流程图、实验结果及讨论，并附参考文献。在实验的讨论部分，主要从以下几个方面进行：①实验中遇到的问题及解决的方法；②自己的实验方案与其他学生的实验方案的结果比较，主要从实验方法和实验装置是否简便易行、原料和试剂是否价廉(乙酸酐与锌粉比较)、产率的高低等方面加以讨论；③自己的收获和体会。

1.6 实验成绩评定阶段

实验成绩的评定满分为10分，其中完成文献查阅、实验方案设计的各项要求得3分；圆满完成实验操作、实验记录得4分；实验报告撰写合理得3分。

2 开展设计性实验的效果

2.1 激发了学生对化学实验课程学习的积极性

设计性实验的尝试激发了学生对实验课程的兴趣，给实验教学注入了活力。使学生变被动学习为主动学习，由原先对教师讲解的依赖转变为自己去钻研，学思结合，手脑并用，综合运用所学知识及实验技能去完成实验课程的学习。

2.2 有利于培养学生的创新能力

设计性实验的实施，将过去把实验仅看作是验证、强化所学理论知识，过渡到培养学生积极主动学习的行之有效的途径，培养学生创新能力的重要手段。通过查阅文献资料、自行设计实验方案、实施实验、互相讨论各自实验方案的优劣及书写实验报告等整个教学环节，使学生在科研能力上得到了初步的训练，提高了学生的实践能力及综合素质，培养了学生的创新思维，促进了学生创新能力的提高[9]。书写实验报告是一个总结再创造的过程，学生通过认真讨论分析、总结经验教训，有利于提高学生分析和解决问题的能力；通过教师积极启发学生对实验提出改进的意见和设想，为学生提供了更为广阔的思维空间，为学生个性潜能的发挥奠定了的基础。

2.3 有利于教师自身业务水平的提升

“给人一杯水，自己要有一桶水”，设计性实验对实验指导教师的教学水平及业务能力提出了新的更高的要求。对布置给学生的实验课题中可能的设计方案有多少、学生设计出的实验方案是否合理，教师应做到心中有数，实验中出现的问题，教师应注意引导并督促解决等，要求教师要不断地学习，教学相长，提高自己的业务水平和教学水平。对于所选定的乙酰苯胺的制备这一设计性实验，大多数实验教材都是用分馏装置制备，由于在选定课题之初就发动各位指导教师查阅文献，发现了有些文献上也有用回流装置(空气冷凝管)制备[4]，经过教师的预实验发现该方法确实是可行的，开拓了教师的思路，进一步保证了实验教学的顺利进行，而且这种实验装置的制备方法更加简单、价廉，虽然产率稍低于用分馏装置的制备，但仍不失是学生实验的一种可行的方法，有利于开拓学生的发散思维。

[1]张小林，周美华，李茂康，等. 论化学实验中的“设计性”实验[J]. 实验科学与技术，2007，5(1)：74-76.

[2]王兰洁，李克华，邹吉高，等. 大学化学实验中的设计性实验研究. [J].长江大学学报(自然科学版)，2008，5(3)：368-369.

[3]段建利，束家有. 药物化学设计性实验的开设和教学效果[J].大学化学，2010，25(2)：16-19.

[4]丁长江. 有机化学实验[M]. 北京：科学出版社，2007:137-143.

[5]孙世清，王铁成. 有机化学实验[M]. 北京：化学工业出版社，2010:111-113.

[6]陆 涛，陈继俊. 有机化学实验与指导[M]. 第二版. 北京：中国医药科技出版社， 2006:156-159.

[7]季 萍，薛思佳. 有机化学实验[M]. 北京：科学出版社，2006:181-182.

[8]阴金香. 基础有机化学实验[M]. 北京：清华大学出版社，2010:189-192.

[9]杜志强，李 宁，封子先，等. 培养创新型人才的综合化学实验教学模式探索与实践[J]. 大学化学，2006，21(4)：15-17.

(责任编辑：张梦华)

PracticeandExplorationoftheDesigningChemistryExperimentinMedicalStudents

LIU Jun, KONG Ling-dong, WANG Ning, XU Zhi-qiang, ZHANG Bo, JIA Shao-hui

(Department of Chemistry, Jining Medical University, Jining 272067, China)

This article introduces the practice and exploration of the basic designing chemistry experiment in our school. The discussion was performed from the teacher formulates experiment goal, the students independently completed the processes of consulting data, designing experimental schemes, experimental synthesis and submitting materials. The study proved that the basic designing chemistry experiment had good influence on cultivating students’ abilities of innovative thinking and problem solving.

experiment teaching; designing experiment; innovation ability

2014-07-23

山东省精品课程资助

刘 君，女，教授。

G642.423

：A

：1006-2769(2014)06-1194-03