有机化学实验教学改革与人才培养路径探索论文

2024-06-05 10:49:26 来源: 作者:xuling
摘要:为提高有机化学实验课程的教学质量和效果,以江苏师范大学化学专业为例,分析目前有机化学实验课程在教学方式、教学互动、教学评价等方面存在的问题,继而对课程教学进行改革与探索,包括创新设计教学内容、探究多元化的教学模式等,并提出了建立多元有机化学实验课程考评机制等措施。
摘要:为提高有机化学实验课程的教学质量和效果,以江苏师范大学化学专业为例,分析目前有机化学实验课程在教学方式、教学互动、教学评价等方面存在的问题,继而对课程教学进行改革与探索,包括创新设计教学内容、探究多元化的教学模式等,并提出了建立多元有机化学实验课程考评机制等措施。
关键词:有机化学实验,教学改革,教学模式
Organic Chemistry Experiment Teaching Reform and Talent Training Path Exploration
WANG Jing1,2,YAN Yan1,LIU Mingkai1*
(1.School of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui University of Technology,Ma’anshan,243002;2.College of Chemistry and Materials Science,Jiangsu Normal University,Xuzhou 221116,China)
Abstract:In order to improve the teaching quality and effect of organic chemistry experiment course,this paper takes the chemistry major of Jiangsu Normal University as an example to analyze the existing problems in teaching methods,teaching interaction,teaching evaluation and other aspects of organic chemistry experiment course,and then carries out reform and exploration of course teaching,including innovative design of teaching content and exploration of diversified teaching modes.Some measures are put forward to establish the evaluation mechanism of multi-organic chemistry experiment course.
Keywords:organic chemistry experiment;teaching reform;teaching mode
0引言
有机化学是研究有机化合物的结构、性质、制备方法与应用的科学,是化学中极重要的一个分支,他对于深入理解有机分子的本质及其反应机理具有重要意义,同时也为其他学科的发展提供了重要的基础和支持[1]。有机化学是一门基于实验的学科,有机化学实验课程是有机化学教学的重要组成部分。在有机化学实验中,学生不仅可以更好地理解有机化学的基础知识,还可以掌握有机化学实验的基本操作,比如制备、分离、纯化和鉴定有机化合物,还是培养和提升学生实验技能和科学素养的重要手段[2]。但目前有机化学实验的课程教学还存在许多亟待解决的问题。为此,本文以江苏师范大学化学(师范)专业有机化学实验课程为例,对课程教学进行改革与探索。
1有机化学实验课程教学现状
有机化学实验是江苏师范大学化学与材料科学学院化学(师范)专业本科生的必修基础课程,在4、5两个学期开设,课程共36+64个学时,包括基础有机化学实验和综合性有机化学实验。基础有机化学实验主要是学习一些基础的有机化学实验操作,比如蒸馏、萃取等,而综合性有机化学实验主要学习的是本科期间经常接触到的化学物质的制备与提纯。由于班级人数多,实验室仪器与试剂有限,所以课程往往采用双人合作的方式,2~3人一组共同完成实验操作。在课堂上,教师会先对本节课的内容进行一个讲解,包括实验原理、实验步骤、注意事项等,对一些操作难度比较大或者学生从未接触到的实验仪器,教师会先进行演示实验,为学生示范仪器的操作与药品的取用,再让学生进行实验。本课程考核主要是采取平时考核和期末考核的方式。平时成绩占比40%,主要是课上实验完成度和课下实验报告的书写。期末成绩占比60%,主要是期末老师组织的对本学期所学的所有实验的随机抽查,考验的是综合能力。
近年来,我国一直坚持“科教兴国、人才强国”的发展战略,充分发挥科学技术作为第一生产力,人才作为第一资源的作用。作为师范类院校,江苏师范大学一直致力于培养综合素质全面发展的应用型人才,不仅要掌握专业理论知识,更重要的是要善于把基础理论应用到实践中去。而有机实验化学教学是实现应用型人才培养目标的重要途径之一,通过实验教学,学生可以加深理论知识的理解,培养独立思考和解决问题的能力,同时也可以提高他们的实践能力和团队合作精神。本课程学习的目的在于让学生理解有机化学课程中反应的基本原理与方法,并且能够通过相关操作去验证反应是否可行与正确。更重要的是,本课程可以培养学生观察、分析、解决问题的能力,通过实验,引导学生观察实验现象,分析实验结果,培养学生的独立思考能力和创新意识,鼓励学生对实验进行自我设计,激发学生的创新精神。但是由于目前这门课程没有达到想象的教学效果,所以结合本校实际情况对化学师范专业的有机化学实验课程进行改革。
2有机化学实验课程目前存在的问题
2.1实验教学条件较为落后
由于学院班级比较多,大型实验室比较少,所以在有机化学实验课程中,基本采取错峰上课,所以一个实验室基本上是三个班级共同使用。而且由于每个班级人数也比较多,所以在老师演示完后,大多采取多人一组的实验方式,也就是多人共用一套实验装置。这就导致在整个实验过程中,往往由学习成绩好的人来统筹负责,学习成绩不好或者动手能力差的人可能没有机会去参与到整个实验中。另外,有些实验装置过于老旧,在一定程度上会影响学生做实验的直观体验,大大降低了学生做实验的积极性[3]。
2.2实验内容比较单一
在实验内容的选择上,一方面老师们考虑到安全性和环保性的问题,选择的都是一些危险系数比较小的,使用的试剂和仪器比较简单的基本操作实验和验证性实验,缺乏综合性的、设计性的实验;另一方面由于实验条件的限制,学生真正感兴趣的一些创新性实验和经典实验无法开展,学生的动手能力和创新能力得不到有效提高,无法满足对学生综合素质和创新能力培养的需求。
2.3课程缺少思政元素的融入
随着教育环境的改变,教育目标也发生了一定的变化。学生不仅要掌握相关知识,更要利用所学的化学知识去解决生活与社会中的问题。所以,引入思政元素是非常有必要的。通过在有机化学实验中融入思政元素,可以帮助学生更好地了解有机化学知识,同时也有助于培养他们的实践能力、团队合作精神和爱国主义思想。但是目前实验课程缺少思政方面的教学,为此,将“立德树人”作为教育的根本任务,对本课程进行思政元素的添加。
2.4课程评价体系单一
有机化学实验课程评价体系过分重视理论知识及实验报告的撰写,从而忽视了学生的课堂动手能力以及实际应用能力。课程评价体系比较单一,主要由平时成绩和期末成绩组成,平时成绩占比30%,主要看中的是实验报告的完成;期末成绩占比70%,主要采取的是线下考查一些有机基本实验的操作,比如分液、萃取等。近两年由于新冠肺炎疫情等原因,期末主要采取纸质试卷考查学生对理论知识的掌握情况,无法真正地反映出学生对实验的掌握情况,不利于教师因材施教,教学质量和教学效果难以提升。
3有机化学实验课程人才培养现状
3.1学生的实验安全意识比较薄弱
有机化学实验室经常会有一些危险药品或者仪器,这就需要学生有充分的实验室安全意识。尽管所有学生在进入实验室之前都要通过实验室安全考试,但是在天气比较炎热的时候,有些学生不穿实验服,甚至穿着短裤、拖鞋来实验室,严重违反了实验室安全守则。同时,还有些学生认为做的都是一些基础性的有机实验,都是老师精挑细选后的没有太大危险性的实验,即使操作不得当,也不会有太大的安全问题。正是由于这些学生从心里不重视实验室安全问题,所以当危险发生时,他们会更加慌乱无措。在这种情况下,如果使用不正确的方法来处理,往往会造成严重的后果。
3.2学生实验的基础操作不规范
部分学生在学习过程中,学习方法和学习习惯依然比较传统[4]。他们可能更注重理论知识的学习和理解,认为掌握了有机实验的基本原理和大概步骤即可,而且大部分实验的操作也比较简单,认识不到动手操作的重要性,从而忽视了实验操作能力的培养。另外,有的学生虽然动手做了,也只是敷衍了事,为了完成课程任务,根本不在意实验过程中的基础操作和实验结果。长此以往,学生的实验基础操作并不规范。
3.3课程教学模式单一,学生缺乏主动性
在有机化学实验教学过程中,教师往往采取传统的讲授型[5]教学模式,在实验开始之前,教师会逐一讲解实验目的、实验原理、实验步骤等。整个讲解过程可能持续30~40 min,有的复杂实验的讲解时间会更长,这就会使学生的注意力分散,错过一些重要的实验关键点以及注意事项,导致最后实验失败。在实验中,学生也只是根据实验员课前准备好的实验试剂以及实验仪器并按照实验书上的实验步骤来开展实验,只是一个没有思考过程的机械操作。另外,有的学生会认为实验课成绩评定主要看的是最后实验报告的完成情况,课上的实验操作的分数占比不多,所以在实验过程中也只是简单了事,缺乏对实验的思考与创新,不会利用实验过程去解释理论课所遇到的疑问,不利于学生培养自身的创新意识与提高实验能力。
4有机化学实验课程教学改革探索
4.1实验室安全体系化
在有机实验过程中,有很多危险因素,包括危险的化学试剂、易燃易爆药品以及材料等。而且在实验开展过程中,由于人员较多,环境相对密闭,安全风险具有一定的叠加效应,所以强化实验室安全具有一定的必要性。结合学校实际情况,可以从以下几个方面入手:一是强化学生的实验安全意识。虽然在进入实验室之前,学生会进行网上的实验室安全考核,但是这并不能从根本上使学生意识到实验室安全的重要性。因此,学院可以结合高校实验室安全事故案例开展实验室安全讲座,让学生真切地感受到发生在身边的安全事故,进一步增强学生的安全意识。二是开展相关的线下培训,主要学习危险事故的预防和急救、实验室受伤的基本处理方法以及实验室的安全管理制度等内容。增加模拟演练,包括化学品泄漏、火灾等紧急情况的处理。这些演练可以帮助学生掌握应急处理技能,提高应对突发事件的能力。将以上这些纳入学生的“实验室安全考核”环节,学生通过考核之后才可以获得实验课选课资格。三是教师应在实验开始前告知学生实验过程中可能存在的安全隐患、预防办法及应急措施。在实验过程中也要仔细巡查,及时为学生排除安全隐患。四是加强实验室危险化学品的管理。对危险化学品的使用,教师应该严格遵守相关规定,加强对学生使用药品的监督并且定期进行检查和维护。
4.2注重教学模式多元化,线上线下相融合
在目前教学形势下,应采取措施促使教学模式由单一化走向多元化,使“教师为主导”转变为“学生为主体”。一方面,教师在课堂上可以借助多种授课方式进行授课,比如讲授法、问答法、练习法、讨论法等,帮助学生增进对知识及问题的理解;另一方面,教师可以开拓多元化的教学媒介,充分利用学院网站的精品实验课,做到线上线下相融合。在课前,教师可以在QQ群中发布下节课上课内容,让学生在预习之后带着自己的思考去观看实验视频,这样不仅可以明确下节实验课的重点,还可以规避很多实验风险。另外,教师可以指导学生充分利用网络学习平台,比如MOOC、学习通等,在这些平台上,学生可以选择自己感兴趣的内容进行学习,拓宽自己的知识面。最后,教师还可以开通线上教学,利用雨课堂等网络平台去批改作业、考评学生、答疑解惑以及共享资源,实现课程内容的立体化。
4.3开展多媒体辅助教学,提高学生学习兴趣
多媒体辅助有机化学实验教学可以使整个实验过程可视化,内容形象化、多样化,给学生带来不一样的课程体验。通过多媒体技术,比如播放视频、三维模型、图像分析,不仅可以将实验过程以实时的形式展示给学生,还可以将复杂的实验装置和原理通过三维模型等形象化的方式展示给学生,在他们对实验的原理、步骤和过程有更清晰的认识下,一定程度上可以引发他们的学习兴趣。另外,对一些有毒、反应时间较长、不易操作的实验,多媒体计算机演示可以帮助学生了解他们的实验原理及过程,增加学生的知识储备。但是,在使用多媒体辅助教学的同时应注意多媒体技术在化学实验中的应用应合理且适当,不能过分使用多媒体技术,只是把它作为优化教学效果的工具。
4.4设置开放性的选修实验
由于一些设计性实验及创新性实验的操作难度比较大,所需要的实验仪器比较复杂,可以设置一个专业的有机化学开放实验室,由专门教师进行指导,学生利用自身的休息日以及课余时间来参观学习,在网上设置专门的开放实验预约机制,学生在选定自己想要参与的实验后,自行设计实验方案,在指导老师审阅并确认安全后,学生可开展实验。实验完成后,递交相关的开放性实验论文并一起交流讨论,不仅可以进一步提高学生的实验水平,还可以培养他们独立思考和理论联系实践的能力。
5有机化学实验课程人才培养改革探索
5.1思政元素融入课堂,培养学生的责任感
在有机化学实验教学中,可以结合有机化学实验内容,引入社会现实案例,引导学生思考有机化学对社会的重要性和责任。例如,在讲解环境保护有关的有机化学技术时,可以引入水处理、废水处理等案例,让学生了解这些技术在环境保护中的作用,同时引导学生思考有机化学实验对环境保护的意义和责任。另外,应该深入挖掘有机化学实验中的思政元素,提炼出思政案例,多角度、全方位融入到实验教学中。例如,在讲解合成药物的制备时,可以引入我国传统医药文化中的相关内容,让学生了解我国传统医药文化的博大精深,同时引导学生从专业的角度重新审视这些传统文化,自觉用中华优秀传统文化和先进文化培根铸魂。总之,将思政元素融入有机化学实验教学需要教师积极探索和实践,不断总结经验教训,不断完善教学方案和评价体系,才能更好地发挥思政元素在人才培养中的重要作用。
5.2与相关企业合作,提高学生的实操技能
有机化学综合性实验的开展,主要建立在有机基础操作上,比如重结晶、萃取、分液、蒸馏、分馏、回流等,进而进行比较复杂的操作,由浅入深,循序渐进。所以如果没有扎实的基础操作能力就不能顺利地开展更加复杂的综合性实验,提高学生的实验操作基础能力是非常关键的一环。因此,对地有机化学基础实验,学院应该增加实验设施,做到“一人一装置”,这样不仅锻炼每个学生的动手能力,而且方便教师对学生的操作进行评定。在实验室学习的基础上,学院可以联系相关的公司,如有机物合成、药物制造相关企业等进行实地考察和参观,以加深学生对于本门课程的理解。
5.3强化课程考核机制,注重能力全面提升
为了更加公平客观地评价学生的学习效果,应建立一个多元化的实验考评机制,细化考核方式,以便发现学生的问题并改进。结合江苏师范大学有机化学实验课堂特点及学生情况,教师可以建立一个集实验预习考核、实验操作考核、实验报告考核、课堂表现考核、期末考试考核、小组讨论与答辩考核于一体的考评制度,这几种考核方式的占比分别为5%、15%、15%、15%、35%、15%。其中,实验预习考核应在实验开始之前完成,检查学生对本节课实验的了解情况。实验操作考核是在实验过程中对学生的实验操作进行观察和评估,包括实验技能、实验习惯、实验安全等方面。实验后要求学生撰写实验报告,对实验结果进行分析和讨论,并给出结论。教师可以通过对报告的审阅和评分,了解学生对实验的理解和掌握程度。另外,在实验教学中,教师要对学生的课堂表现进行观察和评估,包括出勤率、课堂参与度、问题解决能力等方面,进行课堂表现考核。在学期末,可以组织有机化学实验的期末考试,包括实验操作、实验理论、实验分析等多个方面,全面评估学生对有机化学实验的掌握程度,完成期末考试考核。此外,教师应致力于提高学生的学习主动性,为他们增加合作与学习的机会。教师可利用课余时间将学生分成若干小组,让他们对有机化学实验中的某个主题进行讨论,并撰写论文或制作PPT进行答辩。通过小组讨论和答辩评估学生的团队协作能力、口头表达能力、文献查阅能力等多个方面,在一定程度上可以强化他们对知识的理解,提高他们的学习主动性。通过这种考评机制,教师不仅可以了解学生对知识的掌握情况,还能考查学生的实践操作和应用能力,使最终成绩更加真实客观,有效规避了考核的片面性,充分激发了学生的积极性及创新能力。
6结语
在“科教兴国,人才强国”的战略背景下,本文提出了一系列课程改革及人才培养措施以提升有机化学实验课程的教学效果。经过实践证明,该课程通过对实验内容的调整、教学模式和人才培养模式的创新,学生不仅学习的积极性和主动性大大增加,还在一定程度上提高了学生的实践操作能力、创新意识和创新能力和团队合作精神,对培养新时代应用型人才具有重要意义。
参考文献:
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[2]高惠惠.高校有机化学实验教学改革的初探[J].广州化工,2020,48(13):171-173
[3]沈立峰,吴金环,张陈文.影响大学生学习积极性的因素的调查分析与对策[J].中国农业教育,2003(2):18-20.
[4]刘昱,韩雨婷,邢蓉.物理化学课程教学改革探索[J].云南化工,2021,48(9):172-174.
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