有关制药专业有机化学实验教学改革初探论文

化学毕业论文 时间:2018-09-02 我要投稿

  科学实验是知识的源泉,是推动社会进步及科学技术发展的重要动力,科学实验是人类认识自然及最终改造自然的最直接的活动,只有在不断的实践中改革和发展,才能推动社会进步,有利于人类的生存。时代要求人才培养模式由专科型向综合型发展,因此我们必须在有机化学教学中重视学生对实验理论知识的掌握,为培养学生综合能力和创新能力奠定基础;时代要求化学实验改革既要满足创新人才的培养要求,又要实现绿色化,为人类生存和自然和谐发展提供良好的环境,也就是说,改革后的实验要把创新能力的培养和实现绿色化结合起来;时代要求我们培养具有独立分析问题和解决问题及综合能力强的复合型人才,为此我们为学生开设具有创新性的综合实验和设计性实验,从而为培养新型化学工作者奠定基础。为此,我们在制药专业有机化学实验教学中进行了一些大胆的改革,我们的具体做法如下:

  1重视学生对理论知识的掌握,为培养学生综合能力和创新能力奠定基础

  长期以来,不少实验课教师认为,实验课就是让学生动手做实验,实验原理请学生自己看教材就行了,其结果是培养的学生只会“照方抓药”。笔者认为,实验理论知识的掌握,对于学生实践能力的提高和创新能力的培养具有重要作用。有机化学实验中涉及的实验理论知识主要是实验技术原理和化学反应原理。我们在实验课的基本操作和基本技能训练阶段,由教师向学生讲解实验操作原理和反应原理,使学生在实验过程中明确每一步操作需要解决的问题和可能出现的实验现象,“知其然”,也“知其所以然”,并引导学生将相关的理论知识应用于具体实验中,训练他们正确设计实验(设计正确方法、实验条件、仪器和试剂)和解决实际问题的能力。重视对实验理论知识的掌握,不仅为综合性、设计性实验的顺利实施提供保证,而且为学生综合能力和创新能力的培养奠定了重要的基础。

  如在“环己烯的制备”中环己烯粗产品用饱和食盐水洗涤,既有利于分层,又可利用盐析效应来减少环己烯在水中溶解造成的损失。而在“正溴丁烷制备”中正溴丁烷粗品用水洗即可。完成这两实验后,学生基本掌握了有机物粗品洗涤液的选择原理,在以后的合成实验中,学生依据所查阅的物理常数中化合物在水中的溶解度,即可掌握洗涤液的选择。在设计实验“苯甲酸、苯酚及环己醇的分离提纯”中,设计分离苯酚的步骤时,学生均考虑到用盐析效应降低苯酚在水中的溶解度,有部分学生选用氯化钠固体来饱和苯酚水溶液,取得了较好的效果。

  又如,酸催化下醇和酸的酯化是典型的可逆反应,从化学反应原理上说,促使平衡向生成产物酯的方向移动的主要措施是增加反应物浓度及将产物从反应体系中分离出去。但从实验技术原理看,反应体系不同,合成反应所采用的装置不同。教师在讲解“乙酸正丁酯的制备”实验时,讲清楚反应原理和实验技术原理,介绍采用分水器把产物中小分子物质(水)从反应体系中分离出去的方法促使平衡向生成酯的方向移动。在讲解分水器分水原理及使用方法后,提出“在什么情况下可使用分水器分水”的问题请同学思考。在设计实验“冬青油的制备”实验方案设计中,由于甲醇的沸点低且可与水互溶,想用分水器的同学就提出在分水器中加入吸水剂,还有的同学提出将吸水剂置于索氏提取器中吸收所生成的水来实施酯化反应。虽然有些设想不成熟,但已体现出实验理论知识的掌握在激发学生创新性思维中的作用。

  2使有机化学实验内容绿色化,为人类的生存和自然的和谐发展提供良好的环境

  2.1研究开发绿色化的教学内容

  绿色化的教学内容是实施绿色化教学的核心问题。绿色化的基本内容是:由无毒害的原料,在无毒害的催化剂、溶剂等反应条件下获得对环境友好的产物。必须根据这些要求来选择、组合和规范教学内容,才能符合真正意义上的绿色化教学。目前我们虽然还不能完全达到这些要求,但长期以来都是在不断朝这一方面努力实践。

  2.1.1取代或改革毒性比较大的传统实验题目

  从20世纪80年代起,我们便取代了一些毒性大的有机制备实验,如苯和液溴制备溴苯,由苯的硝化还原制备苯胺、苯乙酮的制备等。其中在苯乙酮的制备和硝基苯的制备中所使用的苯能导致造血系统中毒,无水三氯化铝对皮肤有刺激作用。在苯胺和硝基苯制备实验中所接触的硝基苯和苯胺等有致癌作用。对这些实验中的基本反应用相应的试管性质实验加以强化,以便学生获得感性认识,加强对有机理论知识的理解;对这些实验中的基本操作则选择一些毒性小的制备实验进行训练。另外,在传统的乙酸正丁酯的制备实验中通常采用浓硫酸做催化剂,实验中会产生大量废酸。我们采用高效、无毒、无害的固体超强酸作为催化剂,并可以分离回收重复使用,从而大大减少了环境污染。

  2.1.2取代毒性大的反应试剂并开展微型实验教学研究

  如经典实验苯乙酮制备中要用大剂量苯作为原料和溶剂,我们用生理毒性比苯小得多的甲苯代替,改为制备对甲基苯乙酮;在苯甲酸乙酯制备中本来都用苯作为共沸除水剂,而我们改用基本无毒性的环己烷共沸除水,平均产率达到85%。在微型实验对氯苯甲醛的歧化反应中尽管需用3mL甲醇为溶剂,我们仍未掉以轻心,改为5mL乙醇代替。其反应产物之一对氯苯甲醇(产量只约50mg),原文献记载其纯化方法是用甲醇进行结晶,在改用其它溶剂试验的过程中我们发现了该产物具有易升华的性质,遂用升华法代替重结晶,效果很好,这样不仅简化了步骤,还增加了一次训练升华操作的机会。

  20世纪90年代初我们跟踪国外有机实验教学改革的新走向新潮流,积极开展微型有机实验教学研究。在大量试验的基础上选择出3个具有典型意义的微型实验,经过改造以适合国情之后将它们列人教学计划,实施大面积微型实验教学。

  微型实验的宗旨是以尽量少的化学原料和试剂获取尽量多的化学产物及信息。这是现代科学研究的重要方法之一。因此,一方面,微型实验成本低、污染少、效率高,是绿色化学的一部分;另一方面,微型实验是一种新的教学手段和方法,具有多种教学功能。其突出的优点是,实验规模更切合近代科研实际,实验方法更符合科研要求;它的安全性、低成本更有利于进行设计性、开放式实验教学。因此,在提高学生实验水平、培养科研能力、培养创新思维能力、提高科学素质等方面,微型