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篇1
作者:隆金橋 單位:百色學院化學與生命科學系
評價方式簡單,對學生的學習沒有壓力有機化學實驗學生學習評價方式分平時成績和期末成績兩部分,而平時成績主要來源于學生的實驗報告,在評價實驗報告時主要看報告寫得怎么樣及實驗數據的處理和分析,對實驗過程和實驗態度難于評價。實驗報告也是流于形式,大部分學生都是照抄教材,實驗過程照搬硬套,被動地驗證、機械地重復。如一個合成實驗包括對實驗過程的認識處理,實驗儀器的安裝、產品的提純、后產物的處理等諸多連續的過程,一些學生只重視實驗的結果,不重視實驗的細節和過程,操作不規范、不熟練,認為過程是小事,只要做出產品就行[1]。一些學生沒有良好的實驗習慣和科學態度,設計實驗的能力差,缺乏對實驗進行修改、更新、提出異議的勇氣[2]。在實驗過程中一般一個老師帶15個以上的學生,很難對每個學生的實驗細節進行評價。
教學大綱的改進和教材編寫自2006升本以年以來,實驗室按照加強基礎、培養技能、體現地方特色、反映最新科技新成果的原則,組織人員編寫了有機化學實驗教學大綱,并進行了多次修改,根據不同專業的情況,刪除了驗證性實驗(師范類專業不刪除),增加了綜合性與設計性實驗,整個實驗大綱側重于培養學生的基本實驗技能和綜合能力。在教材方面,參編了廣西高校自己編寫的有機化學實驗,全書分為有機化學實驗的一般知識、有機化學實驗的基本技術、有機物的分離提純辦法、有機物物理常數測定和波譜分析、有機物的制備、天然有機物的提取、現代有機合成實驗新技術與新方法、綜合性化學實驗和研究/設計性實驗、有機化合物的性質實驗等十個部分。基本操作訓練立足于讓學生掌握常用儀器設備的基本使用方法、實驗操作的基本技能,加強有機化合物的分離、純化技術;有機化合物的制備實驗則以典型的有機反應為基礎,融入一些應用及影響面廣、內容較新的反應及化合物類型;天然有機物的提取實驗則以典型天然化學成分的分離純化為基礎,并融入具體的生物活性;綜合性化學實驗突出綜合訓練和應用性;研究/設計性實驗僅給出合成要點或思路,以學生為主體進行研究訓練。本教材的定位是廣西高校用的實驗教材,體現了地方特色:一是鄉土性,選用較多例子是和廣西優勢特色資源有關(當然還要注意與通用性統一);二是先進性,把有機化學研究的新成果新技術新手段反映出來,把各高校在質量工程中取得的新成果體現在實驗教材之中;三是編排體系上比較新穎;四是在思考題和注釋上狠下功夫;五是在研究性和設計性實驗上下功夫多,側重訓練學生的思維。教學內容更新加強實驗的系列性單個的合成實驗在完成實驗后所得產品往往同實驗廢液一起集中處理掉,這樣會使實驗的成本提高,也會造成環境污染。如果能將不同的實驗內容串聯起來,使上一實驗的產品為下一實驗的原料或溶劑,就可以節約成本、減少環境污染。在教學過程中,我們根據實驗教材和實驗條件具體情況加入了系列性實驗,比如環己烯,己二酸和己二酸二乙酯的制備實驗,我們先由環己醇脫水制備環己烯,此反應生成物環己烯作為下一個實驗己二酸的原料,而生成己二酸又成為下個實驗己二酸二乙酯的制備的原料,這樣的系列實驗,具節約了實驗成本,又減少了化學藥品對環境的污染。在這樣的系列實驗中,學生只有認真地做好上一個實驗,得到理想的產物,才能為下一個實驗提供好的材料。如果上一實驗的產率太低、太少或產品的純度不夠,那么下一個實驗就無法進行下去,或者得不到好的結果[2]。因此,在進行系列實驗時,學生必須對每個實驗都要充分準備,認真研究,謹慎操作,細致觀察,才有可能完成這一系列實驗,這即有益于學生實驗技能的提高,又可以培養和激發學生對有機化學實驗的興趣,提高了學生的綜合素質。加強綜合性、設計性實驗,培養學生的綜合素質原用《有機化學實驗》教材中化合物的制備,大多是單個有機化合物的制備,缺少綜合性、研究性/設計性與創新性強的實驗內容,不利于培養學生的動手能力、分析問題、解決問題的能力,更不利于創新能力的培養。
綜合性、研究性/設計性實驗是實驗課程知識的綜合體現,勢必能夠提高學生綜合思考問題的能力,進一步培養學生的創新能力。所以在教學計劃的制定過程中加強綜合性、設計性實驗,比如秦皮中七葉內酯和七葉甙的分離純化,就是一個綜合性實驗,這個實驗包括多種基本操作,如回流、萃取、蒸餾等,可以在短時間內讓學生學會較多的實驗單元操作,同時實驗內容貼近生活,增強了學生的學習興趣,培養了學生的綜合素質。增加地方特色項目,培養學生的學習興趣教學過程中,我們還注重學生學習興趣的培養,增加了地方特色、貼近生活的實驗項目,比如黑胡椒中胡椒堿的提取、從茶葉中提取咖啡因等。學生在實驗過程中,所用原料是日常飲用的茶葉和煮菜用的黑胡椒,會大大激發他們的實驗興趣,提高他們的學習積極性,同時也激發了學生對于日常生活的觀察和探索的興趣,從而培養了學生科學研究的能力。更新教學模式和教學方法根據我校的教學條件和有機化學實驗的特點,我們大膽進行改革,對一些基本操作訓練的實驗,我們通過多媒體的方式展現給學生,讓學生掌握基本操作,比如簡單蒸餾操作,我們通過多媒體,把蒸餾所用的儀器,實驗條件,實驗注意事項,安裝儀器的順序、拆儀器的順序等一步一步的演示給學生看,讓學生對蒸餾裝置和實驗條件有比較深刻的認識。在研究性實驗中我們要求學生主動參與、根據實驗內容認真查閱資料,提出實驗方案,審核通過后才能進行實驗研究,這樣可以提高學生學習興趣,讓學生領悟科學研究的方法,從而構建了“穩基礎、抓能力、促創新”的探究式有機化學實驗教學模式。加強學生實驗的評價,培養學生嚴謹科學態度加強學生實驗的評價是對學生實驗成果的肯定重要體現,是培養學生嚴謹科學態度的重要方法,學生平時成績的評價除看學生的實驗報告外,還要對學生的實驗態度、實驗操作,對實驗過程中突發事件的處理,團結協作等方面進行評價,這樣的評價才是學生平時成績有較完好的體現。評價的方法是教師先制定相應的評價細則,從操作,實驗過程,注意事項,失敗及其原因,實驗效果,團結協作等六個方面進行評價。導師不一定每個實驗對每一個學生都進行全面的評價,可以每次實驗對一、兩組進行評價,依次輪流進行。
有機化學實驗教學自改革以來,學生的學習積極性、主動性得到提高,實驗動手能力得到加強,分析和解決問題能力有很大改善,學生進實驗室的主動性增加了,探索研究的氣氛濃厚了,參加廣西高校大學生化學化工類論文設計競賽和“挑戰杯”大學生課外學術競賽的學生增多了,論文質量一年比一年好。當然,有機化學實驗教學改革是一項系統工程,今后將繼續推進有機化學實驗教學改革的深入發展,繼續探索教學模式與方法,切實提高有機化學實驗教學的質量;繼續注重對學生動手能力、思維能力、創新精神和科研能力的培養,培養適應社會需求的高素質應用型人才。
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改變單一的教學模式,促進教學方法的更新,培養創新能力。有機化學教學,不是要學生死記硬背諸多有機物質的結構、性質、用途和制備方法,而是要讓學生掌握研究問題的方法和思維規律,培養學生敏捷、靈活、準確、獨創、嚴密的良好思維品質,提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。改革純課堂講授的教學方法,培養基礎扎實,知識面廣,有創新能力的現代化社會急需的創造型人才。結合本專業的教學實際,更新教學方法,把教學分成4個主要環節,即:“讀、講、做、練”相結合的方式進行。
(1)“讀”注重學生自主學習和綜合能力的培養。本科生起點較高,自學能力較強,要指導學生閱讀教材,預習和課后復習,逐步培養學生的自學習慣。
(2)“講”注重學生好奇心和學習興趣的培養。如果按傳統的教學方法按部就班地講授,學生會感到枯燥和乏味,久而久之學生的學習主動性會降低。教師應以啟發、誘導、提問、釋疑等方式進行教學,使學生盡快明白和掌握教材中的重點、難點和關鍵。或者將各種邊緣學科的精彩內容適當引入教學中,提高學生的好奇心和學習興趣。
(3)“做”注重學生創新能力和科研素質的培養。有機化學實驗課教學對培養學生動手能力、周密思考、仔細觀察、探索問題、學習興趣和科研能力方面具有重要作用,同時也是提高學生綜合素質、培養學生創新能力的重要途徑。高度重視實驗教學環節,增設綜合性、研究性實驗,選擇與專業密切相關的基本操作進行強化訓練,通過做實驗激發學生的學習興趣,培養和提高學生操作技能、動手能力、觀察能力和思維能力,培養學生嚴謹、科學、實事求是的學習態度。
(4)“練”注重學生分析問題和解決問題能力的培養。通過多種練習方式,課堂的邊講邊練,課后的作業練習等等。此外,開展討論、撰寫小論文、專題講座以及舉行知識競賽活動,靈活運用各種方法,全面提高學生的綜合素質。
3采取多種教學手段,激發學生興趣
教師利用信息技術授課,可以讓教學內容以各種形式呈現,激發學生學習的興趣,建造學生可參與和自主學習的環境,從而發揮學生的主體性。多媒體教學手段拓展了課堂的時間和空間,可使復雜抽象的知識簡單化、具體化。有機化學結構、反應機理、電子效應等教學,概念多且抽象、枯燥,因學生缺乏空間結構意識和空間想象力,黑板上的平面板書無論如何也難以喚起學生的共鳴,是教學的難點。采用多媒體教學可以插入圖片和視頻,動畫或漫畫,逼真的主體畫面、清晰的比較鑒別、精練的規律歸納,牢牢地吸引住學生,激發他們的求知欲。另外,利用計算機多媒體技術可以做到高密度的知識傳授,大信息量的優化處理,大大提高課堂效率,較好地解決當前有機化學課程(特別是非化學類的有機化學課程)學時數少和教學內容多的矛盾,因此在教學過程中適當地使用多媒體輔助教學,對提高教學質量具有重要的意義。但對于多媒體技術的運用要注意和課程內容的有效結合,做好相應的編排和合理使用,避免因為過分追求信息量而出現的內容混亂及繁雜。另外,當前學生的社交手段中,網絡是重要的一種方式,QQ、BBS等使用較多,如何利用這些媒介拉近教師與學生之間的關系進而提高他們對有機化學的興趣對于培養學生創新性思維有著重要的意義。針對有機化學內容分散,知識點多的這種情況,我們充分利用了網絡媒介進行課下輔導,取得了良好的效果。利用FTP進行課件公開,方便學生查閱,創建QQ群進行討論和答疑,并在QQ空間上將典型問題列出并加以解釋,這種方法促進了學生的主動學習,并且可以及時獲得疑難問題的針對性解答,拉近了師生距離,也有效提高了教學效果。
4深化實驗教學改革
有機化學是我校的校級精品課,它是一門以實驗為基礎的學科,在大學二年級開設。此階段的學生正處于實驗技巧、獨立實驗能力提高的階段,因此做好這一階段的教學,對培養學生的實踐能力與創新能力有著極其重要的意義。
4.1將單元實驗整合成綜合型實驗
《有機化學實驗》教材中化合物的制備,大多是單個有機化合物的制備,缺少綜合型、設計型與創新型強的實驗內容,不利于培養學生的動手能力、分析問題解決問題的能力,更不利于創新能力的培養。綜合型實驗是該實驗課程知識的綜合體現。所謂綜合型實驗既包括多步驟連續綜合實驗又包括合成、分離、提純以及檢驗等實驗。多步驟的綜合實驗不但可以提高學生的實驗技能,緩解由于擴大招生,學生人數增多,實驗藥品消耗多的矛盾,節約經費開支。同時,多步驟綜合實驗,由于試劑的回收利用,減少了對環境的污染,有利于環境保護,體現了綠色化學的特點。
4.2增加綠色應用性綜合型實驗
隨著綠色化學的提出,科學實驗的環境保護問題越來越引發人們的關注。因此,我們增加了天然有機物提取等實驗內容,如從茶葉中提取可作為中樞神經興奮藥的“咖啡因”和“茶多酚”,以取代原有機化學實驗中毒性較大的“環己烯的制備”和“偶氮苯的制備、光異構化和薄層色譜實驗”兩個實驗。既激發了學生學習有機化學的興趣,又培養了學生將實驗成果及時轉化為經濟效益的意識。
4.3開設開放實驗
在本科生完成有機化學實驗必修課的同時,適時增設開放型試驗。開放實驗首先要滿足以下一些要求:
①具有綜合性;
②實驗的綠色化;
③必須是學生愛做的實驗;
④能豐富學生的知識水平。另外,還要具有如下五個特點:一是實驗時間和空間的開放;二是實驗內容上的開放;三是指導方法上開放;四是教學手段和管理手段的開放;五是實驗教學評價的開放。這種實驗教學方式的根本目的就是克服傳統實驗教學中學生的角色比較被動的弊端,注重學生的主體作用,激發學生的創新積極性。
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2.各項政策不到位。
建議政府、化學界、環保界,尤其是教育界應根據實際情況設立綠色化學及綠色化學教育獎項,提出各種綠色化學教育的政策法規,建立合理的綠色化學化工教育考核制度。相信有各種政策的保障,各種獎項的頒發,必將會加速全社會綠色化學意識的形成,實現人類社會的可持續發展。
3.教育體系不完善。
教師在課堂教學、實驗教學過程中應始終貫徹綠色化學思想,要讓學生了解綠色化學,樹立起綠色化學意識,培養其從事綠色化學研究與開發的能力。然而,我國目前的高等教育機構還沒有形成完備的綠色化學教育體系,更不用說基礎教育了。因此應該建立起一系列合理的綠色化學教育體系,以促進綠色化學教育的順利發展。綠色化學的發展將對環境保護起重大作用,它為人類的可持續發展提供了技術保證。綠色化學進入教育領域,從而進入化學教育,符合時代的呼喚。
二、有機化學教學中開展綠色化學教育的策略
1.在有機化學課堂教學中滲透綠色化學教育。
面對化學學術界悄然進行的綠色革命,廣大的化學教育工作者不能無動于衷,尤其是將來作為社會的科技革命主動力的大學生更應該受到綠色化學教育,這就要求我們講究策略,指行動或行動計劃,以及為解決某問題或達到某目標而有意識做出的各種活動。可喜的是,目前已有部分重點大學如中國科技大學開始開設“綠色化學”課程。但是,仍然有不少高校的教師未能意識到將此重要的新信息傳遞給學生的重要性。另外,雖然有部分高校已開始著手為研究生或高年級本科生開設“綠色化學”課程,但在當前相當多的高校存在教學課時緊張的狀況下,又帶來了專門的教學時間難以安排的新矛盾。因此,在有機化學教學中進行綠色化學教育的滲透,不失為解決問題的好辦法。在有機化學教學中進行綠色化學教育的滲透。具體來說,就是在進行有機化學教學時,對教學內容涉及有關綠色化學知識的方面,給予適時地、適量地介紹,通過這種畫龍點睛的教學改革,可使學生在潛移默化中受到綠色化學教育。同時又不對原本非常緊張的教學安排造成新的沖擊。
2.在有機化學實驗教學中加強綠色化學教育。
化學是一門以實驗為基礎的學科。有機化學實驗是化學科學賴以形成和發展的基礎,是檢驗化學知識真理性的標準,是提高學生科學素養的重要內容和手段。有機化學實驗也是化學教育的最有效的教學形式。除此之外,有機化學實驗還具有重要的教育教學功能。從認識角度看,有機化學實驗是為學生提供化學教學認識問題的主要途徑,它為學生檢驗有機化學理論、認識有機化學科學知識、驗證有機化學假說提供了科學依據。從方法論角度看,有機化學實驗是培養學生掌握實驗操作過程、實驗方法的重要手段。從教學論的角度看,有機化學實驗能創設一定教學情景,轉變學生學習方式,有效激發學生學習興趣。學生可以從有機化學實驗現象中去認識有機物,并通過自己的操作來培養各種能力,進而促進思維的發展和綜合能力的提高。教師將有機化學實驗置于一定的化學教學情景下,為實現一定的化學教學目的,而展開的一系列教學活動,就是所謂的“化學實驗教學”。有機化學實驗教學是有機化學教學的重要組成部分,其對學生的科學思維、動手能力、創新意識的培養起著重要的作用。有機化學實驗教學與綠色化學的聯系最緊密、最直接,是培養學生“從我做起”的好陣地,也是培養學生綠色化學意識的重要途徑。有機化學實驗教學能促進學生在知、情、意、行等方面統一協調發展。有機化學實驗是有機化學學科的基石和學生可以直接感知的事實,通過有機化學實驗教學來培養學生的綠色化學意識是一個最好的切入點。在實驗教學中開展綠色化學教育是歷史的必然。當然,綠色化學與有機化學有著天然的血肉聯系。因此,在有機化學實驗教學中滲透綠色化學是最為合適的。學生在做實驗的過程中,通過自己親身體驗來理解綠色化實驗確實能減少或根本不產生污染,從而形成綠色化學意識。將一些傳統實驗方法與經過綠色化改進的綠色化實驗方法進行比較,以此來說明通過用改進的綠色化實驗向學生滲透綠色化學教育是有效的途徑。
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(抽象的東西具體化、深奧的東西明顯化)在實踐中不斷總結經驗摸索規律,充分發揮教師的主導地位。有意識地教學生從規律中掌握相關理性知識。有機化合物的命名是《有機化學》的重點也是難點。而烷烴的命名則是有機化合物命名的基礎。因此講好烷烴的命名,使學生掌握好命名原則。這點對學生學好有機化學尤為重要。所以開始講烷烴命名時應將學習進度放慢一些,多列舉例題反復練習。讓每個學生把系統命名的規律都掌握,才能為以后的學習打下基礎,而課本講命名的步驟不太好記,教師自己編寫口訣,既調動了學生的積極性又活躍了課堂的氣氛,又掌握了知識。烷烴的命名口訣為“選定長碳作主鏈,按照碳數稱某烷,支鏈近端為起點,主鏈依次把號編,支鏈名稱寫中間,阿拉伯數冠于前,支鏈名稱若相同,合并起來為二三,支鏈名稱若不同,復雜在后簡在前”。學生在老師的引導下,熟練掌握了烷烴的命名,從烷烴的命名中掌握規律,運用到烯烴和炔烴中去,差別僅在選主鏈上,前者為“長碳鏈”后者為“含雙”或者是“含三”上,以至于后面的醇、酚、醚、醛、酮、羧酸的命名都可以用此規律,駕馭這種規律為以后各類有機化學的命名打下了基礎。
三從教學中設置疑問激發學生的求知欲
在教學中巧妙的設置疑問能夠集中學生的注意力,激發學生的學習興趣。使學生產生強烈的好奇心和求知欲。提高學生學習化學的積極性。如講“苯分子機構”時先向學生介紹苯的分子式(C6H6)和結構式。然后回顧烷烴和烯烴的化學性質。根據苯的結構式向學生提問。苯能使高錳酸鉀褪色嗎?根據已有的知識學生都回答:“能”接著通過演示實驗,證實回答是否正確。結果不褪色,學生的頭腦中就可以產生疑問。他們急于尋找原因,在恰到好處的進行解釋這樣學生就會聽得很仔細,興趣很濃厚。加深學生對所學知識的理解和掌握。另外,通過實驗還可以培養學生觀察、分析、解決問題的能力。
四在教學中列舉
一些生活實例來提高學生的學習興趣在日常的教學中應多聯系生活中的實際,讓學生感受到生活中處處有化學從而使學生對化學產生濃厚的興趣。運用我們所學的知識來剖析酒后駕車的原因。日常飲用的各類酒都含有不同量的酒精(乙醇)。若飲酒過量,就會引起中樞神經系統的興奮及抑制狀態。那么司機酒后駕車發生交通事故的概率就大大增加,所以為了減少交通事故的發生,我國嚴格禁止酒后駕車。那么,怎樣判斷司機是否屬于酒后駕車呢?一種科學簡便的檢測方法是通過化學試劑顏色的變化進行判斷。這種方法是讓司機呼出氣體通過盛有硫酸酸化處理的三氧化鉻硅膠檢測儀進行檢測。通過是否使儀器內物質又橙紅色變為綠色來判斷。原因是乙醇蒸氣會被氧化成乙醛同時三氧化二鉻被還原成綠色的鉻三離子。通過類似的方法,在教學過程中多舉例說明便可大大提高學生的學習興趣。
五在教學中恰當的進行演示實驗
可以加深學生對知識的理解在教學中恰當的演示實驗,可以將使學生對所學的知識清晰化:如講尿素時,縮二脲的生成和縮二脲的反應純屬理論學生經常混淆,難于記憶。但通過實驗將尿素放入干燥的試管中加熱后產生難聞的氣味,繼續加熱至試管內形成白色固體,在白色固體中加入氫氧化鈉和硫酸銅溶液,即呈現紫紅色,這就是縮二脲反應。若在尿素中直接加氫氧化鈉和硫酸銅溶液時,不會出現這樣的顏色反應,這就說明有縮二脲的生成而無縮二脲的反應。能發生縮二脲反應是分子中含有酰胺鍵的緣故,也就是說凡是分子中有酰胺鍵的化合物都能發生此類反應。比如蛋白質。通過實驗,還可以培養學生觀察、分析、解決問題的能力,有利于日常的教學。
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1.實驗教材建設得到加強
為提高有機化學實驗教學質量和學生學習的興趣,我們對實驗教材進行了大膽改革,自編了一套適合本校各專業實際的有機化學實驗教材。教材秉承現代教育理念,摒棄“小而全、面面俱到”的常規編法,選擇了有機合成實驗的基本操作,使學生在學習過基本知識、基本理論后,通過實驗能夠掌握有機化學實驗的基本操作技能,并能應用多種實驗技術和方法來探究化學反應,掌握化合物的制備、分離和結構鑒定及表征的方法;精選了涵蓋近年來有機化學發展起來的有代表性的新反應、新技術、新方法等的基礎性實驗和綜合性、設計性及創新性實驗,使教材體現了學科前沿,體現了對學生工程素質和意識的訓練,體現了素質教育和創新能力與實踐能力的培養,有利于學生知識、能力、素質的協調發展。
2.實驗教學人員專業素質得以提高
實驗教學質量的保證,實驗教學改革深化,對學生動手能力和創新能力的培養,需要一支愛崗敬業、實驗技術水平高、結構合理的高素質的教師隊伍。為適應新的教學要求,我們對實驗教學人員進行了全方位的培訓,采用專職和兼職相結合、一帶一的教學方法,提高實驗教學人員的專業素質。結合實驗課內容,教師把個人的科研項目介紹給學生,讓學生充分地認識到實驗教學的重要性。經過建設,已經形成了一支由教授、學科帶頭人帶隊,實驗教師積極參與的教學理念先進、學術水平較高、科研能力強、精于實驗教學并熱愛實驗教學的實驗教學人員隊伍。
3.加強實驗內容和形式的改革
有機化學的實驗內容和教學形式方面的改革主要體現在以下幾個方面:
3.1精選基礎實驗。
每學年都要根據實際情況修訂各專業有機化學理論課及實驗課的教學大綱,課程組教師根據大綱精選基礎實驗,這些實驗旨在訓練學生掌握實驗基礎理論和基本操作技能與實驗方法、數據測定與記錄及分析實驗結果的方法。通過訓練,學生都能掌握基本操作技能和技巧。
3.2精心設計增開綜合性、設計性實驗。
除基礎實驗外,學生還須選做一定數量的綜合性和設計性實驗,進行新實驗項目的“開發”[2]。為此,我們指導學生查閱文獻,提出設計方案,并由教師組織學生討論實驗方案的可行性,修改實驗方案,從藥品試劑的準備到實驗結果的分析都要求學生獨立完成。在實驗中遇到的問題,教師不直接告訴學生解決方法,而是要求學生自己分析,尋找問題的答案,培養學生解決實際問題的能力,并要求學生最后寫出實驗小結[3]。
綜合性、設計性和創造性實驗項目的開設,提高了學生學習有機化學實驗課的興趣,加深了學生對所學理論知識的理解,培養了他們獨立思考、綜合運用、創新思維等適應科研工作的能力[4]。
3.3加大實驗室開放力度,培養學生的創新能力。
開放包括兩方面:一是實驗時間開放,有機化學實驗室面向全校學生全天開放,學生可任選指導教師和實驗時間,也可網上預約實驗時間,學生還可以選擇多次重復實驗,實驗做得不滿意的學生可以重新再做實驗;二是實驗內容開放,無論是基礎實驗還是綜合性、設計性、創新性實驗,學生都可選擇,在學習中遇到的困難,學生可設計成科研方案到實驗室進行實驗。
3.4設立學生科研基金,吸引學生參加科研。
為激發學生參與科研的積極性,鼓勵師生共同從事科研,每學期設立一定數量的學生參與的科研課題由學生申報,學生自己選擇指導教師,對通過“評審”的項目,由系里提供一定的科研經費資助。學生可以從實驗準備工作入手,逐步過渡到承擔部分科研工作。參與或承擔科研工作,可以極大地提高學生學習的興趣,為進一步學習打下良好的基礎,且學生活躍的思維也對教師的科研起到促進作用。
4.利用多媒體課件,改進實驗教學方法
我們在教學中引入有機化學素材庫和仿真實驗軟件,通過多媒體演示,幫助學生理解和掌握實驗全過程,讓學生從視、聽等各個角度全面獲取教學信息,尤其是動畫演示使學生有身臨其境的感覺,調動了學生學習的積極性。
5.改革實驗考核辦法
在多年的實驗教學實踐中,我們不斷探索、改進學生實驗考核辦法,形成了一套完整的、操作性強的實驗考核辦法。有機化學實驗成績由平時成績和期末成績兩部分組成,前者占總成績的60%,期末成績占40%。平時成績由實驗預習、實驗紀律和實驗態度、實驗操作過程、實驗報告或實驗小結的成績按一定的權重相加構成。其中,實驗預習、實驗紀律和實驗態度各占10%;實驗操作過程占50%,主要根據實驗內容、實驗有無改進性訴求、有無創造性發揮、獨特性等來綜合評定;實驗報告或實驗小結占20%。對于基礎實驗,要求學生寫出規范的實驗報告,而對于綜合性、設計性和創新性實驗,要求學生寫出實驗小結,以培養學生的科技寫作能力。期末成績包括理論考試成績和操作考試成績,各占50%,理論考試在學期結束前統一進行;操作考試則由教師根據實驗教學內容,選配操作組合,并制成卡片,由學生隨機抽取,教師根據題目按照實驗原理、操作過程的注意事項及實驗中常見的現象等提出問題,學生口答或筆試后再進行操作,根據學生回答問題的準確性、操作的規范性、結果的準確度綜合給予評分。
結束語
通過對有機實驗課程的教材建設、師資培訓、教學內容、教學形式、教學方法、考核辦法和教學管理等領域的改革與實踐,一個以學生為主體,重在培養學生創造性思維、開發學生創造力的“研究性教學”模式已經構建并實踐。這種教學模式在有機化學實驗教學中引入學科前沿知識和教師自身的科研工作,將實驗內容改為以“三性”實驗,即綜合性、設計性和創新性實驗為主,基礎實驗為輔的研究型教學模式,啟迪了學生的創新思維,激勵了學生的創新行動,培養了學生實事求是的科學態度,提高了學生觀察、分析、思考、解決問題的能力。經過幾年的改革與實踐,取得了良好的效果。
參考文獻:
[1]蘭州大學,復旦大學.有機化學實驗[M].北京:高等教育出版社,1994.
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引發學生學習興趣傳統的數理化教學易給人一種呆板、沉悶的感覺,不易使習慣形象和感性思維的學生產生學習興趣。而多媒體的形象生動等特點正好可以彌補傳統教學的不足。比如,在講解酸的時候,就可用醋來作為課題引入,放映有關醋的歷史、分類及醋的妙用的視頻動畫或者是相關圖片配以和諧優美的音樂,讓學生能帶著輕松愉快的心情進入后面部分的學習。
3.幫助理解重難點內容
樹立學習的信心,保持學生學習興趣信心也是興趣產生的一個重要因素,對于在學習過程中遇到的挫折或困難,意志堅定、求知欲強的學生一定會通過不懈的努力或用不同方法解決,而另外一部分學生可能就此而受到打擊,從而影響學習積極性和學習信心,因此降低學習興趣。有機化學中一些較抽象的知識點,如有機物質分子空間立體結構和同分異構體結構,這需要學生具有一定的空間想象能力,對于部分學生來說,比較困難,如果能制作成三維效果圖或者是具有交互功能的動畫,可以達到直觀形象、一目了然的效果,學生理解起來也更加容易。
4.利用信息技術開展多種課外活動
提高學生學習興趣一是可利用課外活動時間為學生播放有機化學趣聞、生活中常見的有機化學物、有機化學反應或電視節目、魔術表演中的有機化學現象。二是建立興趣活動小組,分小組完成實踐性作業、調查性作業以及課題研究。比如課題“塑料袋與白色污染”,學生可以自行通過網絡查找、收集、加工、整理有關塑料的主要成分、化學性狀、生產加工方法,為什么會引起白色污染,如何降低污染、保護環境等,最后形成論文或電子稿。通過論壇或博客發表,與老師、同學或其他網友共享交流,通過這種方式,不僅可以提高學生的自主學習能力、團隊協助精神,還能讓他們通過發表、共享等方式得到自我滿足,增強自信心和學習的動力,從而提高學習興趣。
5.利用信息技術為學生搭建良好的自主學習平臺
創建平等的互助交流環境利用信息技術可讓學習成果得以鞏固,學習“攔路虎”得以及時解決,加強學習興趣。在教學中,我們發現許多學生可能一開始表現得還是挺有興趣,可是隨著學習內容的增多、學習難度的加深,其學習興趣就會逐漸減退。我們可以嘗試做以下幾個方面的工作:①利用化學學習網站進行課外自主學習,有條件的話,可自行建設有機化學專題學習網站,教師將教案、課件、動畫、視頻或收集整理的相關資料上傳供學生參考。同時,學生也可將自己的學習心得、經驗、研究成果上傳。②建立學習交流群,教師可以利用課外業余時間為學生們答疑解惑,及時解決學生們的學習疑問;學生之間也可就學習經驗進行交流:開設有機化學學習論壇,設立各種討論主題,學生可以根據自己的興趣愛好或者不足之處有選擇地進入相關主題進行討論交流。③利用搜索引擎、在線答疑等信息工具尋求其他網友或名師的支持。④利用輔學型課件或智能評測系統,進行自測練習,及時檢測學習效果。
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在有機實驗教學安排上,一般是學生先做一些基本實驗。掌握了一些基本實驗方法、實驗技術,經綜合性實驗的訓練。進行設計實驗實踐。因此,在學生掌握了一些最基本的操作技術,完成了一定數量的有代表性的、典型的、重要的有機反應類型的制備實驗之后。盡可能將單個的合成實驗變成多步驟的合成實驗,用前一步反應所得的產品,作為后一步反應的原料,即多步驟有機合成。比如可以設計合成1-溴-2甲基-3硝基苯。該系列實驗涉及到的基本操作有滴液漏斗的使用、回流、蒸餾、萃取分離、重結晶、抽濾、熔點的測定、脫色等。涉及到的反應有苯的鹵化、烷基化、硝化、磺化及去磺化等諸多反應。在這個實驗中,學生能獲得較多的信息,較深刻的理解到欲給甲苯的鄰位引入硝基或鹵素,首先要利用磺酰基對位進行占位反應,從而避免對位產物的生成。由于是系列實驗,每一步產品的產率及純度都關系到下一步實驗能否進行,學生必須仔細認真地對待每一步反應和每一步操作。通過這些操作既加強了基本實驗技能的訓練,又加強了理論與實際的聯系,并且前一反應的產物要用來作為后一反應的原料,因此對中間產物的質和量提出了較高的要求,杜絕了部分學生的弄虛作假。培養了學生實事求是的科學態度。
3滲透綠色化學理念,引入現代有機化學實驗技術與方法
(1)我們在實驗教學過程中有意識地向學生滲透環保意識,使學生充分認識到保護環境必須要“從自我做起”,從而養成良好的實驗行為習慣,在實驗中所產生的廢液必須分類回收,如果可能盡量做到循環利用,盡可能做到“三廢”對環境的零排放。(2)對某些有毒反應,尋找無毒替代物。如間二硝基苯的制備實驗,所用的原料硝基苯及產物間二硝基苯均為劇毒致癌化學物質,我們選用毒性較小甲基橙制備實驗取代間二硝基苯的制備實驗。而甲基橙為實驗室常用酸堿指示劑,可以大大增加了學生對甲基橙合成的興趣。(3)充分利用學生的產品,將該反應產品作為另一反應的原料,實現無廢物排放。如上面實驗合成的甲基橙,甲基橙可以作為光催化降解的模型化合物,甲基橙可以被分解為無毒的小分子。
4選擇聯系學生專業的實驗內容
基于我校化學、材料及生物類專業畢業后大部分將從事與化學、材料及生物制藥有關的工作,教學上有意為學生將來的發展做好知識方面的儲備。在實驗教學中,我們在教學內容上根據專業的不同,選擇了一些與專業聯系緊密的實驗內容,如:針對高分子材料專業及金屬材料專業我們選擇雙酚A(BPA)的制備實驗作為教學內容,雙酚A是一種用途很廣泛的化工原料。它是雙酚A型環氧樹脂及聚碳酸酯等化工產品的合成原料。雙酚A主要是通過苯酚和丙酮的縮合反應來制備,一般用鹽酸、硫酸等質子酸作為催化劑。由于高分子專業及金屬材料專業在后續課程中會講到環氧樹脂及環氧樹脂涂料的制備。前期的實驗會讓學生對環氧樹脂有更深的認識。另外我們也適當增加了精細有機合成,天然有機物提取等實驗內容如針對應用化學專業開設具有解熱、鎮痛和消炎作用阿司匹林的制備實驗。對生物工程專業學生開設茶葉中提取可作為中樞神經興奮藥的“咖啡因“等。這些實驗既激發了學生學習有機化學的興趣,又培養了學生將實驗成果及時轉化為經濟效益的意識。
5建立開放型實驗室,培養學生的創新能力
創新教育應當融入所有教學環節,讓學生多接觸需要發現、分析和解決的問題,進行思維訓練和實踐鍛煉。首先,加強開放性實驗項目的設置與管理。開放性實驗項目目前已成為應用化學專業培養方案的一個有機組成部分。而且有的項目還根據低年級與高年級學生知識水平和實驗動手能力的差異,因材施教,把科學研究訓練、科研實踐訓練分成要求不同的兩個層次,使低年級學生盡早接受研究氣氛的熏陶;高年級學生的訓練選題則盡量與教師的科研課題結合,條件具備的還與其畢業論文工作相銜接,使他們得到系統和全面的鍛煉,以期獲得更好的效果。在開放性實驗方面,我們針對基礎較扎實,求知欲較強,對化學有濃厚興趣的學生開展“大學生創新與實踐活動”。其形式將學院論證、設立由教師或學生建議的具有科研或開發背景的課題與項目,然后由學生自行組合的小組(3~5人)在教師的指導下完成研究工作,提交研究論文或研究報告。通過這種活動進一步提高學生的實踐能力和綜合素養,了解科學研究方法,鼓勵他們積極參與各項競爭,展示自己的才華。其次,繼續組織學生積極參加省內外的各類競賽,如課程競賽、化學實驗競賽等。以江蘇省化學化工實驗競賽為例,參賽以小組為單位進行,要求參賽者針對一個綜合的化學問題,設計出制備、分離、分析等詳細步驟,包括提出所需藥品及儀器設備的要求,完成論文式報告,并進行答辯。這種競賽方式可以綜合考察學生的分析解決問題的創造力、實驗動手能力、數據處理能力、科研論文撰寫能力及口頭表達能力。通過這種競賽可以總體考察學生在化學學習與實踐中的能力和團隊合作精神;檢驗化學教學的狀況。
6改革實驗考核體系,實現客觀全面評價
考核是實驗課的重要組成部分,是對學生掌握知識水平的操作技能情況的綜合客觀評價。(1)考前開放實驗室,給學生創造良好的復習條件。考前將整個學期的實驗儀器都擺出來,學生可以來實驗室進行復習,并有教師輔導。(2)正確擬定考核題目,制定統一評分標準。命題原則是以大綱為依據,注意不偏離所學的基本內容,又要考核學生靈活運用所學過知識和技能;既要反應基本要求,又要有綜合試題,使考試真正能夠起到對學生全面檢查,并利于提高學生分析問題和解決問題的能力。(3)以組為單位,現場觀摩,單兵考核。每班學生分成四組,每組7~8人,以小組為單位分批進入實驗室現場考核。按序抽簽,單兵考核,其他學生現場觀摩。現場抽簽,使學生無法猜題,這就促使學生必須對本學期所學的內容進行全面的復習,考前開放實驗室,學生積極參加,扭轉學生死記硬背應付考試的被動局面。現場觀摩受益面大,效果好。每個學生雖然只抽一個考題,但要觀摩6~7個學生的考試,觀摩別人可以發現自己的問題。(4)評定總結。小組考核完畢后,學生進行評定總結,由于考核情況相互了解,學生發言積極,氣氛活躍,最好老師補充總結。小組講評,既肯定成績,又指出存在的問題,激發了學生的進取精神,活躍了學習氛圍。教學實踐證明,改革實驗考核方法,嚴格實驗教學管理,不但使學生對實驗課的重視程度加強,也使學生的操作技能得到進一步加強。
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(2)實驗技術人員要經常與帶課教師溝通
在每學期確定教學任務之后,實驗人員和任課老師必須聯系確定實驗教學內容。進行預作實驗之后,實驗人員與任課教師應就實驗中易出現問題的地方商量出統一的處理方案。每次實驗前,實驗員需要將本次實驗中所準備的儀器設備的狀況、試劑情況、準備過程中的各類異常和具體實驗操作中的注意事項等,及時與帶課教師溝通。實驗課結束后,實驗技術人員要及時聽取教師和學生的反饋意見,發現問題及時解決。對老師及學生提出的建議和意見,在不斷吸取他人的經驗的同時,提高實驗準備的質量。
2實驗室的日常管理
(1)試劑管理
有機化學實驗室的藥品大多具有易燃、易爆、易揮發、腐蝕性強、有毒等危險性。必須嚴格按照藥品的特性為其提供儲存條件[2]。每開設一個實驗,實驗技術人員必須提前將所需試劑配制好并貼好標簽,所有需要用到的藥品要在上課前放在托盤中,并擺放在實驗室帶有通風櫥的藥品臺上,同時將取用液體的滴管和取用固體的藥匙貼上相應標簽,防止弄混污染藥品。實驗結束后,需要將所有藥品和托盤儀器放回庫房。實驗過程中,必須監督學生是否規范取用藥品,對于危險品和一些較為貴重的藥品,要求學生必須按量稱取,實驗結束后,必須認真查驗并及時歸位,以防危險品外流,發生意外事故;對于易揮發的有毒藥品,必須在通風櫥進行操作,以保證學生安全和防止污染環境;對于腐蝕性強的藥品,必須戴乳膠手套,以防出現灼燒傷。
(2)玻璃儀器的管理
有機化學實驗所用的儀器大多都是易碎的玻璃儀器,之前學生的實驗柜中的儀器擺放混亂,鐵夾、玻璃儀器混放在一起,很容易造成損壞。而且同一套儀器由各班輪用,使得每次實驗課結束工作人員都要逐個檢查實驗柜的儀器破損情況,工作量很大。因此,我們對玻璃儀器的管理進行了以下的改革:常用的玻璃儀器和實驗用品實行一柜一套,每班次的學生按學號1組負責1柜,首次進入實驗室時進行全面清點,并讓學生簽名確認。上課時實驗教師負責向學生講授儀器操作方法和注意事項,監督學生正確使用儀器,每次實驗后施行自我檢查,如果儀器出現損壞,要填寫儀器損害登記表,重新補齊,并按照儀器原價的20%進行賠償。在學期末由教師監督統一進行儀器的交還工作并簽字確認。這樣的責任制增強了學生愛護公物的責任心和自覺性,使學生對儀器的清洗和保養有了更深入的了解,同時大大降低了教師檢查儀器的工作量。由于學生責任心的增強有效減少了玻璃儀器的損害,延長了儀器的使用壽命,節約了資金儀器。一些較為貴重的玻璃儀器,如韋氏分留柱、索氏提取器等在一學期的實驗課中僅僅使用一次或幾次,如果同其他低值易耗玻璃儀器,既占空間,又增加了損壞幾率,所以有必要對這些玻璃儀器進行規范化管理[3],編組標號,由實驗教師單獨存放,上實驗課時再發放給學生,下課后及時收回庫房。
(3)實驗室安全管理
有機化學實驗室相對其他的實驗室更容易發生火災、爆炸、中毒等安全事故,因此,實驗室必須配備滅火器材、防爆器材和急救藥箱,并定期檢查、及時更新,以確保師生的人身安全和正常教學工作的進行[4-5]。在實驗之前,要注意排查實驗室的安全隱患;實驗過程中,要配合帶課老師認真檢查和監督學生實驗,及時糾正不規范的實驗操作,做好隨時處理突發事件的準備;實驗結束后及時切斷電源總開關,仔細檢查水、電、門、窗是否關閉。實驗室應注意通風換氣,廢渣、廢液應分類存放、定期回收,保證師生在一個安全的環境下進行實驗。
(4)實驗室衛生管理
由于有機化學實驗經常要用到腐蝕性強的或油狀的試劑,生成的化合物很多也較難清洗,因此有機實驗室較其他化學實驗室更容易被污染。為此,在實驗前,實驗室人員應保持實驗室的干凈整潔,使學生在舒適干凈的實驗環境中感受到保持實驗室衛生的重要性[6-7]。在實驗過程中,我們要求學生要愛惜自己的實驗臺面,例如:將高溫的蒸發皿或剛灼燒好的玻璃管墊在石棉網上再放到臺面上,以免直接放在臺面上而將臺面燒焦;如果不慎將腐蝕性試劑灑到臺面上,應及時擦掉,以免腐蝕更加嚴重。實驗結束后,我們要求每組學生各自清理自己的臺面并將衛生情況列入平時成績,值日生負責公共區域的衛生。
3實驗技術改革
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1.2儀器設備的安全使用問題
有機化學實驗室的設備主要分為兩大類,玻璃儀器類和電器類。玻璃儀器易碎,在玻璃儀器的安裝、使用以及洗滌、干燥等步驟都必須小心,很容易造成割傷等意外。在我們實驗室,一根小小的溫度計,經常因為在使用過程中操作不當,每年都有學生因此而被割傷,極大影響了學生做實驗的進度。另外做有機化學實驗通常需要加熱加壓等操作,需要用到水浴或者油浴,或者電熱套等儀器,有些學生使用電熱套不當造成短路,還有把溶劑濺入電熱套而造成冒出濃煙的情況多有發生。還有使用比較頻繁的干燥箱,都可能因操作不當出現故障,會打亂正常的教學工作。另外,一些老化的設備在使用過程中更要格外小心,防止造成安全事故。
1.3完成實驗后的收尾工作存在的安全問題
實驗完成后,我們要求學生回收實驗產物,清洗清點儀器,做好實驗臺面和實驗室清潔衛生,檢查水電是否關閉,實驗室門窗是否關閉。曾經有學生因窗戶沒有及時關閉,下雨造成實驗室的漏水殃及樓下實驗室的事件發生,造成不好的影響。
2培養安全意識的措施
2.1明確各方人員職責
完成一項實驗,需要實驗室工作人員的前期準備,作為主體參與者的學生以及指導的教師共同的分工合作協調。一般來說,實驗員為學生提供實驗所需的藥品試劑等;指導教師負責學生的整體規劃,并督促學生按規章開展實驗。不管是實驗員還是教師,要對學生安全使用儀器設備,實驗進程的合理安排,突發事件的應急處理進行培訓。作為實驗的主體—學生,我們就要做進一步的要求,在進實驗室之前要求他們對本次實驗的實驗流程和操作中的相關注意事項做好預習工作。
2.2化學藥劑的安全使用
進行有機化學實驗所用的藥品具有有毒、易燃、易爆或腐蝕性等一些特點。下面我以大學有機化學實驗的制備實驗“相轉移催化法合成苯甲醇”為例,探討如何對學生進行安全教育。在這個實驗中,要達到的實驗目的是要掌握鹵代烴制備醇的原理和方法,了解相轉移催化反應的原理及其應用,掌握機械攪拌,加熱回流,萃取,干燥,常壓蒸餾等基本操作。使用的試劑包括:苯氯甲烷,催化劑四乙基溴化銨,無水碳酸鉀,乙醚,無水硫酸鎂。那么針對試劑這一塊的安全教育,要求學生進實驗室之前,了解所用藥品的物理化學性能,比如苯氯甲烷要求學生能了解到它的腐蝕性,這樣學生在加料時就要小心,不要弄到皮膚上。一旦灑到皮膚上,要立即用水處理,再用肥皂水洗,還有它的催淚效應等;比如無水乙醚的易燃易爆低沸點的性質,使用過程中周圍避免明火,蒸餾時應該采用水浴加熱以及回收乙醚的存放還有它的麻醉性的了解。這里舉此例說明在進入實驗室之前,學生應該對自己在實驗過程中使用的試劑藥品的物理化學性質要有全面的了解,這是保證實驗成功及自身安全非常重要的一個環節。
2.3儀器設備的安全使用
現在的有機化學實驗所使用的玻璃儀器大多是標準接口玻璃儀器,那么在實驗前要對標準口的玻璃儀器的使用進行學習。要裝配一個實驗裝置,主要靠的是玻璃儀器的連接,把磨口和磨塞輕微地對旋連接,不宜用力過猛,不得在有角度時強行扭轉,以免玻璃儀器破損割傷自己。在進行實驗時,常常使用的溫度計的破損最為嚴重,很多學生在給溫度計套上橡膠塞時,手握的距離過遠,導致溫度計斷裂,割傷手,另外水銀溫度計還存在一個水銀的回收處理問題。所有這些,都要求學生在實驗過程中去學習鍛煉,做到安全使用。仍然以“相轉移催化法合成苯甲醇”為例,這個實驗所用的實驗裝置是一臺機械攪拌器。機械攪拌器使用不當,會造成儀器的破損、試劑的灑落并使實驗無法完成。因此在使用前,要指導學生對儀器安全使用,比如裝配時保證攪拌棒垂直,攪拌頭離瓶底的高度,開啟攪拌前要檢查裝置是否穩妥,剛啟動時轉速不宜太快等。當然儀器的安全使用還有很多方面,本文只是提出一個例子供參考。
2.4對實驗風險的預見及處理
事故應急預案是一種預先設置的危機處理機制和安全管理措施,其目的是為有效預防,及時控制和消除實驗過程中突發事件及其危害,最大限度地減少對實驗室工作人員、環境和社會造成的危害[4]。當然即使對學生進行了足夠的安全知識教育,學生也預習了實驗過程所使用的藥品的物理化學性質以及掌握了儀器的正確使用,但是實驗畢竟是一種操作實踐過程,作為具有自主性的學生,仍然會有突發的實驗事故發生。在這種情況下,指導教師要做一些應急處理,也要培養學生處理突發事件的能力。針對實驗過程中發生的一般傷害、火災、爆炸、中毒等突發事件而制定人員隔離機制、事故處理、事故報警等應急預案[5]。
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2、藥物的定量檢測定量檢測
作為一個重要的分析步驟,在醫藥工業中主要是定量測量和評估測試樣品中的藥物成分含量、原料藥制劑和藥物功能活性,充分確定藥物定量的準確和精確數值,定量測定藥物原料、副產物雜質、降解產物的純度和中間體的檢測。由于高效液相色譜法和毛細管電泳分析技術具有可靠的定量準確度和精度,且具有良好的重現性,因而可采用不同的檢測器和色譜柱適用于藥物的定量分析。為了有效地實現藥物保護,傳遞和分布藥物的流通組織,制備簡易性和可靠性的色譜法的放大過程,確保藥物脂質體配方的穩定性和一致性,實現準確地檢測到活性藥物成分的量,科學合理地提高藥物純化分離和提純方法,使得藥物在純度、產量、成本和純化時間上都占有優勢,進而滿足復雜混合物大規模色譜純化的需求。
3、藥物研發的參考標準
藥物研發的參考標準主要是藥物的身份鑒定和藥物的純度、定量檢測,美國的藥物和食品管理局將嚴格表征的高純度化合物和高度表征的藥物、雜質、輔料、藥典試劑、降解產物和性能校正劑標本作為參考標準材料。獲得有效結果的關鍵因素是美國藥典參考標準材料的質量和純度,因而參考標準材料的用途大致分為用于確定活性藥物成分和鹽的效能和純度的定量;用于藥物的身份鑒定和驗證活性藥物的成分、過程雜質以及降解產物的定性;用于確定藥物定量方法、定性和儀器,進而分辨藥物雜質的性能。藥物研發的參考標準主要有藥典和非藥典這兩種。其中藥典主要包括美國藥典、日本藥典和歐洲藥典;非藥典主要包括合同制造商、自制參考標準的用戶和化學供應商。這是監管機構藥物研發參考標準的首選,因而必須嚴格按照藥物研發的參考標準,執行藥物開發和表征程序,通過簡單的分析測試作為分辨或鑒定藥物的參考標準。
二、有機化合物在藥物研發中的作用
1、有機化合物在西藥研發中的作用
隨著有機化學地不斷發展,西藥的合成和提取均離不開有機化學反應和相關的研發技術。尤其是有機化學造就了西藥異構體相關的拆分技術,實現了西藥合成體的手性合成,而且對于中藥的研發也起到了促進作用。有機化學有利于實現西藥的發展和促進西藥的發揚壯大,有機化合物在西藥的發展過程中也始終扮演著十分重要的角色,引進先進的研發技術必定會提升西醫藥的發展水平和進度,進而帶動有機化學實現新的飛躍。在西藥的研發過程中,制藥人員主要是采用先進的技術方法,充分利用中藥重要的有效成分確定,提取藥物中的有效成分,以此來增強西藥物的療效,提高西藥物的純度。
2、有機化合物在中藥研發中的作用
隨著現代科學技術和社會經濟的飛速發展,分析和研究利用化學技術提取的中草藥的有效成分,有利于制成出穩定安全、方便服用的新一代中藥,確定中藥物的作用機制,為中華民族中藥事業的繁榮昌盛發揮了重要的作用。中草藥作為祖國醫藥寶貴遺產的重要組成部分,在人類長期的生產生活和實踐活動中發揮了重要的藥性藥理指導作用。實現有機化合物在中藥研發中的科學合理性,不僅可以保證中藥的效果,還可以提高中藥的利用效率,更有利于簡化患者熬制中藥的程序,提升我國中醫藥的國際地位,進而促進我國中醫藥事業的健康發展。在藥物的研發過程中,將作為一群組合天然化合物的民族藥與有機化合物研究相結合,積極發掘藥物的先導化合物,打造特色的藥物研發品牌專業,中藥藥物中有機化合物的發展也可以有效地推動西醫藥事業的進步。可見,藥物技術人員在對中西藥物進行研發的過程中,利用中藥和西藥相輔相成的聯系,充分采用中西結合的方法技巧,開發各種新型的藥物,進而促進中藥制藥行業的飛速發展。
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現在已經比較熟悉的金屬有機化學的反應有雙取代、三取代烯烴;炔烴-α,β-不飽和羧基化合物的偶聯串聯反應;亞胺烷基反應;1,3-雙烯等的立體合成以及四異丙氧基鈦的促進還原烯化反應。其中炔烴-α,β-不飽和羧基化合物的偶聯串聯反應是由我國獨立研究發現的金屬有機反應,而且這一反應的發現有些的解決了猝滅C-Pb鍵。雙取代、三取代烯烴和1,3-雙烯等的立體合成主要是通過以硒等化合物的價鍵結構,以及金屬有機化合物的基元反應為基礎,同時也結合了新的有機合成的方法,將金屬原子或者其它類金屬原子導入到烯基硒化合物中,而后形成碳碳連接的雙官能團試劑,并且在過渡金屬的催化作用性發生偶聯反應,發展了多種雙取代、三取代烯烴等。這一理論方法一在多種模式下的風雨中,用來合成各種不同性質的烯烴。亞胺烷基反應在我國的有機化學研究中發展比較快,目前已經開發了多個亞胺丙烯基化反應。四異丙氧基鈦和三苯膦可以促進還原烯炔反應,可以合成三氟甲基-(E)-烯丙醇。這些相關的金屬有機化學反應在我國的金屬化學研究中取得了明顯的進展,而且促進了金屬有機化學交叉學科的發展。
2)對金屬有機化學反應規律的研究。
在金屬有機化學的研究中,逐漸發現了金屬有機化合物在雙等瓣置換以及加合等瓣置換等化合物中的選擇性合成。這是金屬有機化學規律研究中的最具代表性的反應,通過研究金屬有機化合物在單等瓣置換反應的基礎上,發現了橋連雙環戊二烯基雙金屬絡負離子可以同時和兩分子簇方式等瓣置換反應。
二、金屬有機化學的應用分析
1)金屬有機化學氣相沉積技術的應用。
金屬有機化學氣相沉積是將容易在低溫下揮發的金屬有機化合物作為前驅,并且在預加熱襯底表面下發生氧化或者還原反應有機分解等而最終制造出成品或者薄膜的技術。金屬有機化學氣相沉積技術和傳統的化學沉積方法相比,其沉積溫度更低,而且能夠在物質的表面下形成不同的薄膜,在金屬氧化物、半導體元件中等薄膜材料的研究中得到了廣泛的應用。金屬有機化學氣相沉積反應是一種非平衡狀態下的反應,外延層的生長速度和組織充分受到了溫度、金屬有機前軀體濃度有機基體表面的狀況等因素的影響。金屬有機前軀體作為反應中的重要物質,主要是有金屬鹵化物、金屬氫化物、金屬有機化合物組成。金屬有機化合物和其它的金屬化合物相比在沉積溫度、毒性等方面具有一系列的優勢,而且大部分金屬化合物都屬于容易揮發的液體或者固體,容易進入到反應室中。作為金屬有機化合物的前軀體,應當具備相關的特點,例如在室溫下的化學現在穩定,而且蒸發的溫度低,蒸發的速度比較穩定,分解的溫度低而且沉積速率容易控制等;高沉積率可以應用到沉積厚度比較大的涂層,沉積速度低的可以應用到半導體薄膜的沉積中。同時在沉積的過程中對環境沒有污染,不會產生其它的雜質,而且不易自燃爆炸等。金屬有機化學氣相沉積技術作為氣相外延的一種,逐漸成為半導體化合物材料氣相外延生長的重要技術手段。
2)含碳硼烷金屬有機化學的研究和應用。
硼作為形成多種類化合物中的類金屬元素,可以形成碳硼烷、金屬碳硼烷等多種化合物。近年來金屬碳硼烷化學的研究不斷的深入,人們對于金屬碳硼烷的性質也有了更多的了解。碳硼烷分子對于光、熱、氧化劑以及酸等的穩定性比較強,而且其功能比較優異,可以用來作為改變材料的性質。還有碳硼烷基的聚合物材料可以用來作為陶瓷前軀體、基體樹脂、碳/碳復合材料等,可以作為材料表面的涂層來提高耐熱和耐氧化性。金屬碳硼烷多層結構還可以用來開發具有光學、電磁性質的新材料,用來作為數據才存儲和恢復等。通過將碳硼烷結構引入到藥物分子中,可以借用硼中子來治療癌癥等。
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2.1平時考核
平時考核以課堂考勤、課后作業和課堂提問或做習題四種形式進行。在設置授課計劃時,根據18周的教學安排,進行6次課堂隨機點名,8次課后作業、隨堂問答或課堂做題,每人至少一次機會。課堂點名主要是考核學生的治學態度,提高課堂教學出勤率,督促學生認真學習;課后作業主要是以每章的課后習題為主,考核學生對本章知識點的掌握情況,要求學生在規定時間內完成并上交,批改后記錄成績,讓學生實事求是完成,允許大家互相探討.但不允許互相抄襲,批改時發現有90%雷同,視為抄襲,加大抄襲的懲處力度,如抄襲一次,平時考核成績記為0分;課堂提問或課堂做題,根據當堂課的教學內容而定,考查學生的現場理解能力,表達能力和思考能力,促使學生積極地參與課堂教與學,形成良好的師生互動,形成反饋機制,改進教學質量,對于積極配合教學、主動發言并正確回答問題的同學,可適當加分,對于上課玩手機、講小話的同學進行扣分。
2.2期中測驗
為及時檢查學生的階段學習情況,使學生了解自身學習狀況,調整學習方法,進行期中測驗。當學生完成一定的學習任務后.通過階段性課堂測驗來對學生進行考核.目的是測試學生的階段性知識掌握情況,以調整教學進度,幫助學生改進學習方法。根據教學安排,第十周進行一次課堂閉卷筆試,試卷設計時盡可能涵蓋所講的知識點.試題量要足夠,讓學生無暇考慮作弊的事情。
2.3課題設計
學期中期,布置課題設計任務,讓學生通過查閱資料,應用所學知識,積極發揮創新思維能力,分小組合作完成一個研究項目報告書,題目類型是具有實際應用價值的新型有機化合物的合成。論文以小組形式分工合作完成,3-4人一組,要求小組成員必須明確分工,論文準備階段所有組員參與搜集背景資料"素材和小組討論,確定論文選題,具體工作包括收集整理資料,報告書撰寫,答辯ppt的制作,演示文件,交流報告,回答問題等。選題可根據老師提供的參考選題確定,也可以是自己感興趣的與學科發展相關的選題。項目報告書應包括課題研究的背景與意義、研究路線、合成方法、可行性分析等。學期末,將課題設計報告書上交,抽取20%學生參與評分。以項目報告書完成的情況作為考核指標,具體包括:完成項目的態度、項目報告質量、依據、結構與性能分析、合成方案、實驗測試的方法與結果等、資料查閱情況、團隊合作、應變能力、表述能力、外語能力等。本項考核方法的目的是培養學生的創新能力、自學能力、綜合素質和知識應用能力。
2.4期末考試
期末考試以開卷與閉卷相結合的方式進行,開卷考試在前,閉卷考試在后。開卷考試均是大題,在書本上無法找到答案,根據教材、筆記、復習資料等進行歸納總結陳述解決問題[4]。閉卷考試以命名、選擇、完成反應式、鑒別、合成、推斷題為主,目的是考核學生對基本概念、基本原理、基本化學性質的掌握,以及知識點之間的綜合能力。閉卷考試的時間為100min,開卷考試的時間為20min,其中,閉卷部分90分,開卷部分10分。四個考核部分的成績分布情況;(1)平時成績占15%;(2)其中期中測驗成績占30%;(3)課題設計報告占15%;(4)期末考試占40%,其中每一項的滿分是100分,按比例組成本課程的總成績。
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實驗是有機化學課程中的重要部分,也是人才培養中的一項比較重要的指標.通過實驗教學不但能培養學生熟練的技能還能加深對理論知識的理解,更能培養學生觀察、思考和解決問題的能力,從而提高學生的綜合素養和創新能力.實驗課程的主要內容有基本知識和操作、有機化合物的合成與提取、化合物的性質實驗.按項目層次可劃分為:基礎型實驗和綜合設計型實驗(按中藥專業培養方案界定).基礎型實驗以驗證為主(如普通蒸餾、熔點測定;醇酚醚、醛酮醌的性質驗證),其步驟、現象、結果等在教材都能找到,這樣很多學生就不加以重視,機械的按照書中提示步驟進行,實驗結果也沒能仔細觀察.這樣既達不到訓練的規范要求,沒能養成良好的操作習慣,更達不到綜合設計型實驗要求的綜合實驗能力.所以應該把基礎知識和基本要求在緒論課中介紹,一些典型的官能團性質實驗可以作為學生的課外練習不再加入到實驗課程中;而一些重要的基礎操作,如普通蒸餾、結晶實驗、熔點測定等需要單獨進行實驗指導,培養學生熟練的操作技能;還能將一些基本操作整合到其他的綜合型實驗中,例如將分餾實驗整合到制備乙酰苯胺的實驗中.