特色有机化学实验开设探索
Exploring Featured Organic Chemistry Experiments
通讯作者:
结合文山学院化学与工程学院转型发展的需要,针对地方资源特点和人才培养需求,将有机化学实验设计、整合为基础实验、特色实验两大模块,构建应用型专业课程体系。强化能力培养,提高学生综合素质,培养创新应用型人才。
关键词:
Organic chemistry laboratory course should serve the purpose of "solidifying foundation and facilitating employment". It should include basic experiments and featured experiments.
Keywords:
本文引用格式
徐怀春, 刘俊, 解成骏.
XU Huai-Chun, LIU Jun, XIE Cheng-Jun.
云南文山学院化学与工程学院的化学专业被确定为2015度云南省高等院校提升专业服务产业能力建设项目开展建设。为更好适应转型发展,化学专业凝练成为“分析测试、化工工艺、化学教育”3专业方向。通过整合现有课程,构建创新型应用型专业课程体系,完成培养创新应用人才的任务。有机化学实验课程通过整合、重构,形成了“厚基础、凸就业”的开设模式,其目的是培养基本操作能力,培养学生分析问题、解决问题的能力,进一步提升学生的科技创新能力。大学生的科技创新能力培养是高等教育在新时期的主要历史使命,是培养大学生全面成才的有效途径[1],能更好地服务学生就业、创业。
1 内容的整合、重构
文山地质地貌复杂,气候多变,动植物资源丰富有特色。有被称为“南方人参”的三七,有草果、八角、辣椒等诸多农副产品,有具有地域特色的壮药、苗药、彝药等11民族民间医药,有密蒙花、山蓝、九头狮子草等丰富的天然食用色素原材料,有特色的民族饮食,这些为特色实验内容的选择奠定了基础。
化学专业的有机化学实验开设充分考虑地域性、应用性,以及学生就业、创业的需要,认真整合、重构。内容设计为基础实验、特色实验两大模块,特色实验模块是为了更好地服务于学生就业、创业。实验个数从原来的30多个整合成为24,其中基础实验10,特色实验14,在四年制化学专业二年级上、下2个学期开设。上学期开设12实验,其中基础实验10,特色实验2个;下学期开设12实验,全部是特色实验。每个基础实验3时,每个特色实验6时(方案设计在课外进行),总学时114 (10×3+14×6)。基础实验学时30,占总学时的26.32%;特色实验学时84,占总学时的73.68%。实验个数虽然减少了,但通过内容的整合重构、开设学时调整、方式方法创新等,实验项目训练内容却增加了,凸显了创新、应用、特色,更有利于人才培养,具体开设情况见表1。
表1 文山学院化学与工程学院化学专业开设特色有机化学实验情况
实验类型 | 实验内容 | 设计 | ||
基础实验 | 物性参数测定 | 有机化合物熔点(Tmp)的测定 | 6个基本操作训练实验(学生分成 | |
有机化合物沸点(Tbp)的测定 | 不同的组别,做不同实验,交 | |||
有机化合物折光率(n20)的测定D | 流合作,完成相应的内容,扩 | |||
基本操作训练 | 结晶、重结晶 | 大课程容量) | ||
回流、蒸馏、分馏 | ||||
薄层色谱法、纸色谱法等系列 | ||||
有机化合物 | 溴乙烷、正溴丁烷的制备系列 | 重视学科完整性,若干个基础 | ||
乙醚、乙酸乙酯的制备等 | 实验开设两次(学生分成不同的 | |||
以环己醇为原料制备环己烯、环己酮、己二 | 组别,做不同实验,扩大容量) | |||
酸的制备系列 | ||||
验证性实验 | 芳香烃代表物的典型性质醇酚代表物的典型性质 | 实验内容整合成:基础有机化合物代表物的主要性质和复杂 | ||
醛酮代表物的典型性质 | 有机化合物典型代表物主要性 | |||
糖代表物的典型性质 | 质验证2个实验 | |||
蛋白质的典型性质 | ||||
特色实验 | 应用创新实验 | 天然食用色素 | 密蒙花黄色素的提取;姜黄黄色素的提取 | 把几个实验训练内容整合成黄 |
提取系列 | 山蓝红色素的提取;杨梅红色素的提取 | 色素和红色素的提取2个实验开 | ||
九头狮子草红色素的提取;丘北县辣椒红色 | 设(学生分成不同的组别,做不 | |||
同原料,交流合作) | ||||
葡萄紫色素的提取 | ||||
其他色素的提取 | ||||
黄酮化合物提 | 从槐米中提取芦丁 | 若干个实验开设4次(学生分成 | ||
取系列 | 雪莲果黄酮化合物的提取 | 不同的组别,做不同原料,交 | ||
三七根、茎、叶中黄酮化合物的提取 | 流合作) | |||
中草药地肤子黄酮的提取 | ||||
文山特色中草药黄酮类化合物的提取 | ||||
其他黄酮类化合物的提取 | ||||
生物碱的提取 | 生物碱咖啡因的提取(醇提、水提方案) | 若干个实验开设1次(学生分成 | ||
系列 | 生物碱黄连素的提取(醇提、水提方案) | 不同的组别,做不同实验、不 | ||
其他中草药生物碱的提取(醇提、水提方案) | 同方案,扩大容量;或增加仪 | |||
器可完成不同实验) | ||||
综合实验 | 1 | 草果蒙草酸的提取;甲片的醇提物的提取文山特色中草药醇提物的提取 | 每类选择一个实验由学生设计方案完成,共8个实验。内容较 | |
2 | 文山特色中草药醇提物的IR图谱的制作 | 多的实验采取教师授课与开放 | ||
3 | 特色辣椒制品的研制;特色风味食品的研制 | 实验室相结合的办法解决;或多配1套或2套仪器让学生一次 | ||
4 | 文山三七功能饮料的研制(七菊特饮)文山三七特色糖果的研制;文山三七含片的 | 可以完成2个实验 | ||
研制 | ||||
5 | 三七保健酒的研制;草果保健酒的研制 | |||
6 | 特色洗涤用品研制(彝族、苗族特色洗涤液) | |||
7 | 科研训练(用豆粕或花生粕制取L-α-氨基酸金 | |||
属螯合物等) | ||||
8 | 有机化学实验研究教学系列(微型、改进、创 | |||
新) |
通过近5的教学实践,取得了较好的效果,学生学习积极性大大提高,学生能力培养得到强化,学生就业适应期缩短。据学校招就处统计,化学专业学生就业率连续5年都在90%以上。
2 创新实验教学模式
改变了传统的实验教学模式。基础实验可以不分专业、班级,学生人数只要达到学院规定的要求就可以开设实验,学生完成相应的实验个数,教师就可以评判相应的成绩、学分,这样可以节约办学成本,更有针对性地培养学生。
打破传统实验教学内容设置。在学生进行基本操作(如回流、蒸馏)实验时,把学生分成若干组,用不同材料(鬼针草、青蒿等)进行训练。对于有机合成、天然产物的提取等实验,教师可根据正交试验的要求来设计、探索实验条件和最佳工艺路线等。对于综合性实验,每类选择一个实验由学生设计方案,共揉合成8实验。同一次实验中,学生分组采用不同材料、不同方案来完成实验,或多配1套或2仪器让学生一次可以完成2实验。如提取咖啡因、黄连素以及其他生物碱实验时,有醇提方案、水提方案,以及不同的材料,可一次完成多个实验。通过合作交流,学生思路、视野打开,训练容量增大,在交流中产生智慧,增强学生适应性。
改变传统的实验开设地点。把学生直接安排到科研院所、企业去做实验,效果较好,受到学生欢迎。创新、特色、应用实验中,引入“提高起点,强化基本理论、重视研究方法;及时引进学科发展新理论新技术,引进环保的绿色的理念”的设计,强化学生的社会责任感。
3 强化实验的功能
化学知识来源于生活、服务于生活[2]。有机化学实验可以更好地实现理论联系实际,服务生活,培养创业能力,更重要的是还可以增强学生的社会责任感。如,利用当地资源优势,让学生通过传统食品开发研究实验,引导学生就业,解决就业问题,使学生受到企业的欢迎。
重视、强化安全教育。在实验的准备、开设、收整等各个环节中,重视安全教育,强调药品的规范使用、规范保管,落实实验室的安全管理,做到有章可循,规范管理。这为教学、科研奠定了基础。
养成教育。良好的养成教育应该包括良好的行为习惯、思维习惯、合作精神等,是素质教育的主要内容。有机化学实验教学中特别重视养成教育,重视规范操作、科学方法、求是精神等思想的融汇贯通,为学生将来到社会上能较好地适应社会工作奠定基础。
化学思维贯穿于有机化学实验开设的整个过程。在有机化学实验教学中重视应用化学思维来设计实验流程,把复杂问题程序化、简单化。应用、还原化学问题来自于并服务于生活、工农业生产,设计教学内容,把枯燥的实验开设得生动有趣。
4 实验考核评价
化学专业的有机化学实验分2个学期开设,每个学期开设12个实验。有机化学实验考核中,转变传统的结果考核为过程考核,平时成绩60分,期末考核40分,强化、凸显了平时训练对学生能力的培养。
5 把科研成果转化为教学项目
文山学院化学与工程学院立足于服务地方文化、经济、社会发展,以及学生培养等需求,凝练科研课题并开展研究(表2)。
表2 文山学院化学与工程学院部分特色科研课题统计
项目名称 | 级别 | 立项时间 |
瓶尔小草黄酮类物质分离鉴定及活性研究 | 校级课题 | 2008年立项 |
文山州不同产地草果挥发油含量比较研究 | 校级课题 | 2008年立项 |
文山三七及其栽培土壤中农药残留降解动态 | 校级课题 | 2008年立项 |
文山瑶族洗浴方子研究 | 文山州科技课题 | 2011年立项 |
文山特有的天然食用色素的开发研究 | 云南省教育厅科学研究基金 | 2012年立项 |
文山州特色中草药的重金属元素分析 | 云南省教育厅科学研究基金 | 2008年立项 |
降压类中药的红外光谱分析 | 云南省教育厅科学研究基金 | 2011年立项 |
三七特色饮料的研制 | 云南省教育厅科学研究基金 | 2012年立项 |
用大豆糟粕或花生糟粕合成金属氨基酸螯合物 | 云南省教育厅科学研究基金 | 2014年立项 |
三七特色糖果研制 | 校级课题 | 2014年立项 |
硒在三七中的导入及其硒化合物的表征 | 文山州科技局立项课题 | 2015年立项 |
带领学生进行课题研究,培养了学生的实验能力,同时为特色实验的开设奠定了基础,表1中的特色实验多来自于科研课题的凝练。
6 编写有特色的实验讲义
为了培养教师,提高教育教学水平,完成有机化学及实验精品课程建设任务,结合当地资源优势,编写了具有特色的有机化学实验讲义,供化学类、生物类、食品类等专业的有机化学实验教师选择,受到师生的肯定和欢迎,已使用了5年,教学效果较好。
7 关于质量工程建设的思考
质量工程建设是每个学校提升办学质量的重要举措。文山学院通过省级校级的精品课程建设、学科专业群建设、教学名师工程等各渠道、各层次的质量工程建设,来强化专业建设、培养教师队伍、提升办学质量,完成人才培养的目标,也为当地社会、经济、文化建设发展提供人才、智力支持。有机化学及实验精品课程建设是提升办学质量的重要基础,特色有机化学实验的开设提升了教师的教育教学、科研水平,更好地完成人才培养的任务。
参考文献
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