本校制药工程、生物工程、生物技术、食品科学与工程等非化学专业均在大学第一学年开设有机化学和有机化学实验课程,其中有机化学实验单独开课和设置学分。有机化学实验是一门将有机物制备、提纯、典型性质和分析鉴定的基本操作与技能融为一体的理论联系实际的综合性课程,是培养学生操作技能、严谨求实科学态度和初步的创造创新精神的重要实践型课程,具有实践性强、知识分布广而散、实验操作技能要求高等特点[1]。三本民办高校办学资金来源单一,存在实验教学场地紧张、教学时数远低于公办院校(本校为24学时,公办院校为48~64学时);招生主体为高考分数处于本科录取线的末端学生,学科基础普遍较差且参差不齐,自学能力和自我约束管理能力较弱。上述特点使得教学难度大与教学时数不足之间的矛盾尤为突出,变革教学内容、教学管理方法和成绩评定考核方式的教学改革是势在必行。
1整合创新教学内容
公办院校的有机化学实验教学内容一般包括有机化学实验基础知识、基本操作、合成实验及性质实验四大部分,用48~64学时完成教学任务[2-3],其中重点院校的综合性实验和设计性实验逐渐受到重视,占总学时比例逐年提高,旨在培养研究性、创新型人才[4]。本校有机化学实验教学时数为24学时,培养目标为应用型人才,且单独开设了岗位需求较为广泛的仪器分析实验,有机化学实验教学重点放在实验操作技能及其综合应用。学生中学阶段化学基础不牢固,对化学知识学习缺乏信心和兴趣。为在有限的学时里保证教学内容取得效果,又能吸引学生兴趣,进而做到启发学生思维,培养学生的创造性思维能力,结合校情对有机化学实验的教学内容做了整合和创新。
1.1改变课时分配整合实验内容强化基础操作训练
过去为保证实验内容丰富多样,安排12次实验,每次2学时完成一个内容的实验。由于实验时间的限制,即使引入微课教学、翻转课堂等教学新方式,留给学生思考和重复操作的时间都十分有限,学生为取得实验结果和数据,往往不注意规范操作的训练,重实验数据而轻操作技能,结果是部分学生对上一周所做实验的装置搭配都不熟练、拿不准。新的课时模式下将实验内容整合为8次,每次3学时,在增加单次实验时间的同时不减少实验内容的学习甚至增加学习的内容。为了保证实验教学内容的落实,教研室自行制作和从网上选择下载了有机化学实验基本操作的微课视频作为重要的教学辅助手段。例如乙酰苯胺制备和重结晶原来为两个单独实验,共4学时,整合成一次实验3学时。看起来实验内容没变学时变少,学生更加缺乏规范操作和动手练习的机会。实践证明,由于实验的相关性强———前期制备的产品质量直接影响重结晶操作的最终结果,又采取了强化预习要求的措施,如在实验课前将分馏操作、重结晶操作和乙酰苯胺制备的微课视频发送到学生易班、班级QQ群和课前检查预习报告,大部分的学生在实验过程中自觉的规范操作。由于减少了教师讲解示范基本操作的时间,学生有机会实验失败了重来,且在规范操作产率高、不规范操作易失败产率低且产品质量差的实验事实面前,学生对规范操作必要性的认识更加深刻。一次课能重复操作多次且有新产品生成,学生对基础操作技能的掌握、实验信心的树立和实验兴趣的培养都效果明显。
1.2改革创新实验内容启发学生创新思维
熔点的测定、简单蒸馏、水蒸气蒸馏等常规实验需依据教材内容开展实验教学,教材的编写有自身要求,学生学习起来比较枯燥,不利于牢固掌握。在实验教学改革中,结合当前新兴的微课视频教学方式对实验的内容进行大胆的创新,实验引入生活中学生熟知的物质,增加实验的综合性和趣味性,给出更多可能的选择以启发学生的思维。例如有机物典型性质和制备的经典之一———酯化反应,采用将乙酸乙酯的制备与萃取相融合,又另行引入酯化反应制备阿司匹林与熔点的测定相融合。以阿司匹林制备与熔点测定实验为例,熔点测定、过滤、冰水浴操作微课视频提前发送给学生;实验提供b形管装置和数字熔点仪分别测熔点;甘油、硅油和教材给定的浓硫酸作为导热液供三选一;阿司匹林粗产品冷却方式有直接置于冰箱、冰水浴和自来水淋外壁三选一;熔点值组内比较不同测试方法的数值,组外选择一组导热液不同组进行对比,要求分析实验结果差异的原因或者说明实验中所做选择的原因。又如水蒸气蒸馏实验,提前告知学生预习水蒸气蒸馏的适用条件和范围并自备自选实验原材料,实验室提供原料预处理。以上学期为例,学生选用原料有橙子皮、油菜花、玫瑰花、生姜、松针等几种,实验材料不再是过去有毒有气味的苯胺,而是生活中多种常见的实物,增加了学生对实验用途的理解和实验的趣味性。这些对实验内容的改革创新,不再是仅由教材或教师规定死实验的内容,而是让学生拥有了一定的自主选择权利,给实验课堂带来活力和乐趣。权利和义务往往是如影随形的,自我做主对学生的吸引使得学生有兴趣自觉的去观看微课视频和查阅资料,使得有限的课堂教学时间实际延伸到了课外,学生的综合实验能力和自主学习能力得到锻炼和提高,也启发了学生的创新思维。
2加强过程考核的考核方式
过去对学生有机化学实验课成绩的评定是按平时成绩占70%,含到课情况、实验过程表现和实验报告完成情况三大项,期末操作考试成绩占30%,合并得到学生的期末总成绩。事实表明这种成绩的评定方式有一定的科学性,但是对于民办高校非化学专业学生来讲,首先思想上不重视,其次自我约束能力差,少部分的学生存在上课混时间、实验报告抄袭的现象,期末操作考试出现操作不规范、装置选配不合理、实验延时等现象。为解决公平评判学生成绩、强化课堂教学效果和学生加强自我管理,在钱学森实验班(注:一年级不分专业)试点考核方式改革。具体考核方式借助了本校的易班平台、班级QQ群和现代化通讯工具手机,将操作技能考核直接放到每一次实验过程中,具体针对某几位学生随机进行(对于学生看来是随机,实为教师提前统筹安排好),该成绩为平时技能考核分,占总成绩70%,另外30%分别为考勤10%和实验报告完成情况20%。本校有机化学实验课堂分8个小组,每组成员2~3人,改革后开设实验次数为8次,要求对每一位学生的平时考核不低于3次。第一次实验来不及开展考核,考核工作在后7个实验过程中随机选择学生进行。以A(成员为A1、A2、A3)、B(成员为B1、B2)两相邻组考核为例,某次实验考核对象为A1,则A组的该次实验操作只由A1来完成,A2负责手机拍摄A1的操作过程,A3该次实验转入B组,B组成员在完成自己实验的同时注意观察A1的操作,并根据手中实验操作评分标准条对A1进行及时评分。以乙酸乙酯制备实验考核评分标准条为例,具体评分标准见表1。为保证学生评分的公正和准确性,评分的准确性也是考核的指标,任课教师课后根据拍摄的视频对评分同学进行评分,实行负分制,扣错和漏扣的分值作为负分加到该生的操作考核总分中作为平时技能考核分,被考核学生考核分为学生考核和教师考核的平均分。参与评分的学生一来需要熟知操作评分标准,二来评分过程中时时将被评同学的操作和自己的操作进行对照,三来评分的准确性将影响自己最终考核成绩,事实上也是一种考核。因此,一次实验课参与考核学生数可占总人数的60%,七次实验课对每个学生能进行三轮考核(一次主操作两次主评分)。这种考核方式下,考核的随机性强化了学生预习实验的动力;学生既是考官也是被考核对象,约束了学生在平时实验中的操作行为,提高了教学效果,考核成绩也更具代表性。
3结语
目前本校的有机化学实验教学改革还处在实践验证阶段,在学生和后续专业实验课任课教师中所进行的问卷调查反馈结果表明本次的教学改革取得良好的效果,学生的学习主动性、学习兴趣和实验操作技能均得到较大程度提高。但同时实验考核改革方面存在教师评分认定、整理分数和计算的工作量偏大,以及实验内容改革存在不同内容和难度的实验学时分配公路机电论文平均化等问题需要进一步的改革完善。
作者:黄中梅 毛会玉 杨爱华 单位:武汉生物工程学院 化学与环境工程系
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