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為了讓學(xué)生在現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上,學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思想,認(rèn)識完整的實(shí)驗(yàn)過程,筆者針對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課特點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)研,并且參照一些國外高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,提出一種有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課新型教學(xué)方式——開放性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課。基本思路是:讓學(xué)生走進(jìn)本校有機(jī)化學(xué)專業(yè)各研究課題組實(shí)驗(yàn)室,參與到學(xué)科前沿的科學(xué)研究中,綜合運(yùn)用文獻(xiàn)檢索、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等策略,利用合成、分離、分析、表征等各種實(shí)驗(yàn)技術(shù),完整的完成一步或多步合成反應(yīng),進(jìn)一步提高學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能和綜合實(shí)驗(yàn)水平。
開放性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)依據(jù)
開放性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課與高校有機(jī)化學(xué)專業(yè)各研究課題組的碩士博士研究生緊密相連。在完成學(xué)位論文的過程中,對于一些已經(jīng)研究成熟的合成步驟,研究生常常需要人手幫助他們完成“量”的積累工作。把這些“量”的積累工作統(tǒng)一收集起來,作為開放性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)題目,讓大學(xué)生走進(jìn)各研究課題組實(shí)驗(yàn)室,來完成這些實(shí)驗(yàn)題目。這也就是筆者在這里提出的所謂“開放性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式”。據(jù)筆者所知,國外很多高校如德國慕尼黑大學(xué)等都采用了這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)水平是行之有效、切實(shí)可行的:
(1)各研究課題組的研究生的學(xué)位論文,要么是當(dāng)今有機(jī)化學(xué)學(xué)科的研究熱點(diǎn),要么具有很高的實(shí)用價值,因此大學(xué)生可以接觸到有機(jī)化學(xué)學(xué)科前沿領(lǐng)域,開拓視野。
(2)大學(xué)生在研究生的指導(dǎo)下,參與到科學(xué)研究當(dāng)中,可以親身感受科研活動,從而認(rèn)識完整的科研過程,達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。
(3)這種教學(xué)模式無需額外的經(jīng)費(fèi)購買藥品和實(shí)驗(yàn)設(shè)備,無需占用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室,具有可行性和可操作性。
(4)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以馬上應(yīng)用到研究生的下一實(shí)驗(yàn)步驟當(dāng)中,不會造成資源的浪費(fèi)。
開放性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)模式
1開設(shè)時間
一般來說,有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是大學(xué)第二學(xué)年開設(shè),共兩個學(xué)期。開放性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是屬于有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的一部分。因?yàn)樾枰邆湟欢ǖ幕緦?shí)驗(yàn)操作技能,所以開放性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課適合在第二個學(xué)期末,學(xué)生完成所有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)行。
2題目征集
由實(shí)驗(yàn)課教師設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)題目表格(包括表格1和2),向本校有機(jī)化學(xué)專業(yè)各研究小組的研究生征集實(shí)驗(yàn)題目。具體表格形式如表1(用于實(shí)驗(yàn)題目的申領(lǐng)階段)和表2(用于學(xué)生查閱文獻(xiàn)之后)所示。研究生根據(jù)課題的進(jìn)展,把需要學(xué)生完成的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)以及要求填寫在表格1中,每個表格只能填寫一步反應(yīng)。研究生可以根據(jù)需要填寫多個表格提供多個實(shí)驗(yàn)題目,然后由有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教師匯總。
3題目申領(lǐng)
在第二學(xué)期末完成所有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后,學(xué)生向?qū)嶒?yàn)課教師申請開放性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)題目。教師隨機(jī)把研究生所提供的實(shí)驗(yàn)題目(表格1)交給學(xué)生,要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目查閱相關(guān)文獻(xiàn),提出可行的操作步驟。
4文獻(xiàn)檢索及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
學(xué)生通過Scifinder或WebofScience等文獻(xiàn)檢索數(shù)據(jù)庫,完成前期的文獻(xiàn)檢索工作,并根據(jù)文獻(xiàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)條件、反應(yīng)監(jiān)控、分離純化以及產(chǎn)物的譜圖鑒定等詳細(xì)操作步驟。
5實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性評定
學(xué)生完成“文獻(xiàn)檢索及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”步驟后,向教師提交相關(guān)參考文獻(xiàn)以及自己制定的具體操作步驟。教師根據(jù)研究生所提供的具有參考文獻(xiàn)和操作步驟的表格2對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行評定,確定學(xué)生查閱的文獻(xiàn)和操作步驟無誤后,把表格2交給學(xué)生。學(xué)生按照表格2中地址找到提供該題目的研究生。
6題目的開展
在研究生的指導(dǎo)下,學(xué)生按照要求系統(tǒng)的完成實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室里,通過單對單的訓(xùn)練,學(xué)生可以了解本校教師的研究方向,掌握新的實(shí)驗(yàn)操作技能,系統(tǒng)了解如何檢測反應(yīng)、處理反應(yīng)、純化產(chǎn)物以及有機(jī)化合物譜圖分析等。
7題目的完成數(shù)目
按照上述步驟,要求學(xué)生在不同課題組完成四步不同的有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在不同課題組可以多方面的學(xué)習(xí)和掌握不同的實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)和方法,了解有機(jī)化學(xué)學(xué)科不同研究方向的前沿領(lǐng)域,為以后研究生階段選擇導(dǎo)師和研究方向提供依據(jù)。
8成績評定
學(xué)生按照要求完成實(shí)驗(yàn)后,把實(shí)驗(yàn)報告交給研究生,研究生根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)報告的質(zhì)量進(jìn)行評分。學(xué)生把評分后的實(shí)驗(yàn)報告最終交給實(shí)驗(yàn)課教師記錄匯總。教師把開放性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的成績并入平時的實(shí)驗(yàn)課成績。
開放性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課總結(jié)
通過這樣一種新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,學(xué)生不僅可以了解有機(jī)化學(xué)學(xué)科的研究熱點(diǎn),還可以掌握一些特殊有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作,例如:無水無氧操作、苛刻條件下的有機(jī)合成等,其基本實(shí)驗(yàn)技能和綜合實(shí)驗(yàn)水平也能得到有效地提高。通過這樣的綜合性研究實(shí)驗(yàn),從查閱文獻(xiàn)到有機(jī)化合物的分析,學(xué)生認(rèn)識了一個完整的科研過程,其主觀能動性可以得到充分的發(fā)揮。
作者:彭志華王一蕾單位:中國石油大學(xué)(華東)理學(xué)院