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科學實驗是知識的源泉，是推動社會進步及科學技術發(fā)展的重要動力，科學實驗是人類認識自然及最終改造自然的最直接的活動，只有在不斷的實踐中改革和發(fā)展，才能推動社會進步，有利于人類的生存。時代要求人才培養(yǎng)模式由�？菩拖蚓C合型發(fā)展，因此我們必須在有機化學教學中重視學生對實驗理論知識的掌握，為培養(yǎng)學生綜合能力和創(chuàng)新能力奠定基礎；時代要求化學實驗改革既要滿足創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求，又要實現(xiàn)綠色化，為人類生存和自然和諧發(fā)展提供良好的環(huán)境，也就是說，改革后的實驗要把創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和實現(xiàn)綠色化結合起來；時代要求我們培養(yǎng)具有獨立分析問題和解決問題及綜合能力強的復合型人才，為此我們?yōu)閷W生開設具有創(chuàng)新性的綜合實驗和設計性實驗，從而為培養(yǎng)新型化學工作者奠定基礎。為此，我們在制藥專業(yè)有機化學實驗教學中進行了一些大膽的改革，我們的具體做法如下：
1重視學生對理論知識的掌握，為培養(yǎng)學生綜合能力和創(chuàng)新能力奠定基礎
長期以來，不少實驗課教師認為，實驗課就是讓學生動手做實驗，實驗原理請學生自己看教材就行了，其結果是培養(yǎng)的學生只會“照方抓藥”。筆者認為，實驗理論知識的掌握，對于學生實踐能力的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要作用。有機化學實驗中涉及的實驗理論知識主要是實驗技術原理和化學反應原理。我們在實驗課的基本操作和基本技能訓練階段，由教師向?qū)W生講解實驗操作原理和反應原理，使學生在實驗過程中明確每一步操作需要解決的問題和可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象，“知其然”，也“知其所以然”，并引導學生將相關的理論知識應用于具體實驗中，訓練他們正確設計實驗（設計正確方法、實驗條件、儀器和試劑）和解決實際問題的能力。重視對實驗理論知識的掌握，不僅為綜合性、設計性實驗的順利實施提供保證，而且為學生綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定了重要的基礎。
如在“環(huán)己烯的制備”中環(huán)己烯粗產(chǎn)品用飽和食鹽水洗滌，既有利于分層，又可利用鹽析效應來減少環(huán)己烯在水中溶解造成的損失。而在“正溴丁烷制備”中正溴丁烷粗品用水洗即可。完成這兩實驗后，學生基本掌握了有機物粗品洗滌液的選擇原理，在以后的合成實驗中，學生依據(jù)所查閱的物理常數(shù)中化合物在水中的溶解度，即可掌握洗滌液的選擇。在設計實驗“苯甲酸、苯酚及環(huán)己醇的分離提純”中，設計分離苯酚的步驟時，學生均考慮到用鹽析效應降低苯酚在水中的溶解度，有部分學生選用氯化鈉固體來飽和苯酚水溶液，取得了較好的效果。
又如，酸催化下醇和酸的酯化是典型的可逆反應，從化學反應原理上說，促使平衡向生成產(chǎn)物酯的方向移動的主要措施是增加反應物濃度及將產(chǎn)物從反應體系中分離出去。但從實驗技術原理看，反應體系不同，合成反應所采用的裝置不同。教師在講解“乙酸正丁酯的制備”實驗時，講清楚反應原理和實驗技術原理，介紹采用分水器把產(chǎn)物中小分子物質(zhì)（水）從反應體系中分離出去的方法促使平衡向生成酯的方向移動。在講解分水器分水原理及使用方法后，提出“在什么情況下可使用分水器分水”的問題請同學思考。在設計實驗“冬青油的制備”實驗方案設計中，由于甲醇的沸點低且可與水互溶，想用分水器的同學就提出在分水器中加入吸水劑，還有的同學提出將吸水劑置于索氏提取器中吸收所生成的水來實施酯化反應。雖然有些設想不成熟，但已體現(xiàn)出實驗理論知識的掌握在激發(fā)學生創(chuàng)新性思維中的作用。
2使有機化學實驗內(nèi)容綠色化，為人類的生存和自然的和諧發(fā)展提供良好的環(huán)境
2.1研究開發(fā)綠色化的教學內(nèi)容
綠色化的教學內(nèi)容是實施綠色化教學的核心問題。綠色化的基本內(nèi)容是：由無毒害的原料，在無毒害的催化劑、溶劑等反應條件下獲得對環(huán)境友好的產(chǎn)物。必須根據(jù)這些要求來選擇、組合和規(guī)范教學內(nèi)容，才能符合真正意義上的綠色化教學。目前我們雖然還不能完全達到這些要求，但長期以來都是在不斷朝這一方面努力實踐。
2.1.1取代或改革毒性比較大的傳統(tǒng)實驗題目
從20世紀80年代起，我們便取代了一些毒性大的有機制備實驗，如苯和液溴制備溴苯，由苯的硝化還原制備苯胺、苯乙酮的制備等。其中在苯乙酮的制備和硝基苯的制備中所使用的苯能導致造血系統(tǒng)中毒，無水三氯化鋁對皮膚有刺激作用。在苯胺和硝基苯制備實驗中所接觸的硝基苯和苯胺等有致癌作用。對這些實驗中的基本反應用相應的試管性質(zhì)實驗加以強化，以便學生獲得感性認識，加強對有機理論知識的理解；對這些實驗中的基本操作則選擇一些毒性小的制備實驗進行訓練。另外，在傳統(tǒng)的乙酸正丁酯的制備實驗中通常采用濃硫酸做催化劑，實驗中會產(chǎn)生大量廢酸。我們采用高效、無毒、無害的固體超強酸作為催化劑，并可以分離回收重復使用，從而大大減少了環(huán)境污染。
2.1.2取代毒性大的反應試劑并開展微型實驗教學研究
如經(jīng)典實驗苯乙酮制備中要用大劑量苯作為原料和溶劑，我們用生理毒性比苯小得多的甲苯代替，改為制備對甲基苯乙酮；在苯甲酸乙酯制備中本來都用苯作為共沸除水劑，而我們改用基本無毒性的環(huán)己烷共沸除水，平均產(chǎn)率達到85%。在微型實驗對氯苯甲醛的歧化反應中盡管需用3mL甲醇為溶劑，我們?nèi)晕吹粢暂p心，改為5mL乙醇代替。其反應產(chǎn)物之一對氯苯甲醇（產(chǎn)量只約50mg），原文獻記載其純化方法是用甲醇進行結晶，在改用其它溶劑試驗的過程中我們發(fā)現(xiàn)了該產(chǎn)物具有易升華的性質(zhì)，遂用升華法代替重結晶，效果很好，這樣不僅簡化了步驟，還增加了一次訓練升華操作的機會。
20世紀90年代初我們跟蹤國外有機實驗教學改革的新走向新潮流，積極開展微型有機實驗教學研究。在大量試驗的基礎上選擇出3個具有典型意義的微型實驗，經(jīng)過改造以適合國情之后將它們列人教學計劃，實施大面積微型實驗教學。
微型實驗的宗旨是以盡量少的化學原料和試劑獲取盡量多的化學產(chǎn)物及信息。這是現(xiàn)代科學研究的重要方法之一。因此，一方面，微型實驗成本低、污染少、效率高，是綠色化學的一部分；另一方面，微型實驗是一種新的教學手段和方法，具有多種教學功能。其突出的優(yōu)點是，實驗規(guī)模更切合近代科研實際，實驗方法更符合科研要求；它的安全性、低成本更有利于進行設計性、開放式實驗教學。因此，在提高學生實驗水平、培養(yǎng)科研能力、培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力、提高科學素質(zhì)等方面，微型實驗教學均可以發(fā)揮更為重要的作用。
現(xiàn)在，微型實驗在我們的課程中已成為一個負載著特定教學目的的重要環(huán)節(jié)，是課程體系中不可替代的一個組成部分。研發(fā)新的微型實驗，發(fā)展微型實驗教學，擴大教學成果，將是今后進一步推行綠色化教學的一個重要內(nèi)容。
2.1.3縮減合成實驗的合成規(guī)模
在實驗中我們將大多數(shù)的主要原料用量限制在3g左右，少數(shù)幾個保持在5～10g。在此基礎上將合成實驗進一步優(yōu)化組合，形成簡單※二步※多步合成和常量小量微型實驗教學體系，因此，大幅度減少了藥品試劑用量，節(jié)省了水電煤氣等能源資源消耗。學生的產(chǎn)品大部分可以自行消化，自行消化不完的則及時免費送給有關科研組，如三苯甲醇、對叔丁基苯酚、正溴丁烷和對甲基查爾酮等學生產(chǎn)品都成為有關課題組受歡迎的原料。
2.2合理安排實驗、節(jié)約化學試劑、避免環(huán)境污染
近年來，由于教育經(jīng)費短缺，加之物價不斷上漲，造成了實驗教學與化學試劑及儀器設備之間的供求矛盾。為了解決這一問題，我們在實驗課的安排上做了周密計劃，合理安排實驗順序，以節(jié)約化學試劑和綠色化為目的，從而收到了用較少的錢辦較多的事的良好效果。與此同時也使學生將學過的知識系統(tǒng)化的掌握。
過去做實驗往往是臨時決定實驗內(nèi)容，這樣學生來不及進行預習，實驗內(nèi)容從安排上也缺乏系統(tǒng)性。現(xiàn)在每學期開學前便制定好實驗教學計劃，將計劃表貼在教室，以便學生能在實驗前做到心中有數(shù)，及時預習。在編排實驗時，注重將基本操作、制備實驗、性質(zhì)實驗合理地結合起來。如在做制備實驗回流時穿插進行性質(zhì)實驗，因為在制備實驗中常有回流幾h的空閑時間，在回流時做些性質(zhì)實驗便提高了時間利用率；把基本操作水蒸氣蒸餾實驗與苯胺制備實驗并人一起進行，既節(jié)約了時間，又節(jié)約了試劑等等。為了激發(fā)學生的學習興趣，我們就將一些有關聯(lián)的實驗“串聯(lián)”編在一起，如在合成實驗的安排中設計出“一條龍”的實驗方式，即在多個一系列有機合成實驗中，起始用一種試劑制備的產(chǎn)品，作為后一個實驗的原料，如此連鎖進行多次。如在教材中依據(jù)大綱要求在磺胺藥物的制備中，有硝基苯、苯胺、乙酰苯胺、對乙酰氨基苯磺酰氯、對氨基苯磺酰胺等的制備，若把這些實驗串起來，前一個合成實驗的產(chǎn)品可作為后一個的原料。所有這些安排既節(jié)約了化學試劑、實現(xiàn)了綠色化，又使學生把學過的知識系統(tǒng)化；既提高了學生的學習興趣，又培養(yǎng)了學生基本操作技能、使用儀器技能以及合理安排實驗、勤儉持家、節(jié)約經(jīng)費開支的好作風。
2.3開拓多元化教學手段，引人實驗教學形式“綠色化”
在有機實驗教學中開拓多元教學手段，積極利用計算機多媒體技術引入視聽教材、教學軟件、播放錄像、進行輔助教學。對基本操作、有機化合物性質(zhì)驗證實驗、基礎有機合成、綜合實驗的基本原理，操作步驟在基礎理論上同樣運用多媒體在電教室進行演示和講解。利用多媒體圖像與音響，在電腦中演示三維操作動畫，加深對實驗操作過程的感性認識，提高實驗的操作效率。在每次實驗前，要求學生不光預習書本上的內(nèi)容。還要在電腦上預習多媒體課件相關的章節(jié)。在實驗課時老師將每個實驗涉及到的基本操作流程播放一遍，然后將重要操作步驟進行回放和停頓，引導學生結合實驗預習，以減少污染和浪費為目標。對實驗方法進行思考討論，發(fā)現(xiàn)需要特別注意的操作，并觀察思考實驗過程中可能出現(xiàn)的損失，泄漏，污染等問題，然后請同學自告奮勇上講臺進行講解并示范實驗主要操作過程，討論操作過程中容易造成產(chǎn)物損失，污染環(huán)境的步驟，并提出自己的建議和改進方法。講解過程要求并接受其他同學和老師的提問，最后由老師進行總結和評估指導。
運用計算機軟件輔助化學實驗正成為“綠色化”實驗教學的重要組成部分。通過形象生動的演示描述過程，學生大大加強了對實驗的興趣，對實驗操作“綠色化”多方位的思考，對正確環(huán)保的操作留下深刻的印象，提高了學生對參與“綠色化”實驗教學的熱情，激發(fā)了學生的主觀能動性和創(chuàng)造性，鼓勵學生在預習階段廣查文獻資料，多思考。改善了“綠色化”實驗教學的效果，克服了學生在實驗過程中的恐懼感和畏難情緒。
2.4廢液、廢渣、廢瓶盡可能回收利用
在有機化學實驗中應盡可能做到除產(chǎn)品以外的零排放�；瘜W實驗產(chǎn)生的大量廢棄物，如不及時處理而隨意排放，不僅將對環(huán)境造成嚴重的污染，而且還會淡化學生的環(huán)保意識，養(yǎng)成不良的實驗習慣。為了節(jié)約經(jīng)費、實現(xiàn)綠色化，注意實驗產(chǎn)品的回收和利用，如把制備實驗的產(chǎn)品環(huán)己烯、乙醚、乙酸乙酯、溴乙烷、正溴丁烷、環(huán)己酮、己二酸等等經(jīng)回收處理，作為有關性質(zhì)實驗的試劑和溶劑；用制備的甲基橙作為有關實驗的指示劑；用重結晶得來的乙酰苯胺回收后做“熔點測定”時用；用蒸餾、分溜、萃取的實驗產(chǎn)品作為性質(zhì)實驗的試劑、溶劑或燃料進行利用等等。還可以在實驗室因地制宜的采取物理法（沉淀、蒸餾、反滲透等），化學法（中和、氧化—還原等），生物法（活性污泥法、生物膜法等）對廢液進行處理。廢瓶統(tǒng)一收集由生產(chǎn)試劑的廠家回收再利用。這樣，可以大大減輕廢液、廢渣、廢瓶對環(huán)境的污染。所有這些既避免了制出的產(chǎn)品棄去污染環(huán)境，又收到了產(chǎn)品回收利用、節(jié)約費用的益處。
綜上所述，進行有機化學實驗“綠色化”改革，是順應時代潮流發(fā)展，保護人類賴以生存的自然環(huán)境的一項必要措施。新實驗技術的應用，實驗內(nèi)容的更新，對環(huán)境友好的化學試劑和反應的選用，實驗的微量化、半微量化，實驗的綜合化等構成了有機化學實驗“綠色化”的改革方向。只有在實驗教學中，從點滴入手，不斷研究、發(fā)現(xiàn)和探索綠色化反應及條件，加強綠色化教育和環(huán)保意識，才有可能從根本上切斷污染源。
3開設綜合實驗及開放性實驗，培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的能力
在基礎實驗階段，驗證性實驗對學生系統(tǒng)掌握有機化學實驗基本操作、技能、技巧，培養(yǎng)學生在科學實驗過程中規(guī)范操作、認真觀察、如實記錄等基本實驗素質(zhì)、分析問題和解決問題能力及嚴謹?shù)目茖W態(tài)度上是不可缺少的，但學生的主動性和創(chuàng)造性得不到有效發(fā)揮。我們在學生經(jīng)過必要的基本操作訓練并已具備一定實驗能力的基礎上，開設設計性實驗，將實驗題目以“設計性實驗項目任務書”的形式在進行設計性實驗的30d前布置下去，讓學生有充分的時間查資料、整理文獻，根據(jù)實驗條件擬訂合理的實驗方案，選擇合適的產(chǎn)品質(zhì)量檢測手段。實驗方案經(jīng)教師審核后，實施進行，并按要求寫出實驗報告。實施設計性實驗，學生經(jīng)過了文獻查閱、文獻總結、實驗方案設計及實施、實驗總結、撰寫報告等多個環(huán)節(jié)的訓練，使學生對進行科學研究的全過程有初步了解，提高了應用知識和技能進行分析、綜合解決實際問題的能力，學生的實踐能力和創(chuàng)新能力也得到了提高。
在四年級為了提高學生在實驗技術方面的綜合能力，培養(yǎng)學生初步的科研能力，我們?yōu)閷W生開設了36個學時的綜合實驗課，實驗題目為：
�、偎幬锴嗵賶A的提取分離及鑒定；
②鬼臼素的提取分離及鑒定；
�、蹚幕泵字刑崛√J�。�
�、芩幬锉阶艨ㄒ虻暮铣杉拌b定；
�、輳头揭阴Ｋ畻钏幔ˋPC）的制備及含量測定；
�、薨辈鑹A緩釋片制備和溶出速率測定；
�、咚幬锉馓宜岬闹苽浼氨碚�；
⑧藥物烏洛托品合成及表征；
�、峥拱d癇藥苯妥英鈉的合成及表征等。
通過這些藥物合成實驗對學生的訓練，不僅使學生將學過的知識系統(tǒng)化，而且培養(yǎng)了學生獲取分析問題和解決問題的綜合能力，從而為今后學生從事科研工作打下了堅實的基礎。
實踐中，我們注意到與實驗效果有密切關系的幾個問題。
①選題的合理性問題。在基礎實驗階段開設設計性實驗，題目的難易程度及涉及內(nèi)容與學生已有的基本理論知識及實驗素質(zhì)的匹配程度，對實驗效果有較大影響。題目太難，文獻量太少，容易造成學生喪失信心及眾人一個方案；題目太簡單，則起不到設計性實驗的效果。
�、谖墨I處理能力問題。許多處于基礎課學習階段的學生尚不了解文獻資料的來源途徑。因此，實驗前要對他們進行文獻查閱及文獻整理基本方法指導，這樣才能保證設計性實驗的順利實施并達到教學效果。
�、墼O計方案的可操作問題。處于基礎課學習階段，學生對理論和實踐的差異尚未充分認識，在設計方案中，常常出現(xiàn)設想合理，實際難以實現(xiàn)的情況。如在“苯甲酸、苯酚及環(huán)己醇分離提純”實驗中，有的學生設計先用NaOH溶液將苯甲酸和苯酚與環(huán)己醇分離，然后向水層在通人CO2使苯酚游離出來，分離出苯酚后，再酸化得苯甲酸。該方案理論上沒問題，且分離方法最簡單。但在一般實驗中，卻難以實現(xiàn)。因此，如何在實驗指導過程使學生逐步認識事物的合理性和可操作性之間的關系，對學生實踐能力的提高具有重要意義。
綜上所述，通過我們在制藥專業(yè)有機化學實驗教學方面所實施的3個方面的改革，一方面提高了學生的綜合能力和創(chuàng)新能力、分析問題和解決問題能力，另一方面也實現(xiàn)了有機化學實驗教學的綠色化，使人類和自然得到和諧發(fā)展，因為綠色化學造就綠色生活，同時培養(yǎng)了與時俱進的復合型專門人才，起到了事半功倍的良好效果。
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