化學(xué)選修課的實驗教學(xué)改革

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摘要：以節(jié)約實驗室資源和實驗改進(jìn)及時性這兩方面為提高實驗教學(xué)效果的出發(fā)點，采用關(guān)聯(lián)和對比的方法，對兩門化學(xué)類選修課的實驗進(jìn)行了改進(jìn)。針對其中一門課設(shè)計了兩個具有前后關(guān)聯(lián)的實驗，使前一個實驗的成品能為后一個實驗充分利用。再根據(jù)學(xué)科交叉的特點，將這門課的一個實驗進(jìn)行調(diào)整后運用到另一門選修課實驗教學(xué)上。結(jié)果表明，在鍛煉學(xué)生實驗技能的同時，關(guān)聯(lián)實驗有效利用了實驗產(chǎn)品和實驗時間；對比實驗有利于教師進(jìn)行實驗觀察和研究，以便及時調(diào)整實驗方案。因此，這種改進(jìn)從學(xué)生、教師及實驗室方面均體現(xiàn)了顯著的效果，是一種值得嘗試的實驗室教學(xué)探索。

關(guān)鍵詞：化學(xué)選修課;實驗教學(xué);關(guān)聯(lián);對比;學(xué)科交叉

0引言

目前，本科化學(xué)類實驗課中存在著兩種主要現(xiàn)象：一是學(xué)生做完化學(xué)實驗后，常留下大量產(chǎn)品，對這些產(chǎn)品的處理一般是直接丟棄或者一直存放而找不到用武之地；二是同一個實驗只針對同一門課的當(dāng)屆學(xué)生。前一種現(xiàn)象易造成浪費，實驗產(chǎn)品不能有效利用[1-2]；后一種造成實驗調(diào)整的滯后性，即針對學(xué)生實驗中遇到的問題，實驗報告的反饋不及時，而教師調(diào)整實驗?zāi)承┉h(huán)節(jié)后需等到下屆學(xué)生才能驗證實驗調(diào)整的有效性[3-4]。因此從實驗室和學(xué)生發(fā)展角度來說，當(dāng)前的實驗教學(xué)有效性有待提高。對于第一種現(xiàn)象，開展“綠色化學(xué)”、縮減實驗用量和開展循環(huán)實驗是不錯的方法[5-8]。大學(xué)生創(chuàng)新實驗的嘗試是很好的實驗教學(xué)探索，有利于學(xué)生興趣和科研素養(yǎng)的培養(yǎng)，教師還能及時獲得學(xué)生反饋的實驗問題，已取得了可喜成績[9-11]。

上述實驗教學(xué)的改革多立足于基礎(chǔ)化學(xué)實驗或者創(chuàng)新性實驗或平臺的建設(shè)與改革，但是對于化學(xué)類選修課的配套實驗而言，大多成為理論課的“附屬品”[12-13]，對其中的實驗產(chǎn)品的有效利用及實驗調(diào)整及時性的關(guān)注更少。因此，本文針對上述情況，以兩門化學(xué)類選修課為對象，對其中的實驗進(jìn)行了設(shè)計和調(diào)整。

1針對實驗產(chǎn)品有效利用的實驗調(diào)整

“精細(xì)化工”是本校針對材料科學(xué)與工程學(xué)院化學(xué)系應(yīng)用化學(xué)專業(yè)大三學(xué)生開設(shè)的一門選修課，其中洗滌劑和香料知識分別是本課程的重要理論內(nèi)容。結(jié)合理論知識、學(xué)生興趣及實驗條件，特設(shè)計并開設(shè)了“生姜中天然香料的提取”及“手工皂的制作”前后兩個實驗。與以往設(shè)計不同，這里的兩個實驗是有關(guān)聯(lián)的：前一個實驗的產(chǎn)品是后一個實驗的一個配方。

學(xué)生首先按事先設(shè)計的方案進(jìn)行第一個實驗，采用水蒸汽蒸餾法得到香料——揮發(fā)性姜油。經(jīng)過實驗裝置的搭建、實驗中水分和加熱速度等細(xì)節(jié)的控制，3～4h后，絕大部分學(xué)生能提取到一定量的姜油，少數(shù)因?qū)嶒灉囟鹊瓤刂撇患眩土枯^少，導(dǎo)致油水分層不明顯。教師將學(xué)生提取的樣品分別收集并保存在冰箱里。在手工皂的制作實驗中，將上次提取的樣品作為這次實驗的配方，用作手工皂制作的原料。手工皂制備完成并能夠脫模后，學(xué)生可將自己的“作品”帶走。

2對比法實現(xiàn)實驗調(diào)整的及時性

采用不同的實驗配方在同一門課程中的學(xué)生之間對比。在手工皂制作的實驗中，準(zhǔn)備了兩種油脂，擬定一半同學(xué)采用配方一，一半同學(xué)采用配方二，再添加上次實驗的姜油。實驗結(jié)果表明，兩種配方均可成功制得成型的手工皂，其中一組學(xué)生還嘗試同時取了兩種油脂來實驗，同樣取得了不錯的效果。另外由于添加了姜油，手工皂中還有天然的姜香。有少數(shù)組實驗因為溫度或攪拌速度的問題，在相同制備和老化時間下，并未制得成型的手工皂。這次實驗表明，3種配方均可制得成品，實驗失敗則來源于實驗細(xì)節(jié)控制不當(dāng)。

采用同一實驗運用于不同選修課實驗的對比?；瘜W(xué)類本科實驗有個特點：專業(yè)性很強(qiáng)。例如分析化學(xué)開設(shè)的實驗是分析測試內(nèi)容，有機(jī)化學(xué)實驗則多涉及物質(zhì)的制備和提純。但隨著學(xué)科交叉越來越頻繁，學(xué)科之間的界限不再嚴(yán)格區(qū)分，不同學(xué)科經(jīng)常用到同一種化學(xué)知識?；瘜W(xué)類選修課實驗應(yīng)能體現(xiàn)這種學(xué)科交叉，但大多數(shù)不同選修課的實驗之間無明顯聯(lián)系。

食物香料是重要的精細(xì)化學(xué)品，也是常用的食品添加劑?！熬?xì)化工”課程的生姜中天然香料的提取的實驗中，按照文獻(xiàn)[14-15]，采用原料為干生姜，水分的去除是為了增加生姜中姜油的比例，提高提取率。但是在學(xué)生實際操作中發(fā)現(xiàn)，水蒸氣蒸餾法提取時，生姜需要被水充分浸潤后才會提取出油，在目前實驗條件下，干生姜的出油率和出油速度均不高。根據(jù)學(xué)生反饋的問題，將此實驗做了調(diào)整，應(yīng)用到同期隨后的“食品分析”的實驗中，采用切碎的未干燥的鮮生姜為提取對象，同時根據(jù)干燥前后生姜中水分的比例，加大生姜的用量，并對容器做了調(diào)整，實驗表明，出油速度及出油率的統(tǒng)計結(jié)果優(yōu)于前次實驗。

3實驗改進(jìn)后的成效

(1)充分利用實驗產(chǎn)品，節(jié)約了實驗藥品資源和實驗室存儲資源。不少同仁從實驗教學(xué)角度對藥品堆放問題進(jìn)行了嘗試，效果不錯。比如循環(huán)實驗，產(chǎn)生的有毒廢金屬離子采用化學(xué)法回收再利用[16]。而這里嘗試的改進(jìn)無需耗費額外的試劑和精力，對“精細(xì)化工”實驗的產(chǎn)品，均做到了有效利用：前一個實驗成果作為后面實驗的配方，最后一個實驗產(chǎn)品作為學(xué)生的成果由其保存利用。

(2)體現(xiàn)了實驗方案調(diào)整的及時性。同一個實驗不同配方的設(shè)計結(jié)合了學(xué)生興趣及課程特點，使其體會到精細(xì)化學(xué)品“復(fù)配”的特點。對實驗的興趣使不少學(xué)生討論并請教實驗配方的改變問題，這有利于培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗的意識。不同組別的實驗配方或比例不同的做法不僅有利于教師及時總結(jié)實驗調(diào)整的有效性，還能避免學(xué)生實驗的抄襲現(xiàn)象，各自需根據(jù)自己的配比如實記錄現(xiàn)象和結(jié)果，促使學(xué)生認(rèn)真實驗。

同一實驗在不同課程的運用，符合學(xué)科交叉的趨勢，縮短了實驗調(diào)整周期。本科實驗課開展之前，教師事先已進(jìn)行設(shè)計和反復(fù)嘗試，以此達(dá)到合理性和安全性。由于其知識背景的差異，教師在實驗中遇到的問題和學(xué)生遇到的狀況往往并不相同，而后者反映出的現(xiàn)象和問題才是更具有針對性，因為進(jìn)行實驗的是學(xué)生本身。若一個實驗只用于同一門課，那實驗周期至少1年，即改進(jìn)后的實驗只能等到下一屆學(xué)生的實驗課才能實施。在同一學(xué)期將兩門不同課程的實驗課聯(lián)系起來，既符合學(xué)科交叉的必然性，也有利于從學(xué)生反饋的問題及時調(diào)整實驗方案，大大提高了實驗教學(xué)質(zhì)量。

4結(jié)語

通過實驗選題和設(shè)計，將一門選修課實驗中的幾個不同實驗前后關(guān)聯(lián)起來，使前一個實驗的成果作為下一個實驗的原料，能大大節(jié)約實驗室資源，并且能提高學(xué)生認(rèn)真對待實驗的態(tài)度；將同一種實驗應(yīng)用到不同課程的實驗教學(xué)中，既符合學(xué)科交叉的趨勢，也便于教師從中及時有效地改進(jìn)和設(shè)計實驗。這些措施從不

同的角度探索提高實驗教學(xué)的效果，是一種值得進(jìn)一步完善和推廣的嘗試。

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作者:梁華 戴可 柯改利 胡亞敏 單位:西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 四川省非金屬復(fù)合與功能材料重點實驗室