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有机合成论文plc液体混合论文
精细有机合成实验教学改革与实践
摘要 介绍东南大学成贤学院对精细有机合成实验教学内容、教学方法、考核方法进行改革的具体做法。实践表明,改革有利于学生有机合成实验技能和综合素质的提高,确保教学质量的提高。
　　关键词 精细有机合成实验;教学改革;实验技能
　　Reform and Practice in Teaching Fine Organic Synthesis Experiment//Huang Bin, Yang Yaping, Lu Chun’e, Zhang Zhenglin
　　Abstract This article describes specific practices of reform on teaching content, teaching methods, assessment methods of fine organic synthesis experiment in Southeast University Chengxian College. Practice shows that the reform will help improve the skills in organic synthesis experiments and overall quality of students, ensure the improvement of teaching quality.
　　Key words fine organic synthesis experiment; teaching reform; skills in experiment
　　Author’s address
　　1 Department of Chemical and Pharmaceutical Engineering of Southeast University Chengxian College, Nanjing, China 210088
　　2 School of Chemistry and Chemical Engineering of Southeast University, Nanjing, China 211189
　　精细有机合成是化工专业非常重要的专业课程[1-2]。该课程的教学目标是使学生掌握精细有机合成的单元反应及其在工业生产中的应用、典型精细化学品分子结构与产品性能的关系及合成工艺过程,为学生从事有机精细化学品的工业化生产和开发提供知识基础。在国内,许多著名化工院校如天津大学等都将精细有机合成这门课程作为化学工程与工艺专业学生的必修课。
　　与精细有机合成配套的实验课程是精细有机合成实验。该课程作为一门化学工程与工艺专业高年级专业实验必修课,是有机化学实验课程的一个延伸。该课程通过具体的实验操作训练,来强化和提高学生的有机合成实验技能,以及增强对精细化学品的了解。同时,通过该课程的学习,学生动手能力、研究素质、分析问题和解决问题能力得到提高,为学生的毕业论文、就业和深造打基础。
　　1 优化和扩展实验教学内容
　　科技发展日新月异,精细化工行业也飞速发展。原有的精细有机合成实验内容和教学体系已经不再适应精细化工行业发展的新需求。为此,针对原有教学内容中存在的一些缺点和不足,从以下几方面优化和扩展。
　　1.1 跟踪科技前沿,增加课时数,丰富实验教学内容
　　原有的精细有机合成实验课程为32学时,包含的反应类型有缩合反应、氧化反应、还原反应、付-克烷基化反应、酰化反应、重氮化反应。在此基础上,增加16个学时,补充Suzuki交叉偶联反应、不对称羟醛缩合两种新的反应类型。
　　Suzuki交叉偶联反应、小分子催化的不对称羟醛缩合反应都是近10多年来有机合成领域的研究热点。为此,选择以上两类实验来丰富教学内容。该部分的实验均取材于近年所发表的文献,其内容具有新颖性。同时,通过这方面的训练,可以为高年级本科生提供接触科技前沿的机会。
　　1.2 各种单元实验操作的兼顾
　　尽管在先修课程有机化学实验中,学生对一些基本操作已经有所掌握,但是在精细有机合成实验教学中,基本操作仍然是实验中需要加强的重要环节。在这门课程中,学生除了要进一步巩固一些基本操作外,还需要掌握和了解一些特殊的实验操作,为今后的科研和深造做准备。因此,在熔点测定、过滤、干燥、蒸馏分馏、重结晶、减压蒸馏、薄板层析、旋光度测定等基本操作实验的基础上,增加柱色谱、无水无氧操作等新实验操作。另外,将一些实验改为微量操作,进一步强化学生的动手能力。
　　1.3 实验内容中将合成与表征联系起来
　　作为一个完整的合成实验,产物表征是一个不可或缺的部分。但是,由于实验条件的限制,不能做到每个实验都让学生去表征自己的产物。因此,选择一些代表性实验,让学生对合成的产物做红外光谱等测试,如呋喃丙烯酸的合成等实验。对于其他在现有实验条件下不能表征产物的实验,会附上产物的谱图比如1HNMR谱图等,作为思考题的一部分,让学生去解析。
　　1.4 部分实验内容采用英文讲义
　　作为高年级的学生,应培养他们的专业外语的应用能力。为此,将一些英文文献中的实验内容直接搬过来,编进实验讲义,作为教学内容的一部分。这样,学生在实验预习阶段就需要作更多的准备工作,如查文献、翻译等。实践证明,该举措收到良好的教学效果,学生的专业外语能力得到提高。
　　2 加强过程管理,改进实验教学方法
　　过程管理对任何一门实验课程都很重要。对于精细有机合成实验这样一门危险性和挑战性并存的课程来说,加强过程管理尤其关键。
　　2.1 加强预习报告的检查
　　学生的实验预习是实验教学的一个重要环节。学生通过预习领会实验原理,掌握实验各环节。对于预习情况的检查,过去只是简单看看学生有没有写,过多地注重于形式上的检查。实际上大多数学生只是照抄讲义,没有深入思考。现在通过课堂随机抽查的方式,先让学生来讲实验原理、原料及产物的MSDS及防护措施、实验安排、操作中的注意事项及安全事故预案等,然后教师就学生的讲解情况进行补充完善。尽管这种方式会占用一定的课堂教学时间,但是收到较好的效果。通过这种方式,不仅可以全面地了解学生的预习情况,还能促进其认真预习、积极主动思考。更重要的是,学生通过这方面的训练,可以独立准备实验方案,为今后的科研和深造养成良好的习惯。
　　2.2 单人单组操作
　　传统的实验教学一般采用两人一组,这种模式的弊端是相互依赖的思想严重,独立性不够。因此,将部分实验改为单人单组操作,使每个学生都必须自己动手,独立操作,更好地锻炼其动手能力。
　　2.3 课堂上完成实验报告
　　传统的实验教学模式中,实验报告一般要求课后完成,这就不可避免地带来许多问题,如实验过程中不认真记录、课后相互抄袭实验报告等,而且还给教师出了大难题——所有的报告除了数据外其他方面差别很小,很难合理地评判。
　　为了改变现状,借鉴一些研发企业、科研院所的做法。在这些地方,实验和实验报告是同步进行的,实验结束了,完整的实验报告也立即完成。按照这一要求,改变传统的模式,要求学生在实验课堂上完成报告,实验结束后立即上交实验报告。所有的实验现象、结果必须直接记录在实验报告上。
　事实证明,这种做法收到良好的效果。例如:不再有学生在课堂上“闲着”,他们必须认真地观察、记录数据,合理地安排实验,才能及时完成报告;不再出现实验报告“雷同”,因为每个学生都必须独立完成实验报告,而且每个人的实验能力都能清晰地反映在报告上,具有很好的区分度,教师的评判也轻松得多。
　　2.4 加强教师在实验过程中的检查和指导
　　在实验的过程中,教师应不间断地巡视,不仅要帮助学生分析、解决实验中出现的疑难问题,纠正违规操作,还要及时记录学生在课堂上的表现。实验教学过程中,教师手中有一张表格,需要在课堂上填写,其内容包括预习情况、实验操作情况、实验结果、清洁卫生情况。其中实验操作部分是根据每次实验内容,选取1～2个单元操作进行重点考查,并将不规范操作记录下来,然后就学生的不规范操作当场或下堂课进行讲解。
　　3 改革实验考核方法,综合评定学生成绩
　　3.1 实验报告的统一格式
　　如前文所述,实验报告在很大程度上能反映一个学生的课堂表现。因此,对于实验报告的写作,需要作出统一规定。通过借鉴全国大学生化学竞赛的有机化学实验报告写作格式,结合该课程的要求作了一些补充,统一实验报告的格式。将实验报告分成7部分:1)实验名称;2)实验目的;3)实验原理,包括反应方程式、反应机理等;4)投料记录,包括物质名称、分子量、投料量、摩尔数、摩尔比、毒性物质的注意事项等;5)实验过程,包括室温、天气、操作时间、操作过程和实验现象,要求按操作的时间顺序同步记录;6)实验结果及分析,包括产量、收率、谱图分析、外观、含量、成败原因分析、对本次实验的建议等;7)思考题。其中前4项作为预习报告部分,要求课前完成;后3项在课堂上完成。同时鼓励学生用英文写作实验报告,根据写作情况可以获得额外的加分。
　　3.2 成绩评定
　　做好如上所述的一些准备工作后,就能够按学生的实验预习情况、实验操作情况、实验报告完成的情况对其实验成绩进行综合考核,而不把实验结果的好坏作为衡量实验成绩的唯一标准。即便实验结果不理想,学生若能找出失败的原因,并且分析合理,仍可获得较好的成绩。通过对实验的全面考核,能培养学生实事求是的科学态度和良好的工作作风,学生学习主动性提高,责任心加强,综合能力得到提高。
　　4 结束语
　　虽然实施精细有机合成实验教学改革时间并不长,但是已经收到显著的成效。例如,在毕业论文阶段,学生表现出较强的动手能力、独立工作能力和综合实验能力;部分从事精细化学品科研的毕业生,其动手能力受到用人单位的好评。更难能可贵的是,在刚刚结束的首届江苏省大学生化学化工实验竞赛中(参赛队伍均为二本以上院校),学院代表队获得有机化学类二等奖。然而也应该清醒地看到,实验教学的改革是持续的过程,要不断适应变化的形势和发展的理念,新的教学模式体系还有待在实践中进一步优化和完善,尤其在精细有机合成实验课堂管理的精细化、实验内容的绿色化等方面,还有待进一步的探索和研究。
　　参考文献
　　[1]高兴文.《有机合成》课程改革与实践[J].化学试剂,2010,32(2):189-192
　　[2]李江胜,李浔,黄朋勉,等.逆合成分析法在精细有机合成工艺学教学中的应用[J].广州化工,2010,38(7):254-255
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　　[4]王巧纯.精细化工专业实验[M].北京:化学工业出版社2008