有機化學實驗報告電子化教學改革探析

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摘要:為了進一步推動高校有機化學實驗教學改革，切實提高有機化學實驗教學質量，提升大學生有機合成綜合能力。本文圍繞當前有機化學實驗報告這一薄弱環節，提出進行有機化學實驗報告電子化的教學改革實踐。電子化實驗記錄報告可以精確反映學生的實驗過程，實驗結果和實驗質量，從而可以更好的服務于新形勢下的有機化學實驗教學改革和高水平的有機化學人才的培養。

關鍵詞:有機化學實驗;實驗報告;電子化;教學改革

化學是一門以實驗為基礎的學科，因此實驗教學在整個化學學科中占據舉足輕重的地位，是高等院校培養學生理論聯系實際，提高學生分析和解決實際問題能力、提升學生綜合創新能力和素質的一個重要手段［1－4］。同樣的，“有機化學實驗”作為有機化學學科的一個不可或缺的重要組成部分，其高質量的教學是培養高水平有機化學人才的重要基礎［5－6］?！坝袡C化學實驗”課程其教學目的是通過實驗使學生訓練并掌握有機化學實驗的基本技能，學會正確選擇有機化合物的合成、分離、提純和分析鑒定的方法，培養學生觀察現象，分析問題和解決實驗中所遇到問題的能力;同時它也是培養學生理論聯系實際，實事求是，嚴格認真的科學態度與良好的工作習慣的一個重要環節。

1現狀分析

筆者長期從事本科生有機化學實驗教學，在實驗教學指導過程中發現存在這樣的普遍現象:當前高等院校的有機化學實驗教學改革往往較多側重于實驗教學內容和實驗方法的改進，但對實驗報告的記錄模式(包括格式和內容)卻鮮有涉及。傳統有機化學實驗報告是學生在實驗結束后將實驗內容(包括方法，步驟，現象和結果)按照固定的報告格式以純文字的形式整理形成的書面材料。實驗指導老師主要根據學生提交的紙質實驗報告進行審閱評分。筆者竊以為傳統有機化學實驗報告的形式已經落后于現行的有機化學實驗教學，存在的短板問題主要有(1)傳統有機實驗報告格式僵化，學生實驗報告內容往往千人一面，雷同程度高，導致實驗成績評定的主觀性大;(2)傳統有機實驗報告純文字描述實驗內容，無法精確反映每個學生的實驗過程和實驗結果，從而無法精準判斷學生是否真正理解實驗原理，真正掌握實驗方法;(3)紙質實驗報告保存和調閱不方便?；诖?，筆者認為傳統有機實驗報告非常有必要進行改革，從而更好的服務于新形勢的有機化學實驗教學。筆者認為將傳統有機化學實驗報告進行電子化，可以有效解決傳統有機化學實驗報告的短板問題，首先，電子化實驗報告的格式可以根據具體的實驗進行靈活調整，從而更好的服務于有機實驗教學;其次，電子化實驗報告除了文字，可以引入更多的元素，比如圖片和視頻，從而可以更加精準反映實驗內容，學生的實驗過程和實驗結果，為科學評估學生的實驗質量提供了非常客觀的依據;最后，電子化實驗報告易于存檔，可以隨時調閱。

2教革內容和實踐

有機化學實驗報告是學生在理解實驗原理和目的的基礎上，對實驗過程中觀察到的現象和結果進行整理，歸納和討論后形成的規范性書面材料，是評估學生對整個實驗操作技能及數據處理能力掌握程度的重要依據［7］。有機實驗報告的撰寫也是培養學生嚴謹科學態度，務實科學作風，透過現象認識本質的重要手段。但是傳統有機實驗報告格式固化，表現形式單一，無法真實展現學生的實驗過程。筆者長期與藥物研發企業進行產學研合作，深以為可以借鑒企業研發過程中的記錄模式同時結合高校有機化學實驗教學自身特點進行改革，具體可以從以下幾個方面加以展開:(1)格式改進:在現有的實驗報告里面，筆者認為最先需要改進的是實驗報告的格式和內容，具體而言實驗記錄應以表格的形式包括四個要素欄即實驗時間，操作，現象以及補充說明;其中時間欄可以非常精確的反映每個學生的實際實驗過程時間節點;步驟欄用于描述實際的實驗操作過程;現象欄用于文字描述實驗過程觀察到現象;補充欄用以引入對應實驗現象描述的圖片或者視頻等。(2)現象記錄改進:在現有的實驗記錄中，實驗現象都是基于文字描述，無法真實呈現每個學生的實驗過程。隨著智能手機的普及，可以通過照片拍攝和視頻錄制等方式把關鍵的實驗裝置，過程和現象記錄下來，然后再輔以文字描述，可以更加真實客觀并準確反映每個學生的實驗過程和實驗結果。(3)實驗結果的記錄改進:在以往的實驗教學中，實驗結果主要以產率輔以基本表征(如熔點，沸點測定)來反映，這顯然不能全面滿足未來有機化學人才的培養需要。作為完整的有機化學實驗教學，需要引入化合物結構確證環節，通過引入譜圖表征和解析來充分證明實驗結果的可靠性和正確性。(4)實驗記錄的電子化:實驗記錄報告電子化要求學生在實驗結束后將實驗記錄按照電子化實驗記錄報告的格式整理實驗過程和實驗數據。電子化的實驗記錄報告可以全面反映每個學生的實驗情況，為每個學生的精確評分提供依據。以“甲基橙合成實驗”作為例子，具體操作包括(1)實驗預習:提前一周發放實驗內容資料，要求學生預習實驗目的，原理和步驟(如本實驗涉及的重氮化反應和芳環偶聯反應)，了解實驗技術(如重氮化反應的實驗條件)，并自行查閱實驗所用試劑的物理化學性質以及使用注意事項，并將這些預習內容詳細記錄在原有的紙質實驗記錄報告上，學生進入實驗室前需要將預習記錄交給筆者檢查審核后方可進入實驗室進行實驗。(2)實驗記錄:要求學生按照時間，操作和現象三要素進行實驗記錄，并用手機拍/錄下實驗裝置圖和實驗現象等重要的實驗過程細節(用于電子報告的補充欄)。學生實驗結束離開實驗室前需再次提交這些原始實驗記錄供筆者檢查審核后方可離開實驗室。(3)實驗樣品的表征:學生自行將實驗樣品帶到儀器分析測試中心進行各種譜圖的表征測試(如紅外，紫外，核磁和質譜等)，并獨立進行各種譜圖的分析。(4)電子實驗記錄:實驗結束后，學生根據原始記錄，實驗視頻/圖片和譜圖表征數據按照給定的電子化實驗記錄報告格式進行進行實驗記錄整理和實驗報告的撰寫。如圖1所示，“甲基橙合成實驗”電子化實驗報告共包括實驗目的，實驗路線，實驗試劑和儀器，實驗步驟，實驗結果，結構確證，思考題和附圖八個部分。實驗目的和實驗路線學生根據實驗材料和預習記錄進行整理撰寫，主要用來反映學生是否正確理解實驗原理;實驗試劑和儀器主要包括實驗需要用到的儀器和試劑(如種類，規格和用量)，特別要求包括實驗前查閱的試劑物化參數和使用注意事項;實驗步驟要求學生根據原始實驗記錄嚴格按照四要素欄即時間，操作，現象和補充進行整理撰寫，其中補充欄的圖片或視頻必須和操作和現象一一對應，實驗步驟四要素撰寫可以精準反映學生的實驗情況;實驗結果部分主要包括產物的重量/產率數據，形狀/外觀描述，物化性質測定數據(如熔點，沸點，折光率等)，可用來初步衡量學生的實驗結果優劣;結構確證部分要求學生對產物的各種譜圖數據進行分析的基礎上對產物結構正確與否給出結論，如結合紅外分析化合物官能團的紅外特征收縮振動峰，根據氫譜/碳譜對化合物的氫/碳原子進行歸屬分析，通過質譜判斷產物分子量信息。結構確證部分可以充分訓練學生的獨立譜圖解析能力;思考題部分要求每個學生對各自實驗中遇到的問題進行獨立的分析討論，強化學生發現問題，分析問題和解決問題的能力;附圖部分要求學生提供原始的譜圖數據和重要的原始實驗數據，培養學生嚴謹務實的科學作風。(5)實驗成績的評定:實驗成績主要依據電子化實驗報告和實驗現場操作考察進行評定。這一教學實踐筆者認為取得了很好的教學效果，主要體現在每份電子化實驗報告都是唯一的，學生實驗過程更加認真細致，不僅可以充分反映每個學生的實際實驗情況，實驗過程和實驗質量，而且對學生實驗成績的評定依據更加科學可靠。最后，電子化實驗報告易于保存留檔，每個學生都可以永久保存其實驗記錄。

3結語

針對當前有機化學實驗教學中實驗報告落后于有機化學實驗教學改革的現狀，筆者進行了有機化學實驗報告的電子化教學改革實踐，取得了很好的教學效果。有機化學實驗報告的電子化不僅可以有效全面的展示每個學生的實驗內容和實驗培訓效果，而且極大促進未來有機化學實驗教學的進一步提升。

作者:諸海濱 劉安然 趙紅 楊洪 姜勇 單位:東南大學化學化工學院