化学实验教学探讨论文

化学实验教学探讨论文

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天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科，是药学专业本科生的一门专业必修课。由于天然药物化学是一门实践性很强的学科，因此，实验教学是整个天然药物化学课程教学工作的重要组成部分。高质量的实验教学能够使学生在巩固理论知识的同时，还能使学生掌握天然药物化学的基本操作技术和方法，是培养学生的创新能力和提高学生的综合素质重要环节。本校非常重视天然药物化学的实验教学环节，将天然药物化学实验作为一门独立课程，并在课时安排上将实验课的课时数与理论课课时数的比例提高至1:1。做好实验准备工作是确保天然药物化学实验课顺利开展的前提，意义重大。为确保天然药物化学实验准备工作质量，本文着重从加强实验技术人员理论水平和业务能力的培养、做好实验准备工作和加强实验室的科学管理三个方面进行了探讨。

1加强实验技术人员理论水平和业务能力的培养

随着天然药物化学实验教学改革的不断深入，部分教学实验已由单纯验证性实验转为综合性、设计性实验，且实验内容多由药学、色谱学、波谱学、无机化学、有机化学和仪器分析学等学科共同构成，这就要求从事实验教学准备工作的技术人员必须有扎实的理论基础和熟练的实验技能。为了能够适应新形势下的工作要求，实验技术人员应不断学习和拓展相关学科理论知识，时刻关注国内外天然药物化学实验技术发展动态，并结合实际情况积极进行可行的实验方案探索和改良，不断提高自身理论水平和业务能力。

2做好天然药物化学实验准备工作

实验教学是天然药物化学课程教学体系中一个非常重要的组成部分。学生参与其中，将课上所学理论加以验证，旨在培养学生分析问题和解决问题的能力，养成严谨求实的科学态度，在培养创新性人才方面具有课堂教学不可替代的作用。实验准备作为实验教学的重要环节，其完善性和科学性既是实验成功的基础，也是提高教学质量的重要手段。如何做好天然药物化学实验的准备工作，我们认为至少应从以下几个方面着手。

2.1制定周密的实验准备工作计划

天然药物化学实验教学需要的实验用品种类多而复杂，有些实验内容还有一定的危险性，准备工作涉及到各个方面。因此，要想做好天然药物化学实验课的准备工作，必须有周密的计划。首先，实验技术人员需认真研究天然药物化学实验教学大纲，了解实验内容和目的，核对实验课表，并根据课表及实际情况，按日期制定实验教学进度表，防止漏课、误课。其次，根据实验教学大纲确定的具体实验项目，并对实验项目、实验室情况、学生班级及分组情况、实验带教老师等相关信息进行汇总。最后，实验技术人员需要认真研读实验指导，根据教学进度表以及具体实验内容，提前做好实验用药品、试剂、耗材的采购以及实验仪器的调试工作。此外，实验过程中一些学生可能存在操作不当等问题，需提前做好应急措施的准备以便能及时处理，比如预留一些实验用材料等，避免实验过程中出现实验用品的短缺或仪器故障，影响实验教学质量和进度。

2.2认真做好预实验

实验教学是一种以验证科学理论和探索客观规律为主的实践活动，须准确、客观、真实地做出科学的判断和总结。预实验是实验教学的重要组成部分，也是实验成功的关键。做好预实验能够使实验技术人员和实验带教老师了解实验环境、清晰实验流程、提高实验操作技能等，明确实验过程中可能存在的问题和需要注意的事项，获得正式实验前的最初资料，将极大地提高学生实验的成功率和实验教学的质量[8

2.3科学总结不断改进

总结是做好各项实验教学工作的重要环节。通过每次总结，可以全面、深人地了解以往的实验教学工作情况，并正确认识以往实验教学工作中的优缺点，后续实验教学工作明确方向，少走弯路，少犯错误，提高实验教学工作效率和质量。比如，我们每次实验结束后与带教老师和学生进行沟通，对整个实验方案的实际执行情况进行总结，在总结的基础上和实验条件允许的情况下，对实验方案进行改进，淘汰落后的或存在安全隐患的实验方法。比如，在做提取实验中，以前常用溶剂提取法中的回流提取法，操作复杂，工作效率低且存在安全隐患，现改用超声仪进行超声波辅助提取，节约成本，操作简单，不存在安全隐患，大大提高了工作效率。

3加强实验室的科学管理

实验教学的顺利进行，与良好的实验室管理和实验环境分不开。在天然药物化学实验教学准备工作中，应从以下几个方面加强实验室的科学管理。

3.1实验材料的管理

天然药物化学实验需要用到各种药品、试剂、耗材等材料，在实验准备工作中，实验技术人员应熟悉各种材料的特性及其保管、处理的方法。每次实验前应列出所需的实验材料清单，若实验过程中需用到有毒、易爆、存在安全隐患的试剂或其它特殊材料，应认真给学生讲解清楚相关实验用品使用时的注意事项，下课后要求学生及时将有关实验用品按照要求整理好，经老师核实无误后方可离开。

3.2实验仪器的管理

实验仪器是高校教学与科研的物质基础，良好的仪器管理是搞好教学、推动实验室发展、促进科研水平提高的重要保证[1°]。由于天然药物化学实验所用设备品种较多，为了保证实验课的正常进行和提高实验设备的利用率，在实验教学特别是实验准备工作过程中，应做到：（1)实验开始前，实验技术人员须准备、调试、检查实验所需仪器设备，在提前熟悉所需仪器的使用方法和注意事项基础上对学生进行相关仪器正确使用的培训，在保障实验顺利开展的同时还可以避免由于使用不当造成的仪器损害；（2)实验过程中，仪器若出现不稳定或故障时，要求学生及时告知带教老师或实验技术人员，不可自行打开仪器或强行进行操作，避免造成仪器损害甚至带来安全隐患；（3)实验结束后，要求学生根据仪器使用实际情况，做好仪器使用情况登记工作，对于不稳定的或出现故障的仪器要写明原因，方便后续实验前的仪器调试及仪器后期维修。

3.3实验室安全卫生的管理

清新整洁的实验室卫生环境是保证实验课顺利进行的前提。由于天然药物化学实验课涉及提取、分离、成分显示鉴定等实验，常需要用到大量易燃、易爆、有毒、易挥发试剂，如高浓度酒精、石油醚、甲醇、氯仿等，实验课结束后有些药液、药渣、显色剂等会残留在实验台和地面上，如不进行及时、彻底的清理，将对实验环境卫生和学生上实验课的积极性产生严重影响。此外，部分天然药物化学实验具有一定的危险性，进行实验之前，必须认真考虑人身防护（包括实验者和来访者）措施，实验室均需配备必要的防护器具。因此，本着“隐患胜于明火，责任重于泰山”的精神，实验室需制定切实可行、详细的实验室 ……此处隐藏39095个字……据手册可知，金属铋的熔点为271℃，而硅油的燃点为320℃，仅仅比铋的熔点高约50℃。这意味着，在加热纯铋试样时，若操作者没有控制好升温速率而导致系统温度上升过快，那么样品温度很容易冲高至硅油燃点而引燃硅油。这不仅会造成大量硅油的损耗，容易引起教学事故，而且硅油高温挥发及不完全燃烧的产物还会污染空气。为此，我们放弃使用瓷坩埚而改用金属样品管盛装样品。这样不仅使单个样品的质量从过去的120克减少到几克，而且使用时很容易将金属样品管抽真空后密封，并循环使用。这种全封闭的手段有效避免了大量使用硅油作为样品保护层所带来的空气污染问题的发生。又如，在“酸碱中和反应热效应的测定”实验中，我们更换了体积更小的杜瓦瓶，使氢氧化钠和盐酸的用量减少到原来的四分之一。减少试剂用量后的中和反应系统由于溶液体积大幅减少，搅拌效率更高，系统各处的温度更趋一致，对温度变化的监测更容易，温度数据也更准确。除此之外，我们对“凝固点降低法测定分子量”、“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”等实验项目也进行了小型化改进，不同程度地减少了化学试剂使用量，显著降低了实验成本，改善了实验环境。实践证明，物理化学实验的微型化、小型化设计不但可以达到与常规实验相同的实验目的和效果，而且可以大幅减少试剂用量、不同程度地减少实验过程中产生的化学废弃物、节约后处理费用、减少污染、改善实验环境，因此，此举已经成为物理化学实验教学改革的一个重要发展趋势。

（三）实验仪器和设备的选择

与其他化学分支学科的基础实验相比，物理化学实验需要的中、小型实验仪器设备种类较多。其中多个实验需要测定温度和压力。传统的测温、测压装置都是含汞的，不但操作步骤繁琐复杂，而且易造成实验室汞污染，危及教师及学生的身体健康。例如，在“液体饱和蒸气压测定”实验中，过去常用U型水银压力计测定系统压力差。此种压力计中需要使用大量的金属汞，汞面用水液封。然而，由于此装有汞的U型玻璃管不宜经常清洗，所以管壁会吸附环境中的气体分子及尘埃等颗粒物。而在实验过程中U型管内汞液面会不断变化，会有少量汞由于与管壁上的吸附物作用而产生挂壁现象，从而使汞暴露于空气中并挥发为汞蒸气，这会对人体产生极大危害。目前，我们物理化学实验室中全部的测压装置均用数字式低真空测压仪替代水银压力计，从根本上消除了汞蒸气可能对教师和学生产生的危害。又如，在“凝固点降低法测定物质的摩尔质量”、“酸碱中和反应热效应的测定”及“燃烧热的测定”等热力学实验中，过去一直使用贝克曼温度计来监测实验体系温度的变化。贝克曼温度计虽然测量精密度高，但在实际使用时，存在操作繁琐且易碎等缺点。目前我们用数字式温度温差测量仪替代贝克曼温度计，不仅使实验操作难度降低，实验过程简化，而且也规避了由于操作不当造成温度计破裂而引起环境污染的风险。上述实验仪器设备的替换无疑使物理化学实验的测温测压手段更安全、更方便。

（四）综合经典实验内容

通过长期的教学实践和教学研究我们发现，传统的物理化学实验门类齐全、架构完整，大量的基础实验内容至今仍值得我们继承和发展。但囿于当时实验条件的限制，导致许多简单的实验耗时费力。因此，我们在保留经典实验内容的前提下，致力于整合实验方案，不仅大幅减少了试剂用量，有效降低了环境污染风险，而且还提升了学生综合分析实验结果的能力。例如，“原电池电动势的测定”、“电解质溶液电导率的测定”及“原电池温度系数的测定”这三个实验同属于电化学基础实验，内容相对简单。但是在过去，由于实验设备和实验手段的落后，完成这三个实验中的任何一个都需要很长时间，所以每一个都被设计为一个相对独立的实验项目，而这显然不利于学生将所学到的电化学基础知识融会贯通。通过认真分析、研究这三个实验的目的及内容，我们将它们融合并设计成了一个新的电化学综合实验。经过精心的实验方案设计和内容的整合，这个新的综合实验得到了学生和教师的广泛好评。由于实验试剂循环使用，避免了浪费和对环境造成的污染，为化学实验中心节省了实验经费。同时，学生对理论课中学到的电化学基础知识也有了比较全面且更为深刻的理解。

（五）合理分工协作

在实验教学过程中，我们不仅对经典内容重新进行综合设计，而且还会根据不同实验的特点，实时调整学生所做实验的部分内容。例如，学生在进行“双液系气液平衡相图”实验过程中需要测定的实验点较多，做出一个完整相图大约需要6个小时的时间，显然在规定的4学时内是无法完成的。为此，我们设计由两组学生分别测定相图的左半支和右半支，之后将两组数据合并，从而做出一个完整的相图。这就要求每组学生在实验过程中都必须认真仔细地完成操作并记录好数据，否则可能会因而某一环节的失误而导致合作双方的数据都出现偏差。实践结果表明，这种分工合作，在保证实验教学质量的前提下，既节省了药品，又有利于培养学生的协作精神和良好的操作技能。因此，对于复杂的实验项目，我们认为这不失为一个值得尝试和推广的好办法。

（六）规范操作方法，提升绿色化意识

长期的教学实践表明，在物理化学实验教学过程中，严格规范实验操作方法、督促学生养成良好的实验习惯是学生科研素质教育的重要内容。规范的实验操作方法和良好的实验习惯不仅是提升学生实验操作技能的重要基础，也是培养学生自觉进行绿色化实验的前提。在实验过程中，指导教师要认真监督学生不要随意丢弃药品，并纠正学生中普遍存在的“药品用量越多，实验现象就越明显”的错误观念，杜绝学生在做实验时随意加大试剂用量的现象，鼓励学生用最少的试剂做出成功的实验。同时也要求学生每次实验之前都要充分预习，提高实验成功率，减少重复实验引起的药品损耗现象。此外，教育学生从实验过程中的每件小事做起，逐步树立起绿色化科研意识和对社会的责任感。

三、改革后的成效

多年以来，经过对物理化学实验教学改革的绿色化探索与实践，在提升了教师自身的绿色化学教学理念的同时，在培养学生的协作精神、综合科研素质等方面也取得了良好效果。这些效果体现在学生在校学习期间养成了良好的实验操作习惯，明晰并理解了实验设计中绿色化改进之处，学会了用绿色化学知识设计实验等方面。而且，近几年来，我们对大量本科生就业后反馈的信息进行了分析并从中了解到，经过我们多年的绿色化实验教学训练，毕业生们在各自的工作岗位上都表现出较高的实验技能和良好的团队合作精神，综合素质高，受到用人单位的广泛欢迎。

［注释］

［1］平措，马橘红．物理化学实验室绿色化建设初探［J］．实验技术与管理，20xx（12）：132－133．

［2］张康华，曹小华，谢宝华，等．化学实验教学与绿色化学教育［J］．实验室研究与探索，20xx（5）：123－125．

［3］徐英，王桂清，陈灵谦．物理化学实验教学改革的探索［J］．高校实验室工作研究，20xx（4）：5－6．

［4］魏泽英，李树全，谢小燕，等．物理化学实验教学绿色化改革实践［J］．教育教学论坛，20xx（1）：245－246．

［5］杨冬梅，王军．物理化学实验教学改革的总体设计及实践［J］．高等理科教育，20xx（6）：103－105．