微型有机化学实验对本科生科研能力的培养

摘要：化学实验是高校化学化工专业培养本科生科研能力的重要途径。本文介绍了传统有机化学实验存在的问题，以及开展微型有机化学的必要性。着重阐述了微型有机化学实验对本科生科研意识、实验技能、创新能力、绿色化学理念、科学态度、团队合作等六个方面的培养及作用。希望通过努力提高本科生的科研能力水平。

关键词：微型有机化学实验；传统有机化学实验；科研能力；培养；本科生

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）51-0243-02

科教兴国战略已经成为当前高等院校教育改革的一个重要目标。有机化学实验是化学化工专业本科生的一门专业必修课程，目的是让学生熟练掌握有机化学实验基本操作技能，培养学生发现、分析和解决问题的实践能力，使其具有良好的科研素质。当前化学实验特别是有机化学实验已经成为高校新的污染源，随着高校招生规模的不断扩大，导致有机化学实验药品的用量急剧增加，化学实验教学成本不断上升。因此，对于本科生科研能力的培养和对有机化学实验课程的改革已经刻不容缓。

一、传统有机化学实验课程存在着以下不足之处

1.实验教学手段的过于陈旧，阻碍了本科生创新能力的培养。传统有机化学实验是预先将实验目标、基本原理和操作步骤以及注意事项设计好，学生只需要按照上述规定的方法进行操作即可。这种实践教学的培养模式只是让学生对现有实验方法的一种验证，但由于学生在整个实践过程中都处于被动地位，因此不利于学生的主动思考与自由探索。

2.实验过程中会造成对环境的污染，违背了绿色化学的发展要求。常量性质实验和制备实验是传统有机化学实验的主要核心内容，易挥发性溶剂和毒性试剂的使用偏多，实验过程中大量的废气、废液、废渣的产生是不可避免的，因此容易造成环境的污染和资源的浪费。

3.传统有机化学实验主要以验证性实验内容为主，学生只要按照实验教材所写的实验方法进行操作即可，不利于提高学生科研思维的培养以及分析问题、解决问题能力的提高。

科教兴国战略与质量工程建设的实施对高校人才实践能力的培养提出了更高的要求。微型有机化学实验作为一种经济、安全、高效、低污染的新型实验技术手段，其社会效益和经济效益都是显而易见的，在大力倡导建设节约型社会的今天，对微型有机化学实验的重点推广尤为重要，因为它符合“绿色化学”的发展要求的同时，也为本科生科研能力的培养提供了有力保障。微型制备实验把合成产物的数量控制在不超过后续测试的需用量作为一项原则。在满足实验所需获取的化学信息要求的同时，尽可能地使原料试剂的用量大幅度地降低，减少了化学反应对环境的污染。这种微型制备方法，非常规化学实验的简单缩小，大部分是近代科研方法的模拟，将合成与鉴定结合在一起。通过由常规到微型实验方式的演变，使学生体会到如何利用有机化学反应基本原理来重新设计、改造、组合各种仪器装置，以满足不同的实验要求。

二、与传统实验课程相比，微型有机化学实验课程教学具有如下特色

1.微型有机化学实验课程坚持以人为本的原则，塑造绿色化学的环保理念。实验内容上秉承传统方法与实践创新知识相结合，在保留基本实验技能培养和经典有机合成实验内容的同时，将不断发展中的有机化学新技术、新理论、新方法以及最新的科研成果引入实验教学课程体系中，扩充了基础实验、综合实验、设计实验和创新型实验等相关内容。

2.拓宽了学生的知识面，加强了对实践课程教学最新进展的及时掌握。微型有机化学实验不仅缩短了反应时间，而且还能够充分发挥环境资源的效能，使学生全面地了解研究对象的性质和规律。还有益于师生身心健康的培养，学生环保意识加强以及绿色化学理念的建立。

3.由于微型有机化学实验试剂用量较少，能够有效避免传统有机化学实验过程中存在因试剂使用量大、原料价格昂贵、溶剂处理危险等问题，使得实验课程教学内容能够顺利开展，加强了学生动手能力的培养。

三、微型有机化学实验课程素质的培养主要体现在以下几个方面

1.有利于本科生科研意识的培养。科研意识的培养主要考查学生对科研信息的全面收集、综合分析、正确判断以及积极实施的能力。微型有机化学实验是有效途径。要求学生做好实验预习工作是培养学生科研意识、提高实验教学质量的关键。实验预习报告除了包括基本原理、操作步骤、实验装置图以及实验可能出现的现象和结果、实验操作要求学生充分地利用校园网图书馆的丰富资源，认真查阅相关资料，了解反应物、产物、溶剂等相关的理化性质、毒性以及注意事项，使学生养成主动掌握化合物性质的习惯。

2.有利于本科生实验技能的提高。微型有机化学实验是巩固基础有机化学实验基本操作单元，培养他们分析问题、解决问题的综合能力以及科技文献的查阅能力。改变学生实验过程中完全依靠老师的不良现象，更多地为学生提供独立设计和完成实验的机会。充分发挥学生的想象力和创造力，进一步提高学生的科研实践能力，以满足现代科技社会对化学专业创新性人才的需要。

3.有利于本科生创新能力的培养。传统的化学实验教学，学生往往是“按部就班”，由于有机化学实验条件的限制，学生独立完成化学实验的机会很少，通常由多人合作完成。微型有机化学实验的正确引入，使得实验仪器和实验试剂进一步微量化，为实验方案的重新设计和修订提供了一个更加广阔的空间。这对激发本科生的创造欲望和培养学生的创新能力具有重要意义。

4.有利于本科生绿色化学理念的建立。对于有机化学反应，尽量减少或避免使用产生有害物质的化学药品是绿色化学的核心内涵。它对化学药品的基本原则是不用危害品，减少用量，回收并循环利用。微型有机化学实验降低了化学试剂和药品用量，节约了化学实验教学经费的支出，具有良好的经济效益；同时减少了实验过程中“三废”的产生，降低了对实验室环境污染和易燃、易爆、有毒物质的排放。因此，在有机化学实验的教学过程中，给学生灌输预防化学污染的思想观念，有利于培养本科生绿色化学理念的形成。

5.有利于培养本科生严肃认真的科学态度。微型有机化学实验是对常规化学实验的重新设计和再实验，通过使用微量试剂获取尽可能多的化学信息，所以说微型有机化学实验并不是常规化学实验的简单缩小。因此，微型有机化学实验要根据具体实验内容进行精心的设计，由于试剂用量少，实验装置的尺寸相对较小，实验过程中容易引起反应物和产物的损失，这对反应产率的高低产生较大的影响。这就要求本科生必须具有扎实的实验操作技能和细心、严谨、认真的工作作风，使学生养成严肃认真、实事求是的科学态度。

6.有利于培养学生的团队合作精神。利用一些综合性很强的微型有机化学实验，例如多安排一些合作性较强的实验，带有研究性、探究性的实验以及综合趣味性的实验，这些实验单凭个人力量很难完成，需多人参与完成，让学生体会到团队协作的重要性。培养学生的团结意识和协作能力。通过取长补短，互相学习，充分发挥集体的智慧和力量取得成功。这不仅有助于调动学生的参与意识与表现欲望，而且有利于培养学生积极向上的心理素质。通过对实验中所遇到的问题的共同分析、思考与合作，建立起与他人良好的人际关系，增强了学生团体合作的精神，提高学生团队协作完成任务的能力。

四、微型有机化学实验存在的问题及措施

微型有机化学实验还处于起步阶段，需要摸索和探求，微型实验产品量少，做实验需要小心谨慎，特别仔细、认真，对称量仪器精度自然要求会比较高；微型实验操作难度较大，需要更细心、更高的实验技能和技巧，开始不容易掌握要求很精细的操作，需要用常规实验启发或者引导；此外，微型制备实验相对损耗大，易造成产率偏低，与生产实际偏离较大。所以在积极推广微型有机化学实验的过程中，要正确看待常规有机化学实验对本科生科研能力培养的积极作用。正确认识微型有机实验与常规有机实验的关系，合理安排两者比例。常规实验与微型实验各有所长亦各有所短，如何合理安排是关键所在。基于以上分析，我们认为微型化学实验和常规实验是相辅相成、相互补充、取长补短的关系，两者只有相互配合才能更好地提高有机化学实验教学质量，增强学生的科研能力水平。

总之，微型有机化学实验课程是将学生作为实验教学的主体，既注重实验理论知识和基本实验技能的强化，也重视学生科研能力和创新思维的培养，在实验教学中提高培养学生的创新意识，全面培养学生的科研综合素质。微型化学实验在教学实践中仍存在一些实际问题需要进一步解决。相信通过我们广大教育工作者的不断努力，一定能够使微型有机合成实验在基础化学实验教学中得到进一步推广，从而提高本科生的科研能力和创新意识。

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