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药学无机化学实验是学生涉及药学实践的第一步,尤其需要重视良好的实验素质及习惯的培养,重视学生科学精神和品质的教育。良好的工作作风和习惯不仅为做好实验、搞好学习和工作所必需,而且也反映一个人的思想修养和素质。通过无机实验的培养和训练,要逐步养成良好的实验室工作习惯。
1.1增强学生重视实验的意识和勇于实践的情感
克服学生在普通中等教育中形成并且普遍存在的重理论轻实践的思想,转变学生死记硬背实验现象的学习方法,使学生真正认识到实验教学是理论教学的补充和延伸,是一个不可取代的重要学习环节,是培养自身实践动手能力的重要方式。
1.2初步养成认真、仔细、紧张有序地进行实验的习惯
实验前做好预习,理解实验的目的要求,了解实验原理,理清操作步骤,查找有关数据,绘制仪器、装置简图,做好记录准备。实验中保持安静,多做、多想,有条不紊地进行实验;认真、仔细观察现象,理论联系实际地思考其现象的本质,记录数据和现象应真实、可靠、完整。实验后分析现象,研究问题,得出结论,及时完成实验报告。
1.3培养学生严肃—严谨、求真—认真、务实—求是的科学态度
纠正学生对待实验项目敷衍了事,对待实验数据随意涂改或编造或抄袭的陋习。要求学生认真、仔细地观察实验现象,真实、准确地记录实验现象,完整、全面地收集实验数据。如果出现异常现象,首先要求学生应用基础知识独立思考其可能性,然后再指导学生找出问题根源,最终指导教师与同学共同分析、做出结论;尤其特别鼓励学生把问题带到课下,通过查阅有关书籍、文献、资料,结合自己的推理、判断和分析,说明产生异常现象的基本原因和影响因素等。
1.4树立厉行节约思想和渗透绿色化学、环境友好化学理念
按要求用量取药。称量固体药品时不洒落在托盘上,量取液体药品时不溅洒到实验台面上。仪器应轻拿轻放,贵重仪器未经教师允许不得擅自动用。一旦损坏仪器应及时报损、补领,不随意使用他人的仪器。养成节约水、电,节约使用一切实验用品和爱护仪器的习惯。
1.5培养学生整洁、有条理的习惯
保持自己实验台面的整洁。仪器、装置摆放应有条理、便于使用,污物、废纸等杂物应及时放入垃圾箱或实验台面上的杂物缸,废液应及时倒入公共的废液回收瓶,待实验后统一处理。实验结束后应及时清洗所用仪器,整理所用器具,公用物品放回原处。各种化学试剂按照相应的规律摆放整齐,擦净实验台面。认真做好实验室的保洁值日工作。
1.6自觉遵守实验室各项规章制度
化学实验是丰富多彩的,但同时也处处存在着一定的危险。化学试剂通常具有一定的毒性、腐蚀性、挥发性、可燃性、易爆性。因此,在学生实验课开出之前,教师要认真组织学生学习实验室的各项规章制度,实验课时教师要督促学生自觉地遵守实验室各项规章制度。譬如,在实验课时,学生一定要穿着实验服,必要时要佩戴防护镜和防护手套,不允许穿着裙装、也不允许穿着拖鞋、更不允许穿着高跟鞋,还不允许散披长发;严禁在实验室饮水食物,尤其是严禁将饮用水和食品带入实验室内;严禁在实验室内高声喧哗、追逐嬉戏、相互打闹。对于使用剧毒试剂或有危害气体产生的实验中,学生必须按照要求由二人或二人以上操作、或在教师的监视、指导下完成。
2培养学生的规范操作
科学规范的操作是学生在实验中获取准确数据和保障实验安全的关键所在,是学生必须具备的基本功,也是药学无机化学实验教学的重点和难点。因此,努力提高学生无机化学实验的基本操作技能势在必行。
2.1认清新生实验现状和存在的问题
药学无机化学实验具有承上启下的重要作用,起着从普通中等教育学习过渡到高等专业教育学习的纽带作用。在中学化学中,要求学生了解仪器的名称、用途和操作原理,会使用基本仪器,并且掌握常见气体的制备方法和一般溶液的配制,学会观察和记录实验现象,并根据实验现象得出正确的结论,如实地写出实验报告。但由于中学实验条件所限或应试教育影响,化学实验常常是纸上谈兵。学生入学时普遍实验基础差、操作水平低,学生在实验室手忙脚乱,无所适从,这在药学无机化学实验教学中表现尤为突出。
2.2从点滴入手,逐项规范操作行为
在教学之始,就应培养学生正确掌握药学无机化学实验的基本操作。无机化学实验涉及到许多基本操作,例如试剂的量取、称重、溶解;反应液搅拌、振荡、加热、冷却、过滤、蒸发、浓缩、结晶;还有溶液的配制等。传统的教学方式是指导教师在讲解实验内容的同时,做出必要的示范操作,并赋予一些问题和指出注意事项。这种教学方式可能会由于每一位指导教师对教学内容的理解程度的不同或基本操作掌握程度的不同,也可能会由于不同的指导教师的耐心程度的不同,往往使教学效果产生比较大的差异。利用现代教育手段采用多媒体,例如对每一个无机化学实验教学内容制成幻灯片或者摄成音像片,在实验前播放给学生观看,并配合指导教师必要的讲解,既可以提高学生的学习兴趣,又可以规范教师的教学行为。这是因为幻灯片或者音像片是集体研讨制作,具有一定指导性。在此基础上,对于实验中操作不够规范的学生,指导教师及时地予以纠正。这样指导教师对学生既可以严格地要求,又会有足够的耐心。
2.3以多种教学手段示范规范操作
制作仪器基本操作展板、展牌。展板、展牌是很直观的实验教学教具。因此,把小型仪器设备(例如:酸度计、电子天平等)的操作规程做成展牌,放置在待操作的仪器处,让学生严格按照规程操作,这样做的同时也降低仪器的损坏率;把需要熟练掌握的无机化学实验基本操作分类设计成展板,实验课时取出将其悬挂在实验室的黑板上,便于指导教师示范讲解,也有利于学生掌握无机化学实验基本操作流程。
3结语
分析化学实验内容既要强调分析化学实验技术本身的基础,又要关注分析化学方法的前沿发展。目前分析化学的传统实验较单一,新颖性较差。比如配位滴定法测定的自来水的硬度这个实验,虽然实验教授了蒙药学专业学生配位滴定分析的原理,但是跟蒙药学这门专业没有有机联系在一起。如果我们将实验内容改为EDTA配位滴定法测定蒙药寒水石中硫酸钙的含量,就可以将配位滴定分析方法应用到蒙药学研究领域中,更能直观教授学生分析化学在蒙药中的应用,亦可以提高学生理论联系实际的科研能力和兴趣,减少专业基础实验的单调性。分析化学实验的教学的主要任务是了解和掌握各种分析方法、仪器的操作和技能。一方面强调分析化学实验教学的基础知识和操作技能,因为这些“传统”知识如滴定分析法和重量分析法的理论和实验技能是分析工作的基础。另一方面,随着蒙药学从传统的配方药研究发展为新药的研究如剂型研究、提取有效成分及含量测定研究等,实验课程的内容也尽量满足这些研究的发展,使蒙药学专业学生了解这些分析技术发展的前沿。
二、考核机制改革
分析化学实验分两个学期,共80学时,5学分,是单独于理论课记成绩的。所以只记录学生实验报告的成绩,并不能体现学生们完成实验的水平和能力。考核机制改革后,学生的实验成绩是由平时成绩和实验报告成绩组成。平时成绩包括实验预习情况(主要查看预习报告)和实验课程表现(操作是否规范,考勤等)。实验报告成绩主要包括实验数据处理和实验结果。实验结束时,指导老师要对学生的预习报告、原始数据的记录及仪器使用情况进行逐一量化评分。其中,预习报告为20分,课程表现(操作是不是规范,实验数据是否正确,所用仪器是否整理清洗)为40分,实验报告为40分(标题,原理,使用仪器试剂等是否完整正确,有无附原始数据和图,实验结果计算是否正确)。通过考核机制的改革,可以全面体现学生了解掌握一个实验的水平。
三、重视能力培养,增加设计性实验的比重
分析化学实验课的目的是培养学生实际动手能力和分析解决问题的能力。但是目前分析化学针对四大滴定的10个实验基本操作重复度比较高,仪器较简单,实验内容固定等易让学生感到简单枯燥,导致学生对实验课失去兴趣,仪器分析实验课程也基本如此。这种“照单抓药”的实验,不利于培养学生动脑解决实际问题的科研能力。为了改变现状,我们设计减少一些传统实验,加入了一些设计性实验。由老师根据学生所学知识,拟定实验题目,通过查阅文献和讨论设定实验原理、方法。当然这是在现有仪器和实验条件的基础上,开展的教学和科研交叉的实验。比如我们给学生拟定的题目有“滴定法测定蒙药筋骨风痛膏中二硫化二砷的含量”或“紫外可见分光光度法测定蒙药红花中红花黄色素含量”等,就结合了滴定分析法中氧化还原滴定或现代化分析仪器知识和学生的蒙药学专业知识,可以激发蒙药学专业学生的兴趣。因前期教学过程中要求学生规范化操作和培养积极思考的习惯,使学生通过查阅文献和交流讨论基本能解决问题。这就大大增加了实验的趣味性和学生的自信,使原本枯燥的实验过程变得相对生动活泼,锻炼蒙药学专业学生解决实际问题的能力。这种设计性的实验不是一成不变,不局限于一两种实验,可以根据蒙药研究的发展前沿和目前的实验条件,更改设计性实验题目。开放式实验教学模式是拓宽学生知识面、培养学生科研意识和创新能力的一个重要环节,是未来实验教学的发展趋势。我们已经对药学专业学生采用分析化学开放式教学模式,让学生从大二进入研究室,自由选择导师,随指导老师进行简单的科研活动,但目前未对蒙药学专业学生开放。原因有以下几点:第一是开放式实验室和指导教师的不足,设备维护保养和如何解决实验经费不足的问题。另一个重要原因是开放式实验教学对导师的要求很高。需要老师不仅有分析化学知识功底,也必须了解和掌握蒙药研究方面的知识。
四、教师培养
有机化学实验像普通蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏和索氏提取等,需要成套的仪器设备,这些仪器都是标准磨口仪器,价格昂贵,如果不加强管理,将造成巨大的资源浪费。所以像这类实验就是把每个实验室的仪器都放到一个盆子或框里,每次实验由每个实验室的负责人统一分发和回收。为了配合实验技术人员的工作,采取选择实验室负责人的办法:要求每次实验每个实验室选定两名负责人,协助实验技术人员负责收发仪器。并对实验进行分组:实验分组采用自由结合,两人一组,负责人把分组号和对应名单报给教师,并标明负责人姓名、相应职责及联系电话。
实验台内(抽屉和柜子)和试剂架物品摆放规则实验操作台结构是下面设计有抽屉、柜子,上面有试剂架,每一部分有不同的使用功能。学生实验柜、抽屉及试剂架通常放置的物品包括玻璃仪器和器皿、药品和一些零星的低值耐用品。抽屉是放置常用的器皿和一些零星的低值耐用品,柜子是放置体积较大玻璃仪器和陶瓷制品,这些物品应分类合理摆放在抽屉、柜中。试剂架是放置供一个中央实验台的学生使用的药品,药品必须整齐有序地放置在实验台的试剂架上。日常实验中学生常常不加区分,东西任意在这三部分之间摆放。因为不合理放置导致玻璃仪器撞碎。比如:万用夹、铁环和十字夹(双顶丝)及研钵、布氏漏斗、蒸发皿等铁制和瓷制仪器不应该放在抽屉里,容易撞碎玻璃仪器;研钵这类较重仪器要求放在柜子最底下;万用夹、铁环和十字夹(双顶丝)等铁质类仪器,接冷凝水的乳胶管或理化管等管线类器材,要求统一放在公用实验台贴有标签的指定容器内;而铁架台要求整齐放在实验室周边某一区域。总之,物品要干净有序分类摆放在清洁卫生的柜子里。仪器分发每次实验开始前,仪器负责人要到教师办公室询问是否需要领取实验仪器,领取仪器时要清点套数,检查仪器是否完好及签名,领取后分发到每组。各组学生也要检查所发仪器完好能用,万一发现有问题还可以调换。
仪器回收每次实验所发仪器使用完毕后(实验结束后)洗刷干净,仪器负责人清点套数,检查仪器是否完好及是否干净(若不干净,要求使用者洗净),按要求交回教师处,签名后方可离开。从实验柜内拿出的仪器,实验结束后放回原处。仪器赔偿如果由于不规范操作导致仪器损坏,损坏仪器后及时与老师联系,填写仪器赔偿单,然后到物资供应科找负责教师进行相应赔偿,并把领取仪器报告单交给老师。以前在没有选择仪器负责人时,实验中打破仪器无人告知,学生间还互相推托责任或包庇,不易查出责任人进行赔偿。为保证下个专业学生顺利实验,只好给予补充,结果学生因为这件事失去诚信,还额外增加学校经济支出。
仪器设备管理有机实验常用到一些仪器设备,如恒温水浴锅、电加热套、熔点仪、旋光仪、电子天平等。教师讲完后,总是有些学生不能完全领会。如果不正确使用,会导致仪器损坏,影响实验的进行。为此,首先对仪器进行分类,像恒温水浴锅和循环水式真空泵这类使用频率较高的设备,把说明书贴在每个教室的门后边,特别要注意的地方写在每个实验室黑板上的某个区域,长期留住不要擦掉(如水浴锅要添加蒸馏水而不是自来水);像熔点仪和旋光仪等只有某个实验使用的仪器,说明书随辅助配件放在工具箱中,注意事项贴在仪器醒目位置上。这样一方面方便教师上课时讲解,同时学生在使用仪器过程中若出现有不明白的地方可以随时参照,规范、科学地使用仪器。
2卫生管理(实验室内卫生与值日生签名)
有机化学实验室是培养学生掌握基本操作实验、合成实验、综合设计性实验等的场所。为营造规范、整洁、有序的实验环境,保证学生能安全有效地实验,要求实验结束后,卫生负责人选定并安排值日生打扫卫生。每次实验后由学生轮流值日,负责打扫和整理实验室。为保证任务落实到位,每次实验每个实验室选定两名卫生负责人,安排并监督该实验室卫生,务必做到:桌面、试剂架、地面、窗台、水槽(水槽内不得有纸屑、沸石、中药渣等杂物)等都要打扫干净,关闭水、电及窗户;每个实验台配有抹布,使用完毕后应洗净,按规定要求放好;实验室的扫帚、簸箕、拖把等清洁用品使用后应整齐放在指定位置;所用电器一律拔掉电源插头、擦拭干净、摆放整齐,卫生负责人检查是否合格,检查合格后,值日生、卫生负责人、班长到实验室管理教师的办公室在“实验室使用登记簿”上签名,待教师检查卫生合格后方可离开。
3公用物品使用规则
公用仪器、试剂等一般放在边台、试剂架上或者通风柜(取用时易挥发的试剂)内,公用实验台一般放置公用的实验用品及辅助的实验用品,这些用品要求就在原地使用或取用,或拿走用后立即放回原处,不准长时间放在自己实验台上影响其他学生使用。对于天平,要求使用中保持天平的整洁,不能随意挪动。
4实验室安全
实验室水电安全,特别是电炉,在使用时一定要垫上隔热板,以防烧坏桌面,使用时,电炉线应远离电炉,以免烧坏电线,引起火灾;精密仪器如熔点仪、旋光仪等,实验结束后及时盖上防水罩,以防实验室漏水使仪器损坏。
5实验中废弃物管理
实验过程中,每个实验台边都放一个贴有“回收固体废弃物”的小桶或小烧杯,如实验中用过的沸石、火柴梗、点样毛细管等杂物可以放进去,不可扔在地上、实验台上或水槽中,实验结束后倒进公用垃圾篓内。有毒的药品分类倒进专门的废液桶中,不可倒在水槽里,由专业人员统一进行处理,以免污染环境。空的试剂瓶放到指定的箱子里,每学期结束,科研处统一由专人进行回收处理。对于配制的没有用完的溶液,倒入专门的回收桶内,实验结束后进行统筹回收处理,这样不仅节约了资源,也保护了环境,同时提高了学生的环保意识。
6总结