基于仿真实验教学在有机化学实验中的应用

发表时间:2018/8/13   来源:《教育学文摘》2018年8月总第274期   作者:陈敦
[导读] 有机化学专业的学生自主实验操作无法开展,自主学习的能力培养也就无从谈起。

新疆师范高等专科学校 新疆 乌鲁木齐 830000
        摘 要:仿真有机实验教学是利用仿真技术模拟有机化学实验的真实情境,来实现各种实验环境下化学反应的教学形式。仿真有机实验教学不但不受实验环境、实验药品短缺等因素的影响,而且实验现象逼真、效果良好,已成为有机化学实验教学不可缺少的辅助工具。
        关键词:有机实验教学 仿真实验教学 实验方法
        传统实验教学都必须在规定的时间、固定的实验室完成实验教学中大纲要求的实验,这种实验教学方式严重束缚了学生自主学习的能力培养。特别是有机化学专业的学生,实验所用试剂很多都是有毒或易燃药品,所以有机化学专业的学生自主实验操作无法开展,自主学习的能力培养也就无从谈起。如何在不受时间、地点、不用或少用有毒、易燃药品的条件下,实现实验操作所要达到的效果呢?这成为摆在有机实验老师面前不能回避的问题。
        我们知道,现在很多技术领域都用到了仿真技术模拟实际操作来训练后备人才,比如:飞机员通过飞行模拟系统训练飞行技术,通过仿真模拟实验舱训练太空宇航员等。那么,通过仿真有机化学实验来训练我们的学生也就成为可能。
一、仿真有机化学实验的优点
        仿真有机化学实验不但不受实验条件、实验药品短缺的影响,而且利用仿真技术模拟有机化学实验、实现各种虚拟实验环境,同学们可以进行与实际环境中相同的实验项目,提高了效率,看到实验逼真的现象和结果,巩固课本学到的理论知识,培养了自主学习的能力。通过仿真有机化学实验学习和训练的效果甚至比在实际条件下动手操作取得的成绩还要好。
二、仿真有机化学实验的操作步骤
        1.打开化学仿真实验室,选择实验所需仪器设备。
        2.在打开的操作桌面上,从左往右、从上往下开始搭建实验装置,一定要保持试剂瓶、烧瓶、试管等接口的严密性。
        3.加入所用试剂,用右键点击试剂瓶,在下拉菜单中选择所用药品规格及用量。



        4.调用或设定试验参数,在实验达到要求后,出现预想结果。
三、具体实例分析
        1.实验室制取丙甲酸甲酯的实验。打开仿真化学实验室桌面,在器件箱中选择带铁圈的铁架台、石棉网、酒精灯、水槽、带导气管的大试管等。先用鼠标拖动铁架台放在桌面中间,在铁架台上固定带导气管的大试管,保证试管口朝上,便于油脂析出。在大试管口下放置酒精灯,大试管所带的导气管口通在水槽液面以上,不要把导气管口插入液面以下,否则,实验过程中会引起倒吸,实验就失败了。点击大试管右键,在下拉菜单中选择所用试剂。丙烯酸10毫升,无水甲醇20毫升,浓硫酸20毫升,所用规格都是分析纯。点燃酒精灯,开始试验,结果符合实验要求后,保存实验。通过教师电脑控制端发到学生电脑桌面,就可以让学生操作了。
        学生动手操作后,实验现象明显,油状丙甲酸甲酯清晰可见,浮于水面上,大多数同学的结果都是成功的,但是少数同学却无法得到结果。失败的原因第一是电脑操作水平太低,这主要发生在来自南疆地区的少数民族学生身上,他们从小很少接触电脑,这就需要再开始仿真有机化学实验前,带着他们开始一些基本电脑操作。第二是学生学习态度差、粗心,课前不预习,课堂讲解实验时不注意听讲,关键操作错误,导致实验结果无法得到。对于这些同学除了点名提醒外,还要捎带劳动处罚,叫他们知错就改,否则他们在仿真有机化学实验课上将一无所获。
        2.实验室制备乙烯气体的实验。与三.1实验过程相同,打开仿真化学实验室桌面,在器件箱中选取酒精灯、铁架台(带铁圈、石棉网)、氢氧化钠溶液的试剂瓶、溴水试剂瓶、高锰酸钾溶液试剂瓶、带双孔塞的圆底烧瓶、温度计、碎瓷片若干等。先用鼠标左键拖动铁架台放在桌面中间,在铁架台上固定铁圈,上放石棉网,下方酒精灯。石棉网上放置带双孔塞的圆底烧瓶并固定在铁架台上,加入碎瓷片,双孔塞一孔插温度计,一孔接导气管。导气管依次连接氢氧化钠溶液的试剂瓶、溴水试剂瓶、高锰酸钾溶液试剂瓶,尾气导入到空气中燃烧。点击大试管右键,在下拉菜单中选择所用试剂。无水乙醇20毫升,浓硫酸60毫升。所用规格都是分析纯。点燃酒精灯,开始试验,随着酒精灯加热圆底烧瓶中的溶液,温度计的温度开始迅速升高,碎瓷片周围有少量空气溢出,接近140度左右时,有无色气体冒出,量不多。继续升温到170度时,有大量无色气体溢出,这些气体在通过氢氧化钠溶液时有所减少,剩余气体会溴水试剂瓶中橙色液褪色,紫色高锰酸钾溶液褪色,尾气可以在空气中安静的燃烧,火焰呈黄色。但是这次实验可能会有很多同学无法得到结果。失败的原因不简单是电脑操作水平问题,主要是发生在处理实验的细节和严谨的态度上,所以,仿真有机实验教学和实际实验教学要求是一样的,实验前必须预习实验,写实验报告单,对实验要求和实验药品的量有清楚地了解,这样才能保证实验成功。
参考文献
[1]傅德荣 章慧敏 教育信息处理[M].北京,北京师范大学出版社,2001。
[2]顾小清 王炜 支持教师专业发展的课堂分析技术新探索[J].中国电化教育,2004,(7)。
[3]魏宁 信息技术支持的教学分析方法——FIAS篇[J].信息技术教育,2006。


 

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