以培養創新人才為目標的有機合成實驗課程的探索與實踐

　　摘 要： 基于培養創新人才的目的，安徽農業大學應用化學系建立了有機合成實驗課程體系，并從課程內容、教學模式和考核方法等方面進行了探索與實踐。
　　關鍵詞： 創新人才 有機合成實驗 探索 實踐
　　
　　本科實驗教學是培養學生動手能力和創新思維等綜合素質的重要環節，是理論教學的繼續、補充、擴展和深化［１］。教育部明確指出：實踐教學對于提高學生的綜合素質、培養學生的創新精神與實踐能力具有特殊作用［２］。面對21世紀科技、社會發展對創新創業型人才的要求，2007年安徽農業大學在原有的化學實驗教學課程體系中增設了有機合成實驗課程。本著有效地培養學生的創新思維和創新實踐能力的原則，我們對有機合成實驗的教學內容、教學模式進行了探索與實踐。
　　1.優化和擴展實驗內容，建立適合于創新型人才培養的有機合成實驗內容體系。
　　有機合成實驗是與有機合成理論課相配套的實驗課程。該課程現作為應用化學專業高年級專業實驗必修課，是有機化學實驗課的一個延伸，為學生畢業后從事復雜有機化學品的合成與開發提供必要的知識和技能基礎。有機合成實驗是在大學三年級第一學期開設，此時開設此課程有極大的可行性：首先，學生經過了兩年大學化學基礎實驗的基本操作、基本技能的訓練，已經具備了進行綜合能力訓練的條件；其次，在時間上大學生沒有考研、找工作等因素的干擾，主觀上有檢驗自己能力的意愿和要求，能主動充分地利用課外時間查找文獻資料、設計實驗；最后，有機合成實驗在教學計劃上的合理安排保證了學生對實驗的參與程度，從而保證了有機合成實驗開設的可行性。
　　在有機合成實驗的教學實踐中，首先要了解有機合成實驗的具體內容，以及它與有機化學實驗的聯系與區別。有機化學實驗的目的是訓練學生從事有機化學實驗的基本操作、基本實驗技能，加深學生對有機化學基本概念、原理的認識理解。有機合成實驗是在有機化學實驗的基礎上，通過安排一些難度較大的綜合性、設計性、體現研究性的高一層次的實驗，進一步鞏固和提高學生所學的知識和技能，培養創新能力，激發創新意識，對科學研究和實驗室研究有全面的認識，培養良好的實驗室工作方法、工作習慣、實事求是的實驗室工作作風和嚴謹認真的科學態度，使學生既有一顆善于分析和思考的頭腦，又有一雙勤勞能干會做實驗的手，為大四的畢業論文打下基礎。
　　為了使實驗內容有利于培養學生的創新思維和創新實踐能力，我們在內容的選擇方面盡可能多地采用先進的實驗方法、技術、儀器，等等，盡可能結合自身科研成果開發綜合性研究性實驗，盡可能多地采用綠色化學實驗技術，培養學生的實踐能力、創新意識和綠色意識，培養學生對有機合成實驗合成現實物質的興趣和感情。現在有機合成實驗全部是設計性、綜合性實驗，實驗內容豐富了，難度加大了，實驗儀器先進、高檔了，學生的自學能力提高了，創新思維的時空擴大了，實踐能力增強了。尤其是那些從科研成果中開發出來的開放性綜合性實驗，無疑給學生營造了一種科學研究和創新探索的學習氛圍，讓學生了解到有機合成研究成果從課題來源→文獻檢索→申請立項→研究方案→設計、合成→產品綜合分析、表征→總結報告、撰寫論文的全過程，并從中感悟到化學研究工作的奧秘和精髓，培養學生的科學素養。比如，我在講授Knoevenagel法合成香豆素的過程中，引入超聲波輻射合成技術到有機合成中，其中涉及綠色化學、環境友好化學等熱點話題，引導有興趣的學生進行研究性實驗，在滿足教學基本要求的基礎上，讓優等生有更多的發展機會，探索有利于拔尖人才脫穎而出的實驗內容、教育模式。
　　05年安徽農業大學開設應用化學本科專業，原有的基礎有機化學實驗課程體系已經不能滿足培養化學類創新型人才的要求，根據人才培養方案，2007年我們開設有機合成實驗課程，剛開設時只有20學時，而根據“制備（多步合成）→結構、性能測試與表征→應用”的實驗流程，課時量明顯不足，包含的反應類型只有鹵化、氧化、酰化、縮合反應、環化、酯化反應等。經過四年的研究與實踐，有機合成課程內容體系基本完善，開發出了不同層次的綜合性、設計性、研究性實驗，在原有的基礎上充實了有機合成實驗課程，課程量現在為40學時。
　　2.改革教學模式，將創新能力的培養貫穿于整個教學過程。
　　由于教學是一個復雜的系統工程，任何一個環節處理不好，都必然影響到培養效果。因此，我們將創新能力的培養貫穿于教學的各個環節中。
　　在教學理念上，根據素質教育的理念，我們將創新能力的培養放在了首位，增強了師生的自主性。教師的自主性體現在實驗的選題上是由教師將科研中有利于培養學生創新能力的部分挑選開發出來轉化成學生實驗，避免了過去那種生硬地將幾種有機實驗技術機械地拼湊在一起的情況。實驗的題目具有典型性、先進性、實用性、靈活性，教師在題目選擇上最大限度地體現了自主性。學生的自主性體現在學生拿到題目后從實驗原理、性質、選擇方法、查閱文獻資料、設計方法到自己動手進行儀器選取、組裝、使用，到匯總結果、提交科研論文，整個過程都是一個自主型實驗過程，從而最大程度體現了學生的自主性［３］。
　　在教學方法上，我們采用啟發研究式教學，充分發揮學生的主觀能動性。在有機合成實驗教學過程中，在啟發式教學的基礎上，將研究式教學引入進來，有利于培養學生發現問題、提出問題的能力，并學會一套完整的實驗研究工作方法，包括實驗設計思想、實驗方法和條件的選擇、實驗現象的觀察和數據記錄、實驗結果的分析，以及研究報告的書寫等訓練，逐步培養學生將知識技能轉化為研究能力的素養。
　　在教學過程中，我們注重培養學生嚴謹、求實、不怕困難的科學態度和發現問題的能力。在鼓勵學生獨立思考的同時，適時地給以點撥、解惑，使整個實驗過程充滿探索與挑戰。有機合成實驗全部為綜合性、設計性實驗，實驗內容多，周期長，需要相對完整的實驗時間，宜安排整天實驗，連續完成。每個單元需要6-8個學時。實驗全過程由學生獨立完成，不允許中斷實驗，教師在實驗過程中輔以必要的指導和提示，使學生學會實際運用所學的理論知識和實驗技能。這樣安排，雖然有可能增加教師的工作負擔，但從教學效果來看，我們得到了學生的認同，并取得了較好的實際效果。因為學生自始至終參與實驗的全過程，培養了獨立思考和實際操作能力，養成了良好的工作習慣，為適應將來走上社會后的工作環境打下了基礎。
　　3.改革實驗的考核方法，激發學生的創新欲望。
　　在實驗考核方面，我們改變了過去以知識為主的考核狀況，不以實驗成敗論英雄，將創新能力的考核放在首位。創新能力主要包括兩個方面：一是提出問題的能力，二是解決問題的能力［４］。從創新角度看提出問題更為重要，因此我們在實驗考核中加大平時成績的比重，在實驗報告中鼓勵創新。比如，能對實驗現象和實驗改進發表自己的新見解等即可獲得高分。不把實驗的結果作為衡量實驗成績的唯一標準。即使實驗結果不理想，學生若能找出失敗的原因，并能分析合理，仍可獲得較好的成績。通過這種全面的考核方式，學生學習的主動性提高了，創新欲望被激發了，同時又較為客觀地對學生的能力進行了評判。
　　4.有機合成實驗教學改革所取得的效果。
　　雖然實施有機合成實驗教學改革時間并不長，但我們已經取得了顯著的成效。例如，在畢業論文階段，學生在論文的選題與實施中，創新意識明顯增強，并表現出較強的動手能力、獨立工作能力和綜合實驗能力；部分從事有機合成科研的畢業生，其動手能力、工作能力受到用人單位的好評。更可喜的是學校對化學實驗中心投入的加大，實驗課程管理教學體制上更深層次的改革，實驗資源的共享等，都調動了教師參與實驗教學的積極性，提高了學生對有機合成實驗的興趣，拓寬了學生的知識面，培養了學生的創新能力和創新意識，明顯提高好有機實驗教學質量和水平。經過問卷調查及平時調查，學生對本專業化學實驗滿意率明顯提高。然而我們應清醒地看到，實驗教學的改革是持續的過程，要不斷適應變化的形勢和發展的理念，有機合成實驗教學模式體系還有待在實踐中進一步優化和完善。特別是在有機合成實驗課堂管理的精細化、實驗內容的綠色化等方面，還有待進一步探索和研究。
　　
　　參考文獻：
　　［1］張以順，黎茵，陳云鳳.植物生理學實驗研究型教學模式探索與實踐［J］.安徽農業科學，2011，39，（4）：2515-2516.
　　［2］胡卓軍，舒志定.論課程改革中高校實驗教師的角色轉換－存在論視角的探討［J］.中國高教研究，2007，（6）：89-91.
　　［3］孫琳，劉春萍，呂菊波等.有機綜合研究型化學實驗的設立與教學模式的探索.高師理科學刊，2004，24，（3）：75-76.
　　［4］施開良，姚天楊，俞慶森.培養化學創新型人才要有新思路［J］.中國高等教育，2003，（17）：27-28.
　　
　　基金項目：安徽農業大學教學研究項目。