基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有機化學(xué)實驗教學(xué)策略研究

張大海+張靜+李先國+馮麗娟+陸敏+王曉東

[摘 要] 有機化學(xué)實驗正逐漸從有機化學(xué)理論課程的附屬課程轉(zhuǎn)為獨立課程，正成為學(xué)生學(xué)習(xí)新知識、形成獨立分析和解決問題的能力及初步科研和創(chuàng)新能力的重要手段。但教學(xué)過程中仍存在過分注重教材和教師的主導(dǎo)作用，忽視了學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新的能力。從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)主體、教學(xué)方法、教學(xué)策略和教學(xué)評價五個方面探討了適合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有機化學(xué)實驗教學(xué)方法，結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗教訓(xùn)，提出了解決方案和策略。

[關(guān)鍵詞] 有機化學(xué)實驗教學(xué)；創(chuàng)新型人才培養(yǎng)；教學(xué)策略

[中圖分類號] G642.0 [文獻標(biāo)志碼] A [文章編號] 1005-4634（2014）05-0068-03

0 引言

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[1]強調(diào)了高校人才培養(yǎng)的目的是激勵學(xué)生樂觀向上、自主自立、努力成才，最終達到德智體美的全面發(fā)展。在此基礎(chǔ)上提出高校工作的出發(fā)點和落腳點是育人為本，遵循教育、人才成長和學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，形成各類人才輩出、拔尖創(chuàng)新人才不斷涌現(xiàn)的局面。

過去的有機化學(xué)實驗教學(xué)是有機化學(xué)理論課程的附屬，目的是利用實驗驗證已有的理論知識，隨著高校實驗教學(xué)改革的不斷深入，實驗課程已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)新知識，形成獨立分析和解決問題能力以及初步科研和創(chuàng)新能力的重要手段[2，3]，在高校化學(xué)及相關(guān)學(xué)科中占有重要的地位。

雖然高校實驗教學(xué)改革取得了一定的成果，但是教學(xué)過程中仍存在一些的問題。教學(xué)過程中過分注重教材和教師的主導(dǎo)作用，只需照方抓藥，模擬操作，就可以順利完成實驗，忽視了學(xué)生的獨立思考和創(chuàng)新能力，缺乏趣味性和探究性，導(dǎo)致學(xué)生的自學(xué)能力和動手能力大打折扣。教學(xué)評價方式較簡單，僅以實驗報告的完成情況和理論知識的筆試成績作為考核標(biāo)準(zhǔn)，較難體現(xiàn)出學(xué)生平時實驗操作的真實情況，不能全面反映學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

1 實驗課程教學(xué)策略

筆者作為《有機化學(xué)實驗》課程的專任教師，已經(jīng)講授超過1000課時的有機化學(xué)實驗課，積累了一定的教學(xué)經(jīng)驗和教訓(xùn)。在中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（以下簡稱學(xué)校學(xué)院）的大力支持下，在教學(xué)過程中進行了大膽嘗試，主要歸納為以下幾點。

1.1 教學(xué)內(nèi)容上保證基礎(chǔ)實驗課時，增大綜合實 驗比例

有機化學(xué)實驗所用藥品多具有毒性、易燃性、腐蝕性或爆炸性，基本的安全教育必不可少。所用儀器大部分是易碎玻璃制品，實驗過程中經(jīng)常使用水、電或煤氣，需要高溫、高壓或低溫、負(fù)壓等操作。因此，必須對進入實驗室的學(xué)生進行安全常識的培訓(xùn)，正確樹立他們的安全和自我防護意識，保證其人身安全和實驗室的安全[4]。有機化學(xué)教學(xué)團隊群策群力，制定了有機化學(xué)的教學(xué)計劃并統(tǒng)一規(guī)劃了教學(xué)大綱和基礎(chǔ)的實驗內(nèi)容。第一堂課設(shè)置為“有機化學(xué)實驗的一般知識”，講授有機化學(xué)實驗的特點以及課程目的、做好有機化學(xué)實驗的方法、實驗過程中異常狀況的處置方法等，不管學(xué)生以后從事何種工作，安全第一的準(zhǔn)則百利而無一害。

在學(xué)生對有機化學(xué)實驗籠統(tǒng)認(rèn)識的基礎(chǔ)上，開展基本操作技能的培訓(xùn)性實驗，規(guī)范鍛煉學(xué)生的動手能力，糾正學(xué)生以前養(yǎng)成的不良習(xí)慣。課程設(shè)置了“蒸餾與分餾”、“水蒸汽蒸餾及液體干燥”、“重結(jié)晶與過濾”、“熔點的測定”、“減壓蒸餾”和“薄層色譜與偶氮光化異構(gòu)”等六組實驗。重點規(guī)范培養(yǎng)學(xué)生的基本操作技能。開展這些實驗的過程中，重點規(guī)范學(xué)生的基本操作，如球形冷凝管、直形冷凝管和空氣冷凝管的選用，不同量程溫度計的使用范圍，布氏漏斗、分液漏斗以及其它各種小型玻璃儀器的正確安裝和使用，儀器連接順序及要求等。

學(xué)生掌握了基本的實驗操作技能以后，結(jié)合《有機化學(xué)》課程，將一些經(jīng)典反應(yīng)加入到實驗課程中，開展一系列的合成實驗，利用生動活潑的實驗驗證課本上枯燥的知識點。教學(xué)大綱上開設(shè)了正溴丁烷、乙酰苯胺、乙酸正丁酯、苯乙酮、苯甲酸和苯甲醇、對氯甲苯、肉桂酸、甲基橙、絕對乙醇的合成制備實驗。同時，將基本操作（如雜質(zhì)的去除、干燥、分液、過濾、熱濾抽濾、洗滌、干燥等）滲透到各單元合成實驗中，讓學(xué)生體味到物質(zhì)合成過程的復(fù)雜和樂趣。為了讓學(xué)生體味到有機化學(xué)和實際生活的聯(lián)系，增加他們對化學(xué)的熱愛，開設(shè)了與實際生活息息相關(guān)的實驗，如茶葉中提取咖啡堿，洗面奶、餐具洗滌劑的配置等，讓學(xué)生感覺到化學(xué)就在身邊，生活中時時處處皆化學(xué)。

學(xué)生經(jīng)過大量的實驗后，已經(jīng)基本具備獨立實驗的能力，此時堅決放權(quán)，把主動權(quán)交給學(xué)生，讓他們獨立設(shè)計開展實驗，為以后的獨立科研工作打下基礎(chǔ)。教學(xué)大綱規(guī)劃了環(huán)己酮、己二酸、苯亞甲基苯乙酮和安息香的輔酶合成兩組設(shè)計合成實驗。筆者的做法是退居幕后，從查閱文獻到設(shè)計實驗方案以及最后的實施，全部交給學(xué)生。學(xué)生獨立查閱文獻，并集體討論實驗方案。同時，當(dāng)好一位答疑解惑者，實施過程中鼓勵大家創(chuàng)新，對于一些新穎的設(shè)計方案，在實驗條件許可的情況下，鼓勵嘗試并在最終的考核中適當(dāng)給與獎勵。

1.2 教學(xué)主體上由教師逐漸轉(zhuǎn)為學(xué)生

有機化學(xué)實驗的常規(guī)教學(xué)模式是教師講解實驗?zāi)康摹嶒炘怼⒉僮鞑襟E、實驗成敗關(guān)鍵及注意事項等，學(xué)生機械地進行操作，實驗結(jié)束后照搬千篇一律的實驗報告。實驗過程中學(xué)生照方抓藥、照本宣科，過分孤立地強調(diào)操作基本技能的訓(xùn)練，使其游離于具體的實驗探究之外，直接導(dǎo)致實驗過程枯燥乏味，效率低下，造成學(xué)生的思維定勢，抑制學(xué)生的創(chuàng)新思維，更減弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[5]。

教學(xué)大綱所開設(shè)的實驗都是經(jīng)過幾十甚至上百年的檢驗，實驗本身沒有問題。因此在講述實驗的理論知識時，筆者注重自己角色的轉(zhuǎn)變，逐漸由“主角”變成“導(dǎo)演”，而學(xué)生由“觀眾”變成“主角”，學(xué)生由知識的被動接受者變成知識主動的發(fā)現(xiàn)者，成為教學(xué)主體[6]。選擇筆者實驗課的同學(xué)課前必須預(yù)習(xí)，并寫好實驗預(yù)習(xí)報告，搞清楚實驗的目的、原理等基本內(nèi)容。課上的講授就可以直接跳過實驗?zāi)康摹嶒炘砗蛯嶒炈璧脑噭┎牧希@樣可以保證在上課有限的講授時間內(nèi)做到簡明扼要，抓住重點、難點講授，并有足夠的時間擴展學(xué)生的知識面，講授與該次實驗相關(guān)的其它知識。

為了增加課程的生動性、趣味性和啟發(fā)性，努力在實驗內(nèi)容里加上實際生活中的一到兩個實例，如從茶葉中提取咖啡堿的實驗講授，就可以適當(dāng)擴展到我國中藥成分的提取和分離，吸引學(xué)生的興趣。采用提問、發(fā)現(xiàn)、啟發(fā)、比較及討論等多種方法對學(xué)生加以引導(dǎo)，盡可能加大學(xué)生的思維量，讓學(xué)生自己去探索、發(fā)現(xiàn)問題，尋找規(guī)律，并加以總結(jié)和提高，如乙酰苯胺的制備實驗，就引導(dǎo)學(xué)生以前是不是用過乙酰苯胺，哪些實驗用過？（熔點的測定、重結(jié)晶與過濾實驗），然后引申到合成實驗。這種教學(xué)模式能使學(xué)生主動思考，課堂氛圍良好。

1.3 教學(xué)方法上循序漸進，授人以漁

由于長期養(yǎng)成的學(xué)習(xí)習(xí)慣，開始的時候?qū)W生很難直接接受教學(xué)主體由教師轉(zhuǎn)為學(xué)生的教學(xué)方式，應(yīng)采用循序漸進的方法。筆者始終認(rèn)為打好基礎(chǔ)很重要，因此在基礎(chǔ)知識方面總是反復(fù)強調(diào)。開始的基本實驗，如“蒸餾與分餾”、“水蒸汽蒸餾及液體干燥”、“熔點的測定”、“減壓蒸餾”等，還是采用固有沿襲的方法，主要是教師講，學(xué)生照本宣科。

等到后面合成實驗的時候，逐漸改變實驗講授方式，要求學(xué)生實驗前做好預(yù)習(xí)工作，查閱資料，撰寫實驗預(yù)習(xí)報告，對實驗?zāi)康摹⒃怼⑦^程都要做到心中有數(shù)。上實驗課時，多采用問題教學(xué)法，就相關(guān)實驗內(nèi)容向?qū)W生提問，檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。有時也采用討論法，與學(xué)生共同討論實驗的原理、實驗的關(guān)鍵點和注意事項，加深學(xué)生對實驗的理解，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[7]。學(xué)生課前預(yù)習(xí)，必然要耽誤一定的時間，因此，筆者總是鼓勵學(xué)生，預(yù)習(xí)報告按照實驗報告格式書寫，實驗過程中如果發(fā)現(xiàn)和預(yù)期不一樣的現(xiàn)象時，直接在預(yù)習(xí)報告上修改，最后這份報告就直接成了正式的實驗報告。這樣的報告提交方式經(jīng)過實踐以后是一舉兩得，既節(jié)省了學(xué)生時間，又能鼓勵其課前認(rèn)真預(yù)習(xí)。

按照這樣的教學(xué)策略和方法，越到后面的實驗，學(xué)生需要完成的工作量越大，這貌似解放了老師和實驗員，但筆者發(fā)現(xiàn)越到后面，工作量反而直線上升。這主要是以前的實驗課照本宣科，都是重復(fù)性內(nèi)容，不需要教師花費大量的時間備課，講完了就是完了，但是學(xué)生的創(chuàng)新精神嚴(yán)重弱化。采用新方法后，學(xué)生積極性大大提高，發(fā)現(xiàn)和提出的問題五花八門，這就要求教師提前預(yù)判所有可能出現(xiàn)的實驗情景及可能出現(xiàn)的錯誤和原因。這需要教師更加認(rèn)真仔細備課，不僅要掌握和講述實驗有關(guān)的原理等理論知識，還要掌握本次實驗過程中所有可能出現(xiàn)的問題和難點、疑點，做到 “成竹在胸”，看到學(xué)生的異常實驗現(xiàn)象就能清楚解釋發(fā)生的原因。因此每次實驗開展之前，任課教師及實驗員都要親自完成并重復(fù)一次實驗，保證實驗順利進行。

1.4 教學(xué)策略上嚴(yán)松結(jié)合，多鼓勵少批評

筆者的教學(xué)策略是給學(xué)生樹立“實驗課就是‘玩”的觀念，同時規(guī)矩很重要”。第一堂實驗室就給大家灌輸“玩”的思想，有機化學(xué)實驗室，就是“玩”的天堂，在規(guī)則許可的范圍內(nèi)，大家可以隨心所欲的“玩”。當(dāng)然，“玩”不代表違背基本原則，無法無天，“玩”的目的是讓學(xué)生不要被條條框框束縛住，不要被教材及以往的觀點左右，激發(fā)起對實驗課程的興趣。實驗過程中，作為教師要嚴(yán)格督促學(xué)生規(guī)范操作，注重對實驗現(xiàn)象的觀察和分析，尤其是實驗過程中的異常現(xiàn)象，記錄好數(shù)據(jù)，遇到問題，及時與教師交流討論。所謂的規(guī)矩，就是有機化學(xué)的特點以及做好實驗的基本方法，這些內(nèi)容是必須講授清楚而且要求學(xué)生嚴(yán)格遵守。如進入實驗室女生必須扎起頭發(fā)、不準(zhǔn)穿拖鞋和嚴(yán)格著裝、實驗室內(nèi)嚴(yán)禁吃喝食品和飲料，沒有預(yù)習(xí)報告不能進入實驗室，實驗開始前和過程中嚴(yán)禁嬉戲打鬧，實驗過程中腦袋不允許進入通風(fēng)櫥，強酸強堿的取用必須佩帶專用手套并符合基本要求等。如果實驗過程中學(xué)生因為不按照基本操作犯錯，比如，走水漏電甚至實驗失敗，一定要嚴(yán)格批評，甚至當(dāng)次實驗考評記錄為零分。

關(guān)于“松”，那就是鼓勵學(xué)生多思考多創(chuàng)新，啟發(fā)學(xué)生立足于現(xiàn)有實驗條件，獨立思考，鼓勵學(xué)生采用新方法實現(xiàn)原來預(yù)期的結(jié)果。所用儀器大部分是易碎玻璃制品，實驗過程中經(jīng)常使用水、電和有機溶劑。因此，實驗過程中難免出現(xiàn)儀器打碎、跑水、跳閘的現(xiàn)象。以前的實驗教學(xué)都是要求學(xué)生簽字，指導(dǎo)老師確認(rèn)，最后按照一定的價格進行賠償。而現(xiàn)在在領(lǐng)導(dǎo)支持下，直接取消了這一環(huán)節(jié)。意外打碎了儀器，首先要確認(rèn)學(xué)生的安全，然后打掃清理干凈，同時和學(xué)生講解導(dǎo)致該情況的原因以及如何避免該類事件的發(fā)生，然后指導(dǎo)學(xué)生換上備用的儀器繼續(xù)進行實驗。當(dāng)然，對于相對危險情況，如水銀溫度計等破碎以后，先緊急利用硫磺吸附處理，然后現(xiàn)場和學(xué)生講解遇到類似情況的緊急處理方案。實驗過程中寬松對待因為創(chuàng)新而導(dǎo)致實驗失敗的同學(xué)，鼓勵他們分析失敗的原因，吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，只要真正找出失敗的原因同樣可以拿到好的成績，不以產(chǎn)率高低論英雄。在實驗過程中，逐步提高學(xué)生自主完成實驗的能力，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和科研能力。

1.5 教學(xué)評價上方式多樣，鼓勵創(chuàng)新

實驗教學(xué)評價的目的是要考核學(xué)生是否掌握基礎(chǔ)有機化學(xué)實驗知識和技能，是否具備分析問題、解決問題的能力，尤其是對綜合性實驗和設(shè)計性實驗中所表現(xiàn)出的綜合能力的評定。因此，必須引導(dǎo)學(xué)生由過去只重視實驗技能的熟練程度向重視培養(yǎng)綜合能力的方向發(fā)展[8，9]。傳統(tǒng)的實驗課成績評價通常是以學(xué)生的預(yù)習(xí)、實驗報告為主要依據(jù)，結(jié)合簡單的筆試和操作考試來評定。其中，筆試成績多占有較大的比重，這種評價方式較難反映學(xué)生的真實水平，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對有機化學(xué)實驗課程特點，筆者認(rèn)為要客觀真實的反映學(xué)生的實驗水平與能力，需要對學(xué)生的實驗成績實行綜合評定，加大平時成績的比例。

在實際教學(xué)過程中，筆者采用老師評定為主、學(xué)生自評為輔，實驗報告和考試綜合平衡的方法，改變過去的一刀切決定成績的做法。以總分100分為例，平時成績包括預(yù)習(xí)報告15分，考勤、紀(jì)律15分，操作過程30分，實驗結(jié)果5分，實驗報告15分，期末考試20分。對別出心裁和新穎獨特的實驗方案、實驗方法進行5～20的適當(dāng)加分，以鼓勵學(xué)生積極思考和創(chuàng)新。綜合成績出來以后，結(jié)合學(xué)生的自評分?jǐn)?shù)，給出最終成績。為鼓勵學(xué)生正確認(rèn)識自己，合理的評價自己，采用如下原則：綜合成績和學(xué)生自評分?jǐn)?shù)相近，取較高分?jǐn)?shù)作為最終成績。如果自評分?jǐn)?shù)遠高于綜合成績，綜合成績作為最終成績。為了平衡不同實驗班評分尺度的差異，

（下轉(zhuǎn)第75頁）

通過控制“優(yōu)”的人數(shù)比例來解決。這種考核辦法，增大了任課老師的工作量，但更能體現(xiàn)宏觀和微觀相結(jié)合，橫向和縱向相交疊，更公平一些[10]。

2 結(jié)束語

實驗課程的結(jié)束，不代表實驗教學(xué)的結(jié)束。筆者的做法是如果學(xué)生對實驗感興趣，鼓勵其繼續(xù)采用多種形式繼續(xù)開展相關(guān)工作，如組建興趣小組、申請本科生研究發(fā)展計劃（SRDP）項目、國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃等。作為一線科研人員，科研上有一些便利條件，可以在實驗場所和經(jīng)費上提供力所能及的幫助，讓他們覺得科學(xué)研究還是挺有意思的事情。把學(xué)生作為實驗教學(xué)過程中的主體，能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，有效地提高學(xué)生的操作技能和分析解決實際問題的能力，使得學(xué)生能夠?qū)W到知識，學(xué)會方法。有機化學(xué)實驗教學(xué)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評價方式等方面進行的改革，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，最終達到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。

參考文獻

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