應用型人才培養模式下有機化學實驗開放式教學探索

蔣向輝，苑　靜，祝軍委，胡秀虹

（凱里學院 化學與材料工程學院，貴州 凱里 556011 ）

應用型人才培養模式下有機化學實驗開放式教學探索

蔣向輝，苑靜，祝軍委，胡秀虹

（凱里學院 化學與材料工程學院，貴州 凱里 556011 ）

在當前地方本科院校應用型人才培養模式下，為了培養學生的科學素質、研究能力和創新能力，我院進行了有機化學實驗開放式實驗體系和教學模式的探索。通過優化和重組實驗教學的內容與結構、設計多步驟合成實驗、引進先進的合成方法、增設開放性實驗設計與完成效果檢測考核方式、建立一支知識結構合理的師資隊伍等實驗教學進行改革探索，構建了開放式實驗教學資源平臺。通過學生實踐與就業情況表明，有機化學實驗實施開放式教學取得了一定的成效，在培養學生科研思維與創新能力等方面基本達到了應用型人才培養的目的。

應用型人才；培養模式；有機化學實驗；開放式教學

1.引言

隨著我國高等教育大眾化的不斷深化以及高等教育改革的持續推進，大多數地方本科院校正逐步向培養應用型人才轉型。轉型的重中之重是進行教學模式的改革，當前開放式教學模式的探索與推行成了大部分高校課堂教學模式改革的主要內容。開放式實驗教學是指在教師的指導下，充分發揮實驗室的使用潛能，從時間、內容與教學方法等多方面實現對學生開放，讓學生自主選擇實驗內容與時間來進行學習與研究的教學方式，是現代高校培養綜合型、創新型人才的新途徑［1］。有機化學實驗課程教學的根本目的是為了培養學生的科學素養與創新能力，以往的實驗課程主要是根據理論課程設置的較為簡單的驗證式實驗［2］，忽視了學生的主觀能動性和創造意識的培養。而開放式實驗教學能讓學生根據自身實際、從而更好地發揮教學資源的使用潛能，能有效提高學生的科研意識和綜合實驗能力，可以說實現有機化學實驗課程的有效開放是當前有機化學實驗教學發展的主要趨勢［3］。

2.我院有機化學實驗開放式教學的探索

在充分考慮到傳統的有機化學實驗教學內容與教學模式上的缺點與不足后，我們根據地方本科院校師資、設備與學生基礎等實際情況，通過人才引進、培訓以及人才共享等方法完善師資結構，充分拓展校內校外實驗與實踐教學資源，構建開放式實驗教學資源平臺，采用開發化和綜合多步化實驗教學等手段進行了有機化學實驗開放式實驗體系和教學模式的探索，通過學生實踐與就業情況表明，有機化學實驗實施開放式教學改革取得了相應的成效，在培養學生科研思維與創新能力等方面基本達到了應用型人才培養的目的。

2.1.優化和重組實驗教學的內容與結構

首先在基礎實驗中通過學生自己的動手操作，培養良好操作技能和實驗習慣，其次將實驗教學大綱中所要求的基本操作、性質實驗融合在制備實驗中，進行開放性實驗教學，不僅節省了實驗時數，提高了實驗教學效果，而且能有效地提高學生對有機化學實驗的學習興趣。有機化合物制備內容的選擇以“化合物的合成、結構表征和性質測定”為主線，同進加大設計性和探究性實驗項目。如阿司匹林的制備及純度測定實驗，學生在教師的指導下設計出反應物的投料比、反應溫度、結晶及性質檢測方案，通過學生自主實驗及同學對比分析，從而找到最佳反應條件，這樣大大提高了學生整個實驗過程的主動性、積極性和獨立實驗的能力。結合我院的實際情況，我們對學生開放性有機化學實驗內容進行了合理的選擇。對于實驗內容的選擇，我們重點考慮與教師正在進行的科研項目實現對接，能讓合成出的成品有一定的實用性與針對性，如二咖啡酰奎寧酸的合成和不同催化劑在苯頻哪醇制備中催化效率的比較等實驗，對接了我院教師的科研項目“綠原酸合物的合成及生物活性研究”和“不同催化劑苯頻哪醇制備中的催化機理研究”。另外，在選擇實驗內容時，我們使學生能夠把理論和實踐結合起來，增加了一些教師科研工作中的成果作為開設項目，如二氧化鈦摻雜高分子材料在柱層析分離中的運用系我院教師的科研成果［4］，通過開設相關項目在有機化學實驗中引入納米技術，不僅能讓學生進一步了解化學科學前沿，而且能有效激發學生的求知欲望。

2.2.設計組合或多步驟合成實驗

通過設計組合實驗或多步驟合成實驗，培養學生嚴謹的科學態度與獨立思考和解決問題的能力，例如溴丁烷制實驗中合成的溴乙烷可用于學生進行熔點的測定及重結晶實驗，合成的正溴丁烷還可用于科研與教學中的烷基化試劑；在茶葉中咖啡因的提取實驗中將得到的咖啡因用于制藥工程專業學生的藥理實驗；設計性實驗中開設的對氨基苯甲酸乙酯的合成是多步合成實驗，先通過氧化反應得到對硝基苯甲酸，再將合成的對硝基苯甲酸進行酯化制得對硝基苯甲酸乙酯，最后又通過還原反應制得對氨基苯甲酸乙酯。對氨基苯甲酸乙酯是一種常用的局部麻醉劑，學生可將制得的產品通過進一步精制和純度檢測后，還可用于動物實驗。通過這種復雜的多步有機合成實驗，學生進一步掌握氧化、還原、酯化、脫羧等各類有機化學反應的機理，以及官能團之間相互轉化的途徑，全面了解有機化合物之間的內在關系，這樣才能讓學生的實驗綜合能力得到真正提高。通過Mannich反應（三組分）和Ugi（四組分）等經典例子的介紹［5］，在學生對每一步實驗的重要性引起重視后，繼而讓學生通過親身實踐加深理解，這樣不僅培養了學生應用學科知識的能力，而且能激發學生學習有機化學實驗的濃厚興趣。

2.3.嘗試運用先進的合成方法

近年來，一些近代有機合成方法逐步出現在有機化學實驗中［6］。針對有些實驗方法在生產及科研中已被淘汰，傳統有機化學實驗與時代脫節的現象，我們及時向學生介紹實驗技術的新動向、新知識，并將新技術引進學生實驗中。隨著多種新型有機試劑的開發與應用以及自由基反應、卡賓反應、環加成反應與高效合成反應等多種反應方式的發現，有機合成的重點領域逐步轉向新的綠色合成工藝的發掘，與其相關的新型催化劑的開發、反應步驟的簡化，環境友好型新型介質的開發和應用等成為了先進合成技術的主體［5］。如多烯烴具有的串聯式的自由基加成反應在多環化合物的高效合成中起到了至關重要的作用［7］，合適的自由基不僅可提高反應速率，而且可降低反應溫度。同時，光催化、電催化、微波催化等新型的物理技術在有機合成中也發展很快［8］，王如陽等［9］在乙酸乙酯的合成中，通過固相催化劑與常規法的比較研究，發現固相催化劑不僅能夠降低乙酸和乙醇的用量，同時還能有效阻止濃硫酸對環境造成的污染。先進合成方法的引用不僅能提高反應的速度和效率，還可以有效的降低污染，保護環境，這也是當前有機化學實驗實現綠色化的重要領域。

2.4.改革考核方式

學生實驗能力的考核是實驗教學中的重要環節，也是檢查實驗教學效果、促進學生鞏固相關知識、為教學改革提供參考的重要措施［10］。長期以來有機實驗考核主要以學生的實驗報告成績為依據，往往導致學生在實驗報告的書寫方面特別重視，而實驗素質并沒有得到提高。為此，我們從改變傳統考核方法入手，從課前實驗預習、基本實驗操作、開放式實驗設計、開放式實驗效果檢測等方面對學生的學習效果進行評估，分為平時實驗課考核、期末操作技能考試和開放性實驗完成效果評判三大塊，而開放性實驗完成效果檢測包括兩部分的內容，一部分是綜合性實驗設計考核，教師將擬合成的化合物告訴學生，讓學生自我查閱相關資料，然后設計方案，在教師指導下進一步完善實驗方案，經審核和評分后，才可以進入實驗室操作，另一部分則根據學生的基本操作規范與否、熟練程度以及合成目標產物的產率、質量等進行評分。改革后的考核方式有效地將實驗設計與操作貫穿在實驗課堂教學與課外開放性實驗的整個過程，以往指導教師只重視實驗原理的講解和實驗報告的批改，現在變成了學生普遍重視開放性實驗的設計與完成實效，提高了學生學習的自覺性和積極性。

2.5.建立一支知識結構合理的師資隊伍

有機化學實驗教師不僅要具備豐富的理論知識，而且應有熟練的實驗技能、豐富的實踐經驗和善于創新的精神，前幾年我們的教師隊伍遠遠沒有達到這個水平，近幾年來，我們從師資培養機制、教師授課學時分配等方面，積極引導理論授課教師參與實踐教學實驗指導，避免理論與實踐脫節；激勵理論授課教師根據自己的科研項目及參與企業應用技術研發等項目，結合工程實際需要開發新的開放性實驗項目，加強實踐教學和有機合成實際的聯系；先后引進多名曾在有機合成研究和產品生產方面既有較深的專業理論，又具備豐富的系統運行經驗的雙師型教師參與開放式實踐教學，發揮他們工程實踐經驗豐富等優勢，承擔部分理論教學和校內外實踐教學指導。在校企產學研合作過程中，聘請企業工程技術人員擔任學生的校外實踐指導教師和畢業設計指導教師，形成一套互惠互利的合作機制，逐步形成了開放的特色鮮明的實驗教學體系和應用型人才培養的機制。通過近幾年的建設，本課程組已形成了有12名成員的一支知識結構合理的師資隊伍，其中教授4人，副研究員1人，工程師1人，副教授3人，講師1人，實驗師2人，具有博士學位的教師5人，占42 %，在學術研究的領域，我們也形成了自己的特色，特別在有機材料的合成與藥用成分結構改造等方面取得了一批重要的成果。

3.結語

本課題組在如下幾個方面進行了開放式實驗教學探索：通過優化和重組實驗教學的內容與結構，節省實驗時數、強化實驗教學效果；設計組合或多步驟合成實驗和引進先進的合成方法，激發學生的學習興趣和求知欲；通過增設開放性實驗設計與完成效果檢測等內容改革實驗考核方式；通過引進、培訓與共享等方式完善師資結構，建立一支知識結構合理的師資隊伍。實踐證明，本課題組在有機化學實驗開放式教學改革中取得了一定的成效，有機化學實驗教學效果大大提高，學生學習有機化學的興趣更加濃厚，特別是從學生實踐及就業信息反饋來看，學生綜合應用能力、科研思維和創新能力等均受到了用人單位的好評。但在有機化學實驗教學中，仍有理論課和實驗課沒有同步走的現象，這樣對理論知識的鞏固和實驗教學的指導都不利，這方面的工作還有待進一步改進。

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Exploration of Open-style Teaching & Learning in Organic Chemical Experiments under the Model of Applicable Talents Cultivation

JIANG Xiang-hui，YUAN Jing，ZHU Jun-wei，HU Xiu-hong
（School of Chemistry and Materials Engineering，Kaili University，Kaili，Guizhou 556011，China ）

Under the current model of applicable talents cultivation prevalent in local universities，our school has explored the open-style organic chemical experiment system and relevant teaching & learning models so as to cultivate students’ science basics，research capacity and innovation capabilities. We have established an open-end experiment teaching & learning resources platform by optimizing and restructuring the content and structure of experiment teaching & learning，designing multi-step synthesis experiment，introducing state-of-the-art synthesis methods，adding open-style experiment designs and completing the efficacy evaluation methodology. The results of students’ practice and employment show that the open-style teaching & learning in organic chemical experiment has made some accomplishments in that the goal of applicable talents cultivation is achieved in cultivating students’science research mentality and innovation capacity.

applicable talents，cultivation model，organic chemical experiment，open-style teaching & learning

G642

A

1673-9639 （2015） 04-0067-03

（責任編輯 徐松金）（責任校對 毛志）（英文編輯 田興斌）

2014-07-26

本文系貴州省材料物理與化學特色重點學科建設基金（黔教高發［2011］208），貴州省特色重點實驗室建設基金（黔財教［2012］225）研究成果。

蔣向輝（1974-），男，湖南安化人，副教授，博士，主要從事藥用植物成分研究。