基于一流人才培養(yǎng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索

耿會玲 史晨燕 劉睿媛 段金友 張濤

【摘要】有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等農(nóng)林院校開設(shè)的一門重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，結(jié)合我校“培養(yǎng)卓越農(nóng)林人才”這一主要目標(biāo)，采取一系列措施進(jìn)行教學(xué)改革。這不僅提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，加深了其對理論知識的理解與掌握，還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，提高了其解決實(shí)際問題的綜合能力，為培養(yǎng)一流人才奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革 教學(xué)探索

【中圖分類號】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）10-0175-01

我校“雙一流建設(shè)”目標(biāo)之一是“培養(yǎng)卓越農(nóng)林人才”，而有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在受傳統(tǒng)教學(xué)理念的束縛，已無法滿足“雙一流建設(shè)”對一流人才的迫切需求，對傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行教學(xué)改革迫在眉睫。據(jù)此，我們以學(xué)生為中心，堅(jiān)持將理論教學(xué)與科研工作緊密結(jié)合，探索基于一流人才培養(yǎng)的教學(xué)改革，建立了新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

一、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

目前使用的《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的描述異常詳細(xì)，每個實(shí)驗(yàn)涉及的反應(yīng)原理、操作步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、注意事項(xiàng)等知識點(diǎn)展現(xiàn)給學(xué)生，這導(dǎo)致大部分學(xué)生盲目重復(fù)教材內(nèi)容，機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)，根本不思考深層次問題，這就導(dǎo)致學(xué)生被動地接受知識，養(yǎng)成“完成任務(wù)式”的不良實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，這與我們的人才培養(yǎng)目標(biāo)是背離的。目前，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要存在以下三個問題。

1.教材更新緩慢，教學(xué)內(nèi)容陳舊

雖然我們的教材3-5年就會改版，但不同版本教材的內(nèi)容和框架大同小異，內(nèi)容不能緊跟科學(xué)前沿，經(jīng)典基礎(chǔ)操作較多，缺少與生活密切相關(guān)的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)與發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。許多新的實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，如超臨界CO2流體萃取技術(shù)、微波反應(yīng)技術(shù)、Heck反應(yīng)、Suzuki反應(yīng)等，而教材上卻未涉及這些諾獎級的內(nèi)容，學(xué)生自然沒有機(jī)會接觸它們。

2.教學(xué)方法單一，教學(xué)效果堪憂

現(xiàn)行的教學(xué)活動以講授法為主，教師傳統(tǒng)的教學(xué)理念和教學(xué)方法桎梏了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法更加單一，禁錮了學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。實(shí)驗(yàn)課程本身具有較強(qiáng)的實(shí)踐性、探索性與創(chuàng)造性，而傳統(tǒng)的教學(xué)理念和單一的教學(xué)方法使它變成了一項(xiàng)學(xué)生不得不去履行的“任務(wù)”，教學(xué)效果欠佳。

3.學(xué)習(xí)態(tài)度欠佳，創(chuàng)新能力較低

有些學(xué)生認(rèn)為：只要完成每一個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，走完整個過程就可以得到相應(yīng)的學(xué)分，課堂上有時出現(xiàn)聊天、開小差、看手機(jī)、寫報告等不良現(xiàn)象。這樣培養(yǎng)的學(xué)生往往無法掌握所有的實(shí)驗(yàn)知識，實(shí)驗(yàn)技能也不夠嫻熟，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)就如同紙上談兵。

對于大部分步驟較多的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)而言，受課時限制，每一個實(shí)驗(yàn)學(xué)生往往只有一次動手操作的機(jī)會，沒有機(jī)會優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，沒有機(jī)會嘗試不同的方法，沒有機(jī)會改正失敗的實(shí)驗(yàn)……只有不斷探索影響實(shí)驗(yàn)成敗的因素，考查它們究竟是促進(jìn)還是延緩反應(yīng)，明確實(shí)驗(yàn)條件是決定實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵因素，促使學(xué)生深入思考，養(yǎng)成積極思考的好習(xí)慣。

二、教學(xué)改革措施

1.更新教學(xué)內(nèi)容，增設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)

首先，精簡實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，補(bǔ)充新知識與新技能。收集適合初學(xué)者操作的新技術(shù)與新方法，將其與傳統(tǒng)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，并在日常教學(xué)中廣泛應(yīng)用，以拓展學(xué)生的知識視野，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。其次，增加綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對學(xué)生進(jìn)行全方位科研訓(xùn)練。教師只列出實(shí)驗(yàn)名稱與要求，學(xué)生查閱資料后設(shè)計(jì)并討論實(shí)驗(yàn)方案，教師確認(rèn)其可行性；學(xué)生再獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，討論實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果與感悟，了解不同實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，歸納出最佳條件及注意事項(xiàng)。這一改革將知識掌握、能力培養(yǎng)、科研素養(yǎng)和學(xué)生持續(xù)發(fā)展有機(jī)統(tǒng)一起來，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識，提高了創(chuàng)新能力，使其逐步成為優(yōu)秀的本科生，為一流人才培養(yǎng)鋪路搭橋。

2.規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，養(yǎng)成良好科研素養(yǎng)

（1）掌握常用儀器與裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用規(guī)范，熟悉其適用范圍。識別常用玻璃儀器，所有儀器在使用前后都應(yīng)干凈完整，熟練掌握它們洗滌、干燥及使用方法，養(yǎng)成愛護(hù)儀器的好習(xí)慣，規(guī)范無誤地使用它們。（2）熟練安裝實(shí)驗(yàn)儀器，加強(qiáng)規(guī)范操作。要求學(xué)生獨(dú)立搭建蒸餾、回流、重結(jié)晶、抽濾等常用裝置，練就標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)技能，這將為培養(yǎng)良好科研習(xí)慣服務(wù)。（3）增加研究生教輔人員，及時糾正錯誤操作與不良習(xí)慣。請研究生輔助教師，對操作技能較高的步驟分組講解要點(diǎn)，叮囑學(xué)生仔細(xì)觀察，養(yǎng)成關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的好習(xí)慣。（4）細(xì)心觀察，善于鉆研；認(rèn)真記錄，勤于思考；及時總結(jié)，勇于探索。要求學(xué)生鉆研現(xiàn)象背后的原理或反應(yīng)機(jī)理，要求學(xué)生如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，及時總結(jié)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，寫出自己的分析與感受。

3.探索可視化教學(xué)，提高教學(xué)效率

首先，播放高風(fēng)險實(shí)驗(yàn)的模擬視頻，提高學(xué)生安全意識。傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般會避開高毒性、高污染、高風(fēng)險、高成本的實(shí)驗(yàn)，這雖保證學(xué)生的安全，降低了教學(xué)成本，但學(xué)生卻因此失去了很多學(xué)習(xí)機(jī)會。為了解決這一難題，我們在教學(xué)中探索可視化教學(xué)，利用模擬操作完成上述實(shí)驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)的逆向操作，警示學(xué)生高風(fēng)險實(shí)驗(yàn)中不規(guī)范操作帶來的嚴(yán)重后果，加深學(xué)生的印象。此外，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程，倡導(dǎo)在線觀看實(shí)驗(yàn)視頻，提高教學(xué)效果。將經(jīng)典實(shí)驗(yàn)操作過程錄制成視頻，把視頻嵌入網(wǎng)絡(luò)資源中，學(xué)生觀看后就可以了解實(shí)驗(yàn)過程、影響因素、注意事項(xiàng)等關(guān)鍵內(nèi)容。學(xué)生還可以對每個實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行放大、旋轉(zhuǎn)、拖動，根據(jù)需要進(jìn)行重復(fù)、追蹤和思考。另外，可視化教學(xué)可將實(shí)驗(yàn)時間同比縮小而獲得同樣的效果，既避免了因時間緊張無法同時完成多個實(shí)驗(yàn)?zāi)K的遺憾，又體現(xiàn)了內(nèi)容的完整性；學(xué)生就有充足的時間優(yōu)化反應(yīng)條件，討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，課堂知識量大大增加。

4.建立開放實(shí)驗(yàn)室，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

開放實(shí)驗(yàn)室旨在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事科研工作的能力，使其養(yǎng)成善于思考、勇于探索的科學(xué)精神，激發(fā)其對化學(xué)的濃厚興趣。開放實(shí)驗(yàn)室使一批優(yōu)秀學(xué)生深入科研活動，探索有機(jī)反應(yīng)背后的奧秘，熟悉常見化合物的反應(yīng)性能、功能化學(xué)物質(zhì)的合成策略、新型反應(yīng)的應(yīng)用范圍等關(guān)鍵知識點(diǎn)；扎實(shí)的理論功底和豐富的科研訓(xùn)練助力他們被保送到北京大學(xué)、清華大學(xué)、上海有機(jī)所等一流科研院所繼續(xù)深造。

三、結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，將“專題式教學(xué)法”“翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法”“參與式教學(xué)法”“基于網(wǎng)絡(luò)資源的PBL教學(xué)法”等綜合運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，多種方法共同施教，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)效果提升。

多年教學(xué)實(shí)踐證明：通過以上策略開展教學(xué)改革，不僅激發(fā)了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度，而且使其養(yǎng)成規(guī)范的操作習(xí)慣，最終使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、表達(dá)能力、思維能力和動手能力均上了一個新臺階。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟祥福， 鄭婷婷， 郭長彬， 等. 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 高等理科教育， 2014， 118（6）： 60-63.

[2]武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社， 2010，1.

[3]王俊儒， 馬伯林， 李炳奇. 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京： 高等教育出版社， 2007： 1.

作者簡介：

耿會玲（1977-），女，陜西澄城人，副教授，博士，主要從事有機(jī)化學(xué)、天然產(chǎn)物化學(xué)、農(nóng)藥化學(xué)教學(xué)與研究。