以科研需求為導向的有機化學教學改革探討

李珊 黎遠成

摘 要：現階段，隨著我國的教育模式的轉變，有機化學教學遇到了很多困難。為滿足社會對復合型人才的需求，文章針對有機化學教學存在的課時量少、學生學習興趣低、畢業生能力不高等問題在理論教學與實驗教學兩方面提出了一些改革意見及建議，以提高教學質量，激發及維持學生學習有機化學的熱情，促進學生理論素養與實驗技能的全面發展。

關鍵詞：有機化學；教學改革；科研需求；復合型人才

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）03-0130-03

Abstract： With the transformation of the teaching model， the teaching of Organic Chemistry has encountered many difficulties. In order to meet the social needs for compound talents， this paper puts forward some suggestions on Organic Chemistry teaching according to the problems like less teaching hours， lack of interest and non-qualified graduates so as to improve teaching quality， to stimulate and maintain students 'enthusiasm for learning， and to promote students' theoretical accomplishments and experimental skill.

Keywords： Organic Chemistry； teaching reform； scientific research needs； compound talents

有機化學是一門立足于實驗，理論與實驗并重的基礎性學科。經過對有機化學的系統學習，學生不僅可以熟練掌握有機化學的各項基本理論以及各種基礎反應，同時具備較高的有機化學實驗技能，并且在學習過程中提高學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，培養學生嚴謹的科學態度以及銳意進取的科學作風[1-2]。有機化學不僅是化學、化工專業重要的專業基礎課，也是材料化學、生物化學、食品化學、環境化學、藥物化學等其他眾多專業的知識基礎[3]。因此，學好有機化學是專業需求，也是學好其他專業課的關鍵環節。

近些年來，隨著高校辦學規模的擴大，學生數量急劇增加，而生源質量相對有所下降。同時，由于諸多高校片面追求寬而廣的教學計劃，導致有機化學課時量嚴重被壓縮，很多專業的有機化學課時量被壓縮至一學期，僅僅40-50學時，這種教學模式對有機化學教學提出了嚴峻的挑戰。有機化學內容繁雜，理論性強，且在系統理論之外存在諸多零碎知識點。在實際教學過程中，由于課時量有限，教師為了完成教學任務而在課堂上滔滔不絕地進行理論灌輸。而學生面對千變萬化的有機化學反應如墜云里霧里，茫然不知自己，從而導致學習有機化學的積極性受挫，學習興趣逐步喪失，最終學習淪落為應付考試的手段。這種教學方式嚴重影響了課程的教學效果，也不利于學生后續專業課程的學習。針對目前不利于有機化學教學的種種因素，有機化學改革迫在眉睫，亦是大勢所趨。筆者依據自身的工作經驗以及教學經歷在教學模式、理論教學與實際生活相銜接、基礎教學兼顧科研前沿以及實驗教學模式等方面對高校有機化學教學改革方向進行了探討。

一、依據專業需求精簡、整合教學內容，注重能力培養

各高校開展有機化學教學會依據本校專業的特色及優勢選取適當的《有機化學》教材。目前，市場上已有多個成熟的《有機化學》版本，其內容的編排大都以結構理論為基礎，官能團為主線，穿插立體化學、分子熱力學、分子動力學、電磁波譜學等內容，覆蓋面十分廣泛。因而，在有限的教學課時內講授全部內容，并使學生能夠理解、掌握是極為困難的。

不同專業對有機化學各部分內容的要求強度不同，因此針對專業需求可對教學內容進行適當的精簡、整合，且在精簡、整合過程中不必拘泥于教材本身設置的體系[4]。對于化學、應用化學等專業而言，有機化學是重要的專業課程，教學時間為一學年，課時量充足。因此，教師可以對有機化學各項理論及各種化學反應進行詳細講解，學生理解、接受起來相對容易。而化工專業的課時量偏少，僅在50-60學時。化工專業對有機化學理論要求不高，因此，在教學過程中可弱化理論部分，重點講述各種有機化合物的化學性質，以特征性反應模式解釋同類型的特例化學反應[5]。碳水化合物的性質是食品化學重點研究的內容，而碳水化合物的實質是多羥基醛酮，其性質主要體現在醇羥基及羰基上，因此關于碳水化合物的普通化學性質可以分散到醇及醛的章節中，在碳水化合物這一章節中重點講述其特殊性質。電磁波譜的理論體系較為深厚，同學難以理解。其實對于非專業從事波譜研究的人員，理論體系稍微了解即可，應將解譜作為重點強調的內容。依據專業特征，通過對教材內容進行精簡、整合，教師在完成《有機化學》教學任務的基礎上，課時量則可以大大縮短，由于教學內容與專業需求切合程度較高，學生重視程度增加，因而會產生較好的教學效果。

《有機化學》教學內容寬泛，單純的“教師講、學生聽”的填鴨式教學模式很容易引起學生的反感乃至產生厭學情緒。因此，在教學過程中，應注重并加強教師與學生之間的交流。在課堂上，教師講解完幾個同類型反應之后應對此類型反應的反應機理、化學選擇性、區域選擇性、立體化學等特征性過程進行歸納總結，在此過程中以啟發式的問題向學生提問，并與學生共同探討鑒定、解決同類型反應的思路及方法。學生則可根據教師的引導作為學習主體獨立思考問題，以此發散學生思維，培養其獨立思考問題，解決問題的方式及能力[6]。

二、理論教學聯系實際生活，學以致用，提高課堂教學效果

有機化學是一門通過觀察反應宏觀現象而從原子、分子水平上研究反應本質的學科，因而，其理論體系相對晦澀、難于理解。作為有機化學教師，筆者在教學過程中發現，學生在學習初期面對豐富多彩的有機化學世界均能保持較高的學習興趣。但隨著課程的深入，知識量的急劇增加，學生不能及時消化所學內容，因而學習壓力迅速增大，學習興趣會很快消退乃至消磨殆盡。因此，若想使學生一直保持高昂的課堂學習專注力，提高學生對有機化學理論的理解效率，保證學生自始至終的學習興趣是關鍵[7]。現代高校學生的課業任務十分繁重，周一至周五天天有課，甚至周末亦有課程安排，這種高壓的教學安排模式留給學生消化學習內容的時間寥寥無幾，往往是上一節課的內容尚未完全理解，新的內容又布置下來，日積月累，巨大的學習壓力使學生放棄學習的主動性，甚至產生厭學、棄學的情緒。

有機化學又是一門與現實生活密切相關的學科，相對于晦澀的化學理論，學生更傾向生動的現實生活[8]。在教學過程中，晦澀的化學理論若能用現實生活中的實例進行說明，不僅形象生動，更容易為學生接受，并且能夠很快的把握相關理論的要點，在類似的環境中予以應用[9]。例如碳正離子的穩定性問題，碳氫鍵可以比喻為一對夫婦，當一方脾氣比較暴躁（活潑）時，那么另外一方就必須有所隱忍（穩定），只有這樣雙方才能穩定共存。若雙方脾氣都很火爆（活潑），他們的關系就很不穩定，這種現象就意味著化學鍵不穩定，容易發生斷裂。此外，在強調某些理論的重要性時，只是單純地強調這個理論很重要并不能引起學生共鳴，若以實例進行說明則能夠很容易引起學生的警覺，對這部分內容予以重視。例如，手性是有機化合物的重要屬性，不同構型的底物其性質具有很大的區別。強調手性的重要性不妨以20世紀50-60年代震驚世界的“反應停”事件進行說明。當時醫藥界對化合物的手性結構沒有充分認知，“反應停”這種藥物對孕婦的妊娠反應具有顯著的抑制效應因而被廣泛應用，最終導致幾萬例的畸形嬰兒出生。事件發生后，對分子結構進行研究發現，該藥物分子中有一個手性碳原子，其中一個構型的分子不僅對妊娠反應無效，反而具有強烈的致畸效應。面對如此殘酷的事實，學生自然能充分領悟手性的重要性。總之，寓教學于生活，以學生身邊的實際生活實例推演化學理論，加深學生對有機化學理論與實際生活的關系的了解，感受有機化學的獨特魅力，激發學生學習有機化學的興趣與熱情，從而促進學生素質的全面發展，并且能夠極大地提高教學效果。

三、引入seminar研討會，關注科研前沿，激發學生學習有機化學熱情

目前出版的各個版本的《有機化學》其內容大都只涉及物質的基本屬性及基礎反應。隨著科技的進步，某些版本也收錄了一些新的科研成果，但是仍然無法跟進科研的快速發展。因此，一本教材，一本習題集不能充分展示有機化學的魅力，學生的思維也只是固定在陳舊的有機化學知識體系中，不能完全激發學生的學習熱情。依據有機化學專業的特點，本專業人才主要從事新型有機化學反應研究及藥物分子合成等方面的工作。筆者曾在中國科學院上海有機化學研究所讀研及在康龍化成（北京）新藥技術有限公司從事有機反應、藥物研發等工作。筆者發現，無論繼續讀研深造還是在企業中參與研發工作，本科期間所掌握的基礎知識遠遠不能滿足科研工作的需求，甚至根本派不上用場，需要繼續深入學習。因此，剛入學的研究生或新員工壓力非常大，很難盡快適應研發工作，這也反映了有機化學教學與當今科技發展之間的巨大落差[10]。

在本科教學中應注意教學內容與當今科技前沿相銜接，使學生在掌握化合物基本反應性質的同時進一步領略其最新的反應方式。對此，可以引入seminar研討會。筆者在讀研及工作期間，課題組設定每周的某一時間作為固定的seminar研討時間，每位成員根據自己的課題或興趣查找最新的科研成果，歸納、整理后做成多媒體課件，隨后在討論會上介紹該領域的最新發展狀況，并結合自己的課題闡明自己的想法及觀點。這樣做的目的是鼓勵科研人員了解化學研究的最新趨勢，掌握最新的科研成果，能夠以較高的效率完成課題研究。本科教學由于課時量有限，教師可根據教學內容設立幾個論點，如脂肪烴、芳香烴、含氧化合物、含氮化合物等，在教學期間組織2-3次研討會。同樣由于時間有限，不可能所有同學都做一次報告。因此，全班同學可劃分為幾個小組，由小組學生相互協作，查找關于某一論點的最新科研成果，歸納、整合成課件后在seminar研討會上介紹該部分教學內容的最新研究成果，并根據自己的所學提出自己的想法，與老師及其他同學進行探討[11]。如此這般，學生在掌握各類有機化合物基本化學性質的同時，能夠緊跟科研步伐，了解科研動態，不僅開闊了視野，極大地提高其學習興趣，畢業后亦對其能夠盡快適應科研崗位具有較大的幫助[12]。

四、改進實驗教學方法，提高學生實驗技能，培養學生創新意識

化學是以實驗為根本的學科，化學理論即是先輩科學家通過無數次實驗總結出來的文字結晶。因此，在本科教學過程中，有機化學的理論教學與實驗教學是同時開設的。通過有機化學實驗的系統訓練，不僅可以加深學生對有機化學理論的了解，更重要的是鍛煉學生的實際動手操作能力，使其掌握一定的實驗技能，在理論與實驗的相互印證過程中形成適合自身的科學思維方式，并培養其創新意識[13]。畢業后，學生走上科研崗位，實驗技能水平是體現其能力的關鍵因素。因此，有機化學實驗的教學效果不僅嚴重影響學生對有機化學及其他后續專業課程的學習興趣，也是決定有機合成人才質量的重要因素。

目前較多高校中存在“重理論，輕實驗”的思想，實驗課時量遠低于理論課時量。同時，實驗教學沒有專任的實驗教師，而是由理論教師兼任。某些教師對實驗教學的重視程度不夠，教學手段與理論教學雷同。實驗課上，教師先講解實驗流程，然后要求學生按照自己講解的操作過程按部就班的開展實驗，而在學生操作過程中，教師較少與學生開展互動。同時，迫于實驗室安全的壓力，教師也不允許學生有逾越教材規定的舉動。這種灌輸式教學模式無法引發學生的實驗興趣，更是嚴重挫傷了學生參與實驗的主動性與積極性，培養學生的動手能力、思維方式及創新能力更是無從談起。因此，實驗改革迫在眉睫，也是大勢所趨。

實驗改革應確立學生在實驗中的主體地位，并且按照基礎實驗技能訓練及綜合能力培養逐步進行[14]。一個完整的實驗其實是多個操作單元的集合。因此，實驗安排的程序一般是先進行基礎性實驗，隨后是綜合性實驗，最后設計型實驗。開展基礎性實驗的目的主要是使學生熟悉實驗儀器的種類、功能及掌握實驗的基本操作單元，如蒸餾、萃取、重結晶等，掌握基本實驗操作是成功完成一個完整實驗的前提，是必須且要求熟練掌握的。綜合性實驗和設計型實驗均是一個完整的實驗流程，包括化合物的合成、分離提純、結構鑒定及基本性質的測定。開展綜合性實驗時，教師要求學生仔細研讀教材當次實驗的內容，然后凝練實驗內容，按照實驗目的、實驗原理、實驗器材、實驗裝置及實驗步驟等環節擬寫實驗流程。在課堂上，學生根據自己擬寫的實驗流程領取相應的儀器并開展實驗。教師在課堂上針對學生擬寫的實驗流程提出相關問題，指導學生獨立開展實驗，對其實驗過程中出現的問題予以指正。學生則根據教師的提問，結合實驗過程中出現的各種問題與教師進行交流。通過一段時間的訓練，使學生掌握一般實驗流程之后即可開展設計型實驗。設計型實驗只有實驗提示，沒有具體的實驗操作，需要學生根據實驗提示查找相關文獻設計實驗方案，謄寫具體的實驗流程。總之，在實驗課堂上，學生是執行的主體，教師充當實驗輔助的角色。這種教學方式，使學生帶著問題開展實驗，利用實際操作解決設計實驗方案時遇到的問題，并且實驗過程中可與教師就某些問題進行交流。作為執行主體完成整個實驗流程，學生對實驗過程具有比較深刻的理解。通過這種教學方式引導學生樹立正確的有機化學實驗觀念，多次實驗訓練之后形成適合自身的實驗思維方式，提高實驗技能，培養創新意識，促進自身科研素質的全面發展[15]。

五、結束語

隨著我國科技事業的快速進步，人才市場對復合型科研人才的需求逐年加大，有機化學專業的人才需要掌握扎實的有機化學理論基礎，能夠以理論知識解釋實驗歷程、預測實驗趨勢，又需要具備熟練的實驗操作技能，能夠獨立開展實驗研究，盡快適應科研崗位需求。現階段，我國教育模式開始向集約型、應用型等方向轉變，在此過程中有機化學教學遇到了很多困難，為滿足社會發展對人才的需求，改革勢在必行。化學是實驗性學科，理論與實驗相輔相成，互相促進，因而改革需兩方面同時進行，不可偏頗。理論教學使學生掌握有機化學基本知識。在教學過程中，教師可根據專業特點選取合適的《有機化學》教材，并對內容進行整合以契合專業需求，在完成教學任務的同時關注科研前沿，開闊學生視野，激發并維持學生學習有機化學的熱情。實驗教學以提高學生的實驗技能為目標。在實驗教學過程中，教師輔助學生獨立開展實驗研究，加深學生對有機化學理論的理解，提高其實驗操作水平，培養其邏輯思考能力及創新意識。通過一系列改革措施，提高有機化學的教學質量，提高本專業的教學水平，為我國的科研事業提供理論與實驗素質全面發展的有機化學專業人才。

參考文獻：

[1]王積濤，王詠梅，張寶申，等.有機化學[M].天津：南開大學出版社，2009.

[2]邢其毅，徐瑞秋，周政，等.基礎有機化學[M].北京：高等教育出版社，1993.

[3]黃玲，鐘世安，劉艷飛.化學化工類有機化學課程考試改革的研究與實踐[J].大學化學，2017，32（4）：25-31.

[4]吳愛斌，周五，李俊文，等.大類培養模式下化學化工專業有機化學課程教學改革[J].化工高等教育，2017，1：41-44.

[5]沈國良，張靜，侯玲，等.基于應用型人才培養的化工類專業基礎化學課程體系的研究[J].化工時刊，2017，31（3）：48-50.

[6]張榮莉，沈鳳翠，孫菲.以培養學生創新能力與科研素養為目的的有機化學實驗教學探索[J].廣東化工，2016，43（19）：214-215.

[7]張寶海.互動式教學法在有機化學教學中的運用[J].當代化工研究，2016，04：41-42.

[8]劉明，吳艷波，曹魁.構筑以生為本有機化學創新實踐教學平臺的改革與探索[J].教育教學論壇，2014，12（50）：143-144.

[9]余夢藍.有機化學在生活中的應用[J].民營科技，2017，8：255.

[10]黃冠，周紅，郭勇安，等.加強有機化學教學改革，縮短教學與實際應用差距[J].廣西大學學報（自然科學版），2006，S1：4-7.

[11]石先瑩.科研成果在有機化學教學中的滲透[J].大學化學，2015，30（5）：26-31.

[12]徐雅琴，邢志勇，白靖文.基于應用型人才培養，有機化學教學模式改革的研究[J].化工高等教育，2013，5：43-46.

[13]黃小梅.基于創新創業型人才培養的有機化學實驗教學改革[J].四川文理學院學報，2016，26（5）：128-131.

[14]強根榮，孫莉，王海濱，等.理論與實踐貫通專題式有機化學實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2013，32（11）：180-182.

[15]高偉.大學有機化學教學改革的實踐與反思[J].高教學刊，2017，6：113-114.