大學有機化學實驗教學的有效路徑探究

張 成

（北京師范大學珠海分校，廣東 珠海 519000）

有機化學為高校的一門重要課程，重點培養學生的分析能力與操作能力，通過這種方式也能使學生突破化學學習困境，提高自身的綜合學習能力。以往教學過程中，多將重點放到學生操作能力的培養方面，使學生進一步深化對理論知識的理解，全面提高自身的綜合學習能力。此外，有機化學實驗教學中，也要探索新的教育方法，著力于解決當下化學教學中存在的問題，探究新的化學教育思路，全面提升有機化學教學有效性。

一、挖掘有機化學中的思政元素，加強課程思政建設

（一）滲透人本理念

有機化學實驗中蘊含很多人本內容，能夠激發學生的探究意識，同時也有利于學生創新能力的培養。新時代背景下，要改革以往的化學教學模式，挖掘實驗中的人本內容，為課程思政的建設奠定基礎。例如，化學有機實驗中有很多易燃、易爆和有毒性的氣體，對于學生的實驗安全造成很大影響。如未改變以往的教學模式，容易使學生陷入實驗困境，而且也容易增大實驗的危險性。此外，還要結合具體實驗情況改進實驗方案，采用安全的藥品，避免使用高毒、高危藥品，為學生創設相對安全的實驗環境，使學生正常開展化學實驗。當然，也要注重實驗操作事項講解，如引導學生培養良好的實驗習慣，不亂倒實驗垃圾，在實驗前也要檢查實驗設備的安全性，實驗完成后也要做好清潔工作，將試劑瓶放到原來的位置。

（二）滲透知行合一理念

知行合一是著名教育家陶行知先生提出的重要教育理念，其注重認知與行為的統一，對于學生實驗操作能力的提升也有重要的引導意義。以化學有機實驗為例，雖然每個學生應用的實驗設備、試劑種類和實驗方法相同，但結果卻不盡相同。對此，學生在實驗過程中，要養成認真、嚴謹的實驗態度，注重實事求是，仔細觀察實驗現象，如實記錄實驗數據，同時還要做好實驗結果的分析，通過這種方式也能降低實驗安全隱患，培養學生認真、嚴謹的意識，更好地踐行知行合一。

（三）滲透社會責任感

化學有機實驗中培養學生的社會責任感尤為必要，從一定程度上看，一些化學藥品有劇毒，對人體健康有很大影響。在具體實驗教學過程中，要為學生普及基本法律常識，通過這種方式也能增強學生的知法守法意識，使學生能夠自覺遠離毒品，避免毒品對自己身心健康的侵蝕。例如，在“乙酰苯胺的制備”這一內容教學過程中，這一藥物作為合成原料，同時也是毒品的原料。在實驗過程中，要讓學生查閱這一藥品在毒品中的應用，同時還要讓學生查閱毒品的危害，通過這種方式也能使學生自覺遠離毒品，珍愛生命，進而增強自身的社會責任感。

（四）注重創新意識培養

創新意識的培養是有機化學教學的重要內容，新時代背景下，要改變以往的教學理念，將重心放到學生創新意識的培養方面，通過這種方式也能使學生深度挖掘化學的本質，促進學生學科素養的發展。在有機化學實驗教學中，還要引入適合本科教學的最新科研成果，通過這種方式也能使學生接觸新的實驗方案與方法，逐步提升其創新意識與創新能力，把握化學學習的要領。

（五）宣傳化學家優秀事跡

大學有機化學中課程思政建設還可從化學家優秀事跡的引入入手，通過這種方式能使學生深入探究化學反應原理，同時也能深度解析化學家身上刻苦鉆研、不怕困難和勇于戰勝困難的精神。例如，在教學中可引入屠呦呦教授的案例，使學生了解其提取與測定青蒿素的相關案例，通過這一案例的引入學生也能感受屠呦呦教授身上的求知精神，其不滿足現狀，通過化學實驗的設計探究真理。

（六）滲透綠色發展理念

化學實驗教學中，要改變以往的學習理念，在化學中滲透綠色發展理念，通過這種方式也能促進學生身心健康全面發展。在化學有機實驗教學過程中，也要引入一些環保知識，如鼓勵學生改進實驗發展，減少廢棄物的產生，同時還要做好尾氣處理工作，避免對環境產生較大影響。同時，在實驗過程中，還要用低毒、無害的溶劑代替毒性比較大的溶劑。其次，也可鼓勵學生將常量實驗改變為半微量實驗，通過這種方式也能減少廢水排放。對于一些需要電爐加熱的實驗，可用微波爐代替電爐，減少能耗。

（七）研發與日常生活密切相關的實驗內容

大學有機化學實驗操作過程中，學生可改變以往的學習思路，積極參與到化學實驗的研發過程中，研發與日常生活密切相關的實驗內容。在此過程中，學生也要認識到化學對社會發展的重要性，同時也要積累更多的化學常識，如胺的酰化反應在有機合成中有重要用途，一級和二級芳胺通常在合成過程中先轉化為乙酰基衍生物，從而降低胺對氧化降解的敏感性，這樣作為一種保護措施，使其在反應過程中不易被破壞。在“乙酰苯胺的制備及重結晶”實驗教學中，可將“氨基保護”這一技術應用到有機化學綜合性實驗“胃復安藥物的制備”過程中，通過上述方式也能拓展學生的視野，使學生對相關知識有更進一步認識，同時也能了解制備技術，對于增強自身專業自豪感也有重要作用。

二、強化教學示范和監督，培養學生良好的操作技能

有機化學實踐性比較強，且重在提高學生的實驗操作能力。高校有機化學教學中，要改變以往的教學模式，通過講解、示范和操作引領學生走進化學課堂，進一步提高學生的實踐操作能力。在實踐操作過程中，給學生指出實驗注意事項，通過這種方式也能規范學生的實驗動作。同時，也要進行巡回，及時發現學生學習過程中存在的問題，糾正學生錯誤的動作，提高其操作能力。

（一）掌握常用儀器與裝置使用方法

有機化學實驗教學過程中，要給學生介紹常用的儀器，同時還要演示具體操作方法，如玻璃儀器、小型機器、磁力攪拌器和電動攪拌器等，避免學生因不熟悉操作知識產生各種安全隱患。

（二）實驗前做好儀器檢查工作，實驗后及時清洗和整理儀器

做好儀器的檢查工作尤為必要，通過這種方式也能降低學生操作過程中出現的各種安全隱患。同時，還要做好玻璃儀器的清潔與檢查工作，有機化學實驗過程中常用的儀器有分液漏斗，在該儀器使用過程中，要做好檢漏工作。此外，教學過程中，還要給學生講述不同玻璃儀器的清洗、干燥與使用方法，通過這種方式也能使學生正常進行實驗。實驗結束后，也要讓學生做好玻璃器皿的清潔工作，最后也要擦拭工作臺面，將藥品放回原處，通過這種方式也能使學生積累更多的工作經驗。

（三）規范實驗操作，減少實驗安全隱患

以往化學有機實驗操作過程中，部分學生未掌握正確的操作方法，導致操作過程中產生了一系列安全隱患。針對這一情況，要進一步規范學生的實驗操作，從根源上減少安全隱患。例如，可為學生演示蒸餾、分餾、回流和重結晶常用的裝置，同時還要熟練掌握各項操作方法，掌握不同步驟的操作原理，進一步提高自身的操作能力。

（四）做好實驗記錄，保證實驗結果真實有效

做好實驗記錄是一項重要工作，在化學有機實驗教學中，要讓學生做好實驗記錄，細觀察、勤記錄，同時還要引導學生多思考，在此基礎上深入探究問題。學生在具體實驗過程中，還要觀察與記錄實驗現象，特別是要觀察每步實驗操作時出現的現象，同時還要分析原因，從學科角度探究化學學習要領。針對實驗中存在的問題，查找出現某一現象的原因，總結實驗經驗。實驗完成后，撰寫實驗報告，同時還要做好相關標記。從另一個角度來看，培養學生良好的實驗習慣也非常重要，通過這種方式也能使學生認識到化學實驗的重要性，潛移默化地提高自身的實驗能力，做好數據分析的同時探究實驗的真理。

三、線上線下混合式教學模式在有機化學實驗教學中的應用

混合式模式實現了線上與線下資源的整合，為學生學習化學知識提供了多元化的渠道。對此，要深度解析該種教學方法的優勢，并將其應用于有機化學教學中，調動學生的學習興趣、提高學生的自主學習能力并幫助學生突破難點知識等，助力學生綜合能力提升。混合式教學模式在有機化學實驗教學中的應用主要從課前、課中與課后三個環節入手，通過這種方式也能聯動各個環節，全面提高學生的學習能力，如圖1 所示。

圖1 混合式教學模式在有機化學實驗教學中的應用

（一）課前預習

課前預習能夠使學生明確學習重點，同時也輔助學生梳理大致的學習框架，對于學生學習效率的提升有重要幫助。可以說，課前預習是有機化學實驗教學質量提升的重要環節，通過預習，學生能夠對實驗操作有更進一步認識，這種情況下也便于學生更好地分析實驗內容，在自主分析過程中逐步提高自身解決實際問題的能力。在課程開展前一周，可以借助微課或者慕課為學生上傳有機化學的相關知識，輔助學生完成理論知識的積累，為后續進行相關實驗奠定理論基礎。預習過程中，學生還要深度思考不同反應的反應機理，同時還要搭建特定的知識框架，做到心中有數。

（二）課中教學

課中教學主要側重于重難點知識講解，同時還要引導學生進行相關實驗，總結相應的實驗原理，同時還要分析實驗現象，研究不同現象出現的原因。實際教學過程中，還可為學生布置學習任務，如分液漏斗的使用，學生通過課前觀看微課視頻了解方程分液漏斗的具體使用方法，課上學習過程中，學生要思考若干問題：分液漏斗主要有什么作用？分液漏斗內部液體分層后，上下層的液體如何倒出？分液漏斗使用后如何處理？如何判斷分液漏斗上下層的物質？哪一層是有機物？哪一層是水？學生在課上討論相關問題后完成用分液漏斗萃取有機物的實驗，進而把握分液漏斗的具體使用方法。

（三）課后總結

課后總結階段重在提高學生對知識的理解與歸納能力。以“正溴丁烷的制備”這一內容為例，學生在課后總結過程中要鞏固該實驗用到的氣體吸收裝置，同時還要思考選擇哪種吸收劑。該實驗中為什么要用到硫酸？如何控制硫酸濃度，采用多少濃度比較合適？為什么？從工業角度來看，制備正溴丁烷時通常用到什么原料？在實際反應過程中是否加入少量水？為什么？實驗結束后，學生在清洗粗產品正溴丁烷時油層為什么為紅棕色？為什么？出現這種情況應該如何做？學生按照上述思路總結相關問題也能把握有機化學實驗重點。總結過程中，學生也可將上述材料整理為電子文檔，發送到QQ 群或者其他平臺中，其他同學可根據他人總結內容適當補充學習內容，通過這種方式也能突破有機化學實驗學習重難點。

四、互動PBL 教學法應用

（一）互動教學法的應用

互動教學法是教學中常用的教學法，該教學方法注重引導學生進行合作，通過小組合作模式也能充分調動學生的學習積極性。課前，為學生布置合理的導學問題，通過這種方式也能使學生步入學習正軌。為了提高學生的學習效率，還可借助互聯網推送教學任務，引導學生自主學習，通過這種方式也能拉近學生與課堂之間的距離，對于學生綜合學習能力也有重要幫助。例如，在“茶葉中咖啡因的提取與純化”這一內容為例，課程開展之前，可利用互聯網給學生發送學習任務，使學生在任務的導向下開展自主學習活動，通過完成相關任務，學生也能對實驗原理有更為深入的認識，同時也能深入思考影響實驗失敗的原因。學生可以小組形式討論上述問題，由組長在課上匯報。為了檢驗學生的預習效果，還可引入多個探究性問題，如讓學生思考提取咖啡因時應該加入什么？多數同學都能回答：碳酸鈉。緊接著，可以讓學生探究碳酸鈉的作用是什么？在此基礎上，學生還要思考碳酸鈉的用量如何控制？同時還要在課上匯報實驗成果，通過這種方式也能進一步優化實驗方案，提高學生的綜合學習能力。

（二）PBL 教學法的應用

PBL 教學模式包括提問、討論、總結、測試和評價5 個環節，能夠使教學內容連為一個整體，對于學生綜合學習能力的提升也有重要幫助。課堂預習環節，可結合教學主題為學生布置學習任務，如讓學生思考使用二氯甲烷萃取后萃取相的顏色是什么？如果萃取相有其他顏色，原因是什么?實驗中有個操作為升華，在這一操作過程中用到了沙浴，如果實驗中沒有沙浴該如何完成該項操作？實驗最后提取的純咖啡因有什么特征？其熔點為多少？在熔點研究過程中，學生發現咖啡因熔程比較長，這是為什么？學生討論完成后要歸納總結相關知識點，同時還要對學生的學習效果進行綜合評價。最后，學生在課堂總結過程中還要思考多個問題，如每組提純的咖啡因熔點測定結果有一定的差別，原因是什么?為什么有些組提純的咖啡因略微發黃，可能在哪個環節出了問題?通過這種方式也能幫助學生更好地鞏固相關知識，全面提高學生的學習效率。

五、聚焦微型實驗，強化實驗教學效果

微型化學實驗儀器小巧便捷，能夠從一定程度上降低實驗的危險性。新時代背景下，聚焦微型化學實驗也能調動學生的學習興趣，學生通過完成相關實驗也能提高自身的學習信心。與常規實驗相比，微型實驗用材簡單，且拆解與清洗也比較方便，備受學術界的青睞。例如，有機組合成相關內容講解過程中，往往用到減壓抽濾的方法，也可能用到熱過濾這一操作。如果按照常規的實驗操作，不僅流程比較繁瑣，而且在抽濾過程中也可能出現倒吸的情況。其次，如學生操作不規范也可能導致玻璃器材破碎，影響整個實驗操作的進程。而在上述過程中引入微實驗能夠革除以上弊端，在減壓抽濾實驗過程中，可更換原有的實驗器材，如用洗耳球完成相關操作，不僅簡化了操作流程，而且也降低了實驗風險。再如，在“乙酸乙酯”或者“乙酰水楊酸”的制備這一實驗過程中，微實驗的引入減少了實驗藥品的用量，不僅節約了資源，而且也提高了反應速度。在常規實驗過程中，如操作不當可能產生爆炸、燒傷或中毒等事故，而通過微實驗的引入大大降低了發生上述風險的概率，大大提高了實驗安全性，且對于環境保護也有一定作用。

不管在日常教學還是科研項目研究中，常量實驗與微型有機化學實驗都發揮著十分重要的作用，前者既揭示了有機化學的內在聯系，又能依托自身優勢，為微型有機化學實驗發展提供良好的助力。同時，微型有機化學實驗的開展，能夠有效提高實驗的優化度和研究的精準度，保證實驗結果在誤差范圍內。推動微型有機化學實驗與常量實驗的融合發展，既是化學領域發展的大勢所趨，也是實現綠色化學理念的根本。為此，該領域專業人員應處理好二者的關系，把握微型有機化學實驗的核心內涵，以此推動綠色化學的健康可持續發展。

此外，有機化學教學中也要倡導綠色理念，將微型有機化學實驗引入開放性實驗中，針對微型有機化學實驗的優勢及特點，將其與開放性實驗進行融合，能夠進一步提高實驗結果的準確性與可推敲性，也能使研究者始終保持科學、客觀的實驗思維。例如，在對一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等有毒有害氣體進行實驗時，微型有機化學實驗可以在不影響實驗結果的前提下，對氣體用量進行實時調整，既保證了實驗的安全性，又能降低實驗副產物對環境的影響。總之，微型有機化學實驗是綠色化學的綜合體現，在化學實驗中滲透該實驗模式，不僅凸顯了綠色化學的重要地位與核心價值，還能夠進一步規范研究者的操作行為，使其樹立綠色發展意識。

六、結束語

有機化學實驗是大學化學教學中的一項重要內容，新教育背景下，要將有機實驗教學放到重要位置，同時，也要引入新型教育理念，如課程思政理念，滲透人本理念、知行合一理念、社會責任感、創新意識和綠色發展理念等多項內容。同時，也要注重學生實踐操作技能的提升，為學生講述常用儀器與裝置的使用方法，同時也要引導學生做好儀器檢查工作，定期清理與整理儀器，最后也要規范實驗操作，減少安全隱患。此外，也要改革教學方法，如引入線上線下混合式教學法、PBL 教學法和微型實驗等，使學生從多個角度入手審視化學實驗，通過這種方式也能提高自身的操作技能，進一步強化實驗教學效果。新教育背景下，也要探索其他教學模式，拉近學生與有機化學實驗之間的關系，進而提高其自身的綜合學習能力。