輕化工程專業的有機化學實驗教學改革探索

劉世文，胡小賽，史 超，李子銀，葛元宇

(鹽城工學院紡織服裝學院，江蘇 鹽城 224051)

教育部在關于一流本科課程建設的實施意見中指出“課程是人才培養的核心要素，課程質量直接決定人才的培養質量”，可見，如何提升課程教學質量，增強學生學習興趣，使學生融入教學實踐當中，是教學改革的重要指引方向，也是建設一流本科課程的指導思路。輕化工程是一門以化學化工、紡織服裝、材料等學科為基礎，以實踐應用為主的交叉應用專業[1]，主要包括紡織化學與染整工程、皮革工程、制漿造紙工程、添加劑化學與工程。當前，輕化工程領域嚴重受到資源與環境的制約，創新發展新技術、提高產品產品附加值是本專業亟需解決的問題。輕化產業結構轉型升級，調整改革輕化專業人才的培養模式是行業發展的必經之路[2]。有機化學實驗是輕化工程專業的一門核心基礎課，通過實踐操作,了解有機化學的研究方式，使學生掌握不同有機化學反應的操作技能，掌握有機物的分離、純化、結構鑒定的方法，培養學生分析、解決實際問題的能力，進而提升學生的創新思維，增強學生的創造意識[3]。因此，開設有機化學實驗課程，可以為學生提供一個在實踐中檢驗理論知識，提升化學綜合能力，轉化理論為科技產業創新應用的平臺。然而，當前有機化學實驗教學往往是以教師講授示范，學生按部就班地操作，根本無法激發學生大膽創新、積極探索的教學目標。因此，必須根據學生的基本情況，結合輕化工程專業的未來發展趨勢，對有機化學實驗課程進行深入、廣泛的改革與創新，以滿足學生對教學的預期，達到社會發展的需求。本文結合近年來在有機化學實驗課程教學中發現的不足，以及在教學實施過程中的改進措施，從課程的教學內容、教學模式、教學考核等方面進行闡述。

1 化學實驗教學中存在的問題

1.1 缺乏安全教育

大學化學實驗室是安全事故多發地。實驗教學的前提是保障學生安全，在學生進入實驗室之前，沒有進行系統、全面、專業的培訓與考核，是導致安全事故頻發的主要原因之一，也對學生生命安全造成潛在威脅[4]。因此，為了避免或消除化學實驗事故，必須要對學生進行全面、嚴格、深入、系統的化學安全教育與培訓，達標者才能進入實驗室開展實驗學習任務。

1.2 機械式教學

有機化學實驗課本應是一門生動有趣、充滿探索未知樂趣的課程，然而，當下的實驗課程要求學生上課之前把實驗原理、實驗流程、實驗結果基本理解；在進行實驗操作時，完全按照教師的說教與演示，按部就班地重復。雖然能夠掌握操作規程，但是學生已經知道結果，了解了原理與過程，在整個實驗教學過程中，學生都是被動、機械地重復操作，很少有學生問為什么這樣做。因此，這樣的教學方式幾乎無法引起學生對實驗的好奇與興趣，更無法激發學生的探索欲與創新精神[5]。

1.3 作業式考核

有機化學實驗課程的考核方式基本上都是根據實驗報告完成情況以及課堂活躍度給出綜合成績[6]，這種評價考核方式不能夠完全反應學生對課程真實掌握程度。在實驗操作過程中，學生往往會有操作不當的行為，然而教師無法及時發現，而學生則認為是正確的操作方式，影響后續的實驗結果，甚至是產生安全事故，也就不能客觀地給出成績。另外，由于課程考核非常容易通過，學生對課程的重視程度不夠，甚至可以渾水摸魚，敷衍了事，極大地浪費了教學資源。

2 有機化學實驗課程改革

2.1 加強安全教育

有機化學實驗室中發生的安全事故的數量相對于其它類型實驗遙遙領先。國內高校、企業每年都會發生多起化學化工實驗室起火、爆炸、傷亡的事故。例如，2015年12月8日，某大學化學系一間實驗室發生爆炸事故;2021年3月31日，某化學研究所，1名研究生因操作不當導致反應釜爆炸;2022年4月20日，某知名大學材料科學與工程學院一名博士在做實驗時由于高溫金屬粉末進入氣管和食道，覆蓋全身80%以上的皮膚持續燃燒，導致傷者皮膚大面積燒傷。造成這些事故的原因主要是缺乏系統、全面、專業的培訓與考核[1]。

對于輕化工程專業的學生，大部分學生將從事化學染整、助劑工程、皮革工程、印染、添加劑化學工程等涉及有機化學品生產與管理的行業，因此，有機化學實驗對于輕化工程畢業生十分重要。然而，對于毫無基本實驗常識與操作技能的學生來說，有機化學實驗室處處充滿危險。傳統有機化學理論教學與實驗教學都沒有系統性地進行化學實驗安全教育，這對學生直接進入實驗室開展化學實驗埋下安全隱患。針對這些問題，可以從以下幾點嘗試改革：首先，教師需將安全教育作為一個章節，對不同類型的有機物與發生的安全事故以及緊急處置措施相結合，重點講述、重點掌握、重點考核，使學生意識化、條件反射化。其次，教學方式多樣化，講授與視頻播放相結合。學生對于教師教授的內容習以為常，難以全面接受，但對于視頻播放的安全事故所呈現的震撼場面容易記憶深刻。另外，還可以定期播放3D實驗室安全教育影片，使學生身臨其境，感同身受，通過這些教學方式啟發學生深入思考討論，強化學生的安全意識。最后，在學生進入實驗室之前，進行虛擬仿真操作，使學生對將要接觸的化學物品的物理化學性質、化學儀器的基本使用方法、實驗操作步驟的合理性，以及發生事故時的緊急處置措施進行全面、深入、徹底的了解、熟悉并掌握；虛擬仿真操作不合格者嚴禁進入實驗室進行化學實驗。通過以上措施，使學生在進入化學實驗室前深化安全意識，掌握實驗室安全知識與技能，面對突發情況能夠沉著冷靜對待、從容處理。

2.2 開展“開放式”教學模式

以往，有機化學理論與實驗教學都是單向灌輸式傳遞理論知識，在進行實驗操作過程中，學生實際上毫無思考，更不會主動分析、探索、解決問題，僅是簡單機械地重復模仿，完成課程任務，交差了事。這種教學方式不僅是對教學資源的浪費，更是對學生、對教育事業的極大傷害。因此，基于提升學生主觀能動性，開發學生的思維創造性，加強師生間的互動性，對于化學實驗課程可采取“開放式”教學模式。在有機化學理論課程結束后，教師可以將學生分成多個小組，并給每個小組制定不同的具備前瞻性的實驗課題[7]。小組成員分工合作，包括前期的文獻查閱，了解熟悉課題背景、現狀、研究意義，分析課題存在的問題，結合所學知識以及深入文獻調研、小組成員的積極思考，提出合理恰當的解決方案，并制定詳細的研究路線，并對制定的研究方案進行答辯匯報。教師對研究方案存在的不足與問題，給出合理的改進措施，并啟發學生積極思考。隨后，學生根據制定的實驗方案，小組成員合作完成課題。在實驗操作過程，教師應當充分、全面地對相關試劑、儀器的正確使用規范給學生做出的操作示范，并在實驗操作過程中發揮學生的能動性、創造性，積極改進實驗操作方法，創建更簡潔、更高效的有機化合物分離、純化、鑒定方法。最后，根據文獻調研、課題分析、方案制定、實驗操作、數據結果分析、結論總結等過程完成一篇研究性論文，并由教師批改完善，根據實際情況進行論文發表。通過這種“開放式”教學模式極大地發揮學生能動性、創造性，調動學生對于理論與實踐的興趣，最終很好地提升了學生獨立思考、發現問題、分析問題、解決問題的能力。

2.3 進行“模塊化”教學考核方式

傳統有機化學實驗課程考核僅是完成對應的實驗報告，事實上，這種考核方式不夠全面、準確地考察學生對于相關技能的掌握情況。有機化學實驗課程考核應包括安全理論教育模塊、基本實驗操作技能模塊、實驗方案設計模塊，因此，需要從實驗基本理論、實驗基本操作技能到實際設計實驗路線方案，綜合考核學生對實驗課程的掌握情況，并建立分模塊評分標準。每一模塊必須達到相應的分數，才能通過，且必須通過每一模塊考核，才能通過整體實驗課程考核，每一模塊考核均需要嚴格把關，嚴進嚴出。安全理論教育模塊考核可采取模擬考試與案例分析相結合的方式，考察學生對安全教育的掌握情況。基本實驗操作技能模塊要求學生熟練地掌握各種玻璃儀器的使用方法與注意事項，能夠獨立準確地完成固體與液體的量取、加熱回流、減壓(常壓)蒸餾與過濾、多相萃取、干燥處理、熔點測點、重結晶、柱色譜等基本操作，進而掌握不同類型化合物的制備、分離純化、結構鑒定方法與機理。實驗方案設計模塊則是在學生掌握基本實驗操作技能的基礎上進一步加強學生主動思考、探索未知、提升學生創新能力的環節。這一模塊由教師提出相關具有一定前沿性的課題，由學生分組獨立完成，同時教師監督指導，這一環節主要是考察學生的綜合能力，如文獻檢索能力、團隊合作能力、問題分析解決能力、實驗方案設計能力、創新創造能力、實驗操作能力。通過學生對課題的分析、方案的設計新穎性、實驗操作的規范性、產物結構鑒定結果、結論總結等進行綜合評價[8]。通過以上分模塊的方式對學生進行綜合、客觀、相對準確的考核，不僅能夠使學生真正掌握知識、學以致用，更能夠激發學生探索欲望、創新精神。

3 結語

輕化工程專業的畢業生將來走向相關工作崗位后，無論是產品研發還是產品的生產，都將不可避免地涉及到有機化學相關實驗操作。因此，有機化學實驗是輕化工程專業畢業生必須掌握的一門實踐性課程。通過教學內容強化安全教育、教學方式開放化、教學考核模塊化等改革方式，既提高學生對課程的重視程度，又能增加學生學習的熱情，使學生掌握有機化學基礎知識、基本理論、基本安全常識、基本實踐技能，同時增強學生自主學習能力、探求未知的思維能力和思維習慣以及分析歸納、總結的意識，進而為畢業生獲得輕化類專業技能奠定基礎，為染整工程、皮革工程、制漿造紙等輕化工程領域培養專業應用型人才。