本科有機化學相關課程設置與教學新探索?

王飛翼, 李 崢

(湖北大學化學化工學院, 湖北 武漢 430062)

有機化學是化學相關專業必修的的一門基礎課程, 其目的是使學生掌握有機化合物的分類與命名、 基本物理化學性質、經典化學反應及其機理等理論知識, 學好有機化學需要學生掌握有機化合物的結構和構造、 對各種官能團所具有的化學性質了然于胸、 學會對未知有機化合物進行分離提純和結構表征、了解常見有機化合物在生活中的實際應用等[1]。 同時, 作為一門以實驗為基礎的學科, 理論學習可以為實驗提供指導, 而實驗課程又能夠幫助學生更好的理解和掌握理論知識的內涵, 為培養和提升學生的學習興趣、 實踐能力和創新能力提供途徑,有利于學生綜合素質的提高。 我校開設的有機化學相關課程包括: 有機化學、 有機化學實驗、 波普解析和有機合成化學等,這些課程不僅將復雜的有機化學課程進行了更加細致的拆分,而且有利于更加全面和深入的學習有機化學。

1 有機化學課程設置與優化

有機化學不僅是化學學科里一個重要的分支, 而且也是很多交叉學科所必修的基礎課程, 例如我校材料學、 生態學、 環境工程和生物工程等專業都開設有有機化學這門課, 很顯然,有機化學在理工科的高等教育中是占據著非常重要的地位的。在本科教學中, 有機化學理論知識的講授一般都是與實驗課程相結合, 二者相輔相成。 我校在實際教學過程中, 經歷了多年的探索和積累, 在課程設置與內容安排上也在不斷進行優化[2]。

1.1 教學目標與課程設置

有機化學本科階段的理論知識講授重點主要是使學生掌握重要類型有機化合物的命名、 物理化學性質、 經典化學反應及其機理、 實際應用等, 同時要求學生初步掌握有機化合物的結構與理化性質之間的關系, 掌握有機化合物的基本表征方法,了解構象和立體化學方面的知識, 并對一些有機化合物在生產生活中的實際應用有初步的了解。 在掌握有機化學的基礎理論知識之后, 通過實驗課鍛煉學生動手能力、 形成良好的實驗習慣、 實事求是的科學態度和優良的綠色環保意識等, 實驗實踐對理論知識的消化吸收也能起到很好的促進作用。 通過科學合理的安排理論與實驗課程, 引導學生對實驗現象和實驗結果進行批判性的分析和反思, 運用科學的思維和研究方法來分析問題、 改進方案、 解決問題。 希望通過有機化學這門課程的學習, 不僅提高學生的專業基礎知識, 而且更進一步培養學生學習能力和解決問題能力, 鍛煉學生思維, 提高學生的綜合素質[3-4]。

基于上述教學目標, 為了將理論教學與實踐教學進行良好的結合, 相互促進, 提高人才培養的質量, 一般有機化學理論課與實驗課安排在同一個學期進行, 不過實驗課的安排稍稍滯后于理論課, 這樣有利于在掌握一定的理論知識之后, 利用實驗驗證所學習到的理論原理, 并用理論知識對實驗內容進行更好的指導, 培養學生實驗設計能力, 通過實驗鞏固所學理論知識。

1.2 主要課程教學內容

有機化學理論課內容繁多、 信息量較大, 根據最新的教學大綱要求主要涉及烷烴、 不飽和烴、 環烴、 旋光異構、 鹵代烴、 醇、 酚、 醚, 醛、 酮、 羧酸及其衍生物、 含氮化合物、 含硫、 含磷和含硅有機化合物、 周環反應、 雜環化合物、 糖、 蛋白質與核酸以及有機化合物的結構表征等, 大約包含15 個重點學習章節和6 個選學章節, 包括學習他們的命名、 理化性質、 經典化學反應及其機理、 有機化合物的表征等。 整個理論課程前期基本是從簡到繁、 從易到難的爬坡式學習階段, 到后期慢慢又是一種從難到易的過程, 特別是后期相關的選學章節通常與一些交叉學科聯系緊密, 例如生物學等, 任課教師可根據自己的研究方向在某些章節作進一步的拓展。

我校有機化學實驗課一般分為兩個學期進行, 第一學期主要包含蒸餾、 分餾、 萃取和重結晶等基礎實驗, 這也是有機化學里的基礎分離提純方法, 通過這些基礎實驗的學習與鍛煉,使學生對有機化學實驗室和有機化學實驗有一個基本的認知,懂得有機化學實驗中的安全知識與防護措施, 熟知有機實驗常用的玻璃儀器與設備, 學習觀察實驗現象、 記錄和處理實驗數據、 對實驗結果進行科學分析, 增強分析和解決問題的能力,養成良好的科學態度和實驗作風。 第二學期主要是一些較為綜合的有機合成實驗, 例如三苯甲醇的制備、 肉桂酸的制備、 乙酰二茂鐵的合成與分離純化等, 通過這些綜合實驗的錘煉, 進一步提升學生整合化學實驗技能的能力, 從實驗方案的設計,到實驗細節的展開, 再到具體操作, 以及最后對實驗數據和實驗結果的分析, 得出實驗結論。 通過兩個學期循序漸進式的實驗鍛煉, 使學生掌握有機實驗操作的基本技能, 能夠獨立設計基礎實驗, 完成常見有機化合物的制備, 具備基本的科研素養。

2 有機化學教學新探索

理論教學與實驗教學相結合, 是一種很好的教學模式, 它區別于純理論教學的地方就在于通過大量的實驗實踐驗證課本所學習到的理論知識, 能讓學生充分領悟課本知識的內涵, 對于提高學生的學習積極性有很大的幫助。 同時, 通過自己動手進行實驗, 有利于培養學生發現問題、 分析問題、 解決問題的能力, 有利于培養學生好的思維能力和行為習慣, 也有利于提升學生畢業后面對社會的適應能力、 競爭能力。 最重要的一點, 我們經過多年的教學實踐, 發現在教學過程中, 除了讓學生學好知識之外, 讓學生充分了解所學知識的實用性, 以及提高學生在生活中明辨是非的能力, 也是非常重要的。 顯然, 我們在高等教育的過程中, 即便是一門專業課程, 德育教育的融入也是必不可少的, 甚至需要將其放在最優先的位置去考慮。隨著國家對高科技以及卡脖子技術的需求進一步加大, 我們高校作為人才培養的搖籃, 要進一步通過基礎教學引導和培養學生的學習能力、 探索精神, 為國家培養有用的人才[5]。

2.1 理論與實際相結合, 科學運用有機化學小知識培養學生學習興趣, 提高學習效率

興趣是最好的老師, 培養學生的學習興趣是一門非常重要的藝術, 特別是現在對化學感興趣的學生有下降趨勢, 怎么樣利用有機化學吸引學生的興趣, 提高課堂教學質量是我們老師需要思考的問題。 有機化學的課程內容特點是理論性較強、 內容繁多、 信息量較大, 很容易讓學生覺的枯燥乏味, 喪失興趣。 因此, 將理論學習與生活實際掛鉤, 理論與實際相結合是培養學生興趣的有力手段。 在課堂上, 我們盡可能的將學習到的理論知識與生活中的常識問題進行串聯, 用有機化學知識去解釋一些生活中的現象, 提高學生的學習積極性。 例如: 我們生活中常見的汽車加的燃油, 加油站有92#、 95#和98#的乙醇汽油, 那么汽油的這種標號是基于什么原理進行的劃分? 為什么現在加油站的燃油都是乙醇汽油, 為什么要加乙醇? 加乙醇的利弊在什么地方? 諸如此類都是很接近生活實際的問題, 帶著這些問題進行相關章節的學習, 教學效果明顯提升。 這種將理論與實際進行結合的教學方式, 既可以培養學生的專業興趣, 也可以提高學生的學習效率。

2.2 理論聯系實際, 科學教育, 培養學生學習能力和解決問題能力

有機化學理論學習一個重要的應用方面就是為實驗做指導, 理論聯系實際, 培養學生動手能力、 學習能力和解決問題的能力。 那么在教學上, 如何選擇正確的教學方法達成上述目標, 也是我們老師需要思考的問題。 例如: 在有機化學實驗室, 我們一直在思考如何讓學生自己學會做實驗, 通過自己學習到的理論與實踐知識在實驗室自己設計實驗, 自己動手驗證理論。 基于這種想法, 我們在有機化學及其實驗教學過程中,我們不是單純的讓學生 “照方抓藥”, 按課本實驗步驟當 “操作工”, 進行 “填鴨式”、 “完成任務式” 的教育, 而是在對學生的理論知識與操作基礎進行強化之后, 安排新的實驗課題,讓學生自己查閱資料、 設計實驗方案、 自己規劃實驗步驟、 分析實驗數據、 總結書寫實驗報告, 這樣的教學方式有利于培養學生的主觀能動性、 提高學生學習能力和解決問題能力, 對提升學生的綜合科研素質非常有利。 這方面的教學內容我們一般是安排在第二個學期的有機化學實驗課中, 這時候學生的有機化學理論知識與實驗操作都有了比較好的功底, 能夠很好的進一步提升學生的綜合科研素質。

2.3 實驗驗證理論, 激發學生對有機化學的興趣,在實驗中培養學生探索精神

有機化學理論課搭配相關的實驗課, 實驗內容層層遞進,慢慢激發學生的學習興趣, 并引導學生對新的實驗內容進行進一步的探索, 同時將學習到的理論知識要點在實驗中進行驗證, 培養學生學習上的成就感和探索精神。 例如在重結晶實驗中, 當因為一些原因而遲遲無法結出晶體時, 學生其實是有一些挫敗感的, 那么要想實驗成功就可以嘗試一些補救方式方法, 如加入晶種或摩擦器壁等, 這些是課本上教給我們的方法, 如果在實驗中, 學生依此操作而使實驗獲得成功, 相信給予學生的成功和成就感會讓其印象極為深刻, 同時也可以通過這種教學方法慢慢培養學生的探索精神, 提高學生面對困難時候的解決問題能力。

3 結 語

有機化學是化學相關領域一門至關重要的學習和研究方向, 是一門傳統的學科。 如何教好一門傳統課程, 在老樹上結出新芽, 因應教學形勢的新發展一直是我們教育工作者思考的問題。 通過總結以前的教學內容和方式, 探索新的教學方法,充分平衡好理論和實際之間的關系, 將更多的實踐內容帶入課堂, 激發學生學習興趣, 培養學生學習能力和解決問題能力,挖掘學生的探索精神, 培育出綜合素質優秀的學生, 為國家和社會提供有用的人才是我們一直追求的目標。