加強(qiáng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

李水清 (長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

加強(qiáng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

李水清 (長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

從更新教育理念、改變教學(xué)方式、改革教學(xué)內(nèi)容、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合等方面介紹了在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力方面的研究與實(shí)踐。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新能力；改革

創(chuàng)新是21世紀(jì)教育改革的主題之一。高等教育的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的才能，即培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力是當(dāng)代人才最重要的標(biāo)志，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力是大學(xué)教育改革的重要課題[1]。創(chuàng)新應(yīng)是大學(xué)的辦學(xué)理念，也是大學(xué)的靈魂。高校教師不僅要傳授學(xué)生知識(shí)，更要培養(yǎng)學(xué)生獲得知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)和解決問題的能力，即創(chuàng)新和創(chuàng)造能力[2]。大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)是我國(guó)高等教育的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略改革，也是教育部、地方教育行政部門及全國(guó)高等院?！百|(zhì)量工程”建設(shè)內(nèi)容之一。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等學(xué)?；瘜W(xué)及相關(guān)專業(yè)的必修課程，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中占有十分重要的地位。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可加深對(duì)有機(jī)化學(xué)基本原理和基本知識(shí)的理解，掌握有機(jī)化學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)方法和操作技能，熟悉主要有機(jī)合成反應(yīng)的操作步驟，獲得必要的感性認(rèn)識(shí)并驗(yàn)證有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、科研能力和創(chuàng)新能力都起著重要作用[3]。然而，傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)教育理念落后、教學(xué)方式單一、教學(xué)內(nèi)容陳舊，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院共有5個(gè)專業(yè)，即應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、化學(xué)、高分子材料與工程和環(huán)境工程，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，包括教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容等進(jìn)行改革，充分發(fā)揮有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面的作用，取得了較好的效果。

1 更新教育理念，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

長(zhǎng)期以來(lái)，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺少探索性，“照本宣科”、“依葫蘆畫瓢”是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真實(shí)寫照。學(xué)生根據(jù)教材或老師的板書簡(jiǎn)單重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，知其然，不知其所以然。這種教育理念沒有以學(xué)生為主體，不利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。為此，必須更新教育理念，堅(jiān)持“以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的教育觀點(diǎn)，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下主動(dòng)、自覺參與學(xué)習(xí)過(guò)程。教師在教學(xué)過(guò)程中，只對(duì)實(shí)驗(yàn)安全注意事項(xiàng)做重點(diǎn)說(shuō)明，而對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟、實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵因素等只粗略介紹。這樣，就給學(xué)生較大的發(fā)揮空間，同時(shí)也給學(xué)生壓力，必須課前認(rèn)真預(yù)習(xí)，否則在課堂上不知如何動(dòng)手。另外，教師在課堂上要善于提出問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維。如在講授熔點(diǎn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以設(shè)計(jì)如下問題：下雪后是路上的雪先熔化還是樹梢的雪先熔化？影響熔點(diǎn)的因素有哪些？同分異構(gòu)體之間的熔點(diǎn)是否相同？怎樣判斷具有相同熔點(diǎn)的物質(zhì)是否為同一種物質(zhì)？經(jīng)過(guò)提純的固體物質(zhì),如何檢驗(yàn)其純度等等。為了尋找問題的答案,學(xué)生必然會(huì)積極開動(dòng)腦筋,對(duì)所學(xué)過(guò)的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行回顧、整理,然后加以推導(dǎo)得出結(jié)論。通過(guò)教師的提問，學(xué)生的思維積極性被充分調(diào)動(dòng)了起來(lái),能夠?qū)W(xué)過(guò)的知識(shí)靈活加以應(yīng)用,教學(xué)效果很好。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，對(duì)問題進(jìn)行集體討論，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。

2 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

創(chuàng)新教育是面向未來(lái)對(duì)人才提出的一種具有前瞻性、科學(xué)性的教育理念。它是以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為基本價(jià)值取向，以研究和解決教育中如何開發(fā)人的創(chuàng)新潛能為宗旨的教育[4]。學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)不會(huì)自動(dòng)發(fā)生，而是來(lái)自于強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，不拘泥于教材和教師講授的內(nèi)容，善于發(fā)現(xiàn)和提出問題。創(chuàng)新始于提出問題，有了問題就會(huì)積極思考，才可能會(huì)找到解決問題的方法。因此，創(chuàng)新教育要從培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力入手。教師在授課過(guò)程中要積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑，或在新舊知識(shí)的銜接處、教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn)處、實(shí)驗(yàn)操作的困惑處進(jìn)行質(zhì)疑；或在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的考量、誤差分析等處進(jìn)行質(zhì)疑。即對(duì)某一問題，突破原有的局限和現(xiàn)有框框，敢于打破常規(guī)，標(biāo)新立異，用不同的方法和創(chuàng)新思維解決化學(xué)問題[5]。如在乙酸乙酯合成實(shí)驗(yàn)中，教材上是通過(guò)乙酸過(guò)量、及時(shí)將反應(yīng)生成的水蒸出等措施提高產(chǎn)物的收率，教師在授課時(shí)可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑，采取乙醇過(guò)量產(chǎn)物收率是否會(huì)更高？經(jīng)濟(jì)成本是否會(huì)更低？粗產(chǎn)品乙酸乙酯提純過(guò)程中直接用水洗對(duì)收率有什么影響？帶著這些質(zhì)疑，學(xué)生通過(guò)查閱資料、相互討論交流、對(duì)比實(shí)驗(yàn)等方法解決心中的疑問；在從茶葉中提取咖啡因?qū)嶒?yàn)中，可引導(dǎo)學(xué)生這樣質(zhì)疑，實(shí)驗(yàn)用的分析純乙醇可否用80%乙醇代替，既節(jié)約了成本又保證提取效率不下降？加熱方式可否用微波或超聲波提??？提倡學(xué)生通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)比較提取溶劑、提取方式的優(yōu)劣。學(xué)生通過(guò)多次質(zhì)疑學(xué)習(xí)，就會(huì)養(yǎng)成敢于質(zhì)疑和挑戰(zhàn)權(quán)威的勇氣，在質(zhì)疑中探索，從而形成了創(chuàng)新思維，獲得了創(chuàng)新能力。

3 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課依附于有機(jī)化學(xué)理論課，實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間與內(nèi)容的安排與理論課同步進(jìn)行，內(nèi)容多為基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，主要驗(yàn)證理論課講解的內(nèi)容，為理論課服務(wù)，而探索性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少或根本沒有[6]。為培養(yǎng)動(dòng)手能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課應(yīng)逐漸擺脫理論課程，獨(dú)立設(shè)課，進(jìn)度安排不再?gòu)?qiáng)調(diào)與理論課同步[7]。

在實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的選擇上貫徹了“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為中心，能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新理念，實(shí)施“化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層、綜合提高實(shí)驗(yàn)層、研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)層，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)為主線”的“三層一線”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。

3.1 增加綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為培養(yǎng)創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是傳授實(shí)驗(yàn)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生能力素質(zhì)的重要手段，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)該具有與時(shí)俱進(jìn)的先進(jìn)性，應(yīng)該緊跟科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平。新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇主要以新知識(shí)、新技術(shù)、新方法和新手段為主，同時(shí)滲透綠色化學(xué)思想，盡可能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化，在掌握知識(shí)和能力的同時(shí)為人類創(chuàng)造一個(gè)更為潔凈的環(huán)境。如從茶葉中提取咖啡因的實(shí)驗(yàn)就包括多種基本操作如回流、萃取、蒸餾、升華等；1-溴丁烷的制備包括回流、分液、蒸餾、氣體吸收裝置等多種操作技術(shù)；在乙酰水楊酸的制備實(shí)驗(yàn)中采用了微波法，一方面給學(xué)生介紹了一種新的化學(xué)反應(yīng)加熱方式，另一方面也給學(xué)生灌輸了綠色化學(xué)的理念。

3.2 開設(shè)探索性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能

設(shè)計(jì)性、探索性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在掌握一定的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上，靈活、創(chuàng)造性地綜合運(yùn)用這些知識(shí)和技能。設(shè)計(jì)性、探索性實(shí)驗(yàn)在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新欲望、培養(yǎng)創(chuàng)新意思和創(chuàng)新能力方面的作用是常規(guī)實(shí)驗(yàn)所無(wú)法比擬的。如，在未知有機(jī)化合物的鑒定實(shí)驗(yàn)中，給定2組物質(zhì)，第一組編號(hào)為A、B、C、D、E、F，可能是氯化芐、苯酚、苯甲醛、苯胺、苯甲醇及環(huán)己胺；第二組編號(hào)為甲、乙、丙、丁、戊、己，可能是乙醇、乙醛、乙醚、乙胺、丙醇及丙酮。要求學(xué)生查閱資料，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，鑒別出未知有機(jī)化合物，并寫出報(bào)告；在乙酰苯胺的合成實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生運(yùn)用2種方法進(jìn)行制備。一是以乙酸為?；噭且砸宜狒麨轷；噭ㄟ^(guò)反應(yīng)時(shí)間、產(chǎn)率等指標(biāo)比較2種合成方法的優(yōu)劣。通過(guò)這些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的探索，學(xué)生更加深了對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

3.3 增加儀器設(shè)備投入，增強(qiáng)創(chuàng)新能力

在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，注重儀器設(shè)備的投入，引入新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。如，在用提勒管測(cè)定固體物質(zhì)的熔點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生掌握經(jīng)典測(cè)定方法的同時(shí)，還要求學(xué)生運(yùn)用顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀測(cè)定熔點(diǎn)；對(duì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)，可選擇幾組做的比較好的產(chǎn)品，利于元素分析、紅外光譜、紫外光譜等先進(jìn)的儀器設(shè)備對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，對(duì)分析結(jié)果在課堂上集中點(diǎn)評(píng)。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)，掌握新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，增強(qiáng)創(chuàng)新能力。

3.4 豐富有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化創(chuàng)新能力培養(yǎng)

充分利用大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽、湖北省大學(xué)生化學(xué)學(xué)術(shù)創(chuàng)新成果報(bào)告會(huì)、國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃等平臺(tái)為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究提供條件。

4 產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

產(chǎn)學(xué)研合作教育是高校與社會(huì)各部門緊密合作，通過(guò)一定的組織形式，將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐鍛煉相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力與創(chuàng)新精神，全面提升學(xué)生素質(zhì)的新型教育模式。實(shí)施產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)搭建了平臺(tái)。長(zhǎng)江大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合主要是依托長(zhǎng)江大學(xué)科技園內(nèi)的相關(guān)油田化學(xué)處理劑生產(chǎn)企業(yè)和中試基地，如荊州嘉華科技有限公司、荊州現(xiàn)代石油科技有限公司、荊州市埃科科技發(fā)展有限公司、荊州市天合科技化工有限公司等企業(yè)進(jìn)行。這些企業(yè)均由長(zhǎng)江大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系教師自主創(chuàng)業(yè)而成，主要生產(chǎn)產(chǎn)品是油田化學(xué)用表面活性劑、石油破乳劑、農(nóng)藥乳化劑單體等。因此，這些企業(yè)與長(zhǎng)江大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作教育有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的內(nèi)容都是來(lái)自教師的科研真題，學(xué)生可以直接參與科研工作，不但為課題研究增加了一支新生力量，而主要是學(xué)生通過(guò)參與科研得到科研能力和綜合素質(zhì)實(shí)實(shí)在在的鍛煉，為今后參加工作或考研深造奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作教育，一方面可以解決生產(chǎn)和技術(shù)上的難題，另一方面可鍛煉學(xué)生獨(dú)立工作的能力，培養(yǎng)實(shí)際工作能力和創(chuàng)新能力。

5 結(jié)語(yǔ)

馬克思說(shuō)：“科學(xué)的教育的任務(wù)，是教育學(xué)生去探索創(chuàng)新”。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，已成為時(shí)代對(duì)教育的迫切要求。當(dāng)然，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不可能一蹴而就。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了一個(gè)重要平臺(tái)，在促進(jìn)學(xué)生形成創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力方面起著重要的作用。因此，只要堅(jiān)持貫徹先進(jìn)的教育理念，采用探索式、啟發(fā)式教學(xué)方式，選擇與學(xué)科發(fā)展相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，一定能使有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的最重要的途徑。

[1]陳雙玲，葉 玲.有機(jī)化學(xué)教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].首都醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)， 2009，(增刊)：182-185.

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10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.02.018

G642.423

A

1673-1409(2012)02-S058-03

2011-12-20

長(zhǎng)江大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目(JY2011005)

李水清(1969-)，男，湖北仙桃人，博士,教授，主要從事有機(jī)化學(xué)、農(nóng)藥化學(xué)的教學(xué)與研究。