有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)啟發(fā)式教學(xué)探析

蘇玉+馬東升+于穎慧+

摘要：有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和有機(jī)化學(xué)相互依賴，是一門重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。文章主要采用啟發(fā)式教學(xué)方法探討了如何將龐雜的基本知識(shí)系統(tǒng)、合理關(guān)聯(lián)性地呈獻(xiàn)給學(xué)生，并引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，共同探討和解決問題，為培養(yǎng)綜合性與創(chuàng)新型人才打下良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；啟發(fā)式；教學(xué)探究

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2014）09-0006-02

基金項(xiàng)目：黑龍江大學(xué)新世紀(jì)教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2012C58）

有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科一樣，是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，對(duì)有機(jī)化學(xué)理論的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，二者相互依賴又相互促進(jìn)。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、獨(dú)立思考和解決問題的能力、科學(xué)的思維方法以及實(shí)事求是的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)[1]，并且可以通過實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)得以對(duì)理論課上所學(xué)的知識(shí)加深理解、鞏固并得到發(fā)展。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為有機(jī)化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、制藥工程、環(huán)境化學(xué)、生物化學(xué)等很多理工科專業(yè)本科生的一門必修課，是后續(xù)各專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的重要基礎(chǔ)，也是與日常生產(chǎn)和生活的聯(lián)系最為緊密的學(xué)科。與無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)及物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)課程相比，無論是在試劑的種類和性質(zhì)，儀器的類型、數(shù)量、使用和組裝方面，還是在實(shí)驗(yàn)操作方法與內(nèi)容等方面，都更加多樣化和復(fù)雜化，因而對(duì)任課教師的教學(xué)方法與教學(xué)手段都提出了更高的要求。

20世紀(jì)60年代初，施瓦布首次提出的“作為探究的教學(xué)”，與同期由美國(guó)的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)的以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法（problem-based learning，PBL），均是基于以學(xué)生為中心的教育方式，目前已成為國(guó)際上較流行的一種教學(xué)方法。其特點(diǎn)是在教師引導(dǎo)下，學(xué)生參與到發(fā)現(xiàn)問和提出問題，制定合理的計(jì)劃并加以實(shí)施，最終尋找答案的過程中。這些方法旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、分析和解決問題的能力、創(chuàng)新能力以及表達(dá)交流合作的能力、科學(xué)探究能力等。我們嘗試在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中運(yùn)用類似手段，引導(dǎo)學(xué)生帶著教師提的問題創(chuàng)設(shè)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，通過認(rèn)識(shí)和解決問題的過程得到理論上和實(shí)踐上的全面進(jìn)步，采用這種教學(xué)方法可改變傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂以教師單純講授為主，學(xué)生照方抓藥式實(shí)驗(yàn)為主動(dòng)研究式實(shí)驗(yàn)，在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和科學(xué)研究能力等方面會(huì)起到積極的作用，能夠更好地適應(yīng)素質(zhì)教育的形式和要求，為社會(huì)提供高素質(zhì)綜合性創(chuàng)新人才。在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們主要從如下幾個(gè)方面對(duì)學(xué)生加以啟發(fā)性引導(dǎo)。

一、注重多種教學(xué)方法的綜合運(yùn)用

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本理論和知識(shí)，基本操作和技能，是貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的，這些基本理論和操作比較繁雜瑣碎，如果只是教師簡(jiǎn)單的講解，學(xué)生很容易忽視，或記憶不深刻不全面；如果能夠充分調(diào)動(dòng)與發(fā)揮學(xué)生的觀察和分析判斷能力，發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性，就可能達(dá)到事半功倍的效果。比如，首個(gè)實(shí)驗(yàn)“無水乙醇的制備”，其中重要的操作是回流和蒸餾，看似簡(jiǎn)單，但對(duì)于初學(xué)者來說，需要學(xué)習(xí)與掌握的知識(shí)點(diǎn)還是很多的，記憶起來也頗費(fèi)心思。我們嘗試通過一個(gè)蒸餾裝置圖與教師現(xiàn)場(chǎng)演示搭建實(shí)驗(yàn)裝置，讓學(xué)生直觀地接觸眾多的知識(shí)點(diǎn)和信息，帶動(dòng)學(xué)生通過觀察思考，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行討論，比如，升降臺(tái)的使用，加熱器的選擇和溫度的控制，蒸餾燒瓶規(guī)格的選擇，沸石的使用，溫度計(jì)規(guī)格的選擇和位置，鐵夾子的位置，冷凝管種類的選擇及冷卻水流的方向，常壓和減壓蒸餾接收器的不同要求，無水試劑及易燃易爆品蒸餾的特殊要求，塞子種類和大小的選擇等十余個(gè)知識(shí)點(diǎn)。通過對(duì)這些問題的思考和討論，使得他們對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)常規(guī)蒸餾操作的相關(guān)知識(shí)有了較系統(tǒng)、全面、深刻的理解和記憶。其他相關(guān)基本操作和理論也可以采取類似的方法。

二、將相關(guān)實(shí)驗(yàn)整合，引導(dǎo)學(xué)生掌握橫向和縱向比較性記憶的技巧

在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，很多知識(shí)點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)，如果可以引導(dǎo)學(xué)生掌握橫向和縱向比較性記憶的習(xí)慣和技巧，將使學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握變得更輕松更扎實(shí)。

比如通過溴乙烷、1，2-二溴乙烷、正溴丁烷和正丁基醚四個(gè)制備實(shí)驗(yàn)的比較，啟發(fā)學(xué)生對(duì)于同樣以醇為原料，在硫酸的存在下，為什么可以發(fā)生親核取代反應(yīng)和消除反應(yīng)，分子內(nèi)消除和分子間消除反應(yīng)等不同反應(yīng)，反應(yīng)條件、加料順序和原料結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)種類及產(chǎn)率的影響等問題進(jìn)行橫向聯(lián)系的思考。

又比如通過乙酸正丁酯的制備，以反應(yīng)原理為出發(fā)點(diǎn)提出一系列問題：酯化反應(yīng)的原理及催化劑和常用的酯化試劑的種類和比較引出酯化反應(yīng)中可能出現(xiàn)的副產(chǎn)物，繼而引出反應(yīng)溫度等條件對(duì)反應(yīng)的影響，從這些副產(chǎn)物的排除方法即洗滌引出洗滌及分液漏斗的使用，再從分液后的干燥聯(lián)系到干燥劑的選擇和用量，最后從反應(yīng)平衡和干燥的效果分析為什么蒸餾時(shí)會(huì)出現(xiàn)前餾分過多和產(chǎn)物渾濁的現(xiàn)象等，進(jìn)行一系列縱向聯(lián)系性思考。

三、鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，共同探討和解決問題

雖然給學(xué)生開設(shè)的實(shí)驗(yàn)都是比較成熟和經(jīng)典的，但是由于有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的特殊性，實(shí)驗(yàn)中由于操作手法、試劑純度、儀器設(shè)備的影響，可能出現(xiàn)各種各樣預(yù)想不到的問題。一旦出現(xiàn)這些問題，不要急于埋怨和批評(píng)學(xué)生，重要的是引導(dǎo)學(xué)生從問題中找出原因，收集數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)，得出結(jié)論，在這個(gè)過程中學(xué)生可能有意想不到的收獲。

比如在正溴丁烷的合成實(shí)驗(yàn)中，一些學(xué)生反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體過多導(dǎo)致氣體吸收裝置吸收效果不好，怎么解決呢？經(jīng)過思考學(xué)生提出可以通過控制反應(yīng)溫度降低氣體產(chǎn)生速度，或在吸收用水中加入少量堿增強(qiáng)對(duì)酸氣的吸收效果。在粗產(chǎn)品蒸出時(shí)，為什么個(gè)別人本應(yīng)在下層的產(chǎn)品懸浮在水層上面？學(xué)生經(jīng)過分析，判斷可能是由于反應(yīng)不完全，剩余原料正丁醇過多所致，然后進(jìn)一步用化學(xué)方法鑒別證明正丁醇的存在，或者用水稀釋粗產(chǎn)品使產(chǎn)物沉降下來。

在乙酰乙酸乙酯的制備中，打鈉砂是至關(guān)重要的一步，怎樣才能打好鈉砂，溫度、力度等的掌握，打好的鈉砂怎么才能不結(jié)塊，學(xué)生對(duì)這些因素分別進(jìn)行了探討，找到了打好鈉砂的最佳條件，大大加快了反應(yīng)速度，減少了剩余鈉塊所帶來的危險(xiǎn)和處理剩余鈉塊的麻煩。

為了使反應(yīng)更好地正向進(jìn)行，提高產(chǎn)品收率，在正丁醚的制備實(shí)驗(yàn)中采用分水器中預(yù)先放出約理論量的水；而在乙酸正丁酯的制備中，主要采用邊反應(yīng)邊放出一定量水的方法，為什么同樣使用分水器分水操作方法卻不同？引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)過程，結(jié)合兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)原料與產(chǎn)物在水中溶解度的差別找到問題答案，這樣做不但有利于學(xué)生全面熟練掌握分水器的使用方法，而且應(yīng)用理論知識(shí)指導(dǎo)與解決實(shí)際問題，有助于鞏固理論知識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)理論的熱情，進(jìn)一步促進(jìn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)。

通過類似上述發(fā)現(xiàn)問題、探討問題、解決或解釋問題的過程，不但使學(xué)生對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)有了深刻的了解，加深了記憶，而且對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高也很有益處。

四、鼓勵(lì)學(xué)生拓寬視野，大膽嘗試，勇于探索

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)雖然有其復(fù)雜的特性，但同時(shí)也因其神秘而吸引人。有些學(xué)生對(duì)教學(xué)計(jì)劃外的一些實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了興趣，在條件允許的情況下教師應(yīng)該給予充分的支持和鼓勵(lì)。比如學(xué)生通過從茶葉中提取咖啡因?qū)嶒?yàn)，對(duì)天然產(chǎn)物中的有效成分提取產(chǎn)生了濃厚興趣，考慮到哈爾濱市和校園有著豐富的丁香花資源，我們就鼓勵(lì)學(xué)生用較短的時(shí)間，自己查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探索從丁香花中提取揮發(fā)油（丁香酚），實(shí)施過程中教師給予必要的指導(dǎo)。此外，為了幫助學(xué)生開闊視野，更加深入地領(lǐng)會(huì)課堂理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師還可以讓有興趣的具有扎實(shí)基礎(chǔ)的學(xué)生承擔(dān)學(xué)校的開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目或參加教師承擔(dān)的科研項(xiàng)目，例如簡(jiǎn)單的天然有機(jī)化合物的提取、表面活性劑的合成、農(nóng)藥或藥物中間體的合成等，通過這樣的實(shí)驗(yàn)鍛煉，學(xué)生感受到有機(jī)化學(xué)與我們的生活關(guān)系之密切，學(xué)以致用，從而極大地激發(fā)了學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，改變了他們學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的畏難情緒，增強(qiáng)了他們的自信心和成就感，也有利于他們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為從事科研工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

五、提高教師自身的專業(yè)水平

在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)探討中采用啟發(fā)式教學(xué)，顯然給我們的教學(xué)帶來了一定的難度，對(duì)任課教師提出了更高的業(yè)務(wù)水平要求，因?yàn)樵趩l(fā)性談話過程中教師不是把知識(shí)作為結(jié)論簡(jiǎn)單地灌輸給學(xué)生，而是讓學(xué)生自己通過一步步的理解、探求去掌握。正如第斯多惠關(guān)于教學(xué)法的名言:“不好的教師奉送真理，好教師幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)真理?！边@句話精辟地道出了啟發(fā)式教學(xué)的真諦[2]。所以任課教師為了更好地使啟發(fā)式教學(xué)卓有成效，必須深入鉆研教材和挖掘教材，這樣才能恰到好處地進(jìn)行問題創(chuàng)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題主動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與研究；啟發(fā)式教學(xué)教師還應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域最新的發(fā)展動(dòng)態(tài)及最新的研究理論，及時(shí)更新自己的知識(shí)儲(chǔ)備，以使啟發(fā)的內(nèi)容具有前瞻性和權(quán)威性，使學(xué)生得到的結(jié)論能夠更加與生活與和生產(chǎn)實(shí)際相一致。

我們始終認(rèn)為，“授之以魚，不如授之以漁”，正如達(dá)爾文曾說過的，“最有價(jià)值的知識(shí)是關(guān)于方法的知識(shí)”，傳授方法比講授知識(shí)更加重要。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中采用啟發(fā)式教學(xué)能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，逐漸掌握思考問題、解決問題的方法，提高其創(chuàng)新實(shí)踐的能力[3]。我們相信，在師生共同努力和探索下，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法會(huì)越來越完善，效果會(huì)越來越好，通過營(yíng)造寬松、融洽的氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與興趣，使具有不可替代作用的“難學(xué)”且“難教”的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，成為教師“教有所為”、學(xué)生“學(xué)有所成”的一門課程[4]，從而為大學(xué)培養(yǎng)高素質(zhì)人才做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

（課題組成員還有趙學(xué)玲）

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭小琦，查正根，汪智勇.研究型大學(xué)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革與創(chuàng)新[J].大學(xué)化學(xué)，2010，（6）.

[2]安勇，邵卓峰，嚴(yán)峻鑫.大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃實(shí)施的深度思考[J].黑龍江高教研究，2012，（6）.

[3]姜同，啟發(fā)式教學(xué)十談[J].長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，(2).

[4]李強(qiáng)，趙學(xué)玲，龔顯峰等.藥理學(xué)教學(xué)方法初探[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2010，(24).