基于一流人才培養(yǎng)的有機化學實驗教學改革與探索

耿會玲 史晨燕 劉睿媛 段金友 張濤

【摘要】有機化學實驗是高等農(nóng)林院校開設的一門重要的基礎實驗課，結(jié)合我?！芭囵B(yǎng)卓越農(nóng)林人才”這一主要目標，采取一系列措施進行教學改革。這不僅提高了學生的實驗操作技能，加深了其對理論知識的理解與掌握，還培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，提高了其解決實際問題的綜合能力，為培養(yǎng)一流人才奠定了堅實基礎。

【關(guān)鍵詞】有機化學實驗 教學改革 教學探索

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）10-0175-01

我?！半p一流建設”目標之一是“培養(yǎng)卓越農(nóng)林人才”，而有機化學實驗教學在受傳統(tǒng)教學理念的束縛，已無法滿足“雙一流建設”對一流人才的迫切需求，對傳統(tǒng)有機化學實驗課程進行教學改革迫在眉睫。據(jù)此，我們以學生為中心，堅持將理論教學與科研工作緊密結(jié)合，探索基于一流人才培養(yǎng)的教學改革，建立了新型實驗教學體系。

一、有機化學實驗教學中存在的問題

目前使用的《有機化學實驗》教材對實驗內(nèi)容的描述異常詳細，每個實驗涉及的反應原理、操作步驟、實驗現(xiàn)象、注意事項等知識點展現(xiàn)給學生，這導致大部分學生盲目重復教材內(nèi)容，機械地完成實驗，根本不思考深層次問題，這就導致學生被動地接受知識，養(yǎng)成“完成任務式”的不良實驗習慣，這與我們的人才培養(yǎng)目標是背離的。目前，有機化學實驗教學主要存在以下三個問題。

1.教材更新緩慢，教學內(nèi)容陳舊

雖然我們的教材3-5年就會改版，但不同版本教材的內(nèi)容和框架大同小異，內(nèi)容不能緊跟科學前沿，經(jīng)典基礎操作較多，缺少與生活密切相關(guān)的應用性實驗與發(fā)揮學生創(chuàng)造性的設計性實驗。許多新的實驗方法和技術(shù)已被廣泛應用，如超臨界CO2流體萃取技術(shù)、微波反應技術(shù)、Heck反應、Suzuki反應等，而教材上卻未涉及這些諾獎級的內(nèi)容，學生自然沒有機會接觸它們。

2.教學方法單一，教學效果堪憂

現(xiàn)行的教學活動以講授法為主，教師傳統(tǒng)的教學理念和教學方法桎梏了學生學習的積極性和主動性。實驗課程的教學方法更加單一，禁錮了學生的想象力和創(chuàng)造力。實驗課程本身具有較強的實踐性、探索性與創(chuàng)造性，而傳統(tǒng)的教學理念和單一的教學方法使它變成了一項學生不得不去履行的“任務”，教學效果欠佳。

3.學習態(tài)度欠佳，創(chuàng)新能力較低

有些學生認為：只要完成每一個實驗內(nèi)容，走完整個過程就可以得到相應的學分，課堂上有時出現(xiàn)聊天、開小差、看手機、寫報告等不良現(xiàn)象。這樣培養(yǎng)的學生往往無法掌握所有的實驗知識，實驗技能也不夠嫻熟，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)就如同紙上談兵。

對于大部分步驟較多的復雜實驗而言，受課時限制，每一個實驗學生往往只有一次動手操作的機會，沒有機會優(yōu)化實驗條件，沒有機會嘗試不同的方法，沒有機會改正失敗的實驗……只有不斷探索影響實驗成敗的因素，考查它們究竟是促進還是延緩反應，明確實驗條件是決定實驗成敗的關(guān)鍵因素，促使學生深入思考，養(yǎng)成積極思考的好習慣。

二、教學改革措施

1.更新教學內(nèi)容，增設綜合性實驗

首先，精簡實驗內(nèi)容，補充新知識與新技能。收集適合初學者操作的新技術(shù)與新方法，將其與傳統(tǒng)的經(jīng)典實驗相結(jié)合，并在日常教學中廣泛應用，以拓展學生的知識視野，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。其次，增加綜合設計實驗，對學生進行全方位科研訓練。教師只列出實驗名稱與要求，學生查閱資料后設計并討論實驗方案，教師確認其可行性；學生再獨立完成實驗，分析實驗結(jié)果，總結(jié)實驗經(jīng)驗，討論實驗內(nèi)容，分享實驗結(jié)果與感悟，了解不同實驗方案的優(yōu)缺點，歸納出最佳條件及注意事項。這一改革將知識掌握、能力培養(yǎng)、科研素養(yǎng)和學生持續(xù)發(fā)展有機統(tǒng)一起來，充分發(fā)揮了學生的主體作用，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識，提高了創(chuàng)新能力，使其逐步成為優(yōu)秀的本科生，為一流人才培養(yǎng)鋪路搭橋。

2.規(guī)范實驗操作，養(yǎng)成良好科研素養(yǎng)

（1）掌握常用儀器與裝置的結(jié)構(gòu)特點和使用規(guī)范，熟悉其適用范圍。識別常用玻璃儀器，所有儀器在使用前后都應干凈完整，熟練掌握它們洗滌、干燥及使用方法，養(yǎng)成愛護儀器的好習慣，規(guī)范無誤地使用它們。（2）熟練安裝實驗儀器，加強規(guī)范操作。要求學生獨立搭建蒸餾、回流、重結(jié)晶、抽濾等常用裝置，練就標準規(guī)范的實驗技能，這將為培養(yǎng)良好科研習慣服務。（3）增加研究生教輔人員，及時糾正錯誤操作與不良習慣。請研究生輔助教師，對操作技能較高的步驟分組講解要點，叮囑學生仔細觀察，養(yǎng)成關(guān)注實驗現(xiàn)象的好習慣。（4）細心觀察，善于鉆研；認真記錄，勤于思考；及時總結(jié)，勇于探索。要求學生鉆研現(xiàn)象背后的原理或反應機理，要求學生如實記錄實驗結(jié)果，及時總結(jié)實驗經(jīng)驗，寫出自己的分析與感受。

3.探索可視化教學，提高教學效率

首先，播放高風險實驗的模擬視頻，提高學生安全意識。傳統(tǒng)的有機化學實驗教學一般會避開高毒性、高污染、高風險、高成本的實驗，這雖保證學生的安全，降低了教學成本，但學生卻因此失去了很多學習機會。為了解決這一難題，我們在教學中探索可視化教學，利用模擬操作完成上述實驗，利用計算機技術(shù)模擬實驗的逆向操作，警示學生高風險實驗中不規(guī)范操作帶來的嚴重后果，加深學生的印象。此外，建設網(wǎng)絡課程，倡導在線觀看實驗視頻，提高教學效果。將經(jīng)典實驗操作過程錄制成視頻，把視頻嵌入網(wǎng)絡資源中，學生觀看后就可以了解實驗過程、影響因素、注意事項等關(guān)鍵內(nèi)容。學生還可以對每個實驗環(huán)節(jié)進行放大、旋轉(zhuǎn)、拖動，根據(jù)需要進行重復、追蹤和思考。另外，可視化教學可將實驗時間同比縮小而獲得同樣的效果，既避免了因時間緊張無法同時完成多個實驗模塊的遺憾，又體現(xiàn)了內(nèi)容的完整性；學生就有充足的時間優(yōu)化反應條件，討論設計實驗中遇到的問題，課堂知識量大大增加。

4.建立開放實驗室，鼓勵學生創(chuàng)新實驗

開放實驗室旨在培養(yǎng)學生獨立從事科研工作的能力，使其養(yǎng)成善于思考、勇于探索的科學精神，激發(fā)其對化學的濃厚興趣。開放實驗室使一批優(yōu)秀學生深入科研活動，探索有機反應背后的奧秘，熟悉常見化合物的反應性能、功能化學物質(zhì)的合成策略、新型反應的應用范圍等關(guān)鍵知識點；扎實的理論功底和豐富的科研訓練助力他們被保送到北京大學、清華大學、上海有機所等一流科研院所繼續(xù)深造。

三、結(jié)束語

實驗教學改革是一項長期而艱巨的任務，將“專題式教學法”“翻轉(zhuǎn)課堂教學法”“參與式教學法”“基于網(wǎng)絡資源的PBL教學法”等綜合運用到實驗教學中，多種方法共同施教，促進實踐教學效果提升。

多年教學實踐證明：通過以上策略開展教學改革，不僅激發(fā)了學生參與實驗的積極性，培養(yǎng)了認真嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度，而且使其養(yǎng)成規(guī)范的操作習慣，最終使學生的學習能力、表達能力、思維能力和動手能力均上了一個新臺階。

參考文獻：

[1]孟祥福， 鄭婷婷， 郭長彬， 等. 有機化學實驗教學改革與實踐[J]. 高等理科教育， 2014， 118（6）： 60-63.

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[3]王俊儒， 馬伯林， 李炳奇. 有機化學實驗[M].北京： 高等教育出版社， 2007： 1.

作者簡介：

耿會玲（1977-），女，陜西澄城人，副教授，博士，主要從事有機化學、天然產(chǎn)物化學、農(nóng)藥化學教學與研究。