基于金課的有機化學(xué)實驗教學(xué)改革探索與實踐

蔡 敏，吳春燕

(廣西民族師范學(xué)院 化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西 崇左 532200)

金課概念是在2018年8月教育部印發(fā)的《關(guān)于狠抓新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議精神落實的通知》中首次出現(xiàn)[1]，核心內(nèi)容是淘汰低階性、陳舊性和不用心的水課，打造具有一定高階性、創(chuàng)新新和挑戰(zhàn)度(即“兩性一度”)的金課(一流課程)?！案唠A性”即以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級思維為目標(biāo)，將知識、能力和素質(zhì)三者進(jìn)行有機融合[2-3]；“創(chuàng)新性”，是賦予課程前沿性和時代性的內(nèi)容，通過先進(jìn)和互動教學(xué)形式，獲得具有一定探究性和個性化的學(xué)習(xí)結(jié)果；“挑戰(zhàn)度”，即課程目標(biāo)的達(dá)成過程具有一定的難度，難度的設(shè)置必須與學(xué)生的基礎(chǔ)及教師的教學(xué)技能相適應(yīng)，即常說的“需要跳一跳”或“墊墊腳尖”才能“夠得著”[4-5]。

有機化學(xué)實驗屬化學(xué)及相關(guān)課程的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，是學(xué)生入學(xué)后的第二門專業(yè)實踐課程，學(xué)生對該課程知識和實踐操作的掌握程度，會對其后續(xù)的專業(yè)必修課產(chǎn)生較大的影響，因此，將有機化學(xué)實驗建設(shè)成為金課勢在必行。

1 現(xiàn)階段有機化學(xué)實驗存在的問題

1.1 課程內(nèi)容陳舊

目前有機化學(xué)實驗課程內(nèi)容的安排，多是以課程教學(xué)大綱為依據(jù)，按照總課時數(shù)的分配，由任課教師從訂購的現(xiàn)成出版社教材選取一定數(shù)量的實驗進(jìn)行教學(xué)，由于金課概念的提出時間不長，出版社教材的實驗內(nèi)容不具備明顯的“兩性一度”特征，而是多為諸如“乙醇的分餾”、“茶葉中咖啡因的提取”等驗證性實驗，缺乏設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗，甚至有些實驗教材使用多年未更新，不具有時代的前沿性，缺乏“創(chuàng)新性”。

1.2 教學(xué)模式效率低

傳統(tǒng)的教學(xué)模式基本過程是學(xué)生預(yù)習(xí)、教師講解、學(xué)生操作、教師巡回指導(dǎo)、學(xué)生提交實驗報告、教師批改等環(huán)節(jié)依次進(jìn)行。學(xué)生預(yù)習(xí)任務(wù)一般局限于讓學(xué)生按照格式書寫預(yù)習(xí)報告，易流于形式，難以跟蹤監(jiān)督每個學(xué)生是否真正按要求完成；實驗開始前由教師先講解實驗步驟，學(xué)生聽完后按照課本實驗步驟和教師強調(diào)的注意事項進(jìn)行實驗操作，缺乏“挑戰(zhàn)度”。由于學(xué)生人數(shù)較多(通常每個大組達(dá)20人左右)且每個學(xué)生操作進(jìn)度不一，老師巡回指導(dǎo)過程中難以注意到每個學(xué)生的操作(如儀器裝配的順序等)是否規(guī)范，不清楚有些錯誤是哪些學(xué)生造成的(例如天平附近撒落不少粉末試劑)，部分學(xué)生因不熟悉操作而在實驗課程考試時仍出現(xiàn)如溫度計水銀球的安裝位置不正確等不應(yīng)該出現(xiàn)的錯誤，甚至出現(xiàn)因監(jiān)管不到位出現(xiàn)個別學(xué)生取用硫酸時錯誤操作導(dǎo)致皮膚燒傷的嚴(yán)重后果。因儀器設(shè)備數(shù)量限制等原因，常出現(xiàn)2人一組進(jìn)行實驗，學(xué)生的動手操作機會少，增加了操作失誤的機率。

1.3 教學(xué)過程缺乏跟蹤反饋

學(xué)生提交的實驗報告，主要是以實驗數(shù)據(jù)記錄和計算處理為主，很少對實驗現(xiàn)象或?qū)嶒灲Y(jié)果偏差的分析過程，缺乏“培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級思維為目標(biāo)，將知識、能力和素質(zhì)三者之間的有機融合”的“高階性”。教師批改完實驗報告以后，在新課時不注意對上次實驗進(jìn)行總結(jié)歸納和指出主要問題所在，或者指出問題時沒有針對出現(xiàn)錯誤的學(xué)生(即學(xué)生雖然知道教師指出了錯誤，但不清楚自己是否錯了)，導(dǎo)致同樣的錯誤又出現(xiàn)在新的實驗課上，學(xué)生能力提高緩慢，教學(xué)效果不佳。

1.4 課程考核方式單一、不科學(xué)

現(xiàn)階段的有機化學(xué)實驗課程考核主要由平時成績和課程考查(考試)成績組成，分別占課程總成績的30%和70%。平時成績由考勤、課堂表現(xiàn)以及實驗報告成績組成，從實際效果來看，平時成績對學(xué)生操作習(xí)慣的養(yǎng)成占有重要地位，也是課程成績是否優(yōu)秀的決定因素，但是其所占的比例低且考核方式不規(guī)范、不科學(xué)，一般主要依靠實驗報告進(jìn)行評定，難以全方面體現(xiàn)學(xué)生的平時表現(xiàn)；課程考查是學(xué)生獨立完成一項實驗操作，教師根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，但實際上在考查的過程中，教師不可能同時注意到每個學(xué)生操作的各個關(guān)鍵點，得到的成績也難以全面真實反映學(xué)生的操作水平。

2 基于金課的有機化學(xué)實驗教學(xué)改革

2.1 科研與實驗課程銜接融合

將課程教學(xué)大綱要求的有機實驗基礎(chǔ)教學(xué)項目內(nèi)容與部分有機化學(xué)科研任務(wù)相結(jié)合，或者將原有的內(nèi)容設(shè)計成為具有科研任務(wù)屬性的實驗項目，增加具有一定高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的設(shè)計性、綜合性實驗內(nèi)容比例，減少重復(fù)的驗證性實驗操作，以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、實事求是、團(tuán)結(jié)協(xié)作的科學(xué)素養(yǎng)以及專業(yè)實驗操作的創(chuàng)新思想和邏輯思維，同時可以解決部分基礎(chǔ)實驗設(shè)備不足的問題。例如“茶葉中咖啡因的提取”和“黃連中黃連素的提取”均為驗證性實驗，操作內(nèi)容大部分是相同的，可以將前者設(shè)置為基礎(chǔ)驗證性實驗，將后者改為綜合性實驗，讓學(xué)生按2人/組按照查閱黃連素資料、設(shè)計提取實驗方法、小組間方案論證、教師審閱、學(xué)生操作等環(huán)節(jié)進(jìn)行實驗。大部分教師承擔(dān)有校級、區(qū)級等不同級別的科研任務(wù)，可以將部分目標(biāo)要求不高、技術(shù)不復(fù)雜但需要量化統(tǒng)計數(shù)據(jù)(例如正交實驗數(shù)據(jù))的內(nèi)容分出來作為創(chuàng)新設(shè)計類實驗項目，學(xué)生有機會提前學(xué)習(xí)后期畢業(yè)設(shè)計所需的實驗技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法，例如可以初步識別一些簡單有機物結(jié)構(gòu)官能團(tuán)在紅外光譜圖中的波數(shù)特征，也提前接觸網(wǎng)絡(luò)期刊數(shù)據(jù)庫中文獻(xiàn)查閱的方法，同時也增強有機化學(xué)實驗的前沿性、實用性，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和思維。

2.2 創(chuàng)新模塊化混合式教學(xué)模式

目前學(xué)校已基本都建設(shè)了諸如超星等的教學(xué)平臺，可以通過推動建設(shè)和完善線上線下教學(xué)、創(chuàng)新模塊化設(shè)計的模式解決傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)存在弊端。教師通過超星平臺客戶端傳操作視頻、課件等，并制作少量、重點的預(yù)習(xí)任務(wù)并限定完成時間，讓學(xué)生在預(yù)習(xí)時有主動性和針對性，教師監(jiān)控預(yù)習(xí)效果也有參考依據(jù)，充分了解學(xué)生對知識點的掌握情況和存在的問題，在線下教學(xué)時有的放矢，例如在“乙醇的分餾”實驗之前，教師發(fā)布實驗預(yù)習(xí)任務(wù)(內(nèi)容包括采用的實驗裝置等)，上傳分餾裝置的安裝操作視頻，布置習(xí)題(如溫度計的水銀球位置？)，經(jīng)教師批改合格后才被允許進(jìn)入實驗室。在進(jìn)行具體的實驗項目之前，將有機化學(xué)常用的試劑取用(如硫酸的取用)、蒸餾、分餾、萃取等重要基本操作獨立出來成為不同的模塊進(jìn)行訓(xùn)練，通過模塊化訓(xùn)練且通過教師考核后才能操作具體的實驗，避免因不熟悉搭建裝置而手忙腳亂出錯。例如在“乙酸正丁酯的蒸餾”實驗前，先對學(xué)生進(jìn)行蒸餾裝置的搭建操作進(jìn)行訓(xùn)練，考核合格后才允許進(jìn)行乙酸正丁酯的蒸餾，這樣就可以大幅提高實驗的正確率。

2.3 科學(xué)化的評價結(jié)構(gòu)和多元化的考核方式

有機化學(xué)實驗課程目標(biāo)的達(dá)成，需要及時、全面、科學(xué)和多元化的課程考核反饋。考核的結(jié)構(gòu)由平時成績和操作考試組成，分別占期末總評成績50%，其中平時成績包括預(yù)習(xí)報告(10分)、課堂表現(xiàn)(40分)、實驗報告(20分)、設(shè)計實驗(30分)。

預(yù)習(xí)報告形式由過去抄寫實驗內(nèi)容的方式，改為通過完成教師布置的線上作業(yè)(如填空題、選擇題、完成反應(yīng)式等)的方式進(jìn)行，一方面讓學(xué)生能夠用相對較短的時間更加深刻、精準(zhǔn)的掌握實驗過程中需要掌握的要點(例如線上作業(yè)回答“蒸餾時溫度計水銀球的位置應(yīng)該位于何處？”等)；另一方面，預(yù)習(xí)報告的成績可由線上平臺根據(jù)教師的設(shè)定的答案自動評定成績，預(yù)習(xí)報告的成績評定量化和科學(xué)化，而不顯著額外增加教師批改預(yù)習(xí)報告的工作量。

課堂表現(xiàn)應(yīng)在平時成績的評定中占主要地位，充分利用線上平臺的作業(yè)模塊記錄課堂表現(xiàn)，讓學(xué)生把實驗操作過車中的各個關(guān)鍵操作步驟拍照或錄制視頻上傳，一是方便教師查看和評定課堂表現(xiàn)，避免教師因難以同時檢查所有學(xué)生操作而無法當(dāng)場給出課堂表現(xiàn)成績，二是可以讓學(xué)生在教師總結(jié)實驗操作錯誤的地方時，能夠自行對照之前拍照或視頻記錄，找出錯誤點，避免同樣的錯誤在下次新課實驗中再現(xiàn)。在線上平臺的活動、討論、作業(yè)、考試、PBL等功能模塊設(shè)置一定的平時成績占比，例如設(shè)置評分標(biāo)準(zhǔn)讓經(jīng)常參加討論的學(xué)生課堂表現(xiàn)成績要更高一些，實現(xiàn)考核的多元化，也更全面。

實驗報告不應(yīng)僅照實記錄數(shù)據(jù)、現(xiàn)象和結(jié)果，否則學(xué)生對實驗過程中出現(xiàn)的問題不知其所以然，報告易流于形式，教學(xué)質(zhì)量得不到有效的提高。實驗報告的考核更應(yīng)側(cè)重結(jié)果與討論，因其是學(xué)生解決實驗中出現(xiàn)問題的重要的重要體現(xiàn)，也是實驗課程高階性的重要體現(xiàn)，可安排學(xué)生將實驗中出現(xiàn)的問題放在線上平臺的討論功能區(qū)，學(xué)生充分討論和教師講解后，實驗中出現(xiàn)的共性問題得到統(tǒng)一的解答、個性問題也得到有效及時的“一對一”回復(fù)，達(dá)到通過實驗將學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)有機融合的高階性，提升實驗課挑戰(zhàn)度。

設(shè)計實驗是有機化學(xué)實驗金課的重要體現(xiàn)，教師根據(jù)教學(xué)大綱的要求擬定實驗題目，實驗題目應(yīng)該以安全、綠色為基本原則，即如果學(xué)生實驗失敗也不會出現(xiàn)安全問題。學(xué)生在線上平臺對題目進(jìn)行實驗設(shè)計。以“辣椒中紅色素的提取”設(shè)計實驗為例，學(xué)生通過查閱紅色素的性質(zhì)和提取方法，結(jié)合已學(xué)的天然有機物提取方法設(shè)計實驗方案，擬定出方案提交教師審核后即可開始實驗。學(xué)生在設(shè)計的過程中學(xué)會思考、在操作而過程中鞏固操作技能、在總結(jié)的過程中培養(yǎng)邏輯思維能力，逐步掌握科學(xué)實驗設(shè)計的基本步驟和方法。設(shè)計實驗的考核側(cè)重學(xué)生的邏輯思維能力的掌握程度，也提升了實驗課程的挑戰(zhàn)度。

3 結(jié)語

有機化學(xué)實驗是提高學(xué)生專業(yè)實踐操作能力的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，將其建設(shè)成為一門金課對提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，按金課標(biāo)準(zhǔn)，通過科研與課程的銜接、混合式教學(xué)模式建設(shè)、評價考核方式改革等措施提高課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。在后續(xù)的教學(xué)過程中，不斷的總結(jié)經(jīng)驗、探索新的實踐教學(xué)方法，將有機化學(xué)實驗打造成為名副其實的“金課”。