本科有機(jī)化學(xué)相關(guān)課程設(shè)置與教學(xué)新探索?

王飛翼, 李 崢

(湖北大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院, 湖北 武漢 430062)

有機(jī)化學(xué)是化學(xué)相關(guān)專業(yè)必修的的一門基礎(chǔ)課程, 其目的是使學(xué)生掌握有機(jī)化合物的分類與命名、 基本物理化學(xué)性質(zhì)、經(jīng)典化學(xué)反應(yīng)及其機(jī)理等理論知識(shí), 學(xué)好有機(jī)化學(xué)需要學(xué)生掌握有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、 對(duì)各種官能團(tuán)所具有的化學(xué)性質(zhì)了然于胸、 學(xué)會(huì)對(duì)未知有機(jī)化合物進(jìn)行分離提純和結(jié)構(gòu)表征、了解常見(jiàn)有機(jī)化合物在生活中的實(shí)際應(yīng)用等[1]。 同時(shí), 作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科, 理論學(xué)習(xí)可以為實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo), 而實(shí)驗(yàn)課程又能夠幫助學(xué)生更好的理解和掌握理論知識(shí)的內(nèi)涵, 為培養(yǎng)和提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、 實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力提供途徑,有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。 我校開設(shè)的有機(jī)化學(xué)相關(guān)課程包括: 有機(jī)化學(xué)、 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、 波普解析和有機(jī)合成化學(xué)等,這些課程不僅將復(fù)雜的有機(jī)化學(xué)課程進(jìn)行了更加細(xì)致的拆分,而且有利于更加全面和深入的學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)。

1 有機(jī)化學(xué)課程設(shè)置與優(yōu)化

有機(jī)化學(xué)不僅是化學(xué)學(xué)科里一個(gè)重要的分支, 而且也是很多交叉學(xué)科所必修的基礎(chǔ)課程, 例如我校材料學(xué)、 生態(tài)學(xué)、 環(huán)境工程和生物工程等專業(yè)都開設(shè)有有機(jī)化學(xué)這門課, 很顯然,有機(jī)化學(xué)在理工科的高等教育中是占據(jù)著非常重要的地位的。在本科教學(xué)中, 有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)的講授一般都是與實(shí)驗(yàn)課程相結(jié)合, 二者相輔相成。 我校在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中, 經(jīng)歷了多年的探索和積累, 在課程設(shè)置與內(nèi)容安排上也在不斷進(jìn)行優(yōu)化[2]。

1.1 教學(xué)目標(biāo)與課程設(shè)置

有機(jī)化學(xué)本科階段的理論知識(shí)講授重點(diǎn)主要是使學(xué)生掌握重要類型有機(jī)化合物的命名、 物理化學(xué)性質(zhì)、 經(jīng)典化學(xué)反應(yīng)及其機(jī)理、 實(shí)際應(yīng)用等, 同時(shí)要求學(xué)生初步掌握有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)之間的關(guān)系, 掌握有機(jī)化合物的基本表征方法,了解構(gòu)象和立體化學(xué)方面的知識(shí), 并對(duì)一些有機(jī)化合物在生產(chǎn)生活中的實(shí)際應(yīng)用有初步的了解。 在掌握有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)之后, 通過(guò)實(shí)驗(yàn)課鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力、 形成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、 實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和優(yōu)良的綠色環(huán)保意識(shí)等, 實(shí)驗(yàn)實(shí)踐對(duì)理論知識(shí)的消化吸收也能起到很好的促進(jìn)作用。 通過(guò)科學(xué)合理的安排理論與實(shí)驗(yàn)課程, 引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行批判性的分析和反思, 運(yùn)用科學(xué)的思維和研究方法來(lái)分析問(wèn)題、 改進(jìn)方案、 解決問(wèn)題。 希望通過(guò)有機(jī)化學(xué)這門課程的學(xué)習(xí), 不僅提高學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí), 而且更進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和解決問(wèn)題能力, 鍛煉學(xué)生思維, 提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[3-4]。

基于上述教學(xué)目標(biāo), 為了將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行良好的結(jié)合, 相互促進(jìn), 提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量, 一般有機(jī)化學(xué)理論課與實(shí)驗(yàn)課安排在同一個(gè)學(xué)期進(jìn)行, 不過(guò)實(shí)驗(yàn)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(shí)之后, 利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)習(xí)到的理論原理, 并用理論知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行更好的指導(dǎo), 培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力, 通過(guò)實(shí)驗(yàn)鞏固所學(xué)理論知識(shí)。

1.2 主要課程教學(xué)內(nèi)容

有機(jī)化學(xué)理論課內(nèi)容繁多、 信息量較大, 根據(jù)最新的教學(xué)大綱要求主要涉及烷烴、 不飽和烴、 環(huán)烴、 旋光異構(gòu)、 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(jī)化合物、 周環(huán)反應(yīng)、 雜環(huán)化合物、 糖、 蛋白質(zhì)與核酸以及有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)表征等, 大約包含15 個(gè)重點(diǎn)學(xué)習(xí)章節(jié)和6 個(gè)選學(xué)章節(jié), 包括學(xué)習(xí)他們的命名、 理化性質(zhì)、 經(jīng)典化學(xué)反應(yīng)及其機(jī)理、 有機(jī)化合物的表征等。 整個(gè)理論課程前期基本是從簡(jiǎn)到繁、 從易到難的爬坡式學(xué)習(xí)階段, 到后期慢慢又是一種從難到易的過(guò)程, 特別是后期相關(guān)的選學(xué)章節(jié)通常與一些交叉學(xué)科聯(lián)系緊密, 例如生物學(xué)等, 任課教師可根據(jù)自己的研究方向在某些章節(jié)作進(jìn)一步的拓展。

我校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課一般分為兩個(gè)學(xué)期進(jìn)行, 第一學(xué)期主要包含蒸餾、 分餾、 萃取和重結(jié)晶等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn), 這也是有機(jī)化學(xué)里的基礎(chǔ)分離提純方法, 通過(guò)這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與鍛煉,使學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)基本的認(rèn)知,懂得有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的安全知識(shí)與防護(hù)措施, 熟知有機(jī)實(shí)驗(yàn)常用的玻璃儀器與設(shè)備, 學(xué)習(xí)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、 記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析, 增強(qiáng)分析和解決問(wèn)題的能力,養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)作風(fēng)。 第二學(xué)期主要是一些較為綜合的有機(jī)合成實(shí)驗(yàn), 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(guò)這些綜合實(shí)驗(yàn)的錘煉, 進(jìn)一步提升學(xué)生整合化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能的能力, 從實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),到實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的展開, 再到具體操作, 以及最后對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析, 得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 通過(guò)兩個(gè)學(xué)期循序漸進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)鍛煉, 使學(xué)生掌握有機(jī)實(shí)驗(yàn)操作的基本技能, 能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn), 完成常見(jiàn)有機(jī)化合物的制備, 具備基本的科研素養(yǎng)。

2 有機(jī)化學(xué)教學(xué)新探索

理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合, 是一種很好的教學(xué)模式, 它區(qū)別于純理論教學(xué)的地方就在于通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐驗(yàn)證課本所學(xué)習(xí)到的理論知識(shí), 能讓學(xué)生充分領(lǐng)悟課本知識(shí)的內(nèi)涵, 對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有很大的幫助。 同時(shí), 通過(guò)自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、 分析問(wèn)題、 解決問(wèn)題的能力, 有利于培養(yǎng)學(xué)生好的思維能力和行為習(xí)慣, 也有利于提升學(xué)生畢業(yè)后面對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力、 競(jìng)爭(zhēng)能力。 最重要的一點(diǎn), 我們經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐, 發(fā)現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程中, 除了讓學(xué)生學(xué)好知識(shí)之外, 讓學(xué)生充分了解所學(xué)知識(shí)的實(shí)用性, 以及提高學(xué)生在生活中明辨是非的能力, 也是非常重要的。 顯然, 我們?cè)诟叩冉逃倪^(guò)程中, 即便是一門專業(yè)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(yōu)先的位置去考慮。隨著國(guó)家對(duì)高科技以及卡脖子技術(shù)的需求進(jìn)一步加大, 我們高校作為人才培養(yǎng)的搖籃, 要進(jìn)一步通過(guò)基礎(chǔ)教學(xué)引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、 探索精神, 為國(guó)家培養(yǎng)有用的人才[5]。

2.1 理論與實(shí)際相結(jié)合, 科學(xué)運(yùn)用有機(jī)化學(xué)小知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣, 提高學(xué)習(xí)效率

興趣是最好的老師, 培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是一門非常重要的藝術(shù), 特別是現(xiàn)在對(duì)化學(xué)感興趣的學(xué)生有下降趨勢(shì), 怎么樣利用有機(jī)化學(xué)吸引學(xué)生的興趣, 提高課堂教學(xué)質(zhì)量是我們老師需要思考的問(wèn)題。 有機(jī)化學(xué)的課程內(nèi)容特點(diǎn)是理論性較強(qiáng)、 內(nèi)容繁多、 信息量較大, 很容易讓學(xué)生覺(jué)的枯燥乏味, 喪失興趣。 因此, 將理論學(xué)習(xí)與生活實(shí)際掛鉤, 理論與實(shí)際相結(jié)合是培養(yǎng)學(xué)生興趣的有力手段。 在課堂上, 我們盡可能的將學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)與生活中的常識(shí)問(wèn)題進(jìn)行串聯(lián), 用有機(jī)化學(xué)知識(shí)去解釋一些生活中的現(xiàn)象, 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。 例如: 我們生活中常見(jiàn)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(biāo)號(hào)是基于什么原理進(jìn)行的劃分? 為什么現(xiàn)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(shí)際的問(wèn)題, 帶著這些問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)章節(jié)的學(xué)習(xí), 教學(xué)效果明顯提升。 這種將理論與實(shí)際進(jìn)行結(jié)合的教學(xué)方式, 既可以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣, 也可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2.2 理論聯(lián)系實(shí)際, 科學(xué)教育, 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和解決問(wèn)題能力

有機(jī)化學(xué)理論學(xué)習(xí)一個(gè)重要的應(yīng)用方面就是為實(shí)驗(yàn)做指導(dǎo), 理論聯(lián)系實(shí)際, 培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、 學(xué)習(xí)能力和解決問(wèn)題的能力。 那么在教學(xué)上, 如何選擇正確的教學(xué)方法達(dá)成上述目標(biāo), 也是我們老師需要思考的問(wèn)題。 例如: 在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室, 我們一直在思考如何讓學(xué)生自己學(xué)會(huì)做實(shí)驗(yàn), 通過(guò)自己學(xué)習(xí)到的理論與實(shí)踐知識(shí)在實(shí)驗(yàn)室自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn), 自己動(dòng)手驗(yàn)證理論。 基于這種想法, 我們?cè)谟袡C(jī)化學(xué)及其實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,我們不是單純的讓學(xué)生 “照方抓藥”, 按課本實(shí)驗(yàn)步驟當(dāng) “操作工”, 進(jìn)行 “填鴨式”、 “完成任務(wù)式” 的教育, 而是在對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)與操作基礎(chǔ)進(jìn)行強(qiáng)化之后, 安排新的實(shí)驗(yàn)課題,讓學(xué)生自己查閱資料、 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、 自己規(guī)劃實(shí)驗(yàn)步驟、 分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、 總結(jié)書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告, 這樣的教學(xué)方式有利于培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性、 提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和解決問(wèn)題能力, 對(duì)提升學(xué)生的綜合科研素質(zhì)非常有利。 這方面的教學(xué)內(nèi)容我們一般是安排在第二個(gè)學(xué)期的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中, 這時(shí)候?qū)W生的有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作都有了比較好的功底, 能夠很好的進(jìn)一步提升學(xué)生的綜合科研素質(zhì)。

2.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論, 激發(fā)學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)的興趣,在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生探索精神

有機(jī)化學(xué)理論課搭配相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課, 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容層層遞進(jìn),慢慢激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣, 并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的探索, 同時(shí)將學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)要點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行驗(yàn)證, 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)上的成就感和探索精神。 例如在重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中, 當(dāng)因?yàn)橐恍┰蚨t遲無(wú)法結(jié)出晶體時(shí), 學(xué)生其實(shí)是有一些挫敗感的, 那么要想實(shí)驗(yàn)成功就可以嘗試一些補(bǔ)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(shí)驗(yàn)中, 學(xué)生依此操作而使實(shí)驗(yàn)獲得成功, 相信給予學(xué)生的成功和成就感會(huì)讓其印象極為深刻, 同時(shí)也可以通過(guò)這種教學(xué)方法慢慢培養(yǎng)學(xué)生的探索精神, 提高學(xué)生面對(duì)困難時(shí)候的解決問(wèn)題能力。

3 結(jié) 語(yǔ)

有機(jī)化學(xué)是化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域一門至關(guān)重要的學(xué)習(xí)和研究方向, 是一門傳統(tǒng)的學(xué)科。 如何教好一門傳統(tǒng)課程, 在老樹上結(jié)出新芽, 因應(yīng)教學(xué)形勢(shì)的新發(fā)展一直是我們教育工作者思考的問(wèn)題。 通過(guò)總結(jié)以前的教學(xué)內(nèi)容和方式, 探索新的教學(xué)方法,充分平衡好理論和實(shí)際之間的關(guān)系, 將更多的實(shí)踐內(nèi)容帶入課堂, 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣, 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和解決問(wèn)題能力,挖掘?qū)W生的探索精神, 培育出綜合素質(zhì)優(yōu)秀的學(xué)生, 為國(guó)家和社會(huì)提供有用的人才是我們一直追求的目標(biāo)。