“藥用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

摘 要：本研究針對“藥用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的課程建設(shè)等方面提出見解，總結(jié)了“藥用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)，比如由于課程的復(fù)雜性，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中面臨挫折感的問題；通過綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生獨(dú)立思考的能力；提出了一系列實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式優(yōu)化策略，如采用案例教學(xué)與互動式學(xué)習(xí)結(jié)合法、PBL法、翻轉(zhuǎn)課堂、線上與線下結(jié)合模式，更進(jìn)一步通過具體的案例進(jìn)行分析。教學(xué)改革強(qiáng)化了“藥用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”技能的培養(yǎng)，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：有機(jī)化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)；教學(xué)模式優(yōu)化

“藥用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”對于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維具有重要意義，作為醫(yī)學(xué)院校，醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)的有機(jī)化學(xué)更廣泛地涉及與醫(yī)學(xué)相關(guān)的有機(jī)化合物知識，包括其在生物體內(nèi)的反應(yīng)機(jī)制、實(shí)際應(yīng)用以及與健康和疾病的關(guān)系。藥學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)的有機(jī)化學(xué)簡稱為藥用有機(jī)化學(xué)，可以視為有機(jī)化學(xué)在藥物研發(fā)領(lǐng)域的一個具體應(yīng)用方向，藥用有機(jī)化學(xué)應(yīng)更側(cè)重于有機(jī)化合物在藥物合成、藥物作用機(jī)制及藥物代謝等方面的研究，為藥物研發(fā)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持，在實(shí)際應(yīng)用中，兩者往往相互交叉，共同推動醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展。

藥用有機(jī)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)改革，強(qiáng)調(diào)以探索性實(shí)驗(yàn)為主導(dǎo)，以提高學(xué)生創(chuàng)新能力為核心目標(biāo)［1］，本研究的意義在于為高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供新的思路和方法。

1 “藥用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程建設(shè)

“藥用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程設(shè)置應(yīng)強(qiáng)調(diào)基本實(shí)驗(yàn)技能的掌握和綜合應(yīng)用，基礎(chǔ)操作專題包括有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室規(guī)則、安全知識等，確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行并保障實(shí)驗(yàn)室安全，綜合應(yīng)用廣泛且深入，主要體現(xiàn)在藥物研發(fā)方面，為醫(yī)藥領(lǐng)域提供重要支持。另外，課程還研究有機(jī)污染物的降解機(jī)理，開發(fā)環(huán)保材料，減少環(huán)境污染，利用有機(jī)化合物進(jìn)行生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化，推動可再生能源的發(fā)展，有機(jī)化學(xué)的綜合應(yīng)用不僅促進(jìn)了科技進(jìn)步，也為人類社會的可持續(xù)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)置是一個綜合性的工程，實(shí)驗(yàn)室布局方面，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程和操作需求進(jìn)行合理規(guī)劃，確保有足夠的空間，并設(shè)立試劑儲存區(qū)、廢棄物處理區(qū)等，設(shè)備儀器配置應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)及研究需求。以安徽醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院為例，目前教學(xué)實(shí)驗(yàn)室已配備高效液相色譜儀、氣相色譜儀、傅里葉紅外光譜儀、原子吸收光譜儀、熒光分光光度計(jì)、永停滴定儀、電導(dǎo)率儀、多波長紫外分光光度計(jì)、高速離心機(jī)、萬分之一天平、酶標(biāo)儀、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、低溫循環(huán)泵、熔點(diǎn)測定儀、磁力控溫?cái)嚢杵?、智能溶出儀、噴霧干燥機(jī)、智能崩解儀等多種先進(jìn)儀器設(shè)備，儀器使用率達(dá)到90%以上，同時(shí)，應(yīng)建立嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室安全制度，保持一定的溫度、濕度等環(huán)境條件，為實(shí)驗(yàn)提供穩(wěn)定的環(huán)境。

2 “藥用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

2.1 部分學(xué)生在學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的過程中感到挫折

有機(jī)化學(xué)涉及大量的化合物、反應(yīng)類型和機(jī)理，學(xué)生需要掌握的知識點(diǎn)多且復(fù)雜，反應(yīng)往往伴隨著多種副產(chǎn)物和異構(gòu)體，使得產(chǎn)物的分離和純化變得困難，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)通常需要精確控制反應(yīng)條件如溫度、壓力、催化劑用量等，而且實(shí)驗(yàn)過程中往往涉及有毒、易燃、易爆的化學(xué)品，增加了實(shí)驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)和難度，這對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能提出了較高的要求。另外，部分學(xué)生可能缺乏有效的學(xué)習(xí)方法，難以理解和記憶大量的有機(jī)化學(xué)知識，導(dǎo)致學(xué)生對有機(jī)化學(xué)的興趣和動力不足，學(xué)習(xí)效果不佳。多媒體技術(shù)可以模擬有機(jī)物的微觀結(jié)構(gòu)和反應(yīng)歷程，幫助學(xué)生更好地理解有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理和動力學(xué)，這種教學(xué)方式可以增強(qiáng)學(xué)生的視覺感受，提高學(xué)習(xí)效果。此外，翻轉(zhuǎn)課堂和MOOC平臺是現(xiàn)代教育技術(shù)的重要應(yīng)用，通過翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生可以在課前自主學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，課堂時(shí)間則更多地用于討論和實(shí)踐，而MOOC平臺則提供了豐富的在線學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，與廣大的學(xué)習(xí)者交流和分享。以上這些教學(xué)方式可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣。

2.2 為了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更好地培養(yǎng)學(xué)生的能力，增加綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)顯得尤為重要

綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)不僅有助于提升學(xué)生獨(dú)立思考和綜合應(yīng)用知識的能力，還能激發(fā)他們的創(chuàng)新思維和探索精神，可以通過結(jié)合多個知識點(diǎn)或?qū)W科，設(shè)計(jì)有機(jī)整體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新性思維，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，以提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。同時(shí)，教學(xué)方式上可采用以問題為導(dǎo)向的PBL教學(xué)法，案例教學(xué)與互動式學(xué)習(xí)相結(jié)合，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力和解決問題的能力。

3 “藥用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革對應(yīng)的策略

3.1 采用案例教學(xué)與互動式學(xué)習(xí)相結(jié)合的方法

詳細(xì)規(guī)劃每個教學(xué)與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，確保課堂學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)操作相輔相成，在教學(xué)環(huán)節(jié)中設(shè)計(jì)更具互動性的內(nèi)容，并優(yōu)化傳統(tǒng)講授法，比如在合成反應(yīng)部分，理論教學(xué)關(guān)注于氨基酸和酰胺的合成機(jī)理講解，而實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)則讓學(xué)生使用微波合成法、立體選擇性反應(yīng)等方法操作，這樣對比體現(xiàn)出課程設(shè)計(jì)以及教學(xué)方法的實(shí)踐導(dǎo)向性［2］。本研究通過構(gòu)建《課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐對比表》，如下表所示，分析課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐中的不同處理方式，并采取互動式學(xué)習(xí)在課堂上組織學(xué)生就案例中的問題進(jìn)行深入探討，同時(shí)鼓勵學(xué)生在實(shí)踐中自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案［3］，驗(yàn)證課堂所學(xué)理論。

3.2 采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（Project Based Learning，PBL）方法

激發(fā)學(xué)生的好奇心與探索精神，通過設(shè)定開放性問題的方式，學(xué)生以小組形式圍繞問題開展實(shí)驗(yàn)，此過程中，教師角色轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者與協(xié)助者，幫助學(xué)生設(shè)定研究目標(biāo)、制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，這種方式可讓學(xué)生在處理復(fù)雜實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，培養(yǎng)批判性思維能力和問題解決能力。

以苯甲酸正丁酯的合成為例，采用PBL教學(xué)法，以苯甲酸正丁酯的合成為任務(wù)主題，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，掌握實(shí)驗(yàn)步驟和技巧，通過實(shí)驗(yàn)操作和問題討論，深入理解反應(yīng)原理，并研究加料、分水回流、中和、分離萃取、干燥、精餾等關(guān)鍵步驟，同時(shí)需要注意控制反應(yīng)溫度和回流液體狀態(tài)，以及減壓蒸餾的操作細(xì)節(jié)。

在PBL教學(xué)法中，問題的引入是關(guān)鍵的第一步，教師可以通過提出一系列與苯甲酸正丁酯合成相關(guān)的問題，來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，如“苯甲酸正丁酯的用途是什么”，這個問題可以幫助學(xué)生了解苯甲酸正丁酯的應(yīng)用價(jià)值，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，又如“苯甲酸正丁酯的合成方法有哪些”，通過這個問題，學(xué)生可以了解不同的合成方法，如酯交換法和酸酐酸化法等，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作打下基礎(chǔ)，可繼續(xù)提出問題“在合成過程中，如何控制反應(yīng)條件以提高產(chǎn)率”，這個問題旨在引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵因素，如溫度、壓力、催化劑等，以及如何調(diào)整這些條件以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在以上這些問題的引導(dǎo)下，學(xué)生需要查閱相關(guān)資料，進(jìn)行小組討論或獨(dú)立思考，分析并解決這些問題。例如，學(xué)生需要了解苯甲酸和正丁醇的純度對合成產(chǎn)率的影響，并學(xué)會如何檢測和控制原料的純度，還需要設(shè)計(jì)或選擇適合苯甲酸正丁酯合成的反應(yīng)裝置，并且需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和反應(yīng)條件，確定實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)步驟，預(yù)測可能遇到的問題和解決方案。

3.3 采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，積極探索線上與線下結(jié)合的混合式學(xué)習(xí)模式

線上與線下結(jié)合的混合式學(xué)習(xí)模式將完整的一節(jié)課劃分為課前線上教學(xué)、課中線下教學(xué)、課后線上教學(xué)三個階段。課前線上教學(xué)階段，教師發(fā)布探究性導(dǎo)學(xué)問題，學(xué)生借助學(xué)習(xí)平臺觀看視頻、閱讀相關(guān)文本進(jìn)行自主預(yù)習(xí)，并通過在線檢測試題即時(shí)反饋學(xué)習(xí)效果。課中線下教學(xué)階段，師生在真實(shí)課堂中進(jìn)行小組合作式教學(xué)活動，通過深度思維、學(xué)生互評、教師點(diǎn)評等活動進(jìn)行及時(shí)指導(dǎo)與糾正。課后線上教學(xué)階段，學(xué)生利用在線平臺資源進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固，教師發(fā)布拓展性探究任務(wù)及課后練習(xí)作業(yè)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行形成性測評［4］。

以下是一個基于有機(jī)化學(xué)課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)框架，如下圖所示，教師在課前設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題，學(xué)生通過觀看實(shí)驗(yàn)視頻，相互交流討論。課堂上教師演示實(shí)驗(yàn)流程，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，協(xié)作交流討論，教師則巡查指導(dǎo)操作，解答疑難問題。課后學(xué)生整理實(shí)驗(yàn)記錄，并自我評價(jià)反思，教師進(jìn)行考核評價(jià)，思考實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)一步拓展。這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，同時(shí)激發(fā)了他們的探索精神和創(chuàng)新意識。

基于“藥用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)框架圖

采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式可以極大地提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)效果，以苯乙醚的制備實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案為例，提前利用MOOC等在線平臺學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理如Williamson合成［5］及所需試劑（如苯酚、溴乙烷）的性質(zhì)、學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)裝置搭建、操作步驟及注意事項(xiàng)等，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)安全知識，如低沸點(diǎn)物質(zhì)的取用、有毒試劑的處理等。設(shè)計(jì)一份學(xué)習(xí)任務(wù)單，包含視頻觀看指南、預(yù)習(xí)問題（如苯乙醚的用途、Williamson合成法的機(jī)理等），鼓勵學(xué)生通過查閱資料、小組討論等方式完成預(yù)習(xí)任務(wù)。課堂上，通過提問或小組討論的方式，檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，回顧實(shí)驗(yàn)原理、試劑性質(zhì)、操作步驟等，引導(dǎo)學(xué)生分享預(yù)習(xí)中的疑問和發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)知識交流。然后分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，每組分配實(shí)驗(yàn)器材和試劑，教師巡回指導(dǎo)，糾正學(xué)生的操作錯誤，解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)安全，確保學(xué)生按照規(guī)范操作，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如反應(yīng)液的顏色變化、溫度控制、產(chǎn)物的收集等，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如反應(yīng)時(shí)間、產(chǎn)物收率等，針對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象或問題，組織學(xué)生進(jìn)行討論分析，找出原因并嘗試解決，鼓勵學(xué)生提出改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的建議和方案，要求學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的科學(xué)性和規(guī)范性，并引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)或資料，以了解苯乙醚的更多性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域，討論苯乙醚在有機(jī)合成、醫(yī)藥、染料等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

通過有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，預(yù)期能夠提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)師生、學(xué)生之間的有效互動與合作，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新意識，全面提升學(xué)生的有機(jī)化學(xué)素養(yǎng)和綜合能力。

4 結(jié)論與展望

采用翻轉(zhuǎn)課堂線上線下結(jié)合的混合式學(xué)習(xí)模式，利用MOOC平臺，采用PBL導(dǎo)向?qū)W習(xí)法等現(xiàn)代教學(xué)手段，豐富了教學(xué)資源，提供了靈活的學(xué)習(xí)方式，同時(shí)注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性和實(shí)用性，鼓勵學(xué)生采用新方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

近年舉辦的以有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作為主的國家、省級藥學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競賽，賽事設(shè)計(jì)注重創(chuàng)新性和實(shí)用性，鼓勵學(xué)生采用新方法或工具，以內(nèi)容創(chuàng)新程度和解決問題的有效性作為評分要素，這與有機(jī)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方向是一致的。這個賽事吸引了安徽醫(yī)科大學(xué)的大量學(xué)生參與，使廣大學(xué)生的目標(biāo)感和實(shí)驗(yàn)興趣得到顯著提升，推動了更深入的科學(xué)思維與實(shí)驗(yàn)研究。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考與實(shí)踐能力，注重學(xué)習(xí)過程的體驗(yàn)，通過綜合性評估和反饋機(jī)制，推動課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)融合，為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高質(zhì)量發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，進(jìn)一步促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量，為未來的科研和工業(yè)領(lǐng)域輸送更多具備創(chuàng)新能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)秀人才。

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基金項(xiàng)目：安徽省教育廳高等學(xué)校省級質(zhì)量工程項(xiàng)目（2024syyj020）;安徽醫(yī)科大學(xué)校級質(zhì)量工程項(xiàng)目（2024xjxm27）

作者簡介：童婧（1980— ），女，漢族，安徽涇縣人，碩士研究生，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。