開設有機化學綜合性實驗 提高學生應用和創新能力

摘要：實驗教學是高校工科專業教育培養學生應用和創新能力的重要組成部分，化工及相關專業培養具創新性的應用型人才，開設有機化學綜合應用性實驗勢在必行。依托江蘇省化學工程與技術優勢學科建設，作者就開設有機化學綜合實驗的必要性、可行性及優化實驗內容和提高實驗教學管理等方面做了一些嘗試，以獲得最佳的實驗教學效果，提高學生的應用和創新能力。

關鍵詞：有機化學實驗；教學效果；教學改革；優勢學科

中圖分類號：G642.4 ？搖文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）19-0217-02

提高工科學生的綜合素質、實踐能力和創新能力是目前高等學校教育改革中最根本的指導思想，實驗教學是高校實踐教學中最重要的環節之一，是對理論教學內容的驗證，加深學生對理論知識的理解。有機化學是一門實踐性和應用性很強的學科，是化學、化學工程與工藝、材料科學等眾多學科的非常重要的基礎理論課程，由于有機化合物種類多和有機反應變化多的原因，有機化學實驗的實驗教學顯得尤為重要，而且化合物的結構直接影響和決定有機反應方向。常州大學每年工科專業招生的本科生和研究生（如化學工程和技術、高分子材料、環境工程、輕化工、制藥工程、生物工程和應用化學等）達一千多人，人數和班級多，而實驗學時相對較少，如何充分使用現有學時培養學生的實驗動手操作能力和應用創新能力等問題逐一突顯，為了解決這一難題，常州大學基礎化學實驗中心依托江蘇省首批基礎課實驗教學示范中心和省高校優勢學科的建設，對有機化學實驗的設置、安排和管理進行了相應的改革，實施開設綜合性實驗，為培養具卓越工程技術人才打下堅實的基礎。

一、開設有機化學綜合性實驗的必要性

隨著經濟的發展和社會的進步，現代科學技術的快速發展使得各學科相互滲透、廣泛交叉，不斷產生新興學科、交叉學科和邊緣學科，學科之間的界限也越來越被消除。現代科學技術綜合性和整體化發展的趨勢越來越強，傳統的基礎化學實驗教學已經無法滿足現代科技的快速發展，因此，一些相對陳舊的實驗內容、較傳統的實驗教學方法等傳統的實驗教學已經無法滿足現代學生的需要，也無法進一步提高學生的研究意識、應用能力和創新能力，因為基礎化學教學方法和內容的改革迫在眉睫。而有機化學由于其本身的獨特性，如化合物種類和反應多且復雜，反應機制復雜等。培養出具有綜合科研能力和工程能力的高素質和應用創新型人才，如何設置有機化學的實驗內容和改革實驗教學方法顯得尤為重要。隨著目前高校素質教育和卓越工程技術人才培養的戰略措施的實施，我校工科學生在保障其基本實驗知識和操作技能熟練的條件下，強化學生有機化學綜合性實驗才能培養出具高素質和應用創新能力的學生，培養學生如何發現、分析和解決問題的能力。

二、有機綜合性實驗的教學內容至關重要

有機化學綜合性實驗與其他實驗的區別在于它的綜合性、應用性和相對獨立性。其綜合性表現在能體現出2至3個知識點，可以讓學生站在較高的位置去思考和探索各個知識點之間的有機結合，有助于學生對知識的理解，有機化學反應原理能夠在實驗中得到印證，實驗教學與理論教學相銜接，培養學生在實驗中運用綜合知識的能力。應用性主要表現在綜合性實驗內容主要來自我校教師的科研項目和工廠生產，通過有機化學的綜合訓練熟練掌握了含酚環己烷的提純、1-溴丁烷的合成、正丁基苯和苯甲酸正丁酯的合成、苯甲酸的精制及熔點測定、乙酰苯胺的合成、肉桂酸的制備和阿司匹林的合成等等。通過有機化學綜合性實驗的開展使學生，特別是研究生掌握了基本的化學文獻檢索、資料查詢的基本方法、掌握現代儀器分析方法（如紅外、HPLC、GC、HPLC-MS和核磁共振）等，具有較高的科學素養，具備最基本的運用所學理論和實驗技能進行研發和經營管理能力。國際化學界的綠色5R原則，作為有機化學綠色化和綜合化實驗改革的指導思想。基于上述考慮，有機化學實驗教學引入了多個綜合性和設計性實驗，并由學生自由選擇和設計，由多名有經驗的教師指導學生設計實驗，進行實驗可行性分析。此外，每年我校還定期舉行基礎化學實驗技能大賽、設計實驗競賽，多方面、多層次培養和引導學生以主人翁的身份參加科學研究，培養學生的創新能力和科研能力。另外為了使課堂所授有機化學反應原理能夠在實驗中得到印證，實驗教學與理論教學相銜接，石油化工學院、基礎化學驗中心組織有機化學教研室教學名師和經驗豐富的老教師，從實際出發，結合我校學生的特點和具體要求，結合我校石油化工大工程觀和科研特色，精編實驗內容，編寫適合我校理工科學生使用的教材《有機化學實驗指導》（化學工業出版社出版）。

三、改進教學方式和方法提高實驗教學效率

傳統的教學是以實驗教師為核心主導實驗課程的進展。有機化學綜合性實驗是以學生為主體，教師為輔的方式，這樣可以充分發揮學生的積極主動性，又可以發揮教師的引導作用。在正式進行實驗課程之前，必需考察學生所學的理論知識和對該實驗的理解，讓學生提前做好各方面的準備，讓他們在實驗過程中去思考問題、解決問題和分析問題，通過這種自主學習，極大地提高學生的實驗主動性和積極性，同時又收到事半功倍的效果。綜合性實驗教學方式主要分兩大類型：啟發式教學模式和開放式教學模式。

另外，多媒體技術和網絡發展十分迅速，目前已經廣泛應用在實驗教學上。我校自制的有機化學CAI課件和網絡教學可以對有機化學反應過程進行微觀的模擬，表現內容和方式不僅非常豐富，而且將有機化學課堂教學中非常抽象的原理、反應等表現更加直觀、易懂，簡化復雜的有機化學反應和原理，所以有機化學實驗網絡教學和CAI課件可以將復雜、抽象的有機化學原理和和反應、有機化學實驗中難操作、有一定危險性的實驗過程，以更加直觀、易懂的方式呈現在學生眼前，讓學生在做實驗之前對這些有一定的了解，在實驗過程中更加容易控制實驗時間，達到預期的實驗效果。另外，網絡教學和多媒體課件可以在實驗教學過程中增加學生的信息量，并且可以針對部分學生的需要，對部分實驗內容進行動態的修改，而不是以一成不變的實驗內容和方式去培訓學生，根據學生的需求進行定做實驗，大大提高有機化學實驗教學的效果，達到培養創新型應用型理工人才的目的。

通過以上教學方法、教學內容等幾方面的改革，能夠最大程度上調動學生學習的興趣，我校工科專業的畢業生受益非淺，近5年來就業率一直達100%，我校化工相關專業工科學生考研錄取率穩步上升，并在歷屆江蘇省大學生化學實驗技能競賽中均獲得優秀成績。全校多屆理工科學生在畢業論文（設計）環節和在以后的社會工作崗位上的表現，畢業論文指導教師反映學生的動手能力和實驗設計能力都比較好，用人單位反饋我們理工科畢業生在工作崗位上工作能力、動手操作能力都很強。由此可見開設有機化學綜合性實驗的必要性和重要性，我們要以江蘇省化學工程與技術優勢學科建設為契機，對提高有機化學綜合性實驗，提高學生應用和創新能力進行較全面、系統的探索與改革，有效的提高有機化學實驗課堂教學效果，為培養面向21世紀高素質的具創新能力的應用型人才打下堅實的基礎。

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基金項目：本文系常州大學教學改革項目（GJY11020044）階段性研究成果

作者簡介：楊廣花（1973-），女，本科，實驗師，常州大學石化學院，主要從事有機化學實驗和有機合成方面的教學和科研。