基于創新型人才培養的有機化學實驗教學策略研究

張大海+張靜+李先國+馮麗娟+陸敏+王曉東

[摘 要] 有機化學實驗正逐漸從有機化學理論課程的附屬課程轉為獨立課程，正成為學生學習新知識、形成獨立分析和解決問題的能力及初步科研和創新能力的重要手段。但教學過程中仍存在過分注重教材和教師的主導作用，忽視了學生獨立思考和創新的能力。從教學內容、教學主體、教學方法、教學策略和教學評價五個方面探討了適合創新型人才培養的有機化學實驗教學方法，結合自身教學經驗教訓，提出了解決方案和策略。

[關鍵詞] 有機化學實驗教學；創新型人才培養；教學策略

[中圖分類號] G642.0 [文獻標志碼] A [文章編號] 1005-4634（2014）05-0068-03

0 引言

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》[1]強調了高校人才培養的目的是激勵學生樂觀向上、自主自立、努力成才，最終達到德智體美的全面發展。在此基礎上提出高校工作的出發點和落腳點是育人為本，遵循教育、人才成長和學生身心發展規律，以學生為主體，教師為主導，充分調動學生學習的積極性、主動性，形成各類人才輩出、拔尖創新人才不斷涌現的局面。

過去的有機化學實驗教學是有機化學理論課程的附屬，目的是利用實驗驗證已有的理論知識，隨著高校實驗教學改革的不斷深入，實驗課程已經逐漸轉變為學生學習新知識，形成獨立分析和解決問題能力以及初步科研和創新能力的重要手段[2，3]，在高校化學及相關學科中占有重要的地位。

雖然高校實驗教學改革取得了一定的成果，但是教學過程中仍存在一些的問題。教學過程中過分注重教材和教師的主導作用，只需照方抓藥，模擬操作，就可以順利完成實驗，忽視了學生的獨立思考和創新能力，缺乏趣味性和探究性，導致學生的自學能力和動手能力大打折扣。教學評價方式較簡單，僅以實驗報告的完成情況和理論知識的筆試成績作為考核標準，較難體現出學生平時實驗操作的真實情況，不能全面反映學生的綜合素質和能力。

1 實驗課程教學策略

筆者作為《有機化學實驗》課程的專任教師，已經講授超過1000課時的有機化學實驗課，積累了一定的教學經驗和教訓。在中國海洋大學化學化工學院（以下簡稱學校學院）的大力支持下，在教學過程中進行了大膽嘗試，主要歸納為以下幾點。

1.1 教學內容上保證基礎實驗課時，增大綜合實 驗比例

有機化學實驗所用藥品多具有毒性、易燃性、腐蝕性或爆炸性，基本的安全教育必不可少。所用儀器大部分是易碎玻璃制品，實驗過程中經常使用水、電或煤氣，需要高溫、高壓或低溫、負壓等操作。因此，必須對進入實驗室的學生進行安全常識的培訓，正確樹立他們的安全和自我防護意識，保證其人身安全和實驗室的安全[4]。有機化學教學團隊群策群力，制定了有機化學的教學計劃并統一規劃了教學大綱和基礎的實驗內容。第一堂課設置為“有機化學實驗的一般知識”，講授有機化學實驗的特點以及課程目的、做好有機化學實驗的方法、實驗過程中異常狀況的處置方法等，不管學生以后從事何種工作，安全第一的準則百利而無一害。

在學生對有機化學實驗籠統認識的基礎上，開展基本操作技能的培訓性實驗，規范鍛煉學生的動手能力，糾正學生以前養成的不良習慣。課程設置了“蒸餾與分餾”、“水蒸汽蒸餾及液體干燥”、“重結晶與過濾”、“熔點的測定”、“減壓蒸餾”和“薄層色譜與偶氮光化異構”等六組實驗。重點規范培養學生的基本操作技能。開展這些實驗的過程中，重點規范學生的基本操作，如球形冷凝管、直形冷凝管和空氣冷凝管的選用，不同量程溫度計的使用范圍，布氏漏斗、分液漏斗以及其它各種小型玻璃儀器的正確安裝和使用，儀器連接順序及要求等。

學生掌握了基本的實驗操作技能以后，結合《有機化學》課程，將一些經典反應加入到實驗課程中，開展一系列的合成實驗，利用生動活潑的實驗驗證課本上枯燥的知識點。教學大綱上開設了正溴丁烷、乙酰苯胺、乙酸正丁酯、苯乙酮、苯甲酸和苯甲醇、對氯甲苯、肉桂酸、甲基橙、絕對乙醇的合成制備實驗。同時，將基本操作（如雜質的去除、干燥、分液、過濾、熱濾抽濾、洗滌、干燥等）滲透到各單元合成實驗中，讓學生體味到物質合成過程的復雜和樂趣。為了讓學生體味到有機化學和實際生活的聯系，增加他們對化學的熱愛，開設了與實際生活息息相關的實驗，如茶葉中提取咖啡堿，洗面奶、餐具洗滌劑的配置等，讓學生感覺到化學就在身邊，生活中時時處處皆化學。

學生經過大量的實驗后，已經基本具備獨立實驗的能力，此時堅決放權，把主動權交給學生，讓他們獨立設計開展實驗，為以后的獨立科研工作打下基礎。教學大綱規劃了環己酮、己二酸、苯亞甲基苯乙酮和安息香的輔酶合成兩組設計合成實驗。筆者的做法是退居幕后，從查閱文獻到設計實驗方案以及最后的實施，全部交給學生。學生獨立查閱文獻，并集體討論實驗方案。同時，當好一位答疑解惑者，實施過程中鼓勵大家創新，對于一些新穎的設計方案，在實驗條件許可的情況下，鼓勵嘗試并在最終的考核中適當給與獎勵。

1.2 教學主體上由教師逐漸轉為學生

有機化學實驗的常規教學模式是教師講解實驗目的、實驗原理、操作步驟、實驗成敗關鍵及注意事項等，學生機械地進行操作，實驗結束后照搬千篇一律的實驗報告。實驗過程中學生照方抓藥、照本宣科，過分孤立地強調操作基本技能的訓練，使其游離于具體的實驗探究之外，直接導致實驗過程枯燥乏味，效率低下，造成學生的思維定勢，抑制學生的創新思維，更減弱了學生的學習興趣[5]。

教學大綱所開設的實驗都是經過幾十甚至上百年的檢驗，實驗本身沒有問題。因此在講述實驗的理論知識時，筆者注重自己角色的轉變，逐漸由“主角”變成“導演”，而學生由“觀眾”變成“主角”，學生由知識的被動接受者變成知識主動的發現者，成為教學主體[6]。選擇筆者實驗課的同學課前必須預習，并寫好實驗預習報告，搞清楚實驗的目的、原理等基本內容。課上的講授就可以直接跳過實驗目的、實驗原理和實驗所需的試劑材料，這樣可以保證在上課有限的講授時間內做到簡明扼要，抓住重點、難點講授，并有足夠的時間擴展學生的知識面，講授與該次實驗相關的其它知識。

為了增加課程的生動性、趣味性和啟發性，努力在實驗內容里加上實際生活中的一到兩個實例，如從茶葉中提取咖啡堿的實驗講授，就可以適當擴展到我國中藥成分的提取和分離，吸引學生的興趣。采用提問、發現、啟發、比較及討論等多種方法對學生加以引導，盡可能加大學生的思維量，讓學生自己去探索、發現問題，尋找規律，并加以總結和提高，如乙酰苯胺的制備實驗，就引導學生以前是不是用過乙酰苯胺，哪些實驗用過？（熔點的測定、重結晶與過濾實驗），然后引申到合成實驗。這種教學模式能使學生主動思考，課堂氛圍良好。

1.3 教學方法上循序漸進，授人以漁

由于長期養成的學習習慣，開始的時候學生很難直接接受教學主體由教師轉為學生的教學方式，應采用循序漸進的方法。筆者始終認為打好基礎很重要，因此在基礎知識方面總是反復強調。開始的基本實驗，如“蒸餾與分餾”、“水蒸汽蒸餾及液體干燥”、“熔點的測定”、“減壓蒸餾”等，還是采用固有沿襲的方法，主要是教師講，學生照本宣科。

等到后面合成實驗的時候，逐漸改變實驗講授方式，要求學生實驗前做好預習工作，查閱資料，撰寫實驗預習報告，對實驗目的、原理、過程都要做到心中有數。上實驗課時，多采用問題教學法，就相關實驗內容向學生提問，檢查學生的預習情況。有時也采用討論法，與學生共同討論實驗的原理、實驗的關鍵點和注意事項，加深學生對實驗的理解，調動學生學習的積極性[7]。學生課前預習，必然要耽誤一定的時間，因此，筆者總是鼓勵學生，預習報告按照實驗報告格式書寫，實驗過程中如果發現和預期不一樣的現象時，直接在預習報告上修改，最后這份報告就直接成了正式的實驗報告。這樣的報告提交方式經過實踐以后是一舉兩得，既節省了學生時間，又能鼓勵其課前認真預習。

按照這樣的教學策略和方法，越到后面的實驗，學生需要完成的工作量越大，這貌似解放了老師和實驗員，但筆者發現越到后面，工作量反而直線上升。這主要是以前的實驗課照本宣科，都是重復性內容，不需要教師花費大量的時間備課，講完了就是完了，但是學生的創新精神嚴重弱化。采用新方法后，學生積極性大大提高，發現和提出的問題五花八門，這就要求教師提前預判所有可能出現的實驗情景及可能出現的錯誤和原因。這需要教師更加認真仔細備課，不僅要掌握和講述實驗有關的原理等理論知識，還要掌握本次實驗過程中所有可能出現的問題和難點、疑點，做到 “成竹在胸”，看到學生的異常實驗現象就能清楚解釋發生的原因。因此每次實驗開展之前，任課教師及實驗員都要親自完成并重復一次實驗，保證實驗順利進行。

1.4 教學策略上嚴松結合，多鼓勵少批評

筆者的教學策略是給學生樹立“實驗課就是‘玩”的觀念，同時規矩很重要”。第一堂實驗室就給大家灌輸“玩”的思想，有機化學實驗室，就是“玩”的天堂，在規則許可的范圍內，大家可以隨心所欲的“玩”。當然，“玩”不代表違背基本原則，無法無天，“玩”的目的是讓學生不要被條條框框束縛住，不要被教材及以往的觀點左右，激發起對實驗課程的興趣。實驗過程中，作為教師要嚴格督促學生規范操作，注重對實驗現象的觀察和分析，尤其是實驗過程中的異常現象，記錄好數據，遇到問題，及時與教師交流討論。所謂的規矩，就是有機化學的特點以及做好實驗的基本方法，這些內容是必須講授清楚而且要求學生嚴格遵守。如進入實驗室女生必須扎起頭發、不準穿拖鞋和嚴格著裝、實驗室內嚴禁吃喝食品和飲料，沒有預習報告不能進入實驗室，實驗開始前和過程中嚴禁嬉戲打鬧，實驗過程中腦袋不允許進入通風櫥，強酸強堿的取用必須佩帶專用手套并符合基本要求等。如果實驗過程中學生因為不按照基本操作犯錯，比如，走水漏電甚至實驗失敗，一定要嚴格批評，甚至當次實驗考評記錄為零分。

關于“松”，那就是鼓勵學生多思考多創新，啟發學生立足于現有實驗條件，獨立思考，鼓勵學生采用新方法實現原來預期的結果。所用儀器大部分是易碎玻璃制品，實驗過程中經常使用水、電和有機溶劑。因此，實驗過程中難免出現儀器打碎、跑水、跳閘的現象。以前的實驗教學都是要求學生簽字，指導老師確認，最后按照一定的價格進行賠償。而現在在領導支持下，直接取消了這一環節。意外打碎了儀器，首先要確認學生的安全，然后打掃清理干凈，同時和學生講解導致該情況的原因以及如何避免該類事件的發生，然后指導學生換上備用的儀器繼續進行實驗。當然，對于相對危險情況，如水銀溫度計等破碎以后，先緊急利用硫磺吸附處理，然后現場和學生講解遇到類似情況的緊急處理方案。實驗過程中寬松對待因為創新而導致實驗失敗的同學，鼓勵他們分析失敗的原因，吸取經驗教訓，只要真正找出失敗的原因同樣可以拿到好的成績，不以產率高低論英雄。在實驗過程中，逐步提高學生自主完成實驗的能力，逐步培養學生的科學素質和科研能力。

1.5 教學評價上方式多樣，鼓勵創新

實驗教學評價的目的是要考核學生是否掌握基礎有機化學實驗知識和技能，是否具備分析問題、解決問題的能力，尤其是對綜合性實驗和設計性實驗中所表現出的綜合能力的評定。因此，必須引導學生由過去只重視實驗技能的熟練程度向重視培養綜合能力的方向發展[8，9]。傳統的實驗課成績評價通常是以學生的預習、實驗報告為主要依據，結合簡單的筆試和操作考試來評定。其中，筆試成績多占有較大的比重，這種評價方式較難反映學生的真實水平，不利于創新能力的培養。針對有機化學實驗課程特點，筆者認為要客觀真實的反映學生的實驗水平與能力，需要對學生的實驗成績實行綜合評定，加大平時成績的比例。

在實際教學過程中，筆者采用老師評定為主、學生自評為輔，實驗報告和考試綜合平衡的方法，改變過去的一刀切決定成績的做法。以總分100分為例，平時成績包括預習報告15分，考勤、紀律15分，操作過程30分，實驗結果5分，實驗報告15分，期末考試20分。對別出心裁和新穎獨特的實驗方案、實驗方法進行5～20的適當加分，以鼓勵學生積極思考和創新。綜合成績出來以后，結合學生的自評分數，給出最終成績。為鼓勵學生正確認識自己，合理的評價自己，采用如下原則：綜合成績和學生自評分數相近，取較高分數作為最終成績。如果自評分數遠高于綜合成績，綜合成績作為最終成績。為了平衡不同實驗班評分尺度的差異，

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通過控制“優”的人數比例來解決。這種考核辦法，增大了任課老師的工作量，但更能體現宏觀和微觀相結合，橫向和縱向相交疊，更公平一些[10]。

2 結束語

實驗課程的結束，不代表實驗教學的結束。筆者的做法是如果學生對實驗感興趣，鼓勵其繼續采用多種形式繼續開展相關工作，如組建興趣小組、申請本科生研究發展計劃（SRDP）項目、國家大學生創新性實驗計劃等。作為一線科研人員，科研上有一些便利條件，可以在實驗場所和經費上提供力所能及的幫助，讓他們覺得科學研究還是挺有意思的事情。把學生作為實驗教學過程中的主體，能充分調動學生的學習興趣和積極性，有效地提高學生的操作技能和分析解決實際問題的能力，使得學生能夠學到知識，學會方法。有機化學實驗教學從教學內容、教學方法、教學評價方式等方面進行的改革，可以有效地培養學生的創新能力，最終達到培養創新型人才的目的。

參考文獻

[1]中共中央，國務院.國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）[EB/OL].（2010-07-30）[2014-06-02].http：//edu.sina.com.cn/l/2010-07-30/0811191352_2.shtml.

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