多專業背景下有機化學實驗模塊化、多層次、開放式教學模式探索

岳明波　李言信　楊道山

摘要：多專業共存的實驗教學對基礎實驗教學方法、教學內容及教學管理都提出了新的挑戰。有機化學實驗進行模塊化教學滿足不同專業培養的要求。基礎有機實驗采取分類訓練，以考代練強化基礎操作技能；中級有機實驗的綜合化與開放有機實驗的前沿化提高了學生的綜合素質。鼓勵學生采取自主性的學習方式，通過自由選擇實驗項目的方式達到“因生制宜”強化訓練的目的。另外通過采取多元化的考核方式，注重平時成績，從而改變以往實驗教學“重考試輕過程”的狀況。

關鍵詞：有機化學實驗改革；模塊化；多層次；開放式教學模式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）50-0117-02

一、引言

在高校化學類專業教育中，實驗教學是高等化學教育中重要的實踐性教學環節，它對學生實踐技能的培養和創新能力的提高有著不可替代的作用[1]。有機化學實驗是化學試驗中重要的基礎課，是對有機化學理論知識的實踐，是掌握實驗基本操作技能和運用實驗理論知識的重要組成部分。實驗教學實施學分制[2]，學生按照自己專業和興趣的情況自主選擇實驗內容和實驗進程，這對實驗課程體系、教學內容、教學方法和教學安排等都提出了新的要求。本文結合我校有機化學實驗教學的具體情況，闡述了在選課方式、實驗內容、教學方式和考核評價體系等方面進行的改革探索與實踐。

二、實驗教學內容改革

1.實驗內容模塊化。我校有機化學實驗面向化學與化工學院與生命科學學院中的化學教育、化學工程與工藝、應用化學、材料化學、環境科學、制藥工程六個本科專業的實驗教學任務。對于不同的專業，其對有機化學實驗的要求有所不同，為此我們將有機化學實驗分為三個模塊：（1）基礎有機實驗，包括基本操作和單元有機合成，定位每個專業的必修課，其學分為3分。（2）中級有機實驗，包括復雜有機合成和多步串聯合成，定位為應用化學、制藥工程專業必修課和一些其他相關專業的專業選修課，其學分為1分。（3）開放有機實驗，主要為有機合成設計，定位為選修課，其學分為1分。每個模塊工作日全天開放，學生根據自身專業需求和興趣，網上選課，確定上課時間和實驗內容。

2.基礎有機實驗分類訓練。有機化學實驗基本操作是學生必須具備扎實的基本功。基本操作技能是后期綜合試驗的基礎，它不僅訓練實驗操作能力和規范，更是讓學生養成科學的觀念和良好的習慣[3，4]。在傳統“演繹型”教育系統中，實驗教學是由教師講解實驗原理、演示實驗操作、細化實驗要點和注意事項，然后學生按照要求每項逐一進行。由于每個單元操作中有重復的內容，學生積極性不高。因此我們采用分類法教學，根據操作過程或操作目的分類，這樣不但壓縮了教學時數，還讓學生在分類對比的過程中加深了對每種操作的用途。在進入實驗室進行基礎操作訓練中，也將這幾個實驗操作同時進行，比如丙酮與水的混合物分別通過蒸餾和分餾方式進行分離，學生不但掌握了蒸餾和分餾兩種操作的相同點和不同點，而且對兩種操作的分離效果也有了明確的概念。

3.中級有機實驗綜合化。有機化學實驗教學中有機合成實驗往往局限于某一種反應，特別是學生只是對化合物合成步驟注意度較高，而對產品后處理不夠重視，對產物的提純認識度不高。而這一提純步驟恰恰是有機合成化合物的重要步驟。為此我們開設了多步驟的有機合成實驗，增加串聯反應數量。串聯反應對學生提出了更高的要求，不但對產品的產率要求高，純度也要符合下一步實驗的要求，才能保證后續的實驗順利進行，最終得到滿意的產品。這樣能使學生意識到每一步反應產物提純的重要性。比如我們將安息香的輔酶合成、二苯基乙二酮的制備、二苯基苯乙酸的制備三個實驗串聯，每步反應的產物作為下一個實驗的原料。在達到每個實驗目標的同時，讓學生理解產品提純的重要性，從而讓學生更加深刻地理解有機合成是一個綜合的體系。

4.開放有機實驗前沿化。為了培養學生的創新能力，就需要使學生學會如何分析問題和解決問題。我們教師結合自己的科研成果，將其二次轉化融入到本科實驗教學中來。這樣在教師比較熟悉的領域，為學生提供相應的文獻，安排相應的合成任務，教導學生能初步使用化學文獻以及相關工具書，從而自己設計實驗步驟。綜合性、設計性實驗訓練為學生本科畢業論文工作打好基礎，克服了以往做畢業論文時間短、參與的深度與廣度不足等缺點。例如：我校一位教師的科研方向是“銅催化的有機疊氮化物的化學反應研究”，經過一年的努力，很快就將該科研成果轉化為“銅催化2-苯基喹唑啉-4（3H）酮的合成”的開放實驗教學項目，使學生了解到科學前沿金屬催化有機合成并掌握了氮氣保護下的無水無氧操作。如此將科研成果二次轉化到本科實驗教學中來，不僅創新了實驗的教學方法，也豐富了實驗授課內涵，擴展了前沿知識。

三、實驗教學方法改革

在傳統的教學方式中，學生過度依靠教師講解，按照教師講授的實驗過程，沒有自主性，不會主動地去自學、去準備，不會發現問題解決問題。一旦離開教師的指導，均不同程度地感覺到沒了依靠，對實驗無從下手。因此在教學方式上增加學生自主性學習勢在必行[5]。

1.強化學生預習，提高自主學習能動性。在基礎有機實驗模塊教學中，將現代化的網絡實驗視頻融入教學中，讓學生利用網絡進行預習，達到不用教師講解而能自主進行實驗的效果。在進入實驗室后，教師就實驗操作必要的知識點進行問卷式提問，對于預習不達標的學生不允許進行實驗。然后學生就各自開始實驗，碰到問題可以與教師討論、分析，進而解決問題。這種教學方式打破了傳統教學中學生被動接受知識的弊端，使學生逐步形成自主式、合作式、討論式相結合的學習方式。

2.增大選課自由度，因生制宜強化訓練。充分利用學分制的優勢，在中級有機實驗中提供針對不同操作單元的實驗，供學生自主選擇。學生根據自身特點，選擇薄弱環節強化訓練。另外在中級有機實驗中，鼓勵學生獨立思考采取薄板層析等手段跟蹤反應進程，自己判斷反應終點。這種策略讓學生始終處于思考分析過程中，極大地提高了學生實驗的自主性。對于較為復雜、難度大的合成實驗，如果學生沒有得到產物，更要鼓勵學生分析失敗原因，從合成路線源頭查找。學生經過這樣一個失敗的實驗，往往能得到更多的收獲。endprint

四、考核方式多元化

對于基礎有機化學實驗，采用“實驗預習—實驗操作—實驗報告—實驗設計—實驗考試”多元化的考核模式，客觀、準確地評價學生的知識、能力和素質。由于我們的教學方式注重課前預習，所以在考核成績中實驗預習所占比例相對較高。平時操作考核中，不只是對實驗結果進行考核，重點是考核實驗過程中學生的實驗步驟合理性、操作規范度等。例如，在基礎操作訓練中增加匿名樣品提純分離考核。我們為學生準備20個待純化的匿名樣品，讓每位學生分別完成固、液兩種樣品的提純分離。每個樣品編號并標明樣品的物理常數，比如熔沸點、溶解度以及可采用的純化方法。每個學生抽簽獲得自己的樣品后，查閱相關資料和注意事項，設計實驗步驟，進入實驗室后就自己開始實驗。這樣通過匿名樣品的分析，讓學生得到更加公平合理的考核。當學生完成了自查文獻設計實驗步驟并分析結果的過程，會覺得很有成就感，從而開始喜歡實驗課，同時提高了學生獨立做實驗的能力，也為其獨立開展研究工作打好了基礎。

參考文獻：

[1]曾秀瓊，趙華絨，王國平，等.化學實驗教學課程體系的新發展及其實踐[J].實驗技術與管理，2012，29（8）：4-7.

[2]王孝華，學分制下化學實驗教學體系的構建[J].實驗科學與技術，2011，9（3）：96-98.

[3]劉品華，汪帆，楊芬，等.有機化學設計性綜合實驗教學改革與實踐[J].實驗科學與技術，2011，9（2）：115-1117.

[4]張樹永，張劍榮，陳六平.大學化學實驗教學改革的基本問題和措施初探[J].大學化學，2009，24（4）：24-28.

[5]李秀玲，蔡吉清，曾秀瓊，等.堅持以人為本搞好基礎化學實驗教學[J].大學化學，2011，26（4）：32-37.

Abstract：To meet the needs of the multi-professional system，organic chemistry experiment was divided into three modules to meet different professional needs. The classification training in the organic experiment was used to strengthen the basic operational skills. The intermediate organic experiments and open organic experiments have integrated to improve the overall quality of students. Students were encouraged to adopt autonomous learning methods to achieve the personalized training through the free choice of experimental projects.In addition，“Re-examination light process "situation was changed by taking a variety of assessment methods.

Key words：reform of organic chemistry experiment；modularization；multi-level；open teaching modeendprint