基于一流人才培養的有機化學實驗教學改革與探索

耿會玲 史晨燕 劉睿媛 段金友 張濤

【摘要】有機化學實驗是高等農林院校開設的一門重要的基礎實驗課，結合我校“培養卓越農林人才”這一主要目標，采取一系列措施進行教學改革。這不僅提高了學生的實驗操作技能，加深了其對理論知識的理解與掌握，還培養了學生的創新能力和創新思維，提高了其解決實際問題的綜合能力，為培養一流人才奠定了堅實基礎。

【關鍵詞】有機化學實驗 教學改革 教學探索

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）10-0175-01

我校“雙一流建設”目標之一是“培養卓越農林人才”，而有機化學實驗教學在受傳統教學理念的束縛，已無法滿足“雙一流建設”對一流人才的迫切需求，對傳統有機化學實驗課程進行教學改革迫在眉睫。據此，我們以學生為中心，堅持將理論教學與科研工作緊密結合，探索基于一流人才培養的教學改革，建立了新型實驗教學體系。

一、有機化學實驗教學中存在的問題

目前使用的《有機化學實驗》教材對實驗內容的描述異常詳細，每個實驗涉及的反應原理、操作步驟、實驗現象、注意事項等知識點展現給學生，這導致大部分學生盲目重復教材內容，機械地完成實驗，根本不思考深層次問題，這就導致學生被動地接受知識，養成“完成任務式”的不良實驗習慣，這與我們的人才培養目標是背離的。目前，有機化學實驗教學主要存在以下三個問題。

1.教材更新緩慢，教學內容陳舊

雖然我們的教材3-5年就會改版，但不同版本教材的內容和框架大同小異，內容不能緊跟科學前沿，經典基礎操作較多，缺少與生活密切相關的應用性實驗與發揮學生創造性的設計性實驗。許多新的實驗方法和技術已被廣泛應用，如超臨界CO2流體萃取技術、微波反應技術、Heck反應、Suzuki反應等，而教材上卻未涉及這些諾獎級的內容，學生自然沒有機會接觸它們。

2.教學方法單一，教學效果堪憂

現行的教學活動以講授法為主，教師傳統的教學理念和教學方法桎梏了學生學習的積極性和主動性。實驗課程的教學方法更加單一，禁錮了學生的想象力和創造力。實驗課程本身具有較強的實踐性、探索性與創造性，而傳統的教學理念和單一的教學方法使它變成了一項學生不得不去履行的“任務”，教學效果欠佳。

3.學習態度欠佳，創新能力較低

有些學生認為：只要完成每一個實驗內容，走完整個過程就可以得到相應的學分，課堂上有時出現聊天、開小差、看手機、寫報告等不良現象。這樣培養的學生往往無法掌握所有的實驗知識，實驗技能也不夠嫻熟，創新能力的培養就如同紙上談兵。

對于大部分步驟較多的復雜實驗而言，受課時限制，每一個實驗學生往往只有一次動手操作的機會，沒有機會優化實驗條件，沒有機會嘗試不同的方法，沒有機會改正失敗的實驗……只有不斷探索影響實驗成敗的因素，考查它們究竟是促進還是延緩反應，明確實驗條件是決定實驗成敗的關鍵因素，促使學生深入思考，養成積極思考的好習慣。

二、教學改革措施

1.更新教學內容，增設綜合性實驗

首先，精簡實驗內容，補充新知識與新技能。收集適合初學者操作的新技術與新方法，將其與傳統的經典實驗相結合，并在日常教學中廣泛應用，以拓展學生的知識視野，培養其創新思維。其次，增加綜合設計實驗，對學生進行全方位科研訓練。教師只列出實驗名稱與要求，學生查閱資料后設計并討論實驗方案，教師確認其可行性；學生再獨立完成實驗，分析實驗結果，總結實驗經驗，討論實驗內容，分享實驗結果與感悟，了解不同實驗方案的優缺點，歸納出最佳條件及注意事項。這一改革將知識掌握、能力培養、科研素養和學生持續發展有機統一起來，充分發揮了學生的主體作用，培養了創新意識，提高了創新能力，使其逐步成為優秀的本科生，為一流人才培養鋪路搭橋。

2.規范實驗操作，養成良好科研素養

（1）掌握常用儀器與裝置的結構特點和使用規范，熟悉其適用范圍。識別常用玻璃儀器，所有儀器在使用前后都應干凈完整，熟練掌握它們洗滌、干燥及使用方法，養成愛護儀器的好習慣，規范無誤地使用它們。（2）熟練安裝實驗儀器，加強規范操作。要求學生獨立搭建蒸餾、回流、重結晶、抽濾等常用裝置，練就標準規范的實驗技能，這將為培養良好科研習慣服務。（3）增加研究生教輔人員，及時糾正錯誤操作與不良習慣。請研究生輔助教師，對操作技能較高的步驟分組講解要點，叮囑學生仔細觀察，養成關注實驗現象的好習慣。（4）細心觀察，善于鉆研；認真記錄，勤于思考；及時總結，勇于探索。要求學生鉆研現象背后的原理或反應機理，要求學生如實記錄實驗結果，及時總結實驗經驗，寫出自己的分析與感受。

3.探索可視化教學，提高教學效率

首先，播放高風險實驗的模擬視頻，提高學生安全意識。傳統的有機化學實驗教學一般會避開高毒性、高污染、高風險、高成本的實驗，這雖保證學生的安全，降低了教學成本，但學生卻因此失去了很多學習機會。為了解決這一難題，我們在教學中探索可視化教學，利用模擬操作完成上述實驗，利用計算機技術模擬實驗的逆向操作，警示學生高風險實驗中不規范操作帶來的嚴重后果，加深學生的印象。此外，建設網絡課程，倡導在線觀看實驗視頻，提高教學效果。將經典實驗操作過程錄制成視頻，把視頻嵌入網絡資源中，學生觀看后就可以了解實驗過程、影響因素、注意事項等關鍵內容。學生還可以對每個實驗環節進行放大、旋轉、拖動，根據需要進行重復、追蹤和思考。另外，可視化教學可將實驗時間同比縮小而獲得同樣的效果，既避免了因時間緊張無法同時完成多個實驗模塊的遺憾，又體現了內容的完整性；學生就有充足的時間優化反應條件，討論設計實驗中遇到的問題，課堂知識量大大增加。

4.建立開放實驗室，鼓勵學生創新實驗

開放實驗室旨在培養學生獨立從事科研工作的能力，使其養成善于思考、勇于探索的科學精神，激發其對化學的濃厚興趣。開放實驗室使一批優秀學生深入科研活動，探索有機反應背后的奧秘，熟悉常見化合物的反應性能、功能化學物質的合成策略、新型反應的應用范圍等關鍵知識點；扎實的理論功底和豐富的科研訓練助力他們被保送到北京大學、清華大學、上海有機所等一流科研院所繼續深造。

三、結束語

實驗教學改革是一項長期而艱巨的任務，將“專題式教學法”“翻轉課堂教學法”“參與式教學法”“基于網絡資源的PBL教學法”等綜合運用到實驗教學中，多種方法共同施教，促進實踐教學效果提升。

多年教學實踐證明：通過以上策略開展教學改革，不僅激發了學生參與實驗的積極性，培養了認真嚴謹的實驗態度，而且使其養成規范的操作習慣，最終使學生的學習能力、表達能力、思維能力和動手能力均上了一個新臺階。

參考文獻：

[1]孟祥福， 鄭婷婷， 郭長彬， 等. 有機化學實驗教學改革與實踐[J]. 高等理科教育， 2014， 118（6）： 60-63.

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[3]王俊儒， 馬伯林， 李炳奇. 有機化學實驗[M].北京： 高等教育出版社， 2007： 1.

作者簡介：

耿會玲（1977-），女，陜西澄城人，副教授，博士，主要從事有機化學、天然產物化學、農藥化學教學與研究。