高等農林院校“有機化學實驗”課程教材改革的探索

陳紅艷 丁來欣

(北京林業大學理學院，北京 100083)

當今的教育，不僅要使學生掌握豐富的理論知識，更應注重實踐過程和創新能力及綜合素質的培養。實驗教學作為實踐教學的重要環節，對培養學生的創新能力和全面綜合素質起著重要作用，發揮著其他教學環節不可替代的作用[1-2]。

教育教學改革的核心是課程建設，課程建設水平對教學質量和人才培養質量具有重要的影響。教材建設是課程建設的基礎，教材編寫要有效地貫徹為教學服務的方針，以適應當前不斷提高的教學要求[3-5]。經過多年的教學實踐，筆者發現實驗教學效果的好壞，除教師的指導和學生自身的努力外，實驗教材的編寫也是一個不可忽視的因素。

一、“有機化學實驗”課程教材存在的問題

“有機化學實驗”是農林高等院校林學、生物、環境等專業本科生的重要基礎課程，是幫助學生探索物質世界的重要手段和方法。目前，“有機化學實驗”課程在教學內容、教學方法和教學手段上有了很多新的變化，以驗證性實驗為主的實驗舊體系逐步被改革。但農林高等院校“有機化學實驗”課程教學仍在沿襲傳統的教材，這些教材主要是根據理論知識的內在邏輯和教學體系編寫的，存在如下問題。

①實驗教材內容陳舊、更新不及時，而且新技術和新方法未能體現；②教材中的實驗項目內容過多，與農林高等院校實驗課學時少存在矛盾；③教材中的實驗項目，農林特色不突出，不能滿足農林專業人才培養的需要；④教材中驗證性實驗內容占據較大比例，缺乏提高學生動手能力及創新能力的綜合性實驗內容，學生只能按部就班做實驗，培養的學生思想僵化、動手能力較差；⑤多數教材只是教師授課的媒介，沒有給學生提供自我學習和繼續學習的空間，而且與網絡時代不接軌，先進的多媒體和網絡技術在教材中得不到應用。

“有機化學實驗”課程教材存在的這些問題不利于培養學生的動手創新能力和提高學生學習的主動性、積極性和創造性。因此，筆者建議對“有機化學實驗”課程教材進行改革，以提高該實驗課程的教學質量。

二、“有機化學實驗”課程教材改革的探索

在大學的學習過程中，學生閱讀量最大的是教材，一本好的教材是該課程教學質量和精品課程建設的基本保證[6]。“有機化學實驗”教材是該實驗課程教學體系的重要組成部分，因此必須對該課程教材進行改革，使教學體系更為完善。

(一)優化課程教材的結構

教材建設要樹立以學生為本，知識、能力、素質全面協調發展的教育理念，并體現以能力培養為核心的實驗教學觀念，對原有《有機化學實驗》教材內容進行了適當刪減和調整，構建滿足教材建設目標的實驗項目。

1.綜合實驗與基礎技能訓練相結合

在編寫《有機化學實驗》教材時，為了使學生牢固地掌握有機化學基本操作技術，把實驗技術和物理常數測定單獨安排一章內容，重點介紹實驗操作技術，以便學生在具體合成實驗和提取分離實驗時形成正確的操作方式。

針對基礎有機化學實驗各種實驗類型比較多，實驗所用儀器、裝置多而雜，實驗操作技術和方法較多等特點，在編寫《有機化學實驗》教材時，要將基本操作訓練內容融入到有機合成和提取分離實驗中。例如，選擇“無水乙醇的制備”作為教材內容是因為該實驗包括了回流、蒸餾、無水操作、干燥劑的使用、共沸物等若干個獨立單元操作和知識點，使教材實驗內容綜合化，既節省了學時，又避免了各實驗相對孤立、脫節的問題。

2.增加前沿性實驗內容

為了適應時代的發展，在編寫農林高等院校《有機化學實驗》教材時，要結合教學大綱和當前的科技發展狀況，增加一些現代儀器的圖形及操作技術介紹的內容。比如，超聲波提取、微波萃取反應裝置等，以便學生對相關先進的科學技術有所了解，以體現教材內容的與時俱進，以及“有機化學實驗”課程的現代化進展情況。

在編寫合成實驗和提取分離實驗內容時，要注意吸收國內外教學研究成果和一線教師的實驗教學工作經驗，在保證有機化學實驗科學性和系統性的前提下，選擇重要的、有代表性的、典型的有機反應實驗，同時還要兼顧實驗的新穎性、實用性和趣味性，以培養學生的基本操作技能，滿足學生的認知和發展規律的要求。

3.增加以培養學生創新意識為主的實驗內容

編寫《有機化學實驗》教材時，應把培養學生創新意識放在首位。“有機化學實驗”課程和理論課不同，學生在進入實驗室進行實驗操作之前，必須首先認真閱讀實驗教材，做好充分的預習，因此實驗教材是學生進入實踐環節首先要接觸的文字材料，也是引領學生入門的指導性文件。學生在實驗課上，能否真正獲得知識、受到實踐能力的訓練，能否被引導發現問題、解決問題，進而去探討、研究問題，能否得到創新精神的熏陶，進而培養對實驗的興趣和熱愛，不僅是教師在實驗課上要解決的問題，而且是實驗教材要面對的問題。

因此，在“有機化學實驗”課程教材的編寫過程中，要減少驗證性實驗內容，增加設計實驗、綜合實驗和研究型實驗的內容，以提高學生的創新能力。

(二)強化課程教材的農林特色

在《有機化學實驗》教材內容編寫方面，要緊緊圍繞農林高等院校的課程建設和辦學目標，將農林特色內容加入到“有機化學實驗”課程教材的編寫中。

1.與農林專業緊密聯系

在《有機化學實驗》教材內容編寫上，應充分考慮農林院校的特點，注重與農林專業相結合，體現有機化學在農林業中的重要作用，如水蒸氣蒸餾、固液萃取、薄層色譜等實驗技術在農林相關專業上的應用，以及與農林業相關的實驗項目，如植物資源中分離出重要天然產物的實驗：植物油脂提取、植物香精油提取、黃酮提取、生物堿提取(茶葉中提取咖啡因、黃連素的提取)、植物色素的提取和分離等。通過學習具體典型的實驗項目，使學生掌握分離天然產物的實驗操作技能，有益于他們今后的專業學習和科技創新的需要。

2.注重體現“綠色化學”理念

林業是生態文明建設的主體，農林高等院校應成為推進生態文明建設的主力軍。為了突出生態文明建設的教學需要，將“綠色化學”的概念和內容滲透到《有機化學實驗》教材的編寫中，使教材中的實驗項目符合“綠色化學”實驗的要求。為了保護環境，盡可能減少化學實驗過程產生過多的“三廢”污染，在不影響教學質量的情況下，教材要盡量選用無毒或低毒試劑，使實驗從有毒向無毒實驗發展，逐步實現向“綠色化學”實驗的過渡。因此，在《有機化學實驗》教材內容編寫上，增加了新型的實驗方法，如超聲波提取實驗技術和微波萃取反應技術，讓學生學會減少環境污染、節約能源的實驗技術，促進“有機化學實驗”課程教學的綠色化發展。

(三)開展“立體化”教材建設

實驗課的特點是引導學生主動探究，教師課堂上講授相對較少，學生需要通過實驗教材進行實驗技能學習，因此好的實驗教材在指導學生實驗方面起著非常重要的作用。而“立體化”教材不僅要反映世界科學技術、社會發展的水平，而且還要反映高等教育的教學水平。在《有機化學實驗》教材的建設中，既要體現新理念、內容、形式，又要體現數字化。二維碼技術是目前非常流行的互聯網技術，可以把紙質教材與網絡資源聯系起來，從而有效彌補傳統紙質教材內容容量有限、封閉、死板、更新周期長、展現形式單一等不足[7-8]。因此，在《有機化學實驗》教材編寫過程中，要大力推進多媒體和網絡技術的應用，通過引入二維碼技術實現教材編寫與網絡共享資源的結合，具體做法如下。

1.制作典型實驗操作教學視頻文件并與課程教材關聯

首先，為了讓學生更好地學習并掌握基本實驗操作技能，教師把典型的實驗操作過程錄制成教學視頻文件，視頻文件應包括教師對典型操作原理的介紹、具體的操作過程演示、注意事項說明等內容；其次，將視頻文件上傳到“中國農業出版社產品服務號”公眾號上，采用二維碼技術把視頻文件與教材進行關聯，并在《有機化學實驗》教材的相應章節里設置二維碼的幾何圖形。當讀者想要閱讀教材的某一章節內容或觀看某個具體實驗操作教學視頻時先用手機微信“掃一掃”功能掃描教材中的二維碼圖形，手機屏幕上就會出現視頻播放界面，點擊播放按鈕，便可以收看相應的教學視頻。

2.制作課程教學PPT課件并與課程教材關聯

利用二維碼技術把制作的“有機化學實驗”課程教學PPT課件上傳到“中國農業出版社產品服務號”公眾號，并關聯到紙質教材中。教學PPT課件包括實驗知識點介紹、實驗實際裝置照片、習題參考答案、實驗安全提示等內容。這些資源以掃描二維碼圖形的方式展現在移動終端設備中，將傳統的紙質實驗教材變成移動的知識，隨時隨地供學生學習和使用。當學生需要查看某個實驗的教學PPT文件時，只要用手機掃描二維碼，就會出現相應的文檔供學生查閱和學習。如果讀者需要在同一時間學習多個視頻，也可以掃描二維碼圖形，跳轉后點擊屏幕上的“首頁”按鈕，進入首頁界面；或者在微信中點擊“中國農業出版社產品服務號”公眾號，通過點擊下方“圖書服務”-“我的二維碼圖書”菜單，進入首頁界面。之后點擊“有機化學實驗”按鈕，在跳轉后的界面上，可以看到“增值資源”菜單下包含有“video、PPT、doc”3個條目，點擊相應條目后，就可查到需要學習的內容。

三、“有機化學實驗”課程教材改革的效果

經過十多年的探索，筆者對“有機化學實驗”課程教材進行了改革，編寫的新教材已經用于“有機化學實驗”課程教學，教師和學生對教材反映良好。他們認為教材質量較高、具有系統性和針對性，并體現了農林高等院校的特色，提高了學生的實驗能力和綜合素質。

(一)有利于教師的教學

《有機化學實驗》教材的建設對“有機化學實驗”課程的教學和人才培養起到了積極的推動作用。從教師的角度來看，實驗教材提供的電子資源，如知識點、電子教案、授課課件、操作視頻等，可以供教師參考并有效地減少了教師的備課時間，教師將內容稍作改動就能滿足學生的要求。教材建設與課程建設相輔相成，教材建設歸根結底要為課程教學服務，每一輪教材的重大改革都是課程改革的成果體現。好的教材促進了教師的教學，提高了課程教學質量。

(二)有利于學生的學習

從學生角度來看，《有機化學實驗》教材中的綜合型實驗，對培養學生的綜合應用能力非常有益。通過綜合型實驗的訓練，學生不僅體會到了綜合運用各種知識解決實際問題的快樂，而且增大了實驗的信息量，節省了學生學習的時間，提高了實驗課程的教學效率。在選編的特色實驗中，學生從天然物質中分離出產品，增加了成就感，體會到學習“有機化學實驗”課程的意義，充分調動了學生學習的積極性。“立體化”的實驗教材為學生自主學習提供了教學平臺，擴展了學生個性化學習空間，特別是具體實驗操作過程的視頻教學資源可以讓學生有效地利用課余時間來學習相關的實驗操作，便于學生課前的預習以及課后的進一步復習、掌握、理解和消化知識，為學生提供一個自我學習和繼續學習的條件，有利于學生學習能力的培養。

總之，隨著教學改革進程的不斷推進，對“有機化學實驗”課程教材建設的探索和實踐還在繼續，筆者將進一步總結教學經驗，遵循培養學生創新能力這一宗旨，大膽改革創新，力爭把《有機化學實驗》教材編寫得更科學、合理、完善，使其真正成為提高“有機化學實驗”課程教學質量的精品教材。