基于金課的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與實(shí)踐

蔡 敏，吳春燕

(廣西民族師范學(xué)院 化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西 崇左 532200)

金課概念是在2018年8月教育部印發(fā)的《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》中首次出現(xiàn)[1]，核心內(nèi)容是淘汰低階性、陳舊性和不用心的水課，打造具有一定高階性、創(chuàng)新新和挑戰(zhàn)度(即“兩性一度”)的金課(一流課程)。“高階性”即以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力和高級(jí)思維為目標(biāo)，將知識(shí)、能力和素質(zhì)三者進(jìn)行有機(jī)融合[2-3]；“創(chuàng)新性”，是賦予課程前沿性和時(shí)代性的內(nèi)容，通過(guò)先進(jìn)和互動(dòng)教學(xué)形式，獲得具有一定探究性和個(gè)性化的學(xué)習(xí)結(jié)果；“挑戰(zhàn)度”，即課程目標(biāo)的達(dá)成過(guò)程具有一定的難度，難度的設(shè)置必須與學(xué)生的基礎(chǔ)及教師的教學(xué)技能相適應(yīng)，即常說(shuō)的“需要跳一跳”或“墊墊腳尖”才能“夠得著”[4-5]。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)屬化學(xué)及相關(guān)課程的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課程，是學(xué)生入學(xué)后的第二門(mén)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程，學(xué)生對(duì)該課程知識(shí)和實(shí)踐操作的掌握程度，會(huì)對(duì)其后續(xù)的專(zhuān)業(yè)必修課產(chǎn)生較大的影響，因此，將有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)建設(shè)成為金課勢(shì)在必行。

1 現(xiàn)階段有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

1.1 課程內(nèi)容陳舊

目前有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的安排，多是以課程教學(xué)大綱為依據(jù)，按照總課時(shí)數(shù)的分配，由任課教師從訂購(gòu)的現(xiàn)成出版社教材選取一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，由于金課概念的提出時(shí)間不長(zhǎng)，出版社教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不具備明顯的“兩性一度”特征，而是多為諸如“乙醇的分餾”、“茶葉中咖啡因的提取”等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，甚至有些實(shí)驗(yàn)教材使用多年未更新，不具有時(shí)代的前沿性，缺乏“創(chuàng)新性”。

1.2 教學(xué)模式效率低

傳統(tǒng)的教學(xué)模式基本過(guò)程是學(xué)生預(yù)習(xí)、教師講解、學(xué)生操作、教師巡回指導(dǎo)、學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、教師批改等環(huán)節(jié)依次進(jìn)行。學(xué)生預(yù)習(xí)任務(wù)一般局限于讓學(xué)生按照格式書(shū)寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告，易流于形式，難以跟蹤監(jiān)督每個(gè)學(xué)生是否真正按要求完成；實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前由教師先講解實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生聽(tīng)完后按照課本實(shí)驗(yàn)步驟和教師強(qiáng)調(diào)的注意事項(xiàng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，缺乏“挑戰(zhàn)度”。由于學(xué)生人數(shù)較多(通常每個(gè)大組達(dá)20人左右)且每個(gè)學(xué)生操作進(jìn)度不一，老師巡回指導(dǎo)過(guò)程中難以注意到每個(gè)學(xué)生的操作(如儀器裝配的順序等)是否規(guī)范，不清楚有些錯(cuò)誤是哪些學(xué)生造成的(例如天平附近撒落不少粉末試劑)，部分學(xué)生因不熟悉操作而在實(shí)驗(yàn)課程考試時(shí)仍出現(xiàn)如溫度計(jì)水銀球的安裝位置不正確等不應(yīng)該出現(xiàn)的錯(cuò)誤，甚至出現(xiàn)因監(jiān)管不到位出現(xiàn)個(gè)別學(xué)生取用硫酸時(shí)錯(cuò)誤操作導(dǎo)致皮膚燒傷的嚴(yán)重后果。因儀器設(shè)備數(shù)量限制等原因，常出現(xiàn)2人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的動(dòng)手操作機(jī)會(huì)少，增加了操作失誤的機(jī)率。

1.3 教學(xué)過(guò)程缺乏跟蹤反饋

學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，主要是以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和計(jì)算處理為主，很少對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)結(jié)果偏差的分析過(guò)程，缺乏“培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力和高級(jí)思維為目標(biāo)，將知識(shí)、能力和素質(zhì)三者之間的有機(jī)融合”的“高階性”。教師批改完實(shí)驗(yàn)報(bào)告以后，在新課時(shí)不注意對(duì)上次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)歸納和指出主要問(wèn)題所在，或者指出問(wèn)題時(shí)沒(méi)有針對(duì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的學(xué)生(即學(xué)生雖然知道教師指出了錯(cuò)誤，但不清楚自己是否錯(cuò)了)，導(dǎo)致同樣的錯(cuò)誤又出現(xiàn)在新的實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生能力提高緩慢，教學(xué)效果不佳。

1.4 課程考核方式單一、不科學(xué)

現(xiàn)階段的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程考核主要由平時(shí)成績(jī)和課程考查(考試)成績(jī)組成，分別占課程總成績(jī)的30%和70%。平時(shí)成績(jī)由考勤、課堂表現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)組成，從實(shí)際效果來(lái)看，平時(shí)成績(jī)對(duì)學(xué)生操作習(xí)慣的養(yǎng)成占有重要地位，也是課程成績(jī)是否優(yōu)秀的決定因素，但是其所占的比例低且考核方式不規(guī)范、不科學(xué)，一般主要依靠實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)定，難以全方面體現(xiàn)學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)；課程考查是學(xué)生獨(dú)立完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作，教師根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，但實(shí)際上在考查的過(guò)程中，教師不可能同時(shí)注意到每個(gè)學(xué)生操作的各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，得到的成績(jī)也難以全面真實(shí)反映學(xué)生的操作水平。

2 基于金課的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

2.1 科研與實(shí)驗(yàn)課程銜接融合

將課程教學(xué)大綱要求的有機(jī)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)教學(xué)項(xiàng)目?jī)?nèi)容與部分有機(jī)化學(xué)科研任務(wù)相結(jié)合，或者將原有的內(nèi)容設(shè)計(jì)成為具有科研任務(wù)屬性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加具有一定高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例，減少重復(fù)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)操作，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、實(shí)事求是、團(tuán)結(jié)協(xié)作的科學(xué)素養(yǎng)以及專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)操作的創(chuàng)新思想和邏輯思維，同時(shí)可以解決部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的問(wèn)題。例如“茶葉中咖啡因的提取”和“黃連中黃連素的提取”均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，操作內(nèi)容大部分是相同的，可以將前者設(shè)置為基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，將后者改為綜合性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生按2人/組按照查閱黃連素資料、設(shè)計(jì)提取實(shí)驗(yàn)方法、小組間方案論證、教師審閱、學(xué)生操作等環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。大部分教師承擔(dān)有校級(jí)、區(qū)級(jí)等不同級(jí)別的科研任務(wù)，可以將部分目標(biāo)要求不高、技術(shù)不復(fù)雜但需要量化統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(例如正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))的內(nèi)容分出來(lái)作為創(chuàng)新設(shè)計(jì)類(lèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生有機(jī)會(huì)提前學(xué)習(xí)后期畢業(yè)設(shè)計(jì)所需的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法，例如可以初步識(shí)別一些簡(jiǎn)單有機(jī)物結(jié)構(gòu)官能團(tuán)在紅外光譜圖中的波數(shù)特征，也提前接觸網(wǎng)絡(luò)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)中文獻(xiàn)查閱的方法，同時(shí)也增強(qiáng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的前沿性、實(shí)用性，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和思維。

2.2 創(chuàng)新模塊化混合式教學(xué)模式

目前學(xué)校已基本都建設(shè)了諸如超星等的教學(xué)平臺(tái)，可以通過(guò)推動(dòng)建設(shè)和完善線(xiàn)上線(xiàn)下教學(xué)、創(chuàng)新模塊化設(shè)計(jì)的模式解決傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)存在弊端。教師通過(guò)超星平臺(tái)客戶(hù)端傳操作視頻、課件等，并制作少量、重點(diǎn)的預(yù)習(xí)任務(wù)并限定完成時(shí)間，讓學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)有主動(dòng)性和針對(duì)性，教師監(jiān)控預(yù)習(xí)效果也有參考依據(jù)，充分了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況和存在的問(wèn)題，在線(xiàn)下教學(xué)時(shí)有的放矢，例如在“乙醇的分餾”實(shí)驗(yàn)之前，教師發(fā)布實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)任務(wù)(內(nèi)容包括采用的實(shí)驗(yàn)裝置等)，上傳分餾裝置的安裝操作視頻，布置習(xí)題(如溫度計(jì)的水銀球位置？)，經(jīng)教師批改合格后才被允許進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。在進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之前，將有機(jī)化學(xué)常用的試劑取用(如硫酸的取用)、蒸餾、分餾、萃取等重要基本操作獨(dú)立出來(lái)成為不同的模塊進(jìn)行訓(xùn)練，通過(guò)模塊化訓(xùn)練且通過(guò)教師考核后才能操作具體的實(shí)驗(yàn)，避免因不熟悉搭建裝置而手忙腳亂出錯(cuò)。例如在“乙酸正丁酯的蒸餾”實(shí)驗(yàn)前，先對(duì)學(xué)生進(jìn)行蒸餾裝置的搭建操作進(jìn)行訓(xùn)練，考核合格后才允許進(jìn)行乙酸正丁酯的蒸餾，這樣就可以大幅提高實(shí)驗(yàn)的正確率。

2.3 科學(xué)化的評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)和多元化的考核方式

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)的達(dá)成，需要及時(shí)、全面、科學(xué)和多元化的課程考核反饋。考核的結(jié)構(gòu)由平時(shí)成績(jī)和操作考試組成，分別占期末總評(píng)成績(jī)50%，其中平時(shí)成績(jī)包括預(yù)習(xí)報(bào)告(10分)、課堂表現(xiàn)(40分)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(20分)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(30分)。

預(yù)習(xí)報(bào)告形式由過(guò)去抄寫(xiě)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的方式，改為通過(guò)完成教師布置的線(xiàn)上作業(yè)(如填空題、選擇題、完成反應(yīng)式等)的方式進(jìn)行，一方面讓學(xué)生能夠用相對(duì)較短的時(shí)間更加深刻、精準(zhǔn)的掌握實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要掌握的要點(diǎn)(例如線(xiàn)上作業(yè)回答“蒸餾時(shí)溫度計(jì)水銀球的位置應(yīng)該位于何處？”等)；另一方面，預(yù)習(xí)報(bào)告的成績(jī)可由線(xiàn)上平臺(tái)根據(jù)教師的設(shè)定的答案自動(dòng)評(píng)定成績(jī)，預(yù)習(xí)報(bào)告的成績(jī)?cè)u(píng)定量化和科學(xué)化，而不顯著額外增加教師批改預(yù)習(xí)報(bào)告的工作量。

課堂表現(xiàn)應(yīng)在平時(shí)成績(jī)的評(píng)定中占主要地位，充分利用線(xiàn)上平臺(tái)的作業(yè)模塊記錄課堂表現(xiàn)，讓學(xué)生把實(shí)驗(yàn)操作過(guò)車(chē)中的各個(gè)關(guān)鍵操作步驟拍照或錄制視頻上傳，一是方便教師查看和評(píng)定課堂表現(xiàn)，避免教師因難以同時(shí)檢查所有學(xué)生操作而無(wú)法當(dāng)場(chǎng)給出課堂表現(xiàn)成績(jī)，二是可以讓學(xué)生在教師總結(jié)實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的地方時(shí)，能夠自行對(duì)照之前拍照或視頻記錄，找出錯(cuò)誤點(diǎn)，避免同樣的錯(cuò)誤在下次新課實(shí)驗(yàn)中再現(xiàn)。在線(xiàn)上平臺(tái)的活動(dòng)、討論、作業(yè)、考試、PBL等功能模塊設(shè)置一定的平時(shí)成績(jī)占比，例如設(shè)置評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)讓經(jīng)常參加討論的學(xué)生課堂表現(xiàn)成績(jī)要更高一些，實(shí)現(xiàn)考核的多元化，也更全面。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告不應(yīng)僅照實(shí)記錄數(shù)據(jù)、現(xiàn)象和結(jié)果，否則學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題不知其所以然，報(bào)告易流于形式，教學(xué)質(zhì)量得不到有效的提高。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的考核更應(yīng)側(cè)重結(jié)果與討論，因其是學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問(wèn)題的重要的重要體現(xiàn)，也是實(shí)驗(yàn)課程高階性的重要體現(xiàn)，可安排學(xué)生將實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題放在線(xiàn)上平臺(tái)的討論功能區(qū)，學(xué)生充分討論和教師講解后，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的共性問(wèn)題得到統(tǒng)一的解答、個(gè)性問(wèn)題也得到有效及時(shí)的“一對(duì)一”回復(fù)，達(dá)到通過(guò)實(shí)驗(yàn)將學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)有機(jī)融合的高階性，提升實(shí)驗(yàn)課挑戰(zhàn)度。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)金課的重要體現(xiàn)，教師根據(jù)教學(xué)大綱的要求擬定實(shí)驗(yàn)題目，實(shí)驗(yàn)題目應(yīng)該以安全、綠色為基本原則，即如果學(xué)生實(shí)驗(yàn)失敗也不會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)題。學(xué)生在線(xiàn)上平臺(tái)對(duì)題目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。以“辣椒中紅色素的提取”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為例，學(xué)生通過(guò)查閱紅色素的性質(zhì)和提取方法，結(jié)合已學(xué)的天然有機(jī)物提取方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，擬定出方案提交教師審核后即可開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在設(shè)計(jì)的過(guò)程中學(xué)會(huì)思考、在操作而過(guò)程中鞏固操作技能、在總結(jié)的過(guò)程中培養(yǎng)邏輯思維能力，逐步掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟和方法。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的考核側(cè)重學(xué)生的邏輯思維能力的掌握程度，也提升了實(shí)驗(yàn)課程的挑戰(zhàn)度。

3 結(jié)語(yǔ)

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)踐操作能力的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課，將其建設(shè)成為一門(mén)金課對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，按金課標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)科研與課程的銜接、混合式教學(xué)模式建設(shè)、評(píng)價(jià)考核方式改革等措施提高課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。在后續(xù)的教學(xué)過(guò)程中，不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、探索新的實(shí)踐教學(xué)方法，將有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)打造成為名副其實(shí)的“金課”。