科研思維融入有機化學實驗教學的實踐

陳冬生 劉家言

摘 要：以二苯羥乙酮的合成實驗為例，在有機化學實驗教學中引入合成方法學的研究方法，讓學生通過文獻查閱設計正交試驗，考查加熱方式和反應時間對實驗結果的影響，并對實驗結果分析討論，將科研思維融入有機化學實驗教學。

關鍵詞：科研思維; 創新能力; 實驗教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1006-3315（2020）10-095-001

有機化學實驗是醫藥學本科院校教學中的一門基礎實驗課程[1]。科研思維是開展科學研究必須具備的、運用一定的科學方法進行思考的過程，可以有效保證創新過程的合理性。實驗教學側重于對學生動手能力、觀察能力、科學記錄和數據處理等綜合能力培養，學生初高中階段進實驗室自己動手做實驗的機會較少，大部分同學對實驗充滿了濃厚的探究欲和學習興趣，此時教師再精心設計實驗，將科學研究中的思想有針對的引入實驗教學，將大大提升學生的創新思維，并提前具備一定科研能力，對學生后續參加或主持類似大學生創新創業的項目有很大的幫助。在科研工作中我們常用有機合成方法學篩選最佳的反應條件，筆者的思路是依據現有的教學設施，對部分實驗內容調整設計，在實驗教學中引入合成方法學理念，讓學生知曉科學研究的方法，培育學習興趣，拓展科研思維和提高創新能力。

二苯羥乙酮俗名安息香，通常由兩分子苯甲醛在稀堿催化下制備。傳統的教學模式中，教師先講授實驗原理、步驟及相關操作注意事項，然后將課堂交給學生，讓學生按照教材流程進行操作。在筆者實際的教學經驗中發現，大部分學生只是實驗步驟的“操作工”，他們不會去主動思考實驗步驟每一步設計更深層次的原因，這種教學模式僅能夠培養學生淺層次的動手能力，遠未達到對基本實驗技能的要求，更不利于訓練學生的科研思維[2]。為此，本文以二苯羥乙酮的合成為試點實驗，讓學生在正常實驗的基礎上，強化文獻查閱，自行細化和調整實驗步驟，對實驗結果進行大數據分析等，探索將科研思想中的合成方法學引入實驗教學。

1.實驗預習

在實驗預習環節，首先向學生講述美國的ACS數據庫、Willy數據庫、英國化學會的RSC數據庫和中國的知網、萬方等常見的中外文數據庫，然后再介紹J. Am. Chem. Soc.、Chem. Rev.、Org. Lett.、J. Org.Chem.等知名的有機化學期刊，要求學生去學校的圖書館查閱相關的紙質和電子的期刊數據庫，充分了解近幾年來微波反應在化學反應上的應用，并將查閱所得的相關文獻資料簡要記錄在預習報告上。在文獻查閱過程中，可以充分鍛煉學生文獻查閱和知識收集的能力，使他們掌握在有機實驗中可以針對不同的實驗使用不同的熱源，一般低于100℃采用水浴，100℃～200℃采用油浴，更高的溫度可以采用沙浴等等，對實驗內容有更深刻的理解，并打下了一定的科研文獻的檢索基礎。

2.實驗內容

在實驗內容方面，依據原課本的實驗的條件進行兩次改變，第一次將加熱時間縮減為60分鐘，第二次將上述實驗的熱源由熱水浴改為常壓微波合成反應儀，其他條件都不變。在教師的指導下，學生依照反應時間、加熱方式的不同，先自行正交設計實驗內容，然后由教師進行指導修改。將全班同學進行隨機分組，兩名同學為一組，同組學生的實驗內容隨機確定，然后將同組學生的實驗條件對調進行實驗。與之前的實驗教學模式相比，不僅能增加每個學生的操作次數，而且學生課前都不知道實驗內容和結果，需專注的投入到實驗中，認真實驗得到數據，學生的實驗興趣高，可充分調動學生的積極性。該教學模式與合成方法的研究方法有機融合，將科研思維直接用于教學實踐，實驗探索性高，對學生實驗技能的培訓、創新能力的培養、科研思維的培育起到重要作用。

3.實驗結果

在實驗結果分析方面，由于學生對數據綜合處理的能力欠缺，缺乏科學思維的能力，一般只進行簡單的收率計算，和理論收率進行比較，而不會對收率的高低進行認真分析，不會分析實驗中的問題，不會分析、總結實驗結果，更談不上提出科學的推論和見解[3-4]。而我們研究型新教學模式，每個小組的學生在不同的或是相同的實驗條件下會得到不同的實驗結果，這樣就會激發學生對產生該結果更深層次原因的進行總結和探究，對實驗結果進行分析討論。實驗結束后，教師將全班所有同學的實驗數據進行匯總統計，并發給所有學生，教師可以從大數據中對教學效果進行總結并發現不同學生的實驗操作能力的差異，從而進行有針對的輔導和提高，學生可以從大的實驗數據庫和其他組同學對比自己組的實驗結果，從加熱方式、反應時間對收率的影響進行更深一步的總結，對不同實驗條件下的實驗結果有更多的探討和領悟。

4.結語

本文以二苯羥乙酮的合成為試點實驗，從實驗預習、實驗步驟設計及實驗結果處理與討論等方面對有機化學實驗教學中引入科研思維模式進行了探索。同傳統教學模式相比，該實驗教學模式能夠大大增加學生參與實驗的積極性與主觀能動性，在學習中探索，在探索中學習，培養學生對實驗的主人翁意識，激發學生對實驗的學習興趣，從而提高創新能力和綜合科研素質，為國家培養更優秀醫藥人才。

基金項目：南京醫科大學康達學院2018年度教育研究立項項目“基于合成方法學研究的有機化學實驗教學改革與實踐” （KD2018JYYJYB028）

參考文獻：

[1]張瑤，秦書芝.中藥學實驗教學改革探索[J]廣東化工，2013，3，175

[2]陳淼，李陽， 李智豪等.基于合成方法學研究的有機化學實驗教學改革與實踐——以苯甲酸乙酯制備為例[J]大學化學，2017，32（7）：23-27