“藥用有機化學實驗”教學改革的探索與實踐

摘 要：本研究針對“藥用有機化學實驗”的課程建設等方面提出見解，總結了“藥用有機化學實驗”教學面臨的挑戰，比如由于課程的復雜性，部分學生在學習過程中面臨挫折感的問題；通過綜合性和設計性實驗，提升學生獨立思考的能力；提出了一系列實驗教學模式優化策略，如采用案例教學與互動式學習結合法、PBL法、翻轉課堂、線上與線下結合模式，更進一步通過具體的案例進行分析。教學改革強化了“藥用有機化學實驗”技能的培養，促進了實驗教學的發展。

關鍵詞：有機化學；實驗教學改革；實驗技能培養；教學模式優化

“藥用有機化學實驗”對于培養學生的實踐能力和創新思維具有重要意義，作為醫學院校，醫學生學習的有機化學更廣泛地涉及與醫學相關的有機化合物知識，包括其在生物體內的反應機制、實際應用以及與健康和疾病的關系。藥學專業學習的有機化學簡稱為藥用有機化學，可以視為有機化學在藥物研發領域的一個具體應用方向，藥用有機化學應更側重于有機化合物在藥物合成、藥物作用機制及藥物代謝等方面的研究，為藥物研發提供理論基礎和技術支持，在實際應用中，兩者往往相互交叉，共同推動醫藥領域的發展。

藥用有機化學的實驗改革，強調以探索性實驗為主導，以提高學生創新能力為核心目標［1］，本研究的意義在于為高校有機化學實驗教學提供新的思路和方法。

1 “藥用有機化學實驗”課程建設

“藥用有機化學實驗”課程設置應強調基本實驗技能的掌握和綜合應用，基礎操作專題包括有機化學實驗室規則、安全知識等，確保實驗順利進行并保障實驗室安全，綜合應用廣泛且深入，主要體現在藥物研發方面，為醫藥領域提供重要支持。另外，課程還研究有機污染物的降解機理，開發環保材料，減少環境污染，利用有機化合物進行生物質能轉化，推動可再生能源的發展，有機化學的綜合應用不僅促進了科技進步，也為人類社會的可持續發展做出了重要貢獻。

有機化學實驗室的設置是一個綜合性的工程，實驗室布局方面，應根據實驗流程和操作需求進行合理規劃，確保有足夠的空間，并設立試劑儲存區、廢棄物處理區等，設備儀器配置應滿足實驗教學及研究需求。以安徽醫科大學藥學院為例，目前教學實驗室已配備高效液相色譜儀、氣相色譜儀、傅里葉紅外光譜儀、原子吸收光譜儀、熒光分光光度計、永停滴定儀、電導率儀、多波長紫外分光光度計、高速離心機、萬分之一天平、酶標儀、旋轉蒸發儀、低溫循環泵、熔點測定儀、磁力控溫攪拌器、智能溶出儀、噴霧干燥機、智能崩解儀等多種先進儀器設備，儀器使用率達到90%以上，同時，應建立嚴格的實驗室安全制度，保持一定的溫度、濕度等環境條件，為實驗提供穩定的環境。

2 “藥用有機化學實驗”教學面臨的挑戰

2.1 部分學生在學習有機化學的過程中感到挫折

有機化學涉及大量的化合物、反應類型和機理，學生需要掌握的知識點多且復雜，反應往往伴隨著多種副產物和異構體，使得產物的分離和純化變得困難，有機化學實驗通常需要精確控制反應條件如溫度、壓力、催化劑用量等，而且實驗過程中往往涉及有毒、易燃、易爆的化學品，增加了實驗的風險和難度，這對學生的實驗技能提出了較高的要求。另外，部分學生可能缺乏有效的學習方法，難以理解和記憶大量的有機化學知識，導致學生對有機化學的興趣和動力不足，學習效果不佳。多媒體技術可以模擬有機物的微觀結構和反應歷程，幫助學生更好地理解有機化學反應的機理和動力學，這種教學方式可以增強學生的視覺感受，提高學習效果。此外，翻轉課堂和MOOC平臺是現代教育技術的重要應用，通過翻轉課堂，學生可以在課前自主學習基礎知識，課堂時間則更多地用于討論和實踐，而MOOC平臺則提供了豐富的在線學習資源，學生可以隨時隨地進行學習，與廣大的學習者交流和分享。以上這些教學方式可以提高學生的自主學習能力和學習興趣。

2.2 為了在實驗教學中更好地培養學生的能力，增加綜合性實驗和設計性實驗顯得尤為重要

綜合性實驗和設計性試驗實驗不僅有助于提升學生獨立思考和綜合應用知識的能力，還能激發他們的創新思維和探索精神，可以通過結合多個知識點或學科，設計有機整體的實驗內容，訓練學生的創新性思維，減少驗證性實驗，以提升學生的綜合應用能力。同時，教學方式上可采用以問題為導向的PBL教學法，案例教學與互動式學習相結合，以激發學生的學習興趣和主動性，鼓勵學生自主設計實驗方案，培養他們的實踐能力和解決問題的能力。

3 “藥用有機化學實驗”教學改革對應的策略

3.1 采用案例教學與互動式學習相結合的方法

詳細規劃每個教學與實驗環節，確保課堂學習與實驗操作相輔相成，在教學環節中設計更具互動性的內容，并優化傳統講授法，比如在合成反應部分，理論教學關注于氨基酸和酰胺的合成機理講解，而實驗環節則讓學生使用微波合成法、立體選擇性反應等方法操作，這樣對比體現出課程設計以及教學方法的實踐導向性［2］。本研究通過構建《課堂教學與實驗室實踐對比表》，如下表所示，分析課堂教學和實驗室實踐中的不同處理方式，并采取互動式學習在課堂上組織學生就案例中的問題進行深入探討，同時鼓勵學生在實踐中自主設計實驗方案［3］，驗證課堂所學理論。

3.2 采用項目式學習（Project Based Learning，PBL）方法

激發學生的好奇心與探索精神，通過設定開放性問題的方式，學生以小組形式圍繞問題開展實驗，此過程中，教師角色轉變為引導者與協助者，幫助學生設定研究目標、制訂實驗計劃，這種方式可讓學生在處理復雜實驗設計時，培養批判性思維能力和問題解決能力。

以苯甲酸正丁酯的合成為例，采用PBL教學法，以苯甲酸正丁酯的合成為任務主題，引導學生查閱資料，掌握實驗步驟和技巧，通過實驗操作和問題討論，深入理解反應原理，并研究加料、分水回流、中和、分離萃取、干燥、精餾等關鍵步驟，同時需要注意控制反應溫度和回流液體狀態，以及減壓蒸餾的操作細節。

在PBL教學法中，問題的引入是關鍵的第一步，教師可以通過提出一系列與苯甲酸正丁酯合成相關的問題，來引導學生進入學習狀態，如“苯甲酸正丁酯的用途是什么”，這個問題可以幫助學生了解苯甲酸正丁酯的應用價值，激發他們的學習興趣，又如“苯甲酸正丁酯的合成方法有哪些”，通過這個問題，學生可以了解不同的合成方法，如酯交換法和酸酐酸化法等，為后續的實驗操作打下基礎，可繼續提出問題“在合成過程中，如何控制反應條件以提高產率”，這個問題旨在引導學生思考實驗中的關鍵因素，如溫度、壓力、催化劑等，以及如何調整這些條件以優化實驗結果。在以上這些問題的引導下，學生需要查閱相關資料，進行小組討論或獨立思考，分析并解決這些問題。例如，學生需要了解苯甲酸和正丁醇的純度對合成產率的影響，并學會如何檢測和控制原料的純度，還需要設計或選擇適合苯甲酸正丁酯合成的反應裝置，并且需要根據實驗原理和反應條件，確定實驗的詳細步驟，預測可能遇到的問題和解決方案。

3.3 采用翻轉課堂教學設計，積極探索線上與線下結合的混合式學習模式

線上與線下結合的混合式學習模式將完整的一節課劃分為課前線上教學、課中線下教學、課后線上教學三個階段。課前線上教學階段，教師發布探究性導學問題，學生借助學習平臺觀看視頻、閱讀相關文本進行自主預習，并通過在線檢測試題即時反饋學習效果。課中線下教學階段，師生在真實課堂中進行小組合作式教學活動，通過深度思維、學生互評、教師點評等活動進行及時指導與糾正。課后線上教學階段，學生利用在線平臺資源進行復習鞏固，教師發布拓展性探究任務及課后練習作業，對學生的學習效果進行形成性測評［4］。

以下是一個基于有機化學課程的翻轉課堂教學設計框架，如下圖所示，教師在課前設定教學目標，設計實驗問題，學生通過觀看實驗視頻，相互交流討論。課堂上教師演示實驗流程，學生進行實驗操作，協作交流討論，教師則巡查指導操作，解答疑難問題。課后學生整理實驗記錄，并自我評價反思，教師進行考核評價，思考實驗如何進一步拓展。這樣不僅培養了學生的實驗操作技能，同時激發了他們的探索精神和創新意識。

基于“藥用有機化學實驗”課程的翻轉課堂教學設計框架圖

采用翻轉課堂教學模式可以極大地提高學生的參與度和學習效果，以苯乙醚的制備實驗教學方案為例，提前利用MOOC等在線平臺學習實驗原理如Williamson合成［5］及所需試劑（如苯酚、溴乙烷）的性質、學習實驗裝置搭建、操作步驟及注意事項等，強調實驗安全知識，如低沸點物質的取用、有毒試劑的處理等。設計一份學習任務單，包含視頻觀看指南、預習問題（如苯乙醚的用途、Williamson合成法的機理等），鼓勵學生通過查閱資料、小組討論等方式完成預習任務。課堂上，通過提問或小組討論的方式，檢查學生的預習情況，回顧實驗原理、試劑性質、操作步驟等，引導學生分享預習中的疑問和發現，促進知識交流。然后分組進行實驗操作，每組分配實驗器材和試劑，教師巡回指導，糾正學生的操作錯誤，解答學生在實驗過程中遇到的問題，強調實驗安全，確保學生按照規范操作，引導學生觀察實驗現象，如反應液的顏色變化、溫度控制、產物的收集等，記錄實驗數據，如反應時間、產物收率等，針對實驗中出現的異常現象或問題，組織學生進行討論分析，找出原因并嘗試解決，鼓勵學生提出改進實驗的建議和方案，要求學生撰寫實驗報告，強調實驗報告的科學性和規范性，并引導學生查閱相關文獻或資料，以了解苯乙醚的更多性質和應用領域，討論苯乙醚在有機合成、醫藥、染料等領域的應用前景。

通過有機化學實驗翻轉課堂教學設計，預期能夠提高學生的自主學習能力和學習效果，促進師生、學生之間的有效互動與合作，增強學生的實踐操作能力和創新意識，全面提升學生的有機化學素養和綜合能力。

4 結論與展望

采用翻轉課堂線上線下結合的混合式學習模式，利用MOOC平臺，采用PBL導向學習法等現代教學手段，豐富了教學資源，提供了靈活的學習方式，同時注重實驗設計的創新性和實用性，鼓勵學生采用新方法進行實驗。

近年舉辦的以有機化學實驗操作為主的國家、省級藥學實驗技能競賽，賽事設計注重創新性和實用性，鼓勵學生采用新方法或工具，以內容創新程度和解決問題的有效性作為評分要素，這與有機化學的實驗教學改革方向是一致的。這個賽事吸引了安徽醫科大學的大量學生參與，使廣大學生的目標感和實驗興趣得到顯著提升，推動了更深入的科學思維與實驗研究。

實驗教學改革強調培養學生的獨立思考與實踐能力，注重學習過程的體驗，通過綜合性評估和反饋機制，推動課堂內外的學習融合，為有機化學實驗教學的高質量發展奠定堅實的基礎，進一步促進人才培養質量，為未來的科研和工業領域輸送更多具備創新能力和實踐經驗的優秀人才。

參考文獻：

［1］汲長艷，劉鑫，謝善梅，等.應用型地方本科院?！队袡C化學實驗》教學改革初探［J］.廣東化工，2019，46（14）：217+219.

［2］王海波，鄧曉軍.綠色化學理念下奎寧苯甲酰酯金雞納生物堿衍生物的微波無溶劑合成的有機化學自主設計性教學實驗［J］.安徽醫藥，2023，27（11）：23222326.

［3］於祥，陳婭芳.任務驅動式教學法在有機化學實驗教學中的探索與實踐［J］.廣東化工，2019，46（01）：192+179.

［4］邵黎雄，陸建梅，姜雪峰.有機化學實驗“線上線下”混合模式教學的探索與實踐［J］.化學教育：中英文，2023，44（20）：5459.

［5］張艷，王杰，鄒鵬，等.基于MOOC的混合式教+學模式生物化學教學改革與實踐［J］.沈陽醫學院學報，2022，24（02）：222224.

基金項目：安徽省教育廳高等學校省級質量工程項目（2024syyj020）;安徽醫科大學校級質量工程項目（2024xjxm27）

作者簡介：童婧（1980— ），女，漢族，安徽涇縣人，碩士研究生，實驗師，研究方向：藥學實驗教學。