有機化學實驗教學改革實踐分析

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［摘要］在專業(yè)實驗課程中融合創(chuàng)業(yè)認知，實施目標、內容、教法、評價四位一體的教學改革，有利于提高課程教學質量，增強學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。為促進有機化學實驗課與創(chuàng)業(yè)認知融合，從教學目標修訂、教學內容改革、教學方法改革和評價方式改革四方面著力，依托實驗項目，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、精神和思維培養(yǎng)融入有機化學實驗課程教學全過程，建設了一批融合創(chuàng)業(yè)認知的有機化學實驗教學資源，并采用基于實驗項目的分組互動教學方式，促進學生的深度學習，取得了良好的效果。

［關鍵詞］有機化學實驗；教學改革；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育

《國務院辦公廳關于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》《國務院關于推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高質量發(fā)展打造“雙創(chuàng)”升級版的意見》等文件中提出，要促進專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機融合，調整專業(yè)課程設置，挖掘和充實各類專業(yè)課程的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育資源，在傳授專業(yè)知識過程中加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育［1－2］。有機化學是一門實驗科學，是高校化學化工類專業(yè)本科生的一門重要基礎課。有機化學實驗旨在使學生理解并掌握有機化學的基本理論和實驗操作，對加深學生理論學習、培養(yǎng)學生動手能力、提高學生創(chuàng)造性思維等可以起到積極作用［3－5］。有機化學實驗教材中提供了許多經典化學化工產品的物質認知、合成方法與路線，為挖掘有機化學課程中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育資源并將其合理融入實驗教學過程，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)潛能提供了前提條件。因此，研究并促進專業(yè)課程與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有機結合，成為當前專業(yè)課程改革的熱點之一。

一、融合創(chuàng)業(yè)認知的實驗教學改革的問題導向與重要意義

我國著名化學家戴安邦教授曾經說過：“為貫徹全面的化學教育，化學教學既要傳授化學知識和技術，更要培養(yǎng)科學精神和品德，化學實驗課是實現全面的化學教育的最有效教學形式”［6］。著名有機化學家邢其毅教授也教導學生要“通過有機實驗課，培養(yǎng)觀察和推理能力”［7］。有機化學實驗作為一門專業(yè)基礎課程，實施融合創(chuàng)業(yè)認知的教學改革，既順應新時代實驗課程改革的新要求，又能提高大學生的實踐創(chuàng)新能力。（一）有機化學實驗教學需要解決的問題當前，高校有機化學實驗課程教學中存在以下問題：1．注重讓學生記憶基本理論、基本概念和重要反應式，忽視了對學生運用所學理論知識解釋實驗現象和解決實際問題的能力的培養(yǎng)；2．基本操作實驗和簡單制備實驗過多，實驗內容之間的關聯性、系統性不強，實驗教學的目的局限于基本技能訓練；3．驗證性實驗過多，創(chuàng)新性實驗不足，學生往往照本宣科，缺乏創(chuàng)新；4．實驗教學與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育未能有效融合，任課教師開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的意識欠缺，教學方法單一，實驗教學的針對性與實效性不強。（二）推進專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育深度融合的重要意義將面向化學、化工、能源、制藥、材料等專業(yè)本科生開設的有機化學實驗課程與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育深度融合具有以下幾方面的現實意義。1．能夠促進實驗教學內容的革新。為了融合創(chuàng)業(yè)認知教育，教師要充分挖掘課程中有助于培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的教學內容，建設理論知識與創(chuàng)業(yè)認知相結合的教學案例庫，更新有機化學實驗課程內容。2．能夠推動實驗教學方法改革。以創(chuàng)業(yè)認知為切入點，設計包含創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育內容的教學環(huán)節(jié)，將實驗項目串聯起來，有助于提高學生運用有機化學知識解釋實驗現象與分析問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。這就要求教師實施啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學，并結合實驗課程開展基于問題、基于項目的教學。3．能夠拓展創(chuàng)業(yè)認知與專業(yè)實驗課程有機融合的模式。化學行業(yè)創(chuàng)業(yè)成功的案例基本來源于化學實驗過程中的新現象、新產物、新工藝等。因此，挖掘有機化學課程中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育資源，研究創(chuàng)業(yè)認知內容的合理導入途徑、教學實施、效果評價等，能夠有效拓展專業(yè)實驗課程與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有機融合模式。

二、融合創(chuàng)業(yè)認知的有機化學實驗課程改革

為了實現創(chuàng)業(yè)認知與實驗教學的有機融合，教師應主動創(chuàng)新，從教學目標、實驗內容、教學方法與評價方法四方面入手，整體推進有機化學實驗課程改革。（一）堅持實驗課程教學改革創(chuàng)新理念在有機化學實驗課程教學中有效融合創(chuàng)業(yè)認知，首先要求教師確立實驗課程常改常新的教學理念。也就是說，面對有機化學知識體系的快速更新和學科的交叉融合，教師應摒棄直接沿用舊教材和舊方法的傳統做法，堅持以學生為中心，不斷改革和創(chuàng)新教學方法，引導學生加強對實驗的思考、觀察、動手與總結。教師一方面應保留部分驗證性實驗項目，并增加分析運用實驗結果的教學內容；另一方面可增設綜合性或創(chuàng)新性實驗項目及開放性問題，讓學生投入更多的時間用于課前預習、課后總結。（二）實施目標、內容、教法、評價四位一體的實驗教學改革我們選用高等教育出版社出版的《有機化學》（天津大學有機化學教研室主編）和《有機化學實驗》（高占先主編）作為教材，實施目標、內容、教法、評價四位一體的有機化學實驗教學改革。第一，修訂實驗教學目標。我們進一步明確了學生通過有機化學理論及實驗課程學習應達到的知識水平與技能水平，并新增了創(chuàng)業(yè)認知教學目標，包括創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、思維和能力等核心素質的培養(yǎng)。新修訂的實驗教學目標基于理論知識學習，兼顧學生學習能力、情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)，以使學生在學習過程中體驗創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過程，激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和潛能。第二，改革相關教學內容。我們在深入研究有機化學學科形成、發(fā)展與創(chuàng)新歷史的過程中，不斷挖掘經典的有機化學創(chuàng)新成果及應用有機化學知識成功創(chuàng)業(yè)的企業(yè)家典型，并結合創(chuàng)業(yè)教育實施方案，將其轉化為教學資源融入課程的各個章節(jié)。我們還遴選出國內外利用有機化學知識進行創(chuàng)業(yè)實踐的案例組成案例庫，合理融入教學中。在設計應用性較高的有機化學實驗項目時，我們增加了實驗成品工藝優(yōu)化、產品商業(yè)化、商業(yè)計劃書、銷售推廣等教學環(huán)節(jié)。融入創(chuàng)業(yè)認知的有機化學實驗教學內容包括：1．有機化學學科的形成和發(fā)展史及歷代化學家努力創(chuàng)新的案例庫，以學生研討的方式講授；2．芳烴章節(jié)建設了應用Friedel－Crafts反應的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例及分子結構模擬的教學資源；3．立體化學章節(jié)詳細解析外消旋體的拆分、脂環(huán)化合物的立體異構、軸手性等，并建設手性合成及藥物應用的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例庫，設計開放式課后練習題；4．β－二羰基化合物章節(jié)建設該類型有機物合成路線設計及商業(yè)化應用案例庫。第三，改革實驗教學方法。我們引入了互動式教學，并結合創(chuàng)業(yè)認知案例庫建設，豐富立體化教學資源，推進基于問題和項目的教學。如我們?yōu)閷W生提供更多針對課程重點、難點章節(jié)的“學習指引”，加強學生的課前預習；提供更多優(yōu)質在線開放課程網址，引導學生自主學習；提供有機化學分子結構與功能關系展示素材，加深學生對重要知識點的研習；組建課前、課中、課后自主學習小組，加強學生之間的交流。第四，改革教學評價方法。我們改革了實驗課程成績評價方式，邀請創(chuàng)業(yè)教育相關專家或教師參與教學，更專業(yè)地評判學生的創(chuàng)業(yè)計劃方案。我們將創(chuàng)業(yè)認知教學內容及學生的平時表現等按照不低于30％的比例納入成績考核范圍，并針對融合創(chuàng)業(yè)認知的開放性實驗項目組織分組匯報，采用教師評價與學生互評相結合的方式，客觀評價學生的學習投入與學習效果。

三、融合創(chuàng)業(yè)認知的有機化學實驗課程教學改革實施效果

面向本校化工、輕工等專業(yè)實施的有機化學實驗課程教學改革已近十年，在此過程中，我們不斷總結、反思和改進，取得了一些經驗和成效。（一）建設融合創(chuàng)業(yè)認知的實驗教學資源我們除了搜集并建立有機化學實驗視頻資源和虛擬仿真項目資源之外，還開發(fā)了三類融合創(chuàng)業(yè)認知的有機化學實驗教學資源。第一類是與教材各章節(jié)的實驗項目有關的創(chuàng)業(yè)案例，如苯胺紫染料在實驗中的意外發(fā)現及其商業(yè)價值實現案例，畢業(yè)生開發(fā)的系列新型有機藥物中間體的創(chuàng)業(yè)案例等。第二類是經典有機化學合成實驗項目的創(chuàng)新改進。如經典的環(huán)己酮制備實驗是以鉻酸氧化環(huán)己醇為反應物，經多步萃取分離操作，最終獲得產品（過程較為復雜，且產率不高）。為了提高產率，我們引導學生依據環(huán)己酮和水形成共沸點的特性，利用環(huán)己酮從反應物中分離的原理對分離步驟進行改進，待氧化反應完全后，改成蒸餾操作。為避免環(huán)境污染，采用次氯酸代替鉻酸做氧化劑。改進后的實驗操作簡便，環(huán)境友好，產率有所提高。硝基苯胺、溴乙烷等合成實驗中也進行了類似的改進，教師可以指導學生自主開展實驗方法創(chuàng)新與優(yōu)化探索。第三類是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型開放實驗項目。如筆者結合自己的科研成果設計了一種新型香豆素喹啉衍生物熒光探針有機分子的合成實驗項目，并引導學生制定將其應用于探針檢測制劑的商業(yè)推廣方案；開發(fā)了若干有關補陽還五湯、迷迭香等化學成分檢測方法綜合研究的開放實驗項目，讓學生查閱資料，設計實驗方案，并引導學生將項目的前期研究成果用于申報學校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目或SRP科研訓練項目。（二）開展基于實驗項目的分組互動教學融合創(chuàng)業(yè)認知的有機化學實驗教學資源和項目的開發(fā)促進了學生的自主學習、合作學習及混合式學習。在教學過程中，我們重點采用分組互動的方式，要求學生組隊（3人左右）完成開放實驗項目。團隊成員分工合作，共同商議并選定實驗項目，設計實驗方案，最終共同完成一份實驗報告和創(chuàng)業(yè)訓練計劃書。同時，我們組建了班級QQ群，方便老師與學生及時溝通。我們還將學生分組互動實驗過程中常出現的問題及解決辦法總結成Q＆A文檔，方便學生查閱。線上線下混合教學起到了有效促進學生深度學習的作用。（三）收集學生對教學改革的評價與反饋對比不同年度上課學生的綜合表現，我們獲得了學生群體對實驗教學改革的評價反饋：1．融入創(chuàng)業(yè)認知的有機化學實驗課程教學提高了學生的學習興趣，課前預習深度明顯增加，課后討論明顯增多；2．教學內容之間的關聯性、系統性明顯增強，學生認為要設計出合理的實驗方案并正確解釋實驗現象與解決實驗問題，不僅需系統運用所學理論知識，而且需加強文獻檢索；3．學生從實驗課程學習中獲得靈感，從而成功申報課外科研項目數量逐年增多；4．在班級QQ群中，學生針對如何應用有機化學知識進行創(chuàng)業(yè)的話題討論頻率逐年提高。

四、結語

實踐表明，堅持課程常改常新的理念，積極建設融合創(chuàng)業(yè)認知的有機化學實驗教學資源，深入推進目標、內容、教法、評價四位一體的實驗教學改革，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神、思維方式的培養(yǎng)融入實驗教學中，可以推進專業(yè)知識與創(chuàng)業(yè)認知的內生結合，實現創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)基礎實驗課程的深度融合，并在促進學生深度學習專業(yè)實驗課程的同時為其植入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基因。

參考文獻：

［1］國務院辦公廳關于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見［EB／OL］．2015－05－13．

［2］國務院關于推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高質量發(fā)展打造“雙創(chuàng)”升級版的意見［EB／OL］．h2018－09－26．

［3］孫婷，李公春，侯旭鋒，等．研究型有機化學實驗教學模式的探索［J］．化工高等教育，2012（3）：62－65．

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［7］唐倩，龔成斌．有機化學實驗教學改革研究［J］．西南師范大學學報（自然科學版），2013，38（3）：165－167．

作者:王婷婷 林東恩 單位:華南理工大學化學與化工學院