關(guān)于改進(jìn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考

諶文強(qiáng)

【摘 要】有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等院?；瘜W(xué)及其關(guān)專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程。文章結(jié)合長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐，總結(jié)了當(dāng)前有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的主要問題，并針對(duì)這些問題提出了幾點(diǎn)改進(jìn)措施：改革現(xiàn)有的教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性；注重對(duì)學(xué)生能力與素質(zhì)的培養(yǎng)；合理優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；嚴(yán)格要求，端正學(xué)生學(xué)習(xí)的態(tài)度。這些措施將有利于激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，端正學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)態(tài)度。

【關(guān)鍵詞】有機(jī)化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改進(jìn)措施

【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）03-0152-03

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等院校化學(xué)及其相關(guān)專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，其獨(dú)特的研究方法和研究對(duì)象，是其他任何化學(xué)實(shí)驗(yàn)不可替代的[1-2]。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不但能夠有效地配合有機(jī)化學(xué)理論教學(xué)，加深學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)理論和反應(yīng)機(jī)理的理解；同時(shí)它還自成體系，內(nèi)容涉及有機(jī)化合物的合成、分離與鑒定等內(nèi)容。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、分析和解決問題的能力及創(chuàng)新能力具有重要的意義。

1 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題

目前，高校的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還存在著一些問題，主要表現(xiàn)在以下方面：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)固定、單一，許多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)陳舊，不能很好地適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要；教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍然采用傳統(tǒng)的照本宣科的方法，教學(xué)效果往往不夠理想；學(xué)生中普遍存在重理論而輕實(shí)驗(yàn)的想法，對(duì)待實(shí)驗(yàn)不夠重視，實(shí)驗(yàn)過程中“照方抓藥”，應(yīng)付了事，遇到問題很少思考，更不能發(fā)現(xiàn)與解決問題[3]。針對(duì)當(dāng)前高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的上述問題，筆者從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探索和實(shí)踐。

2 解決高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在問題的措施探索

2.1 改革現(xiàn)有的教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性

當(dāng)前，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式是老師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)，力求將實(shí)驗(yàn)過程中涉及的所有問題都面面俱到。然而在短短的半個(gè)小時(shí)內(nèi)，老師很難將各實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)融會(huì)貫通，因此效果并不顯著。筆者認(rèn)為應(yīng)該從以下方面對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)模式進(jìn)行改革。首先，將多媒體引入教學(xué)中。例如，教師在授課時(shí)可以精心編排多媒體課件，不但可以使教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)、直觀，還可以節(jié)約大量的時(shí)間，提高授課的效率；利用全程模擬軟件，虛擬仿真整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生根據(jù)自己的理解，在軟件中選擇儀器與藥品進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，教師針對(duì)該過程所出現(xiàn)的問題，及時(shí)講解，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生思考問題的習(xí)慣；實(shí)驗(yàn)教師可以錄制自己操作該實(shí)驗(yàn)的視頻，并在實(shí)驗(yàn)課前發(fā)給學(xué)生，方便學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的課前預(yù)習(xí)，讓學(xué)生從教材中抽象的實(shí)驗(yàn)步驟中解脫出來。其次，顛覆傳統(tǒng)的教師講、學(xué)生聽的教學(xué)模式，教師由“主演”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)演”。這就對(duì)教師的備課提出了更高層次的要求，不僅需要熟練地掌握與講述與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的理論知識(shí)，還需要把握實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題。教師以問題為導(dǎo)向，積極努力地創(chuàng)造問題情境，由問題出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地去思考[4]。將學(xué)生分成若干小組，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，各組之間互相打分，并說明打分依據(jù)，教師則充當(dāng)評(píng)委的角色，最終對(duì)各組的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。這樣有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，訓(xùn)練學(xué)生分析問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣，提升其科學(xué)素養(yǎng)。當(dāng)然，由于學(xué)生還不具備流暢的講解能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)的把握能力也不可能十分的準(zhǔn)確，因此示范時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤在所難免，這時(shí)候教師就應(yīng)該要發(fā)揮其“導(dǎo)演”的作用，及時(shí)糾正錯(cuò)誤，指導(dǎo)不足，與學(xué)生共同完成教學(xué)任務(wù)。

2.2 注重對(duì)學(xué)生能力與素質(zhì)的培養(yǎng)

興趣是最好的老師，如何激發(fā)學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，是當(dāng)今有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)當(dāng)思考的關(guān)鍵問題。通過與學(xué)生的交流及長(zhǎng)時(shí)間的觀察發(fā)現(xiàn)，90%以上的學(xué)生剛接觸有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)都具有濃厚的興趣，但隨著時(shí)間的推移，學(xué)生的積極性下降顯著，一學(xué)期過后還能保持較高興趣的學(xué)生比例不足25%。學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)逐漸失去興趣的主要原因有以下幾個(gè)方面：有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的刺激性氣味大，讓學(xué)生感覺難以忍受；實(shí)驗(yàn)耗時(shí)很長(zhǎng)，學(xué)生處于長(zhǎng)時(shí)間等待階段；合成實(shí)驗(yàn)很辛苦，費(fèi)力不討好，產(chǎn)率低甚至沒有產(chǎn)物，容易挫傷學(xué)生的積極性。筆者認(rèn)為可以向?qū)W生介紹一些著名有機(jī)化學(xué)家的趣事，以激發(fā)學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。例如，黃鳴龍教授通過對(duì)異常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象堅(jiān)持不懈的探索，最終改進(jìn)了Kischner-Wolff反應(yīng)，大大縮短了反應(yīng)時(shí)間，為有機(jī)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。也可以給學(xué)生介紹一些具有激勵(lì)作用的例子。例如，我國(guó)科學(xué)家在全球首次人工合成了具有生理活性的牛胰島素結(jié)晶，該項(xiàng)重大成果的橫空出世震驚中外，北京大學(xué)的本科生在實(shí)驗(yàn)過程中做出了重要的貢獻(xiàn)。此外，教師在評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，盡量多用鼓勵(lì)性的言語，即使學(xué)生實(shí)驗(yàn)失敗，也要引導(dǎo)他們?nèi)シ治?、思考失敗的原因，讓他們認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)失敗也有所得?？傊?，從第一堂實(shí)驗(yàn)課起，老師就要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生濃厚的興趣。

2.3 合理優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，推動(dòng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊[5]，部分危險(xiǎn)性大、內(nèi)容枯燥的“經(jīng)典”實(shí)驗(yàn)依然在沿用。例如，b型管測(cè)定物質(zhì)熔點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，需要使用大量的濃硫酸作為導(dǎo)熱介質(zhì)，且需要反復(fù)加熱至上百攝氏度，危險(xiǎn)系數(shù)高，稍有不慎就會(huì)造成嚴(yán)重后果。此外，該實(shí)驗(yàn)存在較大誤差，需進(jìn)行多次平行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)全程基本處于等待升溫和降溫中，容易感覺枯燥乏味，對(duì)實(shí)驗(yàn)失去興趣與熱情。而使用先進(jìn)的熔點(diǎn)儀來測(cè)定化合物的熔點(diǎn)，方便快捷、誤差小，更貼近今后的學(xué)習(xí)與工作，因此更容易為學(xué)生所接受。再比如，溴乙烷的合成實(shí)驗(yàn)，由于溴乙烷極容易揮發(fā)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中容易因吸入大量的溴乙烷而引起不適。而考慮制備沸點(diǎn)更高的正溴丁烷來代替溴乙烷的制備，教學(xué)效果基本沒有差別，但學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)吸入的正溴丁烷的量卻大大減少。此外，有機(jī)化合物合成實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該更加貼近日常生活。例如，開設(shè)阿司匹林、苯佐卡因等常見藥物的制備。這些實(shí)驗(yàn)難度不大，涉及的操作較多，能夠有效地鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能。同時(shí)，讓學(xué)生自己合成這些常見的藥物的分子，能夠滿足學(xué)生學(xué)以致用的成就感，從而容易激發(fā)學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)烈興趣，達(dá)到更好的教學(xué)效果。盡量選擇“綠色化”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在訓(xùn)練學(xué)生操作能力的同時(shí)，應(yīng)盡量選擇無毒或低毒、后處理容易、對(duì)環(huán)境污染小的實(shí)驗(yàn)。隨著我國(guó)高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程人數(shù)的增加，實(shí)驗(yàn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，所產(chǎn)生的廢舊有機(jī)溶劑、試劑對(duì)環(huán)境所造成的污染已經(jīng)不容忽視。加快推進(jìn)高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“綠色化改革”成為解決該問題的重要途徑。這就要求我們進(jìn)行有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)遵循“5R”原則：不用?；罚≧eject）、減量（Reduce）、循環(huán)使用（Recycle）、回收利用（Reuse）、再生（Regeneration）。例如，在基本操作訓(xùn)練時(shí)，可讓學(xué)生蒸餾工業(yè)乙醇，制備乙醇產(chǎn)品。制備的乙醇產(chǎn)品可以用來進(jìn)行茶葉中提取咖啡因。該實(shí)驗(yàn)結(jié)束后回收的乙醇，又可以作為工業(yè)乙醇供下一屆學(xué)生進(jìn)行蒸餾等基本操作訓(xùn)練，如此循環(huán)，提高溶劑的利用率。再如，重結(jié)晶時(shí)用水或者醇與水的混合溶劑進(jìn)行，用肉桂酸的合成實(shí)驗(yàn)來代替喹啉的合成，從而避免硝基苯、苯胺等有毒、強(qiáng)致癌物質(zhì)的使用。經(jīng)典實(shí)驗(yàn)苯乙酮的制備，我們可以換成對(duì)甲基苯乙酮，從而避免使用苯為起始原料，降低其對(duì)身體的傷害和對(duì)環(huán)境的污染。

2.4 嚴(yán)格要求，端正學(xué)生學(xué)習(xí)的態(tài)度

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般是從屬于有機(jī)化學(xué)理論課，且一般都為考查課。這種教學(xué)體系的設(shè)計(jì)，容易導(dǎo)致學(xué)生重理論而輕實(shí)驗(yàn)，缺乏對(duì)該課程的重視。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中一邊看書一邊做實(shí)驗(yàn)，常常丟三落四，頻頻出錯(cuò)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲、偽造、敷衍之風(fēng)盛行，最終導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的流于形式。針對(duì)上述問題，筆者認(rèn)為嚴(yán)格要求對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)作風(fēng)和科學(xué)學(xué)習(xí)的習(xí)慣起著重要的督促作用。應(yīng)當(dāng)有必要規(guī)定不預(yù)習(xí)或不寫預(yù)習(xí)報(bào)告者，禁止進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，可建立統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄卡，要求學(xué)生詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)束要交實(shí)驗(yàn)教師簽字。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生需要將所用儀器清洗干凈，放回原處，經(jīng)實(shí)驗(yàn)教師檢查后方可離開實(shí)驗(yàn)室。此外，筆者認(rèn)為有必要加強(qiáng)對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課考核，力求做到科學(xué)、全面、客觀、真實(shí)。實(shí)驗(yàn)總成績(jī)按100分計(jì)，其中平時(shí)成績(jī)占50%，包括實(shí)驗(yàn)考勤、課堂紀(jì)律、預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等方面。期末理論考核占20%，要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)單獨(dú)完成。實(shí)驗(yàn)操作考試占30%，要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案完成指定的實(shí)驗(yàn)，主要考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能是否規(guī)范、準(zhǔn)確。筆者認(rèn)為，該考核方式能夠較為全面、客觀、真實(shí)地反映學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，促使他們?cè)谄匠５膶?shí)驗(yàn)中更加注重對(duì)操作技能的訓(xùn)練及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3 結(jié)語

“冰凍三尺，非一日之寒”，當(dāng)前有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的諸多問題既有其歷史的原因也有現(xiàn)實(shí)教學(xué)環(huán)境造成的因素，不可能一蹴而就得以解決，需要有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教師在教學(xué)實(shí)踐中不斷地摸索與改進(jìn)。可以從豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改進(jìn)基本操作實(shí)驗(yàn)，改善實(shí)驗(yàn)條件、完善實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和將有機(jī)化學(xué)學(xué)科發(fā)展前沿研究成果用于有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面下苦功夫[6]。目前，我們對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的思考與改進(jìn)也只是處于初步的探索中，在今后的教學(xué)實(shí)踐中，我們將不斷地反思與總結(jié)，力爭(zhēng)培養(yǎng)出具有高科學(xué)素養(yǎng)的人才。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]