理論與實(shí)踐貫通的專(zhuān)題模式深化有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

陳雯雯

（山西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，山西 臨汾 041004）

隨著就業(yè)形勢(shì)日益嚴(yán)峻,激烈競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)代社會(huì)對(duì)大學(xué)生的能力和素質(zhì)的要求越來(lái)越高。有機(jī)化學(xué)作為一門(mén)基礎(chǔ)性很強(qiáng)的學(xué)科，是高?；瘜W(xué)、化工、輕工、醫(yī)藥、農(nóng)科類(lèi)等專(zhuān)業(yè)獨(dú)立開(kāi)設(shè)的一門(mén)主干課程之一。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為有機(jī)化學(xué)理論課的有效輔助和補(bǔ)充，不僅可以有效的幫助學(xué)生在實(shí)踐中理解、掌握和鞏固有機(jī)化學(xué)中的基本理論，在培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、動(dòng)手能力、分析與解決問(wèn)題的能力等方面也起著至關(guān)重要的作用。此外，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維，是學(xué)生養(yǎng)成良好科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑。因此，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程在專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)中發(fā)揮著非常重要的作用。

1 傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本遵循“課前學(xué)生預(yù)習(xí)→教師課堂講演→學(xué)生課堂操作→學(xué)生課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告→教師批閱報(bào)告”的教學(xué)模式。教師的主要精力限制在實(shí)驗(yàn)原理的講解和儀器操作的演示，而學(xué)生按照要求模仿操作實(shí)驗(yàn)及采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。誠(chéng)然，傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)形成了相對(duì)完善的內(nèi)容體系，在人才培養(yǎng)的過(guò)程中發(fā)揮著積極的作用。但是，隨著時(shí)代的進(jìn)步，這種單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式很難適應(yīng)新時(shí)期人才培養(yǎng)的需要，存在很多弊端[1]。

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置不合理

受有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)數(shù)的限制，并且考慮到安全因素，很多高校往往安排一些基本操作和簡(jiǎn)單的化合物的合成實(shí)驗(yàn)，很少安排設(shè)計(jì)性和探究性的實(shí)驗(yàn)，這些索然無(wú)味的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生“看菜譜式”的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，應(yīng)付差事，使實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)流于形式，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)漫不經(jīng)心。這樣的教學(xué)自然難以激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性和探究科學(xué)問(wèn)題的興趣，不利于學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.2 教學(xué)模式單一，教學(xué)成效較差

鑒于有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)其自身自組裝置多,操作步驟多,異常現(xiàn)象多,精密設(shè)備少 (三多一少)的特點(diǎn)，因此，該課程在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和科學(xué)素養(yǎng)等方面發(fā)揮重要作用。但在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，存在著許多師生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課重視不足的問(wèn)題。在學(xué)生開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前，教師通常會(huì)詳細(xì)的介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)步驟，甚至有時(shí)還要示范實(shí)驗(yàn)裝置的搭建。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生只是依據(jù)教科書(shū)“照方抓藥”，機(jī)械的重復(fù)已經(jīng)預(yù)料到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)操作。由于整個(gè)過(guò)程中缺乏獨(dú)立的思考，學(xué)生很難將所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，更無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思維能力和創(chuàng)新能力，與社會(huì)所需求的創(chuàng)新應(yīng)用型人才背道而馳[3]。

1.3 環(huán)境保護(hù)意識(shí)淡薄，環(huán)境污染嚴(yán)重

在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不可避免地要使用一些毒性較大的化學(xué)原料和易揮發(fā)、易燃甚至有腐蝕性的有機(jī)溶劑；同時(shí)每次實(shí)驗(yàn)還會(huì)產(chǎn)生一些廢氣、廢水和廢棄物；此外，所安排的各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間相互獨(dú)立，使得反應(yīng)得到的產(chǎn)物、副產(chǎn)物以及所用的有機(jī)溶劑沒(méi)有充分利用和循環(huán)使用，這些問(wèn)題不僅造成了資源的浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境也造成了很大的污染。因此，在確保學(xué)生安全有效地完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，如何有效地利用這些有害試劑，如何最大限度地減少實(shí)驗(yàn)室污染，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境意識(shí)已成為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)[4]。

2 現(xiàn)有有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改進(jìn)

從二十世紀(jì)開(kāi)始，國(guó)內(nèi)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)工作者對(duì)傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了深入思考，結(jié)合自身多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，提出了許多卓有成效的改革創(chuàng)新的建議。

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂

隨著時(shí)代的發(fā)展，信息技術(shù)已經(jīng)融入到社會(huì)的各個(gè)方面，同樣也給有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了一種新的教學(xué)模式。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，學(xué)生可以提前進(jìn)行與實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，節(jié)省了老師在課堂上講述的時(shí)間，因此，增加了學(xué)生參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行交流討論，向老師請(qǐng)教與實(shí)驗(yàn)相關(guān)問(wèn)題的機(jī)會(huì)。因此，這種模式有效的解決了學(xué)生動(dòng)手能力弱，實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)少以及實(shí)驗(yàn)時(shí)間不足的問(wèn)題。實(shí)踐證明，翻轉(zhuǎn)課堂極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。雖然翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)教學(xué)有許多積極的影響，但其作為一個(gè)較為理想化的教學(xué)模式，在實(shí)施過(guò)程中也存在許多不確定因素，如教師不在場(chǎng)時(shí)，學(xué)生是否真正進(jìn)行了學(xué)習(xí)？學(xué)生的學(xué)習(xí)效果是否能得到保證？教師如何掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況？這些都限制了翻轉(zhuǎn)課堂在教學(xué)過(guò)程中的廣泛應(yīng)用[5]。

2.2 慕課

互聯(lián)網(wǎng)、多媒體技術(shù)的發(fā)展和普及，促進(jìn)了以發(fā)展學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為目標(biāo)的線(xiàn)上教學(xué)課程。慕課（MOOC）作為一種教學(xué)信息化革命于2012年興起并席卷全球。老師將每一個(gè)有機(jī)實(shí)驗(yàn)制作成短小精悍的微視頻課件，在視頻中，不僅教會(huì)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)操作，還誘導(dǎo)學(xué)生通過(guò)不斷改變實(shí)驗(yàn)條件的方法來(lái)獲得更佳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)微視頻，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前便對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程有了大致的了解，具體實(shí)驗(yàn)時(shí)就避免了邊看書(shū)邊做實(shí)驗(yàn)的不良習(xí)慣。除此之外，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)老師提到的問(wèn)題能夠做到主動(dòng)思考，積極探索解決方法，從而實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的目的。但在隨后的發(fā)展與實(shí)踐中，慕課面臨了諸多困難與挑戰(zhàn)，集中表現(xiàn)在投資成本高、學(xué)習(xí)管理難、缺乏創(chuàng)新的教與學(xué)方式、缺乏浸潤(rùn)式學(xué)習(xí)體驗(yàn)[6]。

為順應(yīng)培養(yǎng)高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)性人才的要求，有機(jī)化學(xué)教學(xué)工作者提出了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)技術(shù)、教學(xué)設(shè)備、考核機(jī)制等眾多方面的改革措施，諸如采取開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，采用實(shí)驗(yàn)考核綜合評(píng)價(jià)方式，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備等等。這些改革措施過(guò)多地強(qiáng)調(diào)教師在教學(xué)中所扮演的傳道授業(yè)解惑者的角色，弱化了學(xué)生的主體地位，不利于學(xué)生發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，學(xué)生無(wú)法利用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

3 理論與實(shí)踐貫通的專(zhuān)題模式深化有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的思維模式，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、比較、歸納、演繹的能力，必須結(jié)合有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)其自身“三多一少”的特點(diǎn)，做到以學(xué)生發(fā)展為中心，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，堅(jiān)持理論與實(shí)踐相貫通的模式，開(kāi)設(shè)自主設(shè)計(jì)的專(zhuān)題型實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

何為自主設(shè)計(jì)專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)?zāi)?？就是老師安排相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課題給學(xué)生，學(xué)生拿到課題后利用所學(xué)知識(shí)，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)出自認(rèn)為最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)路線(xiàn)，并和老師討論路線(xiàn)的可行性，可行性分析通過(guò)后，學(xué)生實(shí)施合理實(shí)驗(yàn)方案的一種新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。具體研究如下幾個(gè)方面：

3.1 合理設(shè)置和優(yōu)化有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，使學(xué)生掌握簡(jiǎn)單化合物的合成、純化和鑒定的目的，更要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維方式。因此，對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整勢(shì)在必行，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中開(kāi)設(shè)一些自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。在選題時(shí)，課題組將采取走訪(fǎng)、座談、問(wèn)卷調(diào)查、查詢(xún)等方式對(duì)不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特征與學(xué)習(xí)需求進(jìn)行認(rèn)真調(diào)研和分析，結(jié)合各專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)及專(zhuān)業(yè)方向的科學(xué)研究和社會(huì)需求，合理選擇與專(zhuān)業(yè)契合的自主設(shè)計(jì)型專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)。

3.2 改革有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，注重學(xué)生為主體

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是面向化學(xué)、食品科學(xué)及生命科學(xué)等專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)放的課程。課題組結(jié)合有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)自身“三多一少”的特點(diǎn)和不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生的特征，選出適合不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生且與之相匹配難度的課題，學(xué)生拿到課題后利用所學(xué)知識(shí)，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行小組討論后設(shè)計(jì)出自認(rèn)為最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)路線(xiàn)，并和老師討論該路線(xiàn)的可行性，最后由學(xué)生實(shí)施合理的實(shí)驗(yàn)方案。

在現(xiàn)有的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，根據(jù)化合物的類(lèi)型不同來(lái)劃分專(zhuān)題，如鹵代烷、芳香烴、醇、酮、羧酸、胺等，其中每一個(gè)專(zhuān)題都有包含這類(lèi)化合物的制備實(shí)驗(yàn)、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)、拓展實(shí)驗(yàn)等。對(duì)于實(shí)驗(yàn)中所涉及的反應(yīng)機(jī)理以及實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題等，學(xué)生要從理論的高度對(duì)其解釋。以鹵代烷的專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)施方案如圖1所示。

圖1 鹵代烴專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)方案

3.3 引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立綠色化學(xué)理念，積極創(chuàng)建綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)需要大量使用一些毒性較大的化學(xué)原料和易揮發(fā)、易燃甚至有腐蝕性的有機(jī)溶劑；所安排的各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間相互獨(dú)立，使得反應(yīng)得到的產(chǎn)物、副產(chǎn)物以及所用的有機(jī)溶劑沒(méi)有充分利用和循環(huán)使用，不僅造成了資源的浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境也造成了很大的污染。因此，在確保學(xué)生安全有效地完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立綠色化學(xué)的理念，將“綠色化學(xué)”、“原子經(jīng)濟(jì)性”等理念貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中。其次，選擇“綠色化”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，要盡量選擇一些無(wú)毒或低毒試劑，其次，化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)微型化。最后，對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行科學(xué)合理的處理。

4 結(jié)語(yǔ)

理論與實(shí)踐貫通的自主設(shè)計(jì)專(zhuān)題模式，教師由“主演”變成“導(dǎo)演”，學(xué)生由“聽(tīng)眾”變成“主角”。這種教學(xué)模式充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，活躍了課堂氛圍。為提高學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力，為社會(huì)培養(yǎng)更多專(zhuān)業(yè)的高技術(shù)人才提供有效的途徑。