高等農(nóng)林院?！坝袡C(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教材改革的探索

陳紅艷 丁來(lái)欣

(北京林業(yè)大學(xué)理學(xué)院，北京 100083)

當(dāng)今的教育，不僅要使學(xué)生掌握豐富的理論知識(shí)，更應(yīng)注重實(shí)踐過(guò)程和創(chuàng)新能力及綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和全面綜合素質(zhì)起著重要作用，發(fā)揮著其他教學(xué)環(huán)節(jié)不可替代的作用[1-2]。

教育教學(xué)改革的核心是課程建設(shè)，課程建設(shè)水平對(duì)教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要的影響。教材建設(shè)是課程建設(shè)的基礎(chǔ)，教材編寫(xiě)要有效地貫徹為教學(xué)服務(wù)的方針，以適應(yīng)當(dāng)前不斷提高的教學(xué)要求[3-5]。經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的好壞，除教師的指導(dǎo)和學(xué)生自身的努力外，實(shí)驗(yàn)教材的編寫(xiě)也是一個(gè)不可忽視的因素。

一、“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教材存在的問(wèn)題

“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”是農(nóng)林高等院校林學(xué)、生物、環(huán)境等專(zhuān)業(yè)本科生的重要基礎(chǔ)課程，是幫助學(xué)生探索物質(zhì)世界的重要手段和方法。目前，“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段上有了很多新的變化，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的實(shí)驗(yàn)舊體系逐步被改革。但農(nóng)林高等院校“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)仍在沿襲傳統(tǒng)的教材，這些教材主要是根據(jù)理論知識(shí)的內(nèi)在邏輯和教學(xué)體系編寫(xiě)的，存在如下問(wèn)題。

①實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容陳舊、更新不及時(shí)，而且新技術(shù)和新方法未能體現(xiàn)；②教材中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容過(guò)多，與農(nóng)林高等院校實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)少存在矛盾；③教材中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，農(nóng)林特色不突出，不能滿(mǎn)足農(nóng)林專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的需要；④教材中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容占據(jù)較大比例，缺乏提高學(xué)生動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力的綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生只能按部就班做實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)的學(xué)生思想僵化、動(dòng)手能力較差；⑤多數(shù)教材只是教師授課的媒介，沒(méi)有給學(xué)生提供自我學(xué)習(xí)和繼續(xù)學(xué)習(xí)的空間，而且與網(wǎng)絡(luò)時(shí)代不接軌，先進(jìn)的多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教材中得不到應(yīng)用。

“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教材存在的這些問(wèn)題不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手創(chuàng)新能力和提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。因此，筆者建議對(duì)“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教材進(jìn)行改革，以提高該實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量。

二、“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教材改革的探索

在大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生閱讀量最大的是教材，一本好的教材是該課程教學(xué)質(zhì)量和精品課程建設(shè)的基本保證[6]?！坝袡C(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教材是該實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系的重要組成部分，因此必須對(duì)該課程教材進(jìn)行改革，使教學(xué)體系更為完善。

(一)優(yōu)化課程教材的結(jié)構(gòu)

教材建設(shè)要樹(shù)立以學(xué)生為本，知識(shí)、能力、素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念，并體現(xiàn)以能力培養(yǎng)為核心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，對(duì)原有《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)刪減和調(diào)整，構(gòu)建滿(mǎn)足教材建設(shè)目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

1.綜合實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)技能訓(xùn)練相結(jié)合

在編寫(xiě)《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材時(shí)，為了使學(xué)生牢固地掌握有機(jī)化學(xué)基本操作技術(shù)，把實(shí)驗(yàn)技術(shù)和物理常數(shù)測(cè)定單獨(dú)安排一章內(nèi)容，重點(diǎn)介紹實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，以便學(xué)生在具體合成實(shí)驗(yàn)和提取分離實(shí)驗(yàn)時(shí)形成正確的操作方式。

針對(duì)基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)各種實(shí)驗(yàn)類(lèi)型比較多，實(shí)驗(yàn)所用儀器、裝置多而雜，實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)和方法較多等特點(diǎn)，在編寫(xiě)《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材時(shí)，要將基本操作訓(xùn)練內(nèi)容融入到有機(jī)合成和提取分離實(shí)驗(yàn)中。例如，選擇“無(wú)水乙醇的制備”作為教材內(nèi)容是因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)包括了回流、蒸餾、無(wú)水操作、干燥劑的使用、共沸物等若干個(gè)獨(dú)立單元操作和知識(shí)點(diǎn)，使教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綜合化，既節(jié)省了學(xué)時(shí)，又避免了各實(shí)驗(yàn)相對(duì)孤立、脫節(jié)的問(wèn)題。

2.增加前沿性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，在編寫(xiě)農(nóng)林高等院?！队袡C(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材時(shí)，要結(jié)合教學(xué)大綱和當(dāng)前的科技發(fā)展?fàn)顩r，增加一些現(xiàn)代儀器的圖形及操作技術(shù)介紹的內(nèi)容。比如，超聲波提取、微波萃取反應(yīng)裝置等，以便學(xué)生對(duì)相關(guān)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)有所了解，以體現(xiàn)教材內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn)，以及“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的現(xiàn)代化進(jìn)展情況。

在編寫(xiě)合成實(shí)驗(yàn)和提取分離實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，要注意吸收國(guó)內(nèi)外教學(xué)研究成果和一線(xiàn)教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)，在保證有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)性和系統(tǒng)性的前提下，選擇重要的、有代表性的、典型的有機(jī)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還要兼顧實(shí)驗(yàn)的新穎性、實(shí)用性和趣味性，以培養(yǎng)學(xué)生的基本操作技能，滿(mǎn)足學(xué)生的認(rèn)知和發(fā)展規(guī)律的要求。

3.增加以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)為主的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

編寫(xiě)《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材時(shí)，應(yīng)把培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)放在首位?！坝袡C(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程和理論課不同，學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作之前，必須首先認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)教材，做好充分的預(yù)習(xí)，因此實(shí)驗(yàn)教材是學(xué)生進(jìn)入實(shí)踐環(huán)節(jié)首先要接觸的文字材料，也是引領(lǐng)學(xué)生入門(mén)的指導(dǎo)性文件。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上，能否真正獲得知識(shí)、受到實(shí)踐能力的訓(xùn)練，能否被引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，進(jìn)而去探討、研究問(wèn)題，能否得到創(chuàng)新精神的熏陶，進(jìn)而培養(yǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣和熱愛(ài)，不僅是教師在實(shí)驗(yàn)課上要解決的問(wèn)題，而且是實(shí)驗(yàn)教材要面對(duì)的問(wèn)題。

因此，在“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教材的編寫(xiě)過(guò)程中，要減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和研究型實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

(二)強(qiáng)化課程教材的農(nóng)林特色

在《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材內(nèi)容編寫(xiě)方面，要緊緊圍繞農(nóng)林高等院校的課程建設(shè)和辦學(xué)目標(biāo)，將農(nóng)林特色內(nèi)容加入到“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教材的編寫(xiě)中。

1.與農(nóng)林專(zhuān)業(yè)緊密聯(lián)系

在《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材內(nèi)容編寫(xiě)上，應(yīng)充分考慮農(nóng)林院校的特點(diǎn)，注重與農(nóng)林專(zhuān)業(yè)相結(jié)合，體現(xiàn)有機(jī)化學(xué)在農(nóng)林業(yè)中的重要作用，如水蒸氣蒸餾、固液萃取、薄層色譜等實(shí)驗(yàn)技術(shù)在農(nóng)林相關(guān)專(zhuān)業(yè)上的應(yīng)用，以及與農(nóng)林業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如植物資源中分離出重要天然產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)：植物油脂提取、植物香精油提取、黃酮提取、生物堿提取(茶葉中提取咖啡因、黃連素的提取)、植物色素的提取和分離等。通過(guò)學(xué)習(xí)具體典型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生掌握分離天然產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)操作技能，有益于他們今后的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和科技創(chuàng)新的需要。

2.注重體現(xiàn)“綠色化學(xué)”理念

林業(yè)是生態(tài)文明建設(shè)的主體，農(nóng)林高等院校應(yīng)成為推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的主力軍。為了突出生態(tài)文明建設(shè)的教學(xué)需要，將“綠色化學(xué)”的概念和內(nèi)容滲透到《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材的編寫(xiě)中，使教材中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目符合“綠色化學(xué)”實(shí)驗(yàn)的要求。為了保護(hù)環(huán)境，盡可能減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生過(guò)多的“三廢”污染，在不影響教學(xué)質(zhì)量的情況下，教材要盡量選用無(wú)毒或低毒試劑，使實(shí)驗(yàn)從有毒向無(wú)毒實(shí)驗(yàn)發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)向“綠色化學(xué)”實(shí)驗(yàn)的過(guò)渡。因此，在《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材內(nèi)容編寫(xiě)上，增加了新型的實(shí)驗(yàn)方法，如超聲波提取實(shí)驗(yàn)技術(shù)和微波萃取反應(yīng)技術(shù)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)減少環(huán)境污染、節(jié)約能源的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，促進(jìn)“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)的綠色化發(fā)展。

(三)開(kāi)展“立體化”教材建設(shè)

實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，教師課堂上講授相對(duì)較少，學(xué)生需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能學(xué)習(xí)，因此好的實(shí)驗(yàn)教材在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方面起著非常重要的作用。而“立體化”教材不僅要反映世界科學(xué)技術(shù)、社會(huì)發(fā)展的水平，而且還要反映高等教育的教學(xué)水平。在《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材的建設(shè)中，既要體現(xiàn)新理念、內(nèi)容、形式，又要體現(xiàn)數(shù)字化。二維碼技術(shù)是目前非常流行的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以把紙質(zhì)教材與網(wǎng)絡(luò)資源聯(lián)系起來(lái)，從而有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)紙質(zhì)教材內(nèi)容容量有限、封閉、死板、更新周期長(zhǎng)、展現(xiàn)形式單一等不足[7-8]。因此，在《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材編寫(xiě)過(guò)程中，要大力推進(jìn)多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)引入二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)教材編寫(xiě)與網(wǎng)絡(luò)共享資源的結(jié)合，具體做法如下。

1.制作典型實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)視頻文件并與課程教材關(guān)聯(lián)

首先，為了讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)并掌握基本實(shí)驗(yàn)操作技能，教師把典型的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程錄制成教學(xué)視頻文件，視頻文件應(yīng)包括教師對(duì)典型操作原理的介紹、具體的操作過(guò)程演示、注意事項(xiàng)說(shuō)明等內(nèi)容；其次，將視頻文件上傳到“中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社產(chǎn)品服務(wù)號(hào)”公眾號(hào)上，采用二維碼技術(shù)把視頻文件與教材進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并在《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材的相應(yīng)章節(jié)里設(shè)置二維碼的幾何圖形。當(dāng)讀者想要閱讀教材的某一章節(jié)內(nèi)容或觀看某個(gè)具體實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)視頻時(shí)先用手機(jī)微信“掃一掃”功能掃描教材中的二維碼圖形，手機(jī)屏幕上就會(huì)出現(xiàn)視頻播放界面，點(diǎn)擊播放按鈕，便可以收看相應(yīng)的教學(xué)視頻。

2.制作課程教學(xué)PPT課件并與課程教材關(guān)聯(lián)

利用二維碼技術(shù)把制作的“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)PPT課件上傳到“中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社產(chǎn)品服務(wù)號(hào)”公眾號(hào)，并關(guān)聯(lián)到紙質(zhì)教材中。教學(xué)PPT課件包括實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)介紹、實(shí)驗(yàn)實(shí)際裝置照片、習(xí)題參考答案、實(shí)驗(yàn)安全提示等內(nèi)容。這些資源以?huà)呙瓒S碼圖形的方式展現(xiàn)在移動(dòng)終端設(shè)備中，將傳統(tǒng)的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)教材變成移動(dòng)的知識(shí)，隨時(shí)隨地供學(xué)生學(xué)習(xí)和使用。當(dāng)學(xué)生需要查看某個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)PPT文件時(shí)，只要用手機(jī)掃描二維碼，就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的文檔供學(xué)生查閱和學(xué)習(xí)。如果讀者需要在同一時(shí)間學(xué)習(xí)多個(gè)視頻，也可以?huà)呙瓒S碼圖形，跳轉(zhuǎn)后點(diǎn)擊屏幕上的“首頁(yè)”按鈕，進(jìn)入首頁(yè)界面；或者在微信中點(diǎn)擊“中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社產(chǎn)品服務(wù)號(hào)”公眾號(hào)，通過(guò)點(diǎn)擊下方“圖書(shū)服務(wù)”-“我的二維碼圖書(shū)”菜單，進(jìn)入首頁(yè)界面。之后點(diǎn)擊“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”按鈕，在跳轉(zhuǎn)后的界面上，可以看到“增值資源”菜單下包含有“video、PPT、doc”3個(gè)條目，點(diǎn)擊相應(yīng)條目后，就可查到需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

三、“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教材改革的效果

經(jīng)過(guò)十多年的探索，筆者對(duì)“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教材進(jìn)行了改革，編寫(xiě)的新教材已經(jīng)用于“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)，教師和學(xué)生對(duì)教材反映良好。他們認(rèn)為教材質(zhì)量較高、具有系統(tǒng)性和針對(duì)性，并體現(xiàn)了農(nóng)林高等院校的特色，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰途C合素質(zhì)。

(一)有利于教師的教學(xué)

《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材的建設(shè)對(duì)“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)和人才培養(yǎng)起到了積極的推動(dòng)作用。從教師的角度來(lái)看，實(shí)驗(yàn)教材提供的電子資源，如知識(shí)點(diǎn)、電子教案、授課課件、操作視頻等，可以供教師參考并有效地減少了教師的備課時(shí)間，教師將內(nèi)容稍作改動(dòng)就能滿(mǎn)足學(xué)生的要求。教材建設(shè)與課程建設(shè)相輔相成，教材建設(shè)歸根結(jié)底要為課程教學(xué)服務(wù)，每一輪教材的重大改革都是課程改革的成果體現(xiàn)。好的教材促進(jìn)了教師的教學(xué)，提高了課程教學(xué)質(zhì)量。

(二)有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)

從學(xué)生角度來(lái)看，《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材中的綜合型實(shí)驗(yàn)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力非常有益。通過(guò)綜合型實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，學(xué)生不僅體會(huì)到了綜合運(yùn)用各種知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的快樂(lè)，而且增大了實(shí)驗(yàn)的信息量，節(jié)省了學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效率。在選編的特色實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生從天然物質(zhì)中分離出產(chǎn)品，增加了成就感，體會(huì)到學(xué)習(xí)“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的意義，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性?！傲Ⅲw化”的實(shí)驗(yàn)教材為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了教學(xué)平臺(tái)，擴(kuò)展了學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)空間，特別是具體實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程的視頻教學(xué)資源可以讓學(xué)生有效地利用課余時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作，便于學(xué)生課前的預(yù)習(xí)以及課后的進(jìn)一步復(fù)習(xí)、掌握、理解和消化知識(shí)，為學(xué)生提供一個(gè)自我學(xué)習(xí)和繼續(xù)學(xué)習(xí)的條件，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

總之，隨著教學(xué)改革進(jìn)程的不斷推進(jìn)，對(duì)“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教材建設(shè)的探索和實(shí)踐還在繼續(xù)，筆者將進(jìn)一步總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，遵循培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力這一宗旨，大膽改革創(chuàng)新，力爭(zhēng)把《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材編寫(xiě)得更科學(xué)、合理、完善，使其真正成為提高“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)質(zhì)量的精品教材。