基于创新型人才培养的有机化学实验教学策略研究
[中图分类号] G642.0 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）05-0068-03
0 引言
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》[1]强调了高校人才培养的目的是激励学生乐观向上、自主自立、努力成才，最终达到德智体美的全面发展。在此基础上提出高校工作的出发点和落脚点是育人为本，遵循教育、人才成长和学生身心发展规律，以学生为主体，教师为主导，充分调动学生学习的积极性、主动性，形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面。
过去的有机化学实验教学是有机化学理论课程的附属，目的是利用实验验证已有的理论知识，随着高校实验教学改革的不断深入，实验课程已经逐渐转变为学生学习新知识，形成独立分析和解决问题能力以及初步科研和创新能力的重要手段[2，3]，在高校化学及相关学科中占有重要的地位。
虽然高校实验教学改革取得了一定的成果，但是教学过程中仍存在一些的问题。教学过程中过分注重教材和教师的主导作用，只需照方抓药，模拟操作，就可以顺利完成实验，忽视了学生的独立思考和创新能力，缺乏趣味性和探究性，导致学生的自学能力和动手能力大打折扣。教学评价方式较简单，仅以实验报告的完成情况和理论知识的笔试成绩作为考核标准，较难体现出学生平时实验操作的真实情况，不能全面反映学生的综合素质和能力。
1 实验课程教学策略
笔者作为《有机化学实验》课程的专任教师，已经讲授超过1000课时的有机化学实验课，积累了一定的教学经验和教训。在中国海洋大学化学化工学院（以下简称学校学院）的大力支持下，在教学过程中进行了大胆尝试，主要归纳为以下几点。
1.1 教学内容上保证基础实验课时，增大综合实 验比例
有机化学实验所用药品多具有毒性、易燃性、腐蚀性或爆炸性，基本的安全教育必不可少。所用仪器大部分是易碎玻璃制品，实验过程中经常使用水、电或煤气，需要高温、高压或低温、负压等操作。因此，必须对进入实验室的学生进行安全常识的培训，正确树立他们的安全和自我防护意识，保证其人身安全和实验室的安全[4]。有机化学教学团队群策群力，制定了有机化学的教学计划并统一规划了教学大纲和基础的实验内容。第一堂课设置为“有机化学实验的一般知识”，讲授有机化学实验的特点以及课程目的、做好有机化学实验的方法、实验过程中异常状况的处置方法等，不管学生以后从事何种工作，安全第一的准则百利而无一害。
在学生对有机化学实验笼统认识的基础上，开展基本操作技能的培训性实验，规范锻炼学生的动手能力，纠正学生以前养成的不良习惯。课程设置了“蒸馏与分馏”、“水蒸汽蒸馏及液体干燥”、“重结晶与过滤”、“熔点的测定”、“减压蒸馏”和“薄层色谱与偶氮光化异构”等六组实验。重点规范培养学生的基本操作技能。开展这些实验的过程中，重点规范学生的基本操作，如球形冷凝管、直形冷凝管和空气冷凝管的选用，不同量程温度计的使用范围，布氏漏斗、分液漏斗以及其它各种小型玻璃仪器的正确安装和使用，仪器连接顺序及要求等。
学生掌握了基本的实验操作技能以后，结合《有机化学》课程，将一些经典反应加入到实验课程中，开展一系列的合成实验，利用生动活泼的实验验证课本上枯燥的知识点。教学大纲上开设了正溴丁烷、乙酰苯胺、乙酸正丁酯、苯乙酮、苯甲酸和苯甲醇、对氯甲苯、肉桂酸、甲基橙、绝对乙醇的合成制备实验。同时，将基本操作（如杂质的去除、干燥、分液、过滤、热滤抽滤、洗涤、干燥等）渗透到各单元合成实验中，让学生体味到物质合成过程的复杂和乐趣。为了让学生体味到有机化学和实际生活的联系，增加他们对化学的热爱，开设了与实际生活息息相关的实验，如茶叶中提取咖啡碱，洗面奶、餐具洗涤剂的配置等，让学生感觉到化学就在身边，生活中时时处处皆化学。
学生经过大量的实验后，已经基本具备独立实验的能力，此时坚决放权，把主动权交给学生，让他们独立设计开展实验，为以后的独立科研工作打下基础。教学大纲规划了环己酮、己二酸、苯亚甲基苯乙酮和安息香的辅酶合成两组设计合成实验。笔者的做法是退居幕后，从查阅文献到设计实验方案以及最后的实施，全部交给学生。学生独立查阅文献，并集体讨论实验方案。同时，当好一位答疑解惑者，实施过程中鼓励大家创新，对于一些新颖的设计方案，在实验条件许可的情况下，鼓励尝试并在最终的考核中适当给与奖励。
1.2 教学主体上由教师逐渐转为学生
有机化学实验的常规教学模式是教师讲解实验目的、实验原理、操作步骤、实验成败关键及注意事项等，学生机械地进行操作，实验结束后照搬千篇一律的实验报告。实验过程中学生照方抓药、照本宣科，过分孤立地强调操作基本技能的训练，使其游离于具体的实验探究之外，直接导致实验过程枯燥乏味，效率低下，造成学生的思维定势，抑制学生的创新思维，更减弱了学生的学习兴趣[5]。
教学大纲所开设的实验都是经过几十甚至上百年的检验，实验本身没有问题。因此在讲述实验的理论知识时，笔者注重自己角色的转变，逐渐由“主角”变成“导演”，而学生由“观众”变成“主角”，学生由知识的被动接受者变成知识主动的发现者，成为教学主体[6]。选择笔者实验课的同学课前必须预习，并写好实验预习报告，搞清楚实验的目的、原理等基本内容。课上的讲授就可以直接跳过实验目的、实验原理和实验所需的试剂材料，这样可以保证在上课有限的讲授时间内做到简明扼要，抓住重点、难点讲授，并有足够的时间扩展学生的知识面，讲授与该次实验相关的其它知识。 为了增加课程的生动性、趣味性和启发性，努力在实验内容里加上实际生活中的一到两个实例，如从茶叶中提取咖啡碱的实验讲授，就可以适当扩展到我国中药成分的提取和分离，吸引学生的兴趣。采用提问、发现、启发、比较及讨论等多种方法对学生加以引导，尽可能加大学生的思维量，让学生自己去探索、发现问题，寻找规律，并加以总结和提高，如乙酰苯胺的制备实验，就引导学生以前是不是用过乙酰苯胺，哪些实验用过？（熔点的测定、重结晶与过滤实验），然后引申到合成实验。这种教学模式能使学生主动思考，课堂氛围良好。
1.3 教学方法上循序渐进，授人以渔
由于长期养成的学习习惯，开始的时候学生很难直接接受教学主体由教师转为学生的教学方式，应采用循序渐进的方法。笔者始终认为打好基础很重要，因此在基础知识方面总是反复强调。开始的基本实验，如“蒸馏与分馏”、“水蒸汽蒸馏及液体干燥”、“熔点的测定”、“减压蒸馏”等，还是采用固有沿袭的方法，主要是教师讲，学生照本宣科。
等到后面合成实验的时候，逐渐改变实验讲授方式，要求学生实验前做好预习工作，查阅资料，撰写实验预习报告，对实验目的、原理、过程都要做到心中有数。上实验课时，多采用问题教学法，就相关实验内容向学生提问，检查学生的预习情况。有时也采用讨论法，与学生共同讨论实验的原理、实验的关键点和注意事项，加深学生对实验的理解，调动学生学习的积极性[7]。学生课前预习，必然要耽误一定的时间，因此，笔者总是鼓励学生，预习报告按照实验报告格式书写，实验过程中如果发现和预期不一样的现象时，直接在预习报告上修改，最后这份报告就直接成了正式的实验报告。这样的报告提交方式经过实践以后是一举两得，既节省了学生时间，又能鼓励其课前认真预习。
按照这样的教学策略和方法，越到后面的实验，学生需要完成的工作量越大，这貌似解放了老师和实验员，但笔者发现越到后面，工作量反而直线上升。这主要是以前的实验课照本宣科，都是重复性内容，不需要教师花费大量的时间备课，讲完了就是完了，但是学生的创新精神严重弱化。采用新方法后，学生积极性大大提高，发现和提出的问题五花八门，这就要求教师提前预判所有可能出现的实验情景及可能出现的错误和原因。这需要教师更加认真仔细备课，不仅要掌握和讲述实验有关的原理等理论知识，还要掌握本次实验过程中所有可能出现的问题和难点、疑点，做到 “成竹在胸”，看到学生的异常实验现象就能清楚解释发生的原因。因此每次实验开展之前，任课教师及实验员都要亲自完成并重复一次实验，保证实验顺利进行。
1.4 教学策略上严松结合，多鼓励少批评
笔者的教学策略是给学生树立“实验课就是‘玩’”的观念，同时规矩很重要”。第一堂实验室就给大家灌输“玩”的思想，有机化学实验室，就是“玩”的天堂，在规则许可的范围内，大家可以随心所欲的“玩”。当然，“玩”不代表违背基本原则，无法无天，“玩”的目的是让学生不要被条条框框束缚住，不要被教材及以往的观点左右，激发起对实验课程的兴趣。实验过程中，作为教师要严格督促学生规范操作，注重对实验现象的观察和分析，尤其是实验过程中的异常现象，记录好数据，遇到问题，及时与教师交流讨论。所谓的规矩，就是有机化学的特点以及做好实验的基本方法，这些内容是必须讲授清楚而且要求学生严格遵守。如进入实验室女生必须扎起头发、不准穿拖鞋和严格着装、实验室内严禁吃喝食品和饮料，没有预习报告不能进入实验室，实验开始前和过程中严禁嬉戏打闹，实验过程中脑袋不允许进入通风橱，强酸强碱的取用必须佩带专用手套并符合基本要求等。如果实验过程中学生因为不按照基本操作犯错，比如，走水漏电甚至实验失败，一定要严格批评，甚至当次实验考评记录为零分。
关于“松”，那就是鼓励学生多思考多创新，启发学生立足于现有实验条件，独立思考，鼓励学生采用新方法实现原来预期的结果。所用仪器大部分是易碎玻璃制品，实验过程中经常使用水、电和有机溶剂。因此，实验过程中难免出现仪器打碎、跑水、跳闸的现象。以前的实验教学都是要求学生签字，指导老师确认，最后按照一定的价格进行赔偿。而现在在领导支持下，直接取消了这一环节。意外打碎了仪器，首先要确认学生的安全，然后打扫清理干净，同时和学生讲解导致该情况的原因以及如何避免该类事件的发生，然后指导学生换上备用的仪器继续进行实验。当然，对于相对危险情况，如水银温度计等破碎以后，先紧急利用硫磺吸附处理，然后现场和学生讲解遇到类似情况的紧急处理方案。实验过程中宽松对待因为创新而导致实验失败的同学，鼓励他们分析失败的原因，吸取经验教训，只要真正找出失败的原因同样可以拿到好的成绩，不以产率高低论英雄。在实验过程中，逐步提高学生自主完成实验的能力，逐步培养学生的科学素质和科研能力。
1.5 教学评价上方式多样，鼓励创新
实验教学评价的目的是要考核学生是否掌握基础有机化学实验知识和技能，是否具备分析问题、解决问题的能力，尤其是对综合性实验和设计性实验中所表现出的综合能力的评定。因此，必须引导学生由过去只重视实验技能的熟练程度向重视培养综合能力的方向发展[8，9]。传统的实验课成绩评价通常是以学生的预习、实验报告为主要依据，结合简单的笔试和操作考试来评定。其中，笔试成绩多占有较大的比重，这种评价方式较难反映学生的真实水平，不利于创新能力的培养。针对有机化学实验课程特点，笔者认为要客观真实的反映学生的实验水平与能力，需要对学生的实验成绩实行综合评定，加大平时成绩的比例。
在实际教学过程中，笔者采用老师评定为主、学生自评为辅，实验报告和考试综合平衡的方法，改变过去的一刀切决定成绩的做法。以总分100分为例，平时成绩包括预习报告15分，考勤、纪律15分，操作过程30分，实验结果5分，实验报告15分，期末考试20分。对别出心裁和新颖独特的实验方案、实验方法进行5～20的适当加分，以鼓励学生积极思考和创新。综合成绩出来以后，结合学生的自评分数，给出最终成绩。为鼓励学生正确认识自己，合理的评价自己，采用如下原则：综合成绩和学生自评分数相近，取较高分数作为最终成绩。如果自评分数远高于综合成绩，综合成绩作为最终成绩。为了平衡不同实验班评分尺度的差异， （下转第75页）
通过控制“优”的人数比例来解决。这种考核办法，增大了任课老师的工作量，但更能体现宏观和微观相结合，横向和纵向相交叠，更公平一些[10]。
2 结束语
实验课程的结束，不代表实验教学的结束。笔者的做法是如果学生对实验感兴趣，鼓励其继续采用多种形式继续开展相关工作，如组建兴趣小组、申请本科生研究发展计划（SRDP）项目、国家大学生创新性实验计划等。作为一线科研人员，科研上有一些便利条件，可以在实验场所和经费上提供力所能及的帮助，让他们觉得科学研究还是挺有意思的事情。把学生作为实验教学过程中的主体，能充分调动学生的学习兴趣和积极性，有效地提高学生的操作技能和分析解决实际问题的能力，使得学生能够学到知识，学会方法。有机化学实验教学从教学内容、教学方法、教学评价方式等方面进行的改革，可以有效地培养学生的创新能力，最终达到培养创新型人才的目的。
