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[摘要]“有機化學實驗”是全國高校化學專業必修的一門基礎課程,是銜接理論知識與應用實踐的重要紐帶。在實驗教學中幫助學生更好地掌握難以理解的理論知識或現象,引導學生獨立思考和解決實驗中出現的問題,提高學生分析和解決問題的能力,是培養學生創新思維的一種重要手段。本文從以下幾方面簡要探討了有機化學實驗課的教學改革:開設綜合實驗選修課程;增設有機化學創新實驗課程;建立合理的評價標準;增加教師與學生之間的互動。
[關鍵詞]有機化學實驗;教學改革;創新思維;教學質量;應用人才
有機化學實驗教學在我國高校化學相關專業教育中具有十分重要的作用,大學生經過系統的有機化學實驗項目訓練,深入理解有機化學反應的原理與邏輯,熟練掌握有機化學實驗基本操作技能,在實踐教學過程中不僅能培養學生用科學的態度和方法去分析和解決問題的能力,還能培養學生的創新思維[1-2]。
1傳統有機化學實驗教學過程中存在的主要問題
1.1課程內容缺乏創新性實驗或綜合實驗[3]
近年來,有機化學實驗內容是基于理論課程的內容進行選擇的,例如乙酸乙酯的制備、乙酰苯胺的重結晶及對硝基苯甲酸的合成等,其主要目的是對理論課所講過的有機化合物的性質及化學反應機理等理論知識進行驗證和基本實驗技能的鍛煉,從而進一步加深對基礎有機化學理論知識的學習,但是缺乏創新和綜合有機化學實驗內容[4]。在實驗過程中學生只需按部就班實驗書上的操作步驟,不主動去思考實驗中出現的問題,為什么會出現這樣的問題以及自己如何去解決等,大部分學生的實驗目的只是為了得到正確的產物或者更高的產率。因此,學生的思維沒有很好地開發,不能培養學生的創新思維能力,難以激發其學習的積極性和創造性。
1.2實驗教學方法不利于學生創新思維的培養[5]
傳統實驗教學方式的主要目的是鍛煉學生的基本實驗技能操作,如加熱、回流、蒸餾、萃取操作等等,疏忽了學生創新思維能力的開發與培養。近年來有機化學實驗課程的學習模式是:學生自己自主課前預習并撰寫預習報告,課堂中教師先詳細講解實驗項目的幾個主要內容如實驗目的、原理及內容,實驗步驟及注意事項等,并給學生示范如何搭建反應裝置,學生再按照實驗書上的實驗內容、步驟進行操作。這種實驗教學方法會導致學生墨守成規,不會針對不同有機化學反應設計正確的合成路線以及選擇正確的反應裝置等,例如乙酸乙酯的合成和乙酸正丁酯的合成都是酯化反應,而且反應機理都是一樣,但是這兩個實驗的反應裝置缺不一樣,大部分學生都沒有去思考為什么。另一方面,這種實驗模式導致學生不去獨立解決問題,學生的創新思維能力沒有得到培養,以致學生對實驗課程的學習興趣不強。
1.3學生創新思維能力發展受限[6]
有機化學實驗教學均是以班級為單位開課,一般一個班級平均有三十多位學生,因而教師工作量比較大,雖然每個班級有一位研究生助教,但也不可能觀察到每個學生的全部操作過程,因而有時不能及時地發現問題,而大多數學生也不會主動去發現問題。這也導致教師不能有效的引導學生去思考問題,指導學生如何解決問題。因此,不能培養學生獨立思考問題的能力和創新思維能力,沒有達到實驗教學的最終目的。
1.4實驗課程成績的評分方案不合理[7]
近些年來有機化學實驗課程的成績評分標準主要是看各個實驗項目的結果正確與否或產率的高低,以及學生掌握基本操作技能的熟練程度,這使得有些學生為了獲得優秀的成績只一心追求良好的實驗結果和更加熟練地掌握實驗基本技能,有些學生甚至因實驗沒做好,弄虛作假編造實驗數據糊弄任課教師和助教,從而忽視了發現、分析及獨立解決問題能力的培養,學生的創新思維能力沒有得到很好的鍛煉與培養。
2改革傳統實驗教學,培養學生的創新思維
2.1開設綜合實驗選修課程,培養學生的創新思維能力
增設綜合實驗選修課程,供化學學院學生自主選擇,學生3~5人自由組隊。為促使學生學習這門課程以培養其創新思維能力,可以將這門課程作為評獎的加分項目[8],例如國家獎、助學金等。課程內容的選擇從客觀現實出發,以社會的需求為依據,也可以與相關公司合作,實驗內容隨著科技的發展、社會需求不斷發展而更新,教師引導學生觀察思考客觀存在的問題并在此基礎上提出自己的觀點或想法,再通過做實驗來得出結論。每年5月至6月共2個月時間開設綜合實驗課程,由有機教研室所有教師共同策劃、組織。這2個月是學生思維最自由、最不受拘束的時間,不再是為了驗證理論知識,學生完全獨立思考問題,可以提出許多具有創新性的方案,這樣能夠有效激發學生自主學習的熱情和研究興趣,提高學生的創新思維能力[9]。與此同時,并成立一個線上或線下的創新實驗交流組織,可以聚集實驗課程的所有人在一起交流成果,吸取經驗。
2.2增設有機化學創新實驗課程,培養學生的科研創新精神[10]
近些年開設的實驗項目主要是培養學生的基礎實驗技術,幫助學生理解抽象的課堂理論知識,然而這對化學專業的學生是遠遠不夠的,學生的自主實驗能力和科研探索精神沒有得到重點培養,因此化學專業學生有必要增加一門有機化學創新實驗必修課程,例如開設與綠色化學相關的光催化或電催化有機合成等這樣類似的綠色有機化學實驗。有機化學創新實驗是有機化學學科和其它學科如物理化學、分析化學或生物化學等知識相交叉的實驗課程,涉及到多門學科的知識點,具有很強的綜合性和應用型,可以培養學生多學科知識的應用能力;有機化學創新實驗項目不需任課老師講解基本實驗操作,而要求學生獨立查閱文獻和設計方案,這促使學生多次綜合運用多學科知識,主動發現實驗過程中出現的問題,教師通過引導學生獨立思考并解決問題,可以很大程度地培養學生的自主學習能力和科研探索精神[11]。
2.3建立合理的實驗成績評價標準,提高實驗教學質量[12-13]
傳統實驗課程成績的評價標準主要是根據實驗結果的正確性或者產率的高低以及對基本實驗操作技能的掌握程度,這種評價方式的優點在于準確、高效、適應性強、說服力強。但是這樣只會讓學生一味的追求實驗結果,造成了實驗教學課堂教學中學生實驗過程操作不認真,不注重基本操作能力的掌握。從而導致重結果、輕過程,重理論、輕操作,忽視了改進和激勵,忽視了老師與學生之間的交流,且容易造成學生互相抄襲、敷衍了事的情況。因而我們建立合適的成績評價標準要適當加重實驗過程考核的比例,根據我院實際情況,對有機化學實驗考核方式進行了探討,將實驗教學考核成績分成平時成績、階段成績和結課成績三個部分。平時成績主要包括學生考勤、預習報告以及實驗過程,占總成績45%。階段成績主要是針對實驗報告的完整性、規范性考核學生對知識的掌握情況和對內容的歸納整理能力,占總成績25%。結課考核成績主要是突出技能考核。主要由筆試(占15%)和操作(占15%)考核兩種形式構成。筆試以理論卷的形式考核,考查學生對化學理論的掌握情況。操作以設計性實驗報告或一對一現場操作形式考核。
2.4增加教師與學生之間的互動,激發學生的實驗興趣[14]
實踐教學中增加與學生之間的互動聯系,實驗室增加多媒體教學方式,激發學生實驗興趣,提高學生分析解決問題的能力,培養學生的創新思維。在預習實驗過程中,可以通過微信或QQ等社交軟件建立互動平臺,學生可以自由提出在預習實驗時出現的問題,教師對其進行積極引導,其他學生也可以學習,從而提高學生分析解決問題的能力,增強學生學習的積極性和主觀能動性;此外,我院的有機化學實驗教學一般是任課老師在講臺邊授課,學生站在其周圍聽課。但是由于學生人數較多,有的學生未必能清楚觀察到教師的示范操作,因此實驗室有必要增加多媒體教學設備,尤其對于危險性高或者較難的實驗操作,可以用多媒體教學同時引入操作視頻,更直觀、形象的向學生展示,激發學生學習及實驗的興趣[15]。
3結語
為培養社會發展需要的創新科技人才,通過增設創新實驗選修課程和綜合有機化學實驗課程、將科研融教學和構建新的實驗成績評價標準以及重視學生的實驗過程等,積極探索有機化學實驗教學改革,激發學生實驗的興趣和積極主動性,提高學生分析解決問題的能力,培養學生的創新思維。
作者:鄧國軍 徐芬 肖福紅 單位:湘潭大學化學學院