论文部分内容阅读
[摘要]加强对学生创新能力的培养，是高等教育改革的重要任务。为了培养具有创新能力的高素质的科学研究与应用人才，结合我校有机化学实验教学的具体情况，阐述了在有机化学实验教材、教学内容和教学方式三方面进行的改革探索与实践。
[关键词]有机化学实验 教学改革 创新能力
有机化学实验是化学学科很重要的一门实践性学科，也是培养学生具有良好的科学思维能力和动手能力的基础性课程。自二十世纪90年代以来，经过几轮的改革和发展，有机化学实验已经初步形成了独立、完整的教学体系，在很多学校已独立设课，但在传统的教育观念支配下，实验教学中陈旧的教学体系和内容、刻板的教学模式以及落后的教学手段所带来的种种弊端在有机化学实验中也有不同程度的表现。从2008年开始，河南农业大学理学院以着眼于素质教育与创新能力培养为重点，启动了应用化学专业有机化学实验教学的全面改革。
一、教材的改革
研究几套有机化学实验教材[1～3]发现，各种教材在内容编排上主要由基本操作、有机化合物的制备实验以及有机化合物的性质验证实验组成，在教学中几部分内容互相分割。另外，基础性实验、验证性实验偏多，而探索性、设计性实验偏少，不利于学生综合实验能力及创新能力的培养。根据积累多年的教学实践之经验，结合我校实际情况，我们重新修订了有机化学实验教学大纲，制定了有机化学实验教学的基本要求，以“加强基础训练，注重能力培养，强调素质提高，突出创新意识”为原则，与东北农业大学理学院化学系合作编写了新的有机化学实验[4]教材。在教材的编写过程中，我们力求反映应知识更新和科技发展的最新动态，将新知识、新技术、新内容、新的方法及时反映到教材中来，突出热点。该教材的特点是依据“从易到难、由简到繁、由单一到综合、由验证到设计、从模仿到创新”的原则进行安排，按照基础性实验、综合性实验和研究型设计实验三个层次构架教材体系并组织实验内容。
二、教学内容的改革
（一）开设有利于训练学生基本技能，培养学生科研能力的综合性实验
在有机化学实验中，合成制备实验占了很大的比例。以前的有机合成制备实验内容是相对独立的实验项目，各自考查了一个有机化学反应类型，这在一定程度上造成思维定势限制学生的思维，影响了学生实验设计能力的培养和提高。我们以合成制备实验为主，将实验大纲中所要求的基本操作实验与验证性实验相互融合，在后续的合成制备实验中反复训练学生的基本操作技能，同时用性质实验来检测或验证合成产品是否符合要求。例如：固体物质的重结晶及熔点测定两个单元操作，我们就将其融合为一个实验。先是利用重结晶提纯苯甲酸，将其烘干后再测定其熔点，再如：在肉桂酸的制备实验中，要求掌握回流、水蒸气蒸馏、热过滤、重结晶等基本操作，同时根据所得产品为不饱和酸的特点进行性质检测，用测熔点的方法初步检验产品的纯度。将验证性实验与基本操作实验及制备实验融合在一起，学生在实验结束时就能看到自己实验结果的好坏，在实验操作时就更加认真细致，为了得到高质量、高纯度的产品，学生就会严格控制实验条件，认真规范操作。实验结果如果达不到预期，就要求学生认真回忆实验过程的细节，分析每一步操作，找出失误的原因。通过这些综合性实验的开设，一方面可检验教学成果，另一方面可以培养学生独立分析问题、解决问题的能力，增强学生学习有机化学实验的积极性和主动性，提高了学生的创新意识和创新能力。
（二）适当增加多步骤合成实验，提高学生的综合实验技能
为了进一步提高学生的综合能力，在进行了一系列基本操作训练之后，安排了一些多步骤合成实验。由于多步骤实验是将上一个实验的产物作为下一个实验的原料，一旦上一步合成实验失败，则下一个实验就无法进行，所以必须保证每一步的反应条件都要严格控制，得到产品的产率、纯度都要符合要求，才能保证后续的实验顺利进行，最终得到所需产品。这种多步骤合成实验显然要求更高、更能锻炼学生的操作技术和实验习惯，培养学生严肃认真、实事求是的科学态度。另外在多步骤合成实验中，因每个学生实验产品的产率和产量都不同，他们必须根据自己产品实际的量，查阅有关文献资料，确定下一步实验中各反应物的用量和配比，综合运用所学的实验原理和实验方法，找出最佳反应条件，培养了学生独立思考和模仿创新的能力。
（三）开设一些设计性实验，培养学生的科学思维方式
有机化学实验课的目的是，除了让学生对有机化学理论知识加深理解并掌握实验技能外，还要培养学生学会完整的实验研究方法，实现从知识技能向研究能力培养的转化，以培养学生的科研素质和创新能力。在加强基本训练，打牢基础的前提下，适当开设一些综合设计性实验。设计性实验是教师给出一个实验题目，实验前，要求学生根据文献资料查阅实验中所有药品的物化常数，综合运用所学的理论知识与实验技能，根据已有的知识、技能和实验室条件，设计好实验步骤、分离和鉴别方法等实验方案以及实验流程。通过设计实验步骤，学生掌握了科学研究的方法和过程，可以为以后的科学研究打下良好的基础，在设计性实验实施过程中，学生完全处于主动的地位，可充分发挥他们的分析能力、知识的综合运用能力，想象力与创造力，对培养他们独立进行科学研究的能力有着非常重要的作用。有时我们也会从教师的最新科研项目中找一些小课题作为设计性实验的题目。这样的设计性实验不仅可以在学生中创造科研氛围，锻炼了学生，教师也可能从学生的多种设计中得到某种启发，从而形成“教学相长”的教学模式，达到教学为科研服务，科研又促进提高教学效果的目的。通过这样的设计性实验，学生能够了解最新的学术思想、学术概念、研究方法、分析手段，从中发现问题，并运用所积累的理论知识和实验技能解决问题，使实验教学的知识层面得以提升，构建创新性实验教学模式。
设计性实验不仅能使学生提高自学能力、知识的运用能力、动手操作能力、观察能力，而且还能培养学生整体思维、求异思维等创新思维，强化创新能力，因此，实验设计能力是学生综合能力和科学素质的体现[5]。 三、教学方法的改革
（一）加强学生对实验内容的预习
长期以来，灌输式教学方法的弊病不仅存在于理论教学环节，而且在实验教学中也多有表现，指导老师对各个实验细节完全交代清楚，学生依赖心理的增长使得实验预习流于形式。为保证学生能顺利完成实验课程内容，每次实验前，要求学生认真预习，实验预习要做到明确实验目的，理解实验原理，熟悉实验步骤，了解实验过程中的注意事项，通过预习对本次实验有一个整体的把握，还要了解本次实验过程中可能出现的问题和难点、疑点，做到“成竹在胸”，在此基础上写好预习报告，如无预习报告或预习不合格，不允许进行实验。我们还针对实验内容编排了一些问题进行提问性检查，以督促学生对实验进行认真预习和思考。另外我们还要求学生通过CAI课件和网络虚拟实验室进行预习[6]，这种预习方式决不是按教材上的内容简单“照抄”，这种利用CAI课件和网络资源的预习，生动、直观，提高了学生预习的主动性和积极性，有利于克服学生依赖教师的心理，有利于激发学生创造的激情和挖掘学生内在的潜能。只有做好预习，在实验过程中心中有数，才会思路清晰，才能提高实验者的敏锐性，思维就会更加灵活，就可能在实验中有新奇的发现。
（二）重视和保证基础知识和理论的教学力度，强化基本操作技能训练
创新的前提条件是以一定的知识和能力为基础的。同时，创新来自于基础知识和基本技能的整合与拓展，没有基本知识与基本技能的整合与拓展，创新就无从谈起。所以，应重视基本知识、基本理论的教学。
基本操作训练是有机化学实验的基础，对基本操作技能进行严格规范的训练，一是培养学生良好的实验习惯，如掌握实验室安全知识，了解仪器设备的性能、使用及维护等；二是用单元实验操作完成有机化合物物理常数的测定，如物质熔点、沸点的测定实验；三是对有机化合物的分离提纯方法进行规范化训练，如各种蒸馏、回流、搅拌、重结晶、色谱分离实验等重要技术操作，让学生熟练掌握每一个基本操作的关键所在以及这些操作技术和装置的特点、注意事项，比如蒸馏装置中温度计的位置、冷凝水的走向对实验结果的影响；回流速度对实验的影响等。通过严格规范的基本操作训练，使学生能够在后续的合成实验中，完全独立地按照规范进行这些操作，保证合成实验和综合实验的顺利进行。这不仅能培养学生熟练的基本实验技能，加深对有机化学基本理论和概念的理解，同时又培养了学生认真观察、积极思考、主动解决问题的能力，对树立严谨的科学态度，提高学生的综合素质和创新能力有着重要的作用。
（三）实验讲解过程中提出各种带有启发性和挑战性的问题
创新教育要求教师把“问题”作为教学的出发点，提出有启发性和挑战性的问题，同时也鼓励学生提出问题，使学生形成敢想、敢说、敢做的良好习惯，以创新意识激发学生的思维，进而激发学生的创新能力。我们在实验教学中改变了过去以教师为出发点的教育模式，实现师生之间、学生之间的多项交流、多边互动的立体结构；给学生参与学习、思考问题、发表自己见解的机会，提供让学生动手、动脑参与的机会，引导他们在实验中去发现和提出问题，分析和解决问题。比如重结晶提纯固体化合物的实验，我们提出两个问题：热过滤时若有较多的晶体析出该怎么办？抽滤时烧杯中剩余的固体怎么处理？让学生根据各自对实验原理的理解采取不同的措施去解决，实验结束后根据产品的回收率进行讨论，看哪种处理方法对实验结果有利，为什么有利；哪种处理方法对实验结果不利，为什么不利。这样就促使学生深入钻研分析，学会归纳、总结，培养他们独立思考、解决问题的能力，培养学生的创造性思维。
四、结束语
通过有机化学实验教学的深化改革，将实验教学的理念从只培养学生的动手能力、灌输式的教学，向对学生进行科学思维能力的训练和创造力的培养进行转变，使学生由被动接受知识变为去主动发现、分析、解决问题，从而能够更好的充分发挥学生的主观能动性，激发学生的求知欲、好奇心和学习兴趣，引导学生积极参与思考和探索，有助于学生创新能力的培养，有利于学生整体素质的提高和各种能力的培养，提高了教学效果和教学质量。
[参考文献]
[1]王清廉，沈凤嘉.有机化学实验[M].第三版.北京：高等教育出版社，2010.6.
[2]曹健，郭玲香.有机化学实验[M].南京：南京大学出版社，2009.6.
[3]曾邵琼.有机化学实验[M].第三版.北京：高等教育出版社，2010.12.
[4]徐雅琴，杨玲，王春.有机化学实验.化学工业出版社[M].北京.2010.5.
[5]杨光.有机化学实验教学中渗透创新教育的研究与实践[J].实验技术与管理.2006（8）： 19-22.
[6]杨国玉，樊素芳，王彩霞等.有机化学实验中创新型人才的培养方法[J].河南教育学院学报.2009（4）：50-51.
（作者单位：河南农业大学理学院 河南郑州）
[关键词]有机化学实验 教学改革 创新能力
有机化学实验是化学学科很重要的一门实践性学科，也是培养学生具有良好的科学思维能力和动手能力的基础性课程。自二十世纪90年代以来，经过几轮的改革和发展，有机化学实验已经初步形成了独立、完整的教学体系，在很多学校已独立设课，但在传统的教育观念支配下，实验教学中陈旧的教学体系和内容、刻板的教学模式以及落后的教学手段所带来的种种弊端在有机化学实验中也有不同程度的表现。从2008年开始，河南农业大学理学院以着眼于素质教育与创新能力培养为重点，启动了应用化学专业有机化学实验教学的全面改革。
一、教材的改革
研究几套有机化学实验教材[1～3]发现，各种教材在内容编排上主要由基本操作、有机化合物的制备实验以及有机化合物的性质验证实验组成，在教学中几部分内容互相分割。另外，基础性实验、验证性实验偏多，而探索性、设计性实验偏少，不利于学生综合实验能力及创新能力的培养。根据积累多年的教学实践之经验，结合我校实际情况，我们重新修订了有机化学实验教学大纲，制定了有机化学实验教学的基本要求，以“加强基础训练，注重能力培养，强调素质提高，突出创新意识”为原则，与东北农业大学理学院化学系合作编写了新的有机化学实验[4]教材。在教材的编写过程中，我们力求反映应知识更新和科技发展的最新动态，将新知识、新技术、新内容、新的方法及时反映到教材中来，突出热点。该教材的特点是依据“从易到难、由简到繁、由单一到综合、由验证到设计、从模仿到创新”的原则进行安排，按照基础性实验、综合性实验和研究型设计实验三个层次构架教材体系并组织实验内容。
二、教学内容的改革
（一）开设有利于训练学生基本技能，培养学生科研能力的综合性实验
在有机化学实验中，合成制备实验占了很大的比例。以前的有机合成制备实验内容是相对独立的实验项目，各自考查了一个有机化学反应类型，这在一定程度上造成思维定势限制学生的思维，影响了学生实验设计能力的培养和提高。我们以合成制备实验为主，将实验大纲中所要求的基本操作实验与验证性实验相互融合，在后续的合成制备实验中反复训练学生的基本操作技能，同时用性质实验来检测或验证合成产品是否符合要求。例如：固体物质的重结晶及熔点测定两个单元操作，我们就将其融合为一个实验。先是利用重结晶提纯苯甲酸，将其烘干后再测定其熔点，再如：在肉桂酸的制备实验中，要求掌握回流、水蒸气蒸馏、热过滤、重结晶等基本操作，同时根据所得产品为不饱和酸的特点进行性质检测，用测熔点的方法初步检验产品的纯度。将验证性实验与基本操作实验及制备实验融合在一起，学生在实验结束时就能看到自己实验结果的好坏，在实验操作时就更加认真细致，为了得到高质量、高纯度的产品，学生就会严格控制实验条件，认真规范操作。实验结果如果达不到预期，就要求学生认真回忆实验过程的细节，分析每一步操作，找出失误的原因。通过这些综合性实验的开设，一方面可检验教学成果，另一方面可以培养学生独立分析问题、解决问题的能力，增强学生学习有机化学实验的积极性和主动性，提高了学生的创新意识和创新能力。
（二）适当增加多步骤合成实验，提高学生的综合实验技能
为了进一步提高学生的综合能力，在进行了一系列基本操作训练之后，安排了一些多步骤合成实验。由于多步骤实验是将上一个实验的产物作为下一个实验的原料，一旦上一步合成实验失败，则下一个实验就无法进行，所以必须保证每一步的反应条件都要严格控制，得到产品的产率、纯度都要符合要求，才能保证后续的实验顺利进行，最终得到所需产品。这种多步骤合成实验显然要求更高、更能锻炼学生的操作技术和实验习惯，培养学生严肃认真、实事求是的科学态度。另外在多步骤合成实验中，因每个学生实验产品的产率和产量都不同，他们必须根据自己产品实际的量，查阅有关文献资料，确定下一步实验中各反应物的用量和配比，综合运用所学的实验原理和实验方法，找出最佳反应条件，培养了学生独立思考和模仿创新的能力。
（三）开设一些设计性实验，培养学生的科学思维方式
有机化学实验课的目的是，除了让学生对有机化学理论知识加深理解并掌握实验技能外，还要培养学生学会完整的实验研究方法，实现从知识技能向研究能力培养的转化，以培养学生的科研素质和创新能力。在加强基本训练，打牢基础的前提下，适当开设一些综合设计性实验。设计性实验是教师给出一个实验题目，实验前，要求学生根据文献资料查阅实验中所有药品的物化常数，综合运用所学的理论知识与实验技能，根据已有的知识、技能和实验室条件，设计好实验步骤、分离和鉴别方法等实验方案以及实验流程。通过设计实验步骤，学生掌握了科学研究的方法和过程，可以为以后的科学研究打下良好的基础，在设计性实验实施过程中，学生完全处于主动的地位，可充分发挥他们的分析能力、知识的综合运用能力，想象力与创造力，对培养他们独立进行科学研究的能力有着非常重要的作用。有时我们也会从教师的最新科研项目中找一些小课题作为设计性实验的题目。这样的设计性实验不仅可以在学生中创造科研氛围，锻炼了学生，教师也可能从学生的多种设计中得到某种启发，从而形成“教学相长”的教学模式，达到教学为科研服务，科研又促进提高教学效果的目的。通过这样的设计性实验，学生能够了解最新的学术思想、学术概念、研究方法、分析手段，从中发现问题，并运用所积累的理论知识和实验技能解决问题，使实验教学的知识层面得以提升，构建创新性实验教学模式。
设计性实验不仅能使学生提高自学能力、知识的运用能力、动手操作能力、观察能力，而且还能培养学生整体思维、求异思维等创新思维，强化创新能力，因此，实验设计能力是学生综合能力和科学素质的体现[5]。 三、教学方法的改革
（一）加强学生对实验内容的预习
长期以来，灌输式教学方法的弊病不仅存在于理论教学环节，而且在实验教学中也多有表现，指导老师对各个实验细节完全交代清楚，学生依赖心理的增长使得实验预习流于形式。为保证学生能顺利完成实验课程内容，每次实验前，要求学生认真预习，实验预习要做到明确实验目的，理解实验原理，熟悉实验步骤，了解实验过程中的注意事项，通过预习对本次实验有一个整体的把握，还要了解本次实验过程中可能出现的问题和难点、疑点，做到“成竹在胸”，在此基础上写好预习报告，如无预习报告或预习不合格，不允许进行实验。我们还针对实验内容编排了一些问题进行提问性检查，以督促学生对实验进行认真预习和思考。另外我们还要求学生通过CAI课件和网络虚拟实验室进行预习[6]，这种预习方式决不是按教材上的内容简单“照抄”，这种利用CAI课件和网络资源的预习，生动、直观，提高了学生预习的主动性和积极性，有利于克服学生依赖教师的心理，有利于激发学生创造的激情和挖掘学生内在的潜能。只有做好预习，在实验过程中心中有数，才会思路清晰，才能提高实验者的敏锐性，思维就会更加灵活，就可能在实验中有新奇的发现。
（二）重视和保证基础知识和理论的教学力度，强化基本操作技能训练
创新的前提条件是以一定的知识和能力为基础的。同时，创新来自于基础知识和基本技能的整合与拓展，没有基本知识与基本技能的整合与拓展，创新就无从谈起。所以，应重视基本知识、基本理论的教学。
基本操作训练是有机化学实验的基础，对基本操作技能进行严格规范的训练，一是培养学生良好的实验习惯，如掌握实验室安全知识，了解仪器设备的性能、使用及维护等；二是用单元实验操作完成有机化合物物理常数的测定，如物质熔点、沸点的测定实验；三是对有机化合物的分离提纯方法进行规范化训练，如各种蒸馏、回流、搅拌、重结晶、色谱分离实验等重要技术操作，让学生熟练掌握每一个基本操作的关键所在以及这些操作技术和装置的特点、注意事项，比如蒸馏装置中温度计的位置、冷凝水的走向对实验结果的影响；回流速度对实验的影响等。通过严格规范的基本操作训练，使学生能够在后续的合成实验中，完全独立地按照规范进行这些操作，保证合成实验和综合实验的顺利进行。这不仅能培养学生熟练的基本实验技能，加深对有机化学基本理论和概念的理解，同时又培养了学生认真观察、积极思考、主动解决问题的能力，对树立严谨的科学态度，提高学生的综合素质和创新能力有着重要的作用。
（三）实验讲解过程中提出各种带有启发性和挑战性的问题
创新教育要求教师把“问题”作为教学的出发点，提出有启发性和挑战性的问题，同时也鼓励学生提出问题，使学生形成敢想、敢说、敢做的良好习惯，以创新意识激发学生的思维，进而激发学生的创新能力。我们在实验教学中改变了过去以教师为出发点的教育模式，实现师生之间、学生之间的多项交流、多边互动的立体结构；给学生参与学习、思考问题、发表自己见解的机会，提供让学生动手、动脑参与的机会，引导他们在实验中去发现和提出问题，分析和解决问题。比如重结晶提纯固体化合物的实验，我们提出两个问题：热过滤时若有较多的晶体析出该怎么办？抽滤时烧杯中剩余的固体怎么处理？让学生根据各自对实验原理的理解采取不同的措施去解决，实验结束后根据产品的回收率进行讨论，看哪种处理方法对实验结果有利，为什么有利；哪种处理方法对实验结果不利，为什么不利。这样就促使学生深入钻研分析，学会归纳、总结，培养他们独立思考、解决问题的能力，培养学生的创造性思维。
四、结束语
通过有机化学实验教学的深化改革，将实验教学的理念从只培养学生的动手能力、灌输式的教学，向对学生进行科学思维能力的训练和创造力的培养进行转变，使学生由被动接受知识变为去主动发现、分析、解决问题，从而能够更好的充分发挥学生的主观能动性，激发学生的求知欲、好奇心和学习兴趣，引导学生积极参与思考和探索，有助于学生创新能力的培养，有利于学生整体素质的提高和各种能力的培养，提高了教学效果和教学质量。
[参考文献]
[1]王清廉，沈凤嘉.有机化学实验[M].第三版.北京：高等教育出版社，2010.6.
[2]曹健，郭玲香.有机化学实验[M].南京：南京大学出版社，2009.6.
[3]曾邵琼.有机化学实验[M].第三版.北京：高等教育出版社，2010.12.
[4]徐雅琴，杨玲，王春.有机化学实验.化学工业出版社[M].北京.2010.5.
[5]杨光.有机化学实验教学中渗透创新教育的研究与实践[J].实验技术与管理.2006（8）： 19-22.
[6]杨国玉，樊素芳，王彩霞等.有机化学实验中创新型人才的培养方法[J].河南教育学院学报.2009（4）：50-51.
（作者单位：河南农业大学理学院 河南郑州）