呂志鳳 姜翠玉 戰(zhàn)風(fēng)濤 周玉路 徐永強

中國石油大學(xué)（華東）理學(xué)院 山東青島 266580

有機化學(xué)實驗研究性教學(xué)的探索與實踐

呂志鳳 姜翠玉 戰(zhàn)風(fēng)濤 周玉路 徐永強

中國石油大學(xué)（華東）理學(xué)院 山東青島 266580

針對傳統(tǒng)有機化學(xué)實驗教學(xué)的不足，從研究性實驗項目的來源、實施方法等方面對有機化學(xué)實驗研究性教學(xué)進行了探索與實踐，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的科研素養(yǎng)，增強了學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力，取得了較好的教學(xué)效果。

有機化學(xué)實驗；研究性教學(xué)；教學(xué)改革

質(zhì)量是高等教育的生命線，不斷提高教育教學(xué)質(zhì)量是教改永恒的主題。近幾年，建設(shè)研究型大學(xué)、實施研究性教學(xué)已經(jīng)成為中國高等教育改革發(fā)展的主流。［1-3］有機化學(xué)實驗是高校化學(xué)類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課之一，其教學(xué)目標有兩個：一是使學(xué)生掌握有機化學(xué)實驗的基本操作技能，具備正確進行重要的、典型的有機物的制備、分離、提純和鑒定的能力；二是培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)嚴肅認真、實事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，增強創(chuàng)新意識，使學(xué)生在科學(xué)研究方面得到初步的訓(xùn)練。［4］因此，研究性實驗教學(xué)的探索和實踐對于有機實驗教學(xué)效果的提高及學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著重要作用。

1 有機化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題

傳統(tǒng)有機化學(xué)實驗教學(xué)注重向?qū)W生灌輸知識，強調(diào)實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理等問題，學(xué)生在實驗中大多只進行驗證或者照方抓藥，未采取系統(tǒng)、完善的措施進行學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。因此，對有機化學(xué)實驗研究性教學(xué)進行了探索與實踐。力求通過研究性實驗教學(xué)項目的實施和基礎(chǔ)實驗教學(xué)方法的改革，把研究的意識、思維與方法融于教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟迪學(xué)生的聰明才智爆發(fā)式覺醒。

2 有機化學(xué)研究性實驗項目的來源

2.1 教師科研成果轉(zhuǎn)化為研究性實驗項目

教師的科研成果轉(zhuǎn)化成研究性實驗項目最能體現(xiàn)實驗內(nèi)容的研究性宗旨，也能讓學(xué)生在完成實驗課題的過程中學(xué)習(xí)科研的一般方法。近年來，課程組的教師很重視這方面的轉(zhuǎn)化。如教師的科研成果“金屬酞菁鈷催化劑的制備及其應(yīng)用［5］”“2-芐基-1，2，3，4-四氫異喹啉的合成”“4，4'-聯(lián)吡啶鹽的合成及其超分子體系的制備”等，均轉(zhuǎn)化成了化學(xué)專業(yè)的有機化學(xué)綜合實驗。

2.2 大學(xué)生科技創(chuàng)新項目轉(zhuǎn)化為研究性實驗項目

通過基礎(chǔ)實驗的訓(xùn)練，許多學(xué)生對科學(xué)研究產(chǎn)生了濃厚的興趣，紛紛申報大學(xué)生科技創(chuàng)新項目，課程組積極為這部分學(xué)生聯(lián)系指導(dǎo)教師，申報的項目有些很快就轉(zhuǎn)化為研究性實驗項目，如筆者指導(dǎo)的大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目“磺基琥珀酸酯銨的合成及抗靜電性能研究［6］”已經(jīng)轉(zhuǎn)化成有機綜合實驗項目。

2.3 教師的實驗技術(shù)改革項目轉(zhuǎn)化為研究性實驗項目

教師是教學(xué)改革的推動者及實施者，課程組依托山東省實驗示范中心建設(shè)，積極申報各類實驗教學(xué)改革項目，很多項目直接轉(zhuǎn)化成了設(shè)計性及研究性實驗項目。如教師的實驗改革項目“半微量法制備鄰苯二甲酸二丁酯的綠色化研究”［7］“微波輻射合成肉桂酸研究”“固體酸催化合成肉桂酸系列酯”［8］等，都已經(jīng)轉(zhuǎn)化成了學(xué)生的研究性實驗項目。

3 有機化學(xué)實驗研究性教學(xué)的實施

針對不同專業(yè)的培養(yǎng)目標及不同專業(yè)對有機化學(xué)基礎(chǔ)的不同要求，設(shè)置了基礎(chǔ)有機化學(xué)實驗和綜合有機化學(xué)實驗教學(xué)模塊，綜合有機化學(xué)實驗主要針對化學(xué)專業(yè)學(xué)生。在基礎(chǔ)有機實驗教學(xué)模塊中，不同專業(yè)又有不同的教學(xué)側(cè)重點?；瘜W(xué)、材料化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)主要根據(jù)3個專業(yè)的理科背景，注重學(xué)生的綜合實驗技能及創(chuàng)新能力培養(yǎng)；化工類則考慮專業(yè)的工程背景，教學(xué)中加強有機實驗與工業(yè)應(yīng)用的相關(guān)知識拓展，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。不同模塊采用了不同的研究性教學(xué)方法。

3.1 綜合有機化學(xué)實驗中研究性教學(xué)的實施方法

基礎(chǔ)實驗?zāi)K的設(shè)計性及研究性實驗項目大部分由學(xué)生根據(jù)自己的興趣及能力進行選修，利用課余時間完成，以開放實驗?zāi)Ｊ竭\作。有機綜合實驗?zāi)K是化學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的，由指導(dǎo)教師統(tǒng)一布置。設(shè)計性及研究性實驗項目的實施方法是：學(xué)生每3～5人一組，在教師的指導(dǎo)下查閱文獻，在分析、總結(jié)文獻的基礎(chǔ)上設(shè)計出實驗路線并與教師討論，確定實驗方案后進入實驗室完成實驗項目，提交實驗研究報告。教師評閱實驗報告后組織學(xué)生分析實驗成功或失敗的原因，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及創(chuàng)新熱情。

3.2 基礎(chǔ)有機實驗教學(xué)中研究性教學(xué)的實施

我?；A(chǔ)有機實驗每年面向化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、材料化學(xué)、化學(xué)工程與工藝等5個專業(yè)20個班600余人開設(shè)，在教學(xué)過程中實施研究型教學(xué)更有普遍意義。研究性教學(xué)不僅是一種以培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)、創(chuàng)新能力為目的的教學(xué)方法、教學(xué)模式，更是教師貫穿整個教學(xué)過程的一種教學(xué)理念與教學(xué)習(xí)慣。

3.2.1 研究性內(nèi)容的合理選擇與布置

研究性內(nèi)容的合理安排及教學(xué)設(shè)計是在基礎(chǔ)有機實驗中實施研究性教學(xué)的必要保證。筆者在化工、應(yīng)化專業(yè)的有機實驗教學(xué)中做了大量探索，取得了較好的效果。首先根據(jù)學(xué)生的專業(yè)背景及實驗內(nèi)容，尋找切實可行的探究問題，包括課堂實驗探究及課后知識探究。如在普通蒸餾實驗中首先安排學(xué)生分組蒸餾工業(yè)酒精、乙醇與水的混合物，并要求學(xué)生根據(jù)液體沸點的變化，每隔2 ℃記錄餾分的體積，做出體積-沸點曲線，深入了解蒸餾在混合物分離中的應(yīng)用及共沸物的知識；然后要求化工專業(yè)學(xué)生自主查閱蒸餾在石油煉制、石油化工、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用，要求應(yīng)化專業(yè)學(xué)生查閱現(xiàn)代蒸餾技術(shù)—分子蒸餾的原理及應(yīng)用。每個必修實驗項目后面都配有相關(guān)探究內(nèi)容，然后將這些實驗探究內(nèi)容提前發(fā)到學(xué)生的公共郵箱中，要求學(xué)生至少認真完成一個實驗的探究項目，鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的能力及興趣完成多個探究項目。學(xué)生也可以完成自己感興趣的相關(guān)探究項目，如有學(xué)生覺得溴乙烷的合成中使用濃硫酸不夠安全，而且易導(dǎo)致毒性較大的副產(chǎn)物溴生成，建議用濃磷酸代替。學(xué)生自主查閱了一些文獻，與指導(dǎo)教師探討后進行了實驗，并將實驗結(jié)果及時與用硫酸的學(xué)生進行對比，發(fā)現(xiàn)的確沒有副產(chǎn)物溴生成，但相應(yīng)的產(chǎn)率卻比用硫酸的低很多。實驗完成后，該生又仔細查閱了一些資料，提出了實驗的進一步改進，做出了詳細的討論。實驗自主探究內(nèi)容的安排及實施，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及研究熱情。

3.2.2 教學(xué)方法的改革

加強實驗理論及實驗拓展教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、主動獲取及應(yīng)用知識的重要策略。在基礎(chǔ)實驗教學(xué)中首先強調(diào)進行這個實驗的目的、意義、這種實驗方法的推廣應(yīng)用及現(xiàn)在的發(fā)展等，有助于學(xué)生在設(shè)計其他實驗時“舉一反三”。然后將實驗原理、操作過程及注意事項轉(zhuǎn)變成若干個問題，上課時提問學(xué)生。如溴乙烷的合成實驗中提問：實驗中有哪些副反應(yīng)發(fā)生？實驗操作中那些過程是用于避免這些副反應(yīng)的？問題式教學(xué)不僅督促、檢查了學(xué)生的預(yù)習(xí)，而且使學(xué)生對實驗原理、操作及注意事項印象深刻。在實驗過程中，指導(dǎo)教師要注意培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力和習(xí)慣，提出問題往往是創(chuàng)新的開始。另外，實驗報告中要求學(xué)生獨立分析實驗成功或失敗的原因，并要求學(xué)生多提改進方法，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并養(yǎng)成一種研究性學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

3.2.3 實驗成績的評定

配合研究性實驗教學(xué)，對基礎(chǔ)有機實驗的考核也進行了改革。學(xué)生的實驗成績由四部分組成： 實驗完成情況、實驗報告、期末操作考試、特殊加分，分別占總成績的40%，30%，20%，10%。對個別在研究性實驗項目中表現(xiàn)突出的學(xué)生，特殊加分可以上浮到20%。實驗報告的評分包括兩個方面，一是必須完成的項目，如實驗?zāi)康?、原理、裝置圖、操作步驟及結(jié)果等，占報告評分的70%；二是自主完成的項目，如實驗結(jié)果的深入分析與討論、同類實驗方法的調(diào)研及實驗改進設(shè)計、實驗知識的相關(guān)拓展等，占報告評分的30%。通過對研究性項目的加分及實驗報告評分向自主探究項目的傾斜，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)及創(chuàng)新熱情。

4 結(jié)束語

教師以研究的意識和形式組織教學(xué)活動，打破原有的機械程序，賦予教學(xué)研究的元素；學(xué)生積極參與教學(xué)及探究，在研究中學(xué)習(xí)與積累，養(yǎng)成善于提出問題及獨立思考的習(xí)慣，教學(xué)相長，共同提高新世紀高校人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

［1］汪蕙，張文雪，袁德寧.研究型教學(xué)模式的探討-兼論創(chuàng)新性教育過程化［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2002（1）：16-18.

［2］盧德馨.關(guān)于研究型教學(xué)的進一步探討［J］.中國高等教育，2004（21）：24-25.

［3］鄭小琦，查正根，汪志勇.研究型大學(xué)有機化學(xué)實驗教學(xué)體系改革與創(chuàng)新［J］.大學(xué)化學(xué)，2010，25（6）：12-16.

［4］陳震，江棟，曹曉群.有機化學(xué)實驗教學(xué)改革的探索［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2011（21）：84-86.

［5］項玉芝，司西強，張衍勝.雙核酞菁鐵催化t-BHP氧化環(huán)己烷性能研究［J］.精細化工，2008，25 （12）：1240-1244.

［6］張珂，連宇博，呂志鳳.磺基琥珀酸酯銨的合成及其抗靜電性能評價［J］.應(yīng)用化工，2013，42（4）： 654-657.

［7］王玉潔，陳金射，項玉芝.半微量法制備鄰苯二甲酸二丁酯的綠色化研究［J］.應(yīng)用化工，2013，42（8）：1432-1434.

［8］馬慶春，王福生，呂志鳳.固體酸催化合成肉桂酸系列酯［J］.日用化學(xué)品科學(xué)，2008，31（12）：38-41.

Exploration and Practice of Research-based Teaching of Organic Chemistry Experiment

Lv Zhifeng， Jiang Cuiyu， Zhan Fengtao， Zhou Yulu， Xu Yongqiang
College of science， China University of Petroleum， Qingdao， 266580， China

According to the shortage of traditional organic chemistry experiment teaching， a comprehensive exploration and practice of research-oriented teaching of organic chemistry experiment is conducted from the source of the researching experiment project and its implementation methods. The implementation of research-based teaching arouse the students' learning enthusiasm， cultivate the students' scientifc literacy， and enhance the students' innovation. It achieved good teaching results.

organic chemistry experiment； research-based teaching； teaching reform

2015-04-16

呂志鳳，博士，副教授，化學(xué)系副主任。

中國石油大學(xué)（華東）教學(xué)改革重點項目“綠色化、綜合性、開放式有機化學(xué)實驗教學(xué)體系的構(gòu)建與實施” （編號：JY-A201209）。