（张元勤，乐山师范学院副院长；黄允中，乐山师范学院化学与生命科学学院）
高师《有机化学实验》教学实践与探索
向清祥、王应红、陈稼轩
摘要：本文提出了加强有机实验教学改革，明确了应以科学素养和创新能力培养为核心。通过有机化学实验教学实践，将课内学习与课外结合作为培养学生科学素养和创新能力的重要途径和重要实践内容。重视有机化学实验学科特点及绿色实验教育，对教材内容建设、教学方式及评价方式等进行了探讨。
关键词：有机化学实验；教学改革；科学素养；创新能力；课内课外结合。
化学是一门以实验为基础的自然学科。在大学化学教育中实验教学占有相当大的比重，有极其重要的地位。大学化学实验教学在培养学生动手操作能力、激发学生学习兴趣、促进创造性思维发展具有独特的作用。它能使学生熟练掌握基本技能的操作，加深学生对化学基本概念、基本原理的验证及应用的认识和理解，养成严谨求是的科学态度，不仅是训练和培养学生的科学方法和思维以及理性的创新科学精神，不断地提高学生的分析、解决问题的能力，而且还是培养学生创新能力和良好的心理素质的一种教学手段，尤其在强调素质教育的今天，其作用更显重要。《有机化学实验》是高师化学专业的一门重要实验基础课，是培养学生掌握有机化学实验基本操作、基本技能的必经手段，对于激发学生对有机化学的学习和探索激情，培养和发展学生科学素养及创新能力具有重要意义。
一、传统《有机化学实验》教学存在的主要问题
传统的实验教学内容陈旧，缺乏实用性、新颖性，现行实验内容主要分成三大部分：基本技能训练、性质实验、制备实验，主要以验证性实验为主。实验过程和步骤中的内容编写多数以“菜单”式样列出，较详尽地列出每一步骤所需的试剂、浓度、用量及加入顺序等。有机化学实验课依附于有机化学理论课，实验课的安排与理论课同步进行，内容基本为验证性实验，主要验证理论课讲解的内容，为理论课服务。由于教材的内容已极为详细和具体，因此在组织教学时就采用教材展示的模式。一般程序如下：实验课前要求学生做好预习报告；实验课中先由教师讲解实验方法、步骤及注意事项，学生按照教师讲授的或教材中的方法进行操作；实验后要求学生作出实验报告，实验报告的格式一般由教师提供，要求学生在报告中分析。实验中所需试剂的配制和检验等准备性工作，实验结束后废液处理等结尾性工作均由教师完成，学生主要只参与了“实验测试”这一中间环节，学生在实验中的参与形式反映出强烈的“套路”和“验证”色彩。因此，学生在实验过程中无需太动脑筋，学生思维处在被动和消极状态中，学习积极性调动不够，学生的主体作用没有得到真正的发挥，影响教学质量，不利于科学素养和创新能力的培养。教师教学方式单一，不利于调动学生的学习兴趣。考核方式也不完善和科学，特别是对学生实验过程的创新能力和科学素养考核相对不足。
二、改革《有机化学实验》教学的途径
1.体现科学素养和创新能力培养是改革的核心
《有机化学实验》教学应以科学素养和创新能力培养为核心，建立实验教学改革的新理念。实验内容应适当由“单一型”向“综合型”、“设计型”、“创新型”转变，这样有利于培养学生科学素养和创新能力。实验方法应由“演示型”“验证型”向“参与型”、“发展型”转变，使学生有更多的时间独立思考，有利于培养学生的独立工作能力、实验研究能力和实验技能。在培养学生思考探索能力方面，应保证学生有足够的时间去思考和设计实验方案，同时又能保证学生有充分连续的时间按自己的设计思路去完成实验，针对实验过程中发现的问题，有时间进行不断的调整和修正，对引起反常”现象的原因有探究的时间。结合开放实验，培养学生严谨求实的科学态度、科学探索精神和科学观点，陶冶学生审美情操，提高学生动手能力和实践精神。在实验过程中重视科学方法论的教育，使同学在实验中学会比较、分析和综合，并在此基础上归纳、演绎和论证，使学生的科学思想能有一个飞跃。对于学生解决实际问题能力对实验过程中可能出现的一些问题或一些“反常”现象，还可引入实验讨论的方法。如甲醛与希夫试剂的显色反应，在加浓硫酸时产生了褪色的反常现象，经分析、讨论最后得出浓硫酸过量是产生这一反常现象的原因。实验过程中由于各种原因，如试剂添加顺序不当，药品变质，操作失误，反应条件控制不当等都可能导致实验的“反常”。学生因知识局限而无法解释，教学中若能及时抓住这些反常现象，组织学生进行讨论、质疑、追根究底，最后合理解释“反常”现象，将会大大激发学生的学习兴趣。在各个实验教学环节中渗透人文精神教育和美育教育，提高大学生文化素质；在实验过程中，实验室人员还应注意培养学生的良好心理品质，主要包括：面对挫折的耐力，进行科学探索的勇气和胆识，为科学献身的精神，执着的坚强意志，勤奋的劳动观念，强烈的责任心和团队精神。
2.重视有机化学实验学科特点及绿色实验教育理念
重视《有机化学实验》的特点，强化学生实验技能。如要组装各类操作装置的玻璃仪器，涉及的品种较多，如冷凝管就分为直形、球形、蛇形和空气冷凝管，各自用途有别，对于初学者来说，不易分得清楚，难操作、难掌握；有机化学反应速度慢，除有机化合物的性质实验外，有机化合物的制备实验均需较长的时间，一般4～6学时，甚至更长，现象不一定很明显，如何确定投料比，反应终点、产品纯化等都需要仔细分析。同时，在实验过程中，不可避免地会用到易挥发、有毒、有害的试剂，尤其是在实验过程中要接触到化学试剂，其中有许多试剂都是有毒、有腐蚀性、对环境会造成污染的药品。一般情况下，实验教学的过程中学生只需要掌握实验技能，而废液通常是由实验室的老师来处理。然而，这种做法是有缺陷的，它的弊端就在于不利于培养学生的环保意识，如果将学生实验中产生的废液交由学生自己来处理，在此期间给他们讲述为什么要如此来处理这些废弃物。因此要将实验教学与培养学生的环保意识有机地结合起来，与STS（科学——技术——社会）联系起来，加强与社会生活的联系，这样便可以收到良好的绿色实验教育效果。
3.加强教材内容与资源建设
教学内容建设是教学改革的先导。教学改革应在“基础扎实、知识面宽、能力强、素质高”的目标指引下，努力培养自主化、个性化和创造性发展，要从根本上突破“验证教学”这种旧模式，优化实验教学内容。优化实验教学内容仍以培养学生科学素养和创新能力培养力为主要目的。因此，教材内容的编排应注意基础和探索相结合，动手和动脑相结合；注意联系生活实际和绿色环保；基本操作能力是探索性实验和设计性实验的基础，所以基本操作应保留合理的比例，并进行科学的安排。编写的实验内容要改变过细过具体的做法，以引导思路，提供“工具”的灵活形式为主，促使学生主动探索；对一些必要的验证性实验尽可能在提高应用性和趣味性的基础加以改进。避免现行的基础实验项目相互重复的现象，统筹安排各相关课程的实验内容，使之既能相互衔接，重复的项目又有所侧重。不要过分强调教材的完整性、系统性。通过精选必做实验，扩大选做实验。必做实验应选择对有机实验有特别意义的项目，能顾及学科实验中的主要内容，如基本操作训练，应用典型回流装置的制备实验等。选做实验涉及的内容应广泛、方法应新颖，具有实用性且注入新技术；选做实验也可以是一些文献实验或趣味化学实验；选做实验可以只配备少量几套甚至一套仪器，这样能加快实验内容的更新，陈旧和过时的仪器被逐渐淘汰，能迅速增加实用性强的、现代化程度高的实验，学生的知识面就能扩大。选做实验让学生自主选择，可大大提高学生的学习积极性和主动性。探索设计一些新的实验，或进行一些新颖的、实用性的研究，在教师的指导下，对实验方案、实验现象、实验结果，进行分析、总结，不过分追求实验结果的严格评定。新形势下我们对有机实验教学提出了新的要求。本实验内容外，还编写有了《中级有机实验讲义》，选作综合设计实验。通过综合应用实验，文献实验，让学生认识和了解与有机化学研究与社会生活的联系，综合设计实验让学生从实验方案设计到独立完成实验，这对培养学生的学习积极性、主动性，培养学生的创新精神，提高教学质量和教学效果十分必要。我们结合自身的科研工作和其他资料，根据学生的实际情况，在学生基本技能实验的同时，增加研讨性实验，开设了设计性实验、综合实验。培养了学生综合掌握和运用知识的意识和能力；开设多步合成实验，将合成产品提纯，再进行抑菌、抗菌，废水处理、催化等应用性实验，拓宽了知识面，培养了学生综合应用知识的能力。根据科技发展的动态、实验设备的添置与更新等情况及时修改和完善实验教学内容，加强网上教材内容建设。同时参考国外经验，使有机化学实验课逐渐摆脱有机化学理论课程的依赖，独立设课，结合学生实际，在进度安排上不再完全强调与理论课同步，其内容逐渐甩掉验证性实验，增加合成实验的内容。
4.教学方式多样化
（1）通过双语教学提高学生综合素质
通过《有机化学实验》双语教学，提高学生的综合素质。化学实验课程学习可使学生既熟练掌握基本的实验技能，又提高化学实验英语的水平。通过实验双语教学，使学生掌握有机化学知识的基础，了解一些化学学科中常用的化学用语的英文译法及化学现象、化学变化过程的英文表达法，为学生今后的课程学习打下基础；同时，学生在非英语课堂中有-个运用英语的机会，以提高学生科技英语能力。双语教学首先要有合适的教材，而目前国内很少有正式的英语实验教材出版，同时，可供参考的国外原版实验教材也不多。在现有的条件下，可选取原版英语化学教材的一部分或个别实验作为实验讲义的补充。在化教专业2004级和2005级进行教学试点，通过有机化学双语教学的实践，积累了这方面的经验，在教学过程中，通过结合学生英语的实际水平及循序渐进的教学方式，使学生利用外语表达科学知识的能力得到了较大的提高。
（2）开展CAI教学
化学实验计算机辅助教学包括多媒体CAI化学实验课件和计算机仿真化学实验两个方面。计算机辅助实验教学直观、形象、生动、信息量大、交互性强，具有人性化和科学性，能及时反馈教学信息，激发学生学习的积极性和兴趣，能提高教学质量，达到事半功倍的教学效果。化学实验课件是对化学实验的重要补充和拓宽。随着本科生招生规模的扩大，实验经费开支不断增加。如果学生利用多媒体CAI化学实验课件完成部分实验，实验教学经费紧张局面在一定程度上可以得到缓解，且不会产生环境污染。一些先进但价格昂贵的化学实验仪器，利用多媒体CAI化学实验课件，可以使学生学习仪器原理，生动直观了解仪器内部结构等。同时还可以增大教学容量，教师可以将课件内容（如实验仪器使用、操作规程等）发布在校园网上供学生随时浏览和学习。
（3）课内学习与课外结合为重要途径
将课内学习与课外兴趣结合作为有机化学实验教改的重要途径来实施，通过理论与实践结合，学习与研究、学生科研与竞赛相结合，更加生动活泼地发展知识和能力，培养学生科学素养和创新能力。提倡学生自选实验和研究项目，自己设计与实验，自己分析研究和撰写论文；鼓励更多的学生参加课外科技活动和各级大学生科技竞赛。推广导师制，使发展较好的学生提前一年左右参加教师的研究工作。对有机化学有兴趣的、有条件的、学习成绩优异的同学，在学习有机化学的下学期，即大学二年级下学期，学生志愿报名，参加到老师的科研实验中，或者指导他们申报学校的学生科研资助基金。参加科研活动，进行系统的科研活动训练，有计划地培养学生科研能力。学生参加科学研究，注重学生参与科研的全过程，指导学生学习科学研究的方法、一些基本技能和良好的科研素质，给学生以内容和方法上的综合练习，力图在科学研究的实践全过程中培养学生的综合分析能力和创新精神，期望为学生将来从事教学工作和科学研究奠定良好的基础。