高 峻 雷景新

（1.四川大學化學工程學院，成都，610065；2.四川大學高分子材料工程國家重點實驗室，成都，610065）

1 前言

培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才是研究型大學的根本任務(wù)，也是研究型大學義不容辭的責任?？茖W合理的課程體系設(shè)置、高質(zhì)量的課堂教學，是培養(yǎng)與時俱進的高素質(zhì)創(chuàng)新人才的必要條件。如何利用本校現(xiàn)有的科研優(yōu)勢與本科課堂教學形成有機互助，對實現(xiàn)高質(zhì)量課堂教學至關(guān)重要，也是高水平研究型大學熱切關(guān)注的課題，對學校的可持續(xù)性發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和深遠影響，也是適應(yīng)現(xiàn)代大學發(fā)展的必然趨勢。

四川大學作為教育部直屬全國重點大學、“985工程”和“211工程”重點建設(shè)的高水平研究型綜合大學，學校始終堅持把本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)作為主導(dǎo)學校發(fā)展的中心工作。學校以“以人為本，崇尚學術(shù)，追求卓越”為辦學理念，確立了“精英教育，質(zhì)量為本，科教結(jié)合，學科交叉”的人才培養(yǎng)指導(dǎo)思想，進行了系列關(guān)于培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新性人才的改革與創(chuàng)新探索，如：實行“三進、三結(jié)合”的教育教學機制，“三進”，即鼓勵學生從大三開始進課題組、進實驗室、進科研團隊，使學生盡早感受科研氛圍，培養(yǎng)科學感悟和創(chuàng)新能力?！叭Y(jié)合”，即鼓勵教學與科研相結(jié)合、課程與課題相結(jié)合、研究團隊和教學團隊相結(jié)合，促進教師把國際前沿學術(shù)發(fā)展及最新科研成果融入課堂教學。

四川大學本科課程“近代化學基礎(chǔ)”是從一級學科（化學）出發(fā)，經(jīng)整合、精簡、優(yōu)化及部分融合“四大化學”而成的工科基礎(chǔ)化學課程，是改革力度大、具科學性和實用性的成功教改課程，被評為2003年四川省精品課程?！敖瘜W基礎(chǔ)（Ⅲ）－2”是“近代化學基礎(chǔ)”系列課程的有機化學部分，是為化工學院制藥工程專業(yè)、生物工程專業(yè)開設(shè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，在大一下期和大二上期兩學期行課。本課程經(jīng)過近十年的建設(shè)，已在教學內(nèi)容、教學方法及教學手段等方面進行優(yōu)化、完善，取得了顯著成果，但在教學中引入的科研元素還欠缺，不能適應(yīng)四川大學培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的課程培養(yǎng)要求。如何在本精品課程的教學實踐中構(gòu)建教學與科研的互助模式，成為本精品課程建設(shè)目前的關(guān)鍵任務(wù)。

在本課程的教學實踐中，我們充分認識到作為一門工科有機化學課程，教學必須與科研結(jié)合才能不斷激活教學內(nèi)容體系，更新教學內(nèi)容，提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)出適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展要求的與時俱進的創(chuàng)新人才，才能把本課程建設(shè)成為一門具有前沿性、科學性、實用性的現(xiàn)代大學本科精品課程。同時，教學也可促進科研、發(fā)展科學，有助于理清、整理科研思路，使科學知識系統(tǒng)化，從原理上指導(dǎo)科研。尤其針對有機化學領(lǐng)域，教材中的理論、規(guī)律、反應(yīng)歷程等都是在實踐中總結(jié)、歸納、提煉出來的，它的目的就是反過來指導(dǎo)實踐，并在實踐中得到完善補充。在“四川大學新世紀教改工程項目”資助下，教研室以“近代化學基礎(chǔ)（Ⅲ）－2”課程課堂教學為平臺，開展探索和研究教學與科研相互促進、相輔相成、共同發(fā)展的良好模式，響應(yīng)四川大學“三進、三結(jié)合”的教育教學機制，力求從大學一年級開始逐漸培養(yǎng)學生科研思維方式，讓學生更早地融入到科研中，為培養(yǎng)創(chuàng)新性人才夯實基礎(chǔ)，具有重要意義。

2 研究內(nèi)容

2.1 在配套的實驗教學中構(gòu)建教學與科研的互動

2.1.1 立足現(xiàn)有基礎(chǔ)化學實驗

有機化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的化學學科，其理論也是在實驗的基礎(chǔ)上得以建立和發(fā)展的，立足于現(xiàn)有實驗教學，打破傳統(tǒng)實驗教學模式，引導(dǎo)學生學習初步科研思維方式，是行之有效的。

本課程有配套的“有機化學實驗課”，共有九個實驗，分兩學期完成。其中大學一年級第二學期開設(shè)六個基礎(chǔ)實驗，大學二年級第一學期開設(shè)三個開放實驗。傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實驗教學模式：在整個實驗過程中所需用的試劑或試樣均由實驗室教輔人員在實驗前配好備學生實驗取用，各種影響反應(yīng)的因素也由教師按實驗教材嚴格掌控，主要重視的是學生基本操作的訓(xùn)練，然而這樣會致使學生在實驗課上猶如“照方抓藥”，難以培養(yǎng)學生對實驗課的熱情和興趣，并且不利于培養(yǎng)學生探索科學的精神。我們在六個基礎(chǔ)實驗中選擇1～2項，如選擇“正溴丁烷的制備”，“苯甲醇和苯甲酸的制備”，讓學生探索實驗條件對有機化學反應(yīng)的影響。具體做法：把一個自然實驗班的20個學生均分成5個組。每組同學分別選定反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物組成、反應(yīng)溶劑、萃取溶劑中之一參數(shù)為變量，其余四個參數(shù)均為常量（或為教材上規(guī)定用量），探索變量對產(chǎn)率的影響；同組內(nèi)的四位同學再把選定的變量分別采用不同的四個條件分別進行試驗，通過這樣的正交試驗后，同學們可得到對反應(yīng)產(chǎn)率影響的最重要因素，并綜合考慮反應(yīng)成本等確定最佳反應(yīng)條件。通過這樣的試驗，讓他們更早地融入科研中去，使學生初步認識科研工作的基本方法，無疑對學生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)起到很好的作用。另在第二學期的開放實驗中，鼓勵學生選擇實驗課教材以外的實驗，指導(dǎo)學生學習怎樣選題、查閱資料、選定實驗方案并完成實驗，在整個過程中引導(dǎo)學生運用課堂學習的理論知識指導(dǎo)實踐，提高學生的分析和解決問題的能力。學生可能在計劃時間內(nèi)沒有得到預(yù)期實驗效果，教師可以就失敗實驗或不太理想的原因，引導(dǎo)學生進行理論上的分析總結(jié)，讓學生體會到科學研究的艱辛與樂趣，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生探索科學的創(chuàng)造性思維。通過在現(xiàn)有的實驗教學課中融入科研的思維模式也為學生完成本科畢業(yè)論文的創(chuàng)造性思維打下了堅實基礎(chǔ)，收到了良好的教學效果。

2.1.2 將科研成果引入實驗教學中

將教研室老師的科研成果進行收集整理，把適合于本科實驗教學的成果篩選出來。經(jīng)精心編排后作為新的實驗引入到本科實驗課堂教學中。例如：教研室老師的科研成果“光引發(fā)劑安息香醚的制備”經(jīng)編寫后已引入為新實驗。這樣利用學科優(yōu)勢，緊跟學科發(fā)展和科技進步，既可加強實驗教學內(nèi)容與科研成果的銜接，豐富實驗內(nèi)容，又可促進實驗項目的不斷更新和發(fā)展。

2.2 以科研促進課堂教學

2.2.1 在課堂教學中引入化學史及化學家的小故事

在有機化學教學中適當引入化學發(fā)展史，不僅有助于學生掌握有機化學發(fā)展規(guī)律，而且讓學生了解有機化學的發(fā)展是建立在科學實驗基礎(chǔ)上，通過不斷的探索和創(chuàng)新逐步發(fā)展成為一門科學，對培養(yǎng)學生科學思維方式和創(chuàng)新意識等方面能夠產(chǎn)生深遠的影響。例如：在講解緒論部分時，引入有機化學的發(fā)展歷史：天然有機化合物如棉、麻、絲綢等的利用可以追溯到人類誕生的早期，但到十九世紀初人們才認識和了解它們。當時人們已學會從動植物中提取染料、藥物、香料，后來還可得到純物質(zhì)，如：1769年，開始從葡萄中提取酒石酸；1780年，從酸牛奶中提取乳酸；1784年，從尿中提取尿酸、從檸檬中提取檸檬酸等，由此法國化學家拉瓦錫為區(qū)別來源于無生命的礦物質(zhì)的“無機化合物”，而將這類來源于動植物體內(nèi)的化合物定義為“有機化合物”，在1806年，瑞典化學大師貝采利烏師（Berzelius J J）定義有機化合物是來自有生命的動植物體內(nèi)的物質(zhì)，無法通過實驗室合成有機化合物，這就是“生命力”造就有機化合物的學說，在這個學說的指導(dǎo)下，人們沒有想到去合成化合物，阻礙了有機化學的發(fā)展。直到1828年德國28歲青年化學家韋勒由無機化合物硫酸銨與氰酸鉀反應(yīng)，合成得到典型有機物尿素，動搖了“生命力”造就有機化合物的學說，之后1840年柯爾柏（H.Kolber）合成了醋酸，1850年貝特洛（M.Berthelot）合成了油脂類等等，“生命力”造就有機化合物的學說徹底坍塌，從此開辟了有機合成的新紀元。

有機化學中有許多以化學家的名字命名的人名反應(yīng)，除了充分肯定他們的研究成果，同時也是為了紀念和表彰他們做出的貢獻。在講解這些內(nèi)容的時適時地穿插一段精彩的化學史或化學家的有趣故事及適當介紹科學家相關(guān)的研究工作，不僅有助于學生掌握、加深對相關(guān)知識的理解，而且通過了解科學家們探索科學的故事，學習科學家們的科學態(tài)度和品德，同時還可以使課堂氛圍輕松而活潑，激發(fā)學生的學習興趣。例如：醛酮羰基被還原為亞甲基的常用方法——沃爾夫－凱惜納（Wolff－Kishner）－黃鳴龍反應(yīng)，是由沃爾夫和凱惜納1912年發(fā)現(xiàn)的，但此法反應(yīng)條件苛刻，除要用封管、金屬鈉以及難以制備、價值昂貴的無水水合肼外，還要高溫、高壓，且反應(yīng)時間長，因此一直沒有被廣泛采用。我國化學家黃鳴龍通過實驗探索后改進了這個反應(yīng)，用一縮乙二醇作溶劑，避免了高壓操作，可以使反應(yīng)在常壓下進行，且改進后的反應(yīng)避免了使用高純度的無水肼，還用NaOH或KOH代替較貴的金屬Na或K，使這個反應(yīng)得到了廣泛的應(yīng)用。黃鳴龍的改進反應(yīng)得到了國際化學家們的承認，為了紀念他的貢獻，該反應(yīng)名稱中添加了我國化學家黃鳴龍的名字。實際上黃鳴龍的成功應(yīng)該歸功于他鍥而不舍的科學探索精神和孜孜以求的科學精神和嚴謹治學的科學態(tài)度。1946年，在做凱惜納一沃爾夫還原反應(yīng)時，出現(xiàn)了意外的情況，但他并未放棄，深入地進行研究，經(jīng)過反復(fù)實踐終于獲得了成功。針對不同的事例可以有意識地對學生進行不同的教育，長期有意識的教育一定能給學生的性格帶來潛移默化的影響。

2.2.2 在課堂教學中引入教研室老師的科研成果

教研室的每位老師都有非常豐富的科研經(jīng)歷。整合現(xiàn)有教師資源，定期開展教研活動，研討老師們曾經(jīng)承擔的及在研的科研項目哪些適合用于相應(yīng)的教學章節(jié)講授給學生，整理出來并形成教學課件運用于課堂教學；目前已有教研室老師的10個科研成果用于本課程課堂教學。如：將科研項目“光致變色材料的制備”做成課件，插入到“共軛效應(yīng)”章節(jié)中講解：化合物在光的照射下吸收能量，結(jié)構(gòu)發(fā)生異構(gòu)化，由非平面的分子變?yōu)楣财矫娴墓曹椃肿咏Y(jié)構(gòu)，導(dǎo)致化合物在可見光區(qū)的吸收發(fā)生紅移而變色，突出講解共軛效應(yīng)對結(jié)構(gòu)進而對性質(zhì)的影響；又如將科研項目“亞胺類聚氨酯潛固化劑的制備”做成課件，編入“醛、酮”章節(jié)：醛酮可與氨的衍生物反應(yīng)，生成亞胺類化合物，亞胺類化合物不穩(wěn)定，易吸水而生成胺。恰好利用亞胺類化合物的這一特點可作為單組份聚氨酯的潛固化劑使用：將亞胺化合物混入聚氨酯的預(yù)聚體中，由于其極易吸水，可優(yōu)先于聚氨酯預(yù)聚體與水反應(yīng)，生成的胺又恰好可作為聚氨酯預(yù)聚體的固化劑，這樣克服了傳統(tǒng)以水作固化劑時反應(yīng)過程所產(chǎn)生的CO2氣體存留在聚氨酯材料中，而導(dǎo)致材料表面出現(xiàn)針孔，內(nèi)部起泡、強度降低，嚴重影響其性能的缺點。

2.2.3 在課堂教學中引入本專業(yè)的發(fā)展方向與最新研究成果

鼓勵教師將通過科研工作了解到的本專業(yè)的發(fā)展方向與最新研究成果，及時反映到課堂教學中，不僅豐富充實了教學內(nèi)容，而且極大地提高了教學內(nèi)容的科學性、前沿性和新穎性，從而使課堂教學內(nèi)容緊跟科學技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)的步伐，為學生提供廣闊的學習空間，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的共享，推動教學實踐的深入。例如：將每年獲諾貝爾化學獎的科學家及其科學成就帶入課堂。

2.3 以教學激勵科研

積極開展教研活動，將教學工作中遇到的典型性問題提煉和提升出來，將教學專題轉(zhuǎn)變?yōu)榭蒲姓n題，充分調(diào)動教師們開展學術(shù)科研活動的積極性，對教研室整體學術(shù)水平的提升將會起到極大促進作用。例如：在酯化反應(yīng)中需要加入濃硫酸作催化劑，而濃硫酸后處理困難，并且還會腐蝕設(shè)備。因此我們教研室提出了科研課題“固體雜多酸的合成與應(yīng)用研究”等等。

在四川大學本科課程“近代化學基礎(chǔ)（Ⅲ）－2”的教學實踐中，采用科研融入教學，教學促進科研，使教學與科研兩者結(jié)合，已收到很好效果，受到教師和學生的認可，今后我們還要大力推進教學和科研的互助，更加完善教學和科研互助的教學模式。

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