章 玲，王小燕，朱 駒，宋云龍，沈頌章

(第二軍醫(yī)大學(xué) 藥學(xué)院，上海 200433)

培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)做好有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究的銜接

章 玲，王小燕，朱 駒，宋云龍，沈頌章

(第二軍醫(yī)大學(xué) 藥學(xué)院，上海 200433)

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是藥學(xué)專業(yè)的一門重要實(shí)踐課程，它對(duì)提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)有著重要作用。構(gòu)建“兩模塊、三層次”的教學(xué)體系，在經(jīng)典的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中融入科學(xué)研究的理念和方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，做好有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究的銜接。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新能力;科學(xué)研究

培養(yǎng)大學(xué)生自主創(chuàng)新能力是21世紀(jì)我國高校人才培養(yǎng)的核心內(nèi)容，也是建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要環(huán)節(jié)。胡錦濤總書記提出了“要在2020年把我國初步建設(shè)成為創(chuàng)新型國家”的宏偉目標(biāo)，并強(qiáng)調(diào)“建設(shè)創(chuàng)新型國家關(guān)鍵在人才，尤其是創(chuàng)新型人才”。有機(jī)化學(xué)是藥學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是進(jìn)行“三基”教育、訓(xùn)練思維方式和提高綜合能力的重要途徑，如何在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高綜合實(shí)踐能力，是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)過程中一直關(guān)注的問題。

根據(jù)第二軍醫(yī)大學(xué)新頒布的“人才培養(yǎng)方案”，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在藥學(xué)專業(yè)四年制本科生的第二個(gè)學(xué)年開設(shè)，而科學(xué)研究對(duì)于剛進(jìn)入二年級(jí)的學(xué)生而言還比較陌生。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高綜合能力，了解科學(xué)研究的方法，我們構(gòu)建了“兩模塊、三層次”循序漸進(jìn)的多元化實(shí)踐教學(xué)體系，即“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)-綜合性實(shí)驗(yàn)-設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”三層次階梯式的課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)和“課內(nèi)教學(xué)、課外拓展”兩大實(shí)驗(yàn)?zāi)K。在經(jīng)典的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中融入科學(xué)研究的理念和方法，使學(xué)生在受到嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的同時(shí)，還能得到必要的科學(xué)研究能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中逐步熟悉科學(xué)研究的方法，為后期進(jìn)入第二課堂和開展大學(xué)生創(chuàng)新基金等科研活動(dòng)打下基礎(chǔ)。

1 培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，開設(shè)不同層次的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要以教書育人為出發(fā)點(diǎn)，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合實(shí)踐能力。通過訓(xùn)練使學(xué)生掌握有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本理論和基本技能，提高學(xué)生的實(shí)踐能力、分析問題和解決問題的能力，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。根據(jù)藥學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃，將原有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組并融入科學(xué)研究的理念，增加了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例，開設(shè)了不同層次的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練中了解學(xué)科發(fā)展的前沿，領(lǐng)悟科學(xué)研究的方法，逐步向科學(xué)研究過渡。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和綜合能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，但對(duì)于低年級(jí)學(xué)生來說，要設(shè)計(jì)一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)方案還需要一個(gè)訓(xùn)練的過程，因此，將設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)分為不同層次的設(shè)計(jì)，通過文獻(xiàn)調(diào)研，與教材中實(shí)驗(yàn)方案比較，在實(shí)施過程中提出不同于教材的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)不同程度的創(chuàng)新，讓學(xué)生逐步領(lǐng)悟科學(xué)研究的方法。比如扁桃酸的制備實(shí)驗(yàn)，提前2周給學(xué)生布置任務(wù)，讓學(xué)生模擬科學(xué)研究的過程，查閱扁桃酸合成路線的文獻(xiàn)，根據(jù)查閱的文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)教材，提出自己的想法和方案，并按要求完成1篇綜述。通過文獻(xiàn)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)扁桃酸的合成路線以教材中的相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)為佳，所以在實(shí)施中仍采用教材中的合成路線，但由于教材中使用毒性較大的甲苯作重結(jié)晶溶劑，因此有學(xué)生參照文獻(xiàn)設(shè)計(jì)了用毒性小的石油醚-乙酸乙酯混合溶劑重結(jié)晶的方案，取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。又如，肉桂酸合成的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，教材中采用Perkin(柏琴)反應(yīng)，通過水蒸汽蒸餾來提純產(chǎn)物。大家查閱文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)肉桂酸的合成除了柏琴反應(yīng)外，還有Knoevenagel(克腦文格爾)法、苯乙烯-四氯化碳法、苯甲醛-丙酮法等，通過比較各個(gè)合成方法的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)Knoevenagel(克腦文格爾)反應(yīng)和教材中的Perkin(柏琴)反應(yīng)相比，具有反應(yīng)溫度低、產(chǎn)物易分離、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。因此，最后采取分組實(shí)驗(yàn)的形式，把學(xué)生分成兩大組，分別采用Perkin(柏琴)反應(yīng)和 Knoevenagel(克腦文格爾)反應(yīng)，比較兩組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，讓學(xué)生充分了解兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。通過這種不同層次設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，讓學(xué)生逐步了解科學(xué)研究的過程，實(shí)現(xiàn)不同程度的創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2 激發(fā)探索精神，積極開展課外拓展實(shí)驗(yàn)

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，將課內(nèi)實(shí)驗(yàn)延伸到課外，形成“課內(nèi)教學(xué)”與“課外拓展”兩大實(shí)驗(yàn)?zāi)K。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是基礎(chǔ)，課外拓展實(shí)驗(yàn)是補(bǔ)充，兩者相輔相成。在課外拓展實(shí)驗(yàn)中我們采取的是開放式教學(xué)模式，學(xué)生為主導(dǎo)，教師起著引導(dǎo)作用，通過給學(xué)生布置教學(xué)任務(wù)，學(xué)生自主實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生的探索精神。比如柱層析實(shí)驗(yàn)，在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)的是濕法上柱，而在課外拓展性實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生用干法上柱分離偶氮苯和蘇丹III，并學(xué)習(xí)用TLC來摸索柱層析的洗脫條件。學(xué)生都表現(xiàn)出極大的興趣，經(jīng)過自己的嘗試，找出了最佳的柱層析洗脫條件，分離效果比較理想。通過這樣課內(nèi)實(shí)驗(yàn)向課外延伸，課內(nèi)與課外相結(jié)合，不僅開擴(kuò)了視野，提高了實(shí)驗(yàn)技能，學(xué)習(xí)了新技術(shù)，同時(shí)還激發(fā)了學(xué)生的探索精神。

課外拓展實(shí)驗(yàn)還給學(xué)生提供了一個(gè)培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的平臺(tái)。在課外拓展性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以根據(jù)自己在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的體會(huì)，提出自己的想法和實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)施。比如課內(nèi)做水蒸汽蒸餾提取檸檬烯的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有學(xué)生認(rèn)為前面那個(gè)水蒸汽發(fā)生裝置可以省略，直接通過常壓蒸餾裝置提取檸檬烯，他想看看省略這個(gè)裝置后在提取效率上有何差異，鼓勵(lì)他在課外拓展性實(shí)驗(yàn)中做水蒸汽蒸餾裝置的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。因此課外拓展性實(shí)驗(yàn)給學(xué)生提供了一個(gè)培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的平臺(tái)，學(xué)生可以根據(jù)自己的想法提出實(shí)驗(yàn)方案。通過這種自主設(shè)計(jì)的課外拓展性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)了其探索精神，也提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3 培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，強(qiáng)化預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)除了掌握實(shí)驗(yàn)的基本技能外，更重要的是通過嚴(yán)格訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)和求真務(wù)實(shí)的工作態(tài)度，因此，特別強(qiáng)調(diào)預(yù)習(xí)報(bào)告、原始記錄和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫，并逐步向科學(xué)研究的要求過渡。

以往學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)報(bào)告不是很重視，往往滿足于抄寫書上的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和?shí)驗(yàn)步驟，印象不深，真正做實(shí)驗(yàn)時(shí)仍然是照方抓藥，沒有起到很好的預(yù)習(xí)作用。因此在預(yù)習(xí)報(bào)告中特別強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)步驟必須以流程圖的形式來寫，這樣勢(shì)必要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行歸納整理，避免了學(xué)生一味抄書的不良習(xí)慣。同時(shí)按照科學(xué)研究的過程，在預(yù)習(xí)報(bào)告中增加反應(yīng)物料的理化常數(shù)和反應(yīng)裝置圖，讓學(xué)生通過查閱資料了解反應(yīng)所用物料的理化性質(zhì)，這對(duì)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)后處理都有重要意義，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。通過畫反應(yīng)裝置圖熟悉反應(yīng)所需的儀器，從而做到充分的預(yù)習(xí)。在實(shí)驗(yàn)記錄中則要求如實(shí)地記錄反應(yīng)的操作細(xì)節(jié)、現(xiàn)象、后處理過程、純化以及薄板檢測的結(jié)果等，通過訓(xùn)練學(xué)習(xí)科學(xué)研究中原始記錄的要求，培養(yǎng)求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫，不同的實(shí)驗(yàn)提出了不同的要求。比如基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫的規(guī)范性，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、?shí)驗(yàn)步驟、結(jié)果和討論等。而對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，則融入了科學(xué)研究的理念，在實(shí)驗(yàn)前根據(jù)查閱的文獻(xiàn)資料撰寫一篇綜述，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的科學(xué)總結(jié)則要求逐步向研究論文的形式過渡，即按照研究論文的要求撰寫研究型實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括摘要、關(guān)鍵詞、正文、參考文獻(xiàn)等。通過綜述和研究型實(shí)驗(yàn)報(bào)告的訓(xùn)練，既鍛煉了學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料的能力，同時(shí)也訓(xùn)練了學(xué)生對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)有序的歸納和總結(jié)，培養(yǎng)了科學(xué)素養(yǎng)，學(xué)習(xí)了如何撰寫綜述和研究論文，為其后期研究論文的寫作打下基礎(chǔ)。

4 跟科研接軌，引入先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和儀器

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一般所用的儀器都比較經(jīng)典，有些儀器的型號(hào)在科研當(dāng)中甚至早已淘汰，為了讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)跟科學(xué)研究接軌，更好地向科學(xué)研究過渡，在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引入了科研中先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和儀器，讓學(xué)生在掌握基本實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)，了解現(xiàn)代的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，學(xué)會(huì)使用科研中的先進(jìn)儀器，更好地向科學(xué)研究過渡。

比如，在熔點(diǎn)測定實(shí)驗(yàn)中，教材中采用經(jīng)典的熔點(diǎn)測定方法——提勒管法，但真正在科研過程中經(jīng)典的提勒管法已很少使用，因此，為了讓學(xué)生熟悉科研中熔點(diǎn)測定的方法和先進(jìn)儀器，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，引入了WRS-2A型微機(jī)自動(dòng)熔點(diǎn)儀，通過示教讓學(xué)生初步了解微機(jī)自動(dòng)熔點(diǎn)儀的使用方法，并且在以后的實(shí)驗(yàn)中，采用微機(jī)自動(dòng)熔點(diǎn)儀來測定化合物的熔點(diǎn)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中就逐步掌握了微機(jī)自動(dòng)熔點(diǎn)儀的使用。另外，在減壓蒸餾的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引入了旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，讓學(xué)生在掌握常規(guī)蒸餾操作的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的使用，同時(shí)也大大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

通過在經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，讓學(xué)生在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又增強(qiáng)了實(shí)踐技能，學(xué)會(huì)使用科研中的先進(jìn)儀器，做好有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)研究的銜接。

5 滲透STS教育，強(qiáng)調(diào)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色環(huán)保

STS教育是21世紀(jì)一種嶄新的教育模式，STS是科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的英文縮寫，這三者緊密聯(lián)系?？茖W(xué)研究提供給人們知識(shí)，技術(shù)是應(yīng)用這些知識(shí)的手段和方法，而社會(huì)需求則指導(dǎo)人們選擇相應(yīng)的技術(shù)手段。STS教育的基本思想是以社會(huì)生活為主導(dǎo)來考慮科學(xué)和技術(shù)。將STS教育滲透到有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，滲透科學(xué)家勇于探索、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和百折不饒的科學(xué)精神，以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作態(tài)度和勇于探索的精神;滲透相關(guān)科學(xué)發(fā)展的前沿，讓學(xué)生了解有機(jī)合成的新技術(shù)和新儀器，擴(kuò)大知識(shí)面，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣;滲透環(huán)境教育，提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，強(qiáng)調(diào)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色環(huán)保。

在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過相關(guān)背景知識(shí)的介紹，拓展了學(xué)生的知識(shí)，了解科學(xué)家的成就，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的精神，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。比如，在肉桂酸的制備實(shí)驗(yàn)中，介紹Perkin反應(yīng)的發(fā)明者英國化學(xué)家Henry Perkin和他的成就，在阿司匹林的制備實(shí)驗(yàn)中，通過講述阿司匹林的發(fā)現(xiàn)過程培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的科學(xué)精神。在茶葉提取咖啡因的實(shí)驗(yàn)中，從咖啡、可可引出我國幾千年的茶文化，激發(fā)了學(xué)生的興趣。

在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中始終貫徹綠色化學(xué)的理念，強(qiáng)調(diào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色環(huán)保，實(shí)驗(yàn)中的“三廢”處理，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。把原來的化學(xué)實(shí)驗(yàn)改為半量操作，這樣既節(jié)省了溶劑，也降低了污染。在阿司匹林的實(shí)驗(yàn)室制備中，通常采用濃硫酸作催化劑，但工業(yè)上濃硫酸會(huì)嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，產(chǎn)生許多無機(jī)鹽的“廢物”，收率低等特點(diǎn)，所以在工業(yè)上常采用醋酸作催化劑，避免硫酸根離子的引入，通過與工業(yè)生產(chǎn)的比較，強(qiáng)調(diào)綠色化學(xué)意識(shí)。同時(shí)還把綠色化學(xué)理念融入到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)了解到肉桂酸可以通過無溶劑的微波反應(yīng)合成得到，微波反應(yīng)既環(huán)保，又高效，因此在肉桂酸的合成實(shí)驗(yàn)中開設(shè)了微波反應(yīng)，讓學(xué)生熟悉微波合成儀的使用，了解先進(jìn)的合成技術(shù)，拓寬了知識(shí)面，同時(shí)也樹立了綠色化學(xué)的理念，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

6 融合科研方法，用譜學(xué)方法鑒定化合物的純度

以往學(xué)生合成得到的化合物，如阿司匹林、扁桃酸、肉桂酸等，一般通過測熔點(diǎn)來鑒定化合物的純度，但大家積極性都不高，很少有學(xué)生會(huì)將自己測的熔點(diǎn)與文獻(xiàn)值進(jìn)行比較，這也就失去了測熔點(diǎn)的意義。為了提高大家的積極性，在有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)中融合科學(xué)研究的方法，比如，用TLC跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，對(duì)最終產(chǎn)物除了測熔點(diǎn)外，還采用其他結(jié)構(gòu)表征方法來鑒別化合物的純度，如核磁氫譜、質(zhì)譜、紅外等。運(yùn)用譜學(xué)的鑒別方法，一方面理論聯(lián)系實(shí)際，使書本上的知識(shí)能學(xué)以致用，另一方面通過圖譜的解析反過來又復(fù)習(xí)鞏固了所學(xué)的波譜知識(shí)，同時(shí)還激發(fā)了大家的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了榮譽(yù)感，大家都希望自己合成得到的樣品送去做圖譜，也極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。

通過這種在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入科學(xué)研究的理念和方法，使學(xué)生在掌握實(shí)驗(yàn)基本技能的同時(shí)，逐步熟悉科學(xué)研究的一般過程，從最初的文獻(xiàn)調(diào)研、合成、結(jié)構(gòu)表征到實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的科學(xué)總結(jié)及研究論文的撰寫，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)，提高了其綜合能力，為今后的科學(xué)研究奠定了良好的基礎(chǔ)。

[1]茹婷婷.綠色化學(xué)理念在高?；瘜W(xué)教育中的應(yīng)用研究[J].廣西輕工業(yè)，2011(1):120-121.

[2]胡琳衛(wèi).淺談衛(wèi)校生物學(xué)教學(xué)中STS教育的滲透[J].西北醫(yī)學(xué)教育，2007，15(S):15-16.

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2011-11-23