劉占祥，毛偵軍，邵東貝，秦敏銳，藍(lán)國(guó)純，蔡黃菊，趙華絨

浙江大學(xué)化學(xué)系，國(guó)家級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，杭州 310058

教育部高?；瘜W(xué)類教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)《化學(xué)類專業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量專業(yè)國(guó)標(biāo)》(2018版)將實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)調(diào)整為：“通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生具有動(dòng)手能力、科學(xué)素養(yǎng)、綜合解決復(fù)雜問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力[1,2]?！边@標(biāo)志著實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求已經(jīng)從“知識(shí)導(dǎo)向型”和“技能導(dǎo)向型”向“能力導(dǎo)向型”和“素質(zhì)導(dǎo)向型”轉(zhuǎn)變。而要實(shí)現(xiàn)“能力和素質(zhì)導(dǎo)向型教學(xué)”，必然要求我們使化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)從以往“注入型”為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和以教為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，向綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變，建立“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)-綜合實(shí)驗(yàn)-研究性實(shí)驗(yàn)”多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[3]。研究型高校的根本任務(wù)是培養(yǎng)創(chuàng)造型人才，“研究型教學(xué)”是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要教學(xué)模式，研究型課程是開(kāi)展研究型教學(xué)的平臺(tái)，是作為訓(xùn)練科學(xué)思維、了解科研方法、加強(qiáng)研究能力等科學(xué)素養(yǎng)的載體[4]。

有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)是面向化學(xué)系本科生開(kāi)設(shè)的專業(yè)加深課程，屬于浙江大學(xué)竺可楨學(xué)院課程，是專業(yè)特色選修課，每班容納量17人，每學(xué)期開(kāi)設(shè)2個(gè)平行班，每學(xué)年有68人選課。課程目標(biāo)是加強(qiáng)對(duì)當(dāng)代有機(jī)合成相關(guān)的前沿研究領(lǐng)域的了解，掌握有機(jī)合成中現(xiàn)代科學(xué)儀器的綜合使用，注重考查實(shí)驗(yàn)中反映出的研究潛質(zhì)，促進(jìn)創(chuàng)新思維的形成，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)課技能訓(xùn)練與科學(xué)研究前沿實(shí)際需要間的銜接。

本課程面向大三學(xué)生，已經(jīng)具有一定的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練基礎(chǔ)，因此完全有能力適應(yīng)研究性有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。針對(duì)這種研究性和系統(tǒng)性結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，我們從課程大綱、教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)組織等多方面進(jìn)行一系列教學(xué)探索。將有機(jī)合成研究科研前沿領(lǐng)域的研究成果轉(zhuǎn)化為課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐能力。研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)推進(jìn)了教學(xué)活動(dòng)與科研相結(jié)合，使學(xué)生掌握今后從事科學(xué)研究、產(chǎn)品研發(fā)的基本方法和思路，達(dá)到科學(xué)探究能力的全面培養(yǎng)，對(duì)于培養(yǎng)國(guó)家所需的高素質(zhì)創(chuàng)新人才具有重要意義[5]。

1 面臨的問(wèn)題

在開(kāi)展研究性實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)過(guò)程中，我們面臨以下問(wèn)題：

1)如何選擇時(shí)間合適、有系統(tǒng)性技能訓(xùn)練點(diǎn)且能夠進(jìn)行探索研究的實(shí)驗(yàn)課題，提煉出反映學(xué)科發(fā)展和熱點(diǎn)的研究型實(shí)驗(yàn)；

2)如何在課程時(shí)段內(nèi)，加入科學(xué)前沿的有機(jī)研究方向的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和主動(dòng)探索的積極性；

3)如何合理利用有限的教學(xué)資源(實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備)開(kāi)展研究型教學(xué)，讓更多學(xué)生受益，是在教學(xué)管理和實(shí)驗(yàn)支撐方面需要解決的問(wèn)題。

為了解決這些問(wèn)題，我們?cè)谡n程建設(shè)和教學(xué)過(guò)程中，貫徹以學(xué)生為主體的教學(xué)改革思路與方法，結(jié)合實(shí)際課堂教學(xué)，倡導(dǎo)實(shí)施啟發(fā)式、探究式等教學(xué)方法，從以下幾個(gè)重要方面著手：①建立新的課程理念，提高課程的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度；②構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，緊跟有機(jī)化學(xué)科研前沿；③探索新的教學(xué)模式，改革方法，強(qiáng)化教學(xué)設(shè)計(jì)，融合信息技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)，多方面促進(jìn)優(yōu)秀人才培養(yǎng)的教學(xué)方法和方式的多維化發(fā)展；④科學(xué)評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生動(dòng)力和專業(yè)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。

2 教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

高年級(jí)本科生有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)課程與基礎(chǔ)類課程有不同的側(cè)重，基礎(chǔ)有機(jī)實(shí)驗(yàn)主要是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本技能、基礎(chǔ)操作和基本方法的學(xué)習(xí)，使學(xué)生有過(guò)“見(jiàn)識(shí)”和“了解”，有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)則著重于科教融合、綜合應(yīng)用和系統(tǒng)探究，“兼總條貫，知至知終”，要讓學(xué)生“精通”和“熟練”，從做“有機(jī)實(shí)驗(yàn)”向做“有機(jī)合成”轉(zhuǎn)變，希望更進(jìn)一步在專業(yè)實(shí)驗(yàn)中讓他們將科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)技能融會(huì)貫通。

用新實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化操作技術(shù)的嚴(yán)格性和規(guī)范性，在新的內(nèi)容中檢驗(yàn)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)的熟練應(yīng)用能力。同時(shí),在教學(xué)中適時(shí)導(dǎo)入研究前沿新知識(shí)，向?qū)W生介紹學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，使學(xué)生體會(huì)知識(shí)發(fā)展脈絡(luò)，傳授創(chuàng)新思維方法，分享創(chuàng)新實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。將科研實(shí)驗(yàn)中常用，而在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課中未能傳授的知識(shí)和方法教授給學(xué)生，用創(chuàng)新的思維方法引導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)創(chuàng)新思維[6]。

2.1 第一階段：部分研究型實(shí)驗(yàn)

按照實(shí)驗(yàn)小組模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)多參數(shù)多變量的引入，同組內(nèi)不同組員采用不同的參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分討論，認(rèn)識(shí)和理解不同條件下實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)一步比較。每個(gè)人得到某個(gè)條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后小組共享數(shù)據(jù)，學(xué)生可以分析不同實(shí)驗(yàn)條件對(duì)合成反應(yīng)的影響，進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)原理。

如“7-羥基-4-甲基香豆素合成”實(shí)驗(yàn)中，將學(xué)生按照3人一個(gè)小組，進(jìn)行了團(tuán)隊(duì)框架下的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索，同組內(nèi)學(xué)生采用不同的催化體系，探究反應(yīng)，最后進(jìn)行比較，同時(shí)也可利用不同組的反應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，這樣在一次實(shí)驗(yàn)課可以看到不同類型催化體系的結(jié)果，加深對(duì)合成反應(yīng)方法的探索模式[7]。

有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中注重實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合運(yùn)用，讓學(xué)生能從做有機(jī)反應(yīng)過(guò)渡到真正地做有機(jī)合成，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括：多組分反應(yīng)、不同催化條件下進(jìn)行的功能有機(jī)分子的合成、可見(jiàn)光催化反應(yīng)、無(wú)水無(wú)氧過(guò)渡金屬參與的反應(yīng)、過(guò)渡金屬催化的碳?xì)滏I活化反應(yīng)等。在有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)中，課程組與學(xué)校和系內(nèi)有機(jī)相關(guān)專業(yè)課題組教授聯(lián)合開(kāi)發(fā)新實(shí)驗(yàn)，將課題組研究成果和前沿科研文獻(xiàn)中的部分內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)此類實(shí)驗(yàn)有濃厚興趣，同時(shí)可激發(fā)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)的熱情。把科研工作的新進(jìn)展、國(guó)際上相關(guān)研究的最新內(nèi)容及時(shí)補(bǔ)充到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的高階性和挑戰(zhàn)度。讓學(xué)生從科研工作者的角度審視實(shí)驗(yàn)，對(duì)培養(yǎng)他們實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新思維能力起到積極的作用。目的是使學(xué)生的基本操作更為規(guī)范、準(zhǔn)確，有創(chuàng)新意識(shí)，并能逐步精準(zhǔn)重復(fù)文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)。這一部分(部分研究型)占課程實(shí)驗(yàn)總體的60%。

2.2 第二階段，協(xié)同研究型實(shí)驗(yàn)

我們提供幾個(gè)可以選擇進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)考查學(xué)生的訓(xùn)練情況，并要求他們進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，同時(shí)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；比如近年來(lái)我們開(kāi)設(shè)了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)相關(guān)成果過(guò)渡金屬催化的偶聯(lián)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在Suzuki、Heck和Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)中，選擇3類實(shí)驗(yàn)中的2個(gè)，同一小組采用不同底物或不同催化體系，合作協(xié)同完成研究實(shí)驗(yàn)。這部分占課程實(shí)驗(yàn)的20%。

2.3 第三階段，自主研究型實(shí)驗(yàn)

提出幾個(gè)目標(biāo)分子，開(kāi)展了自主研究型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生完成從文獻(xiàn)調(diào)研、合成操作，直到產(chǎn)物純化與鑒定的完整工作，整個(gè)過(guò)程按照有機(jī)合成科學(xué)研究的模式進(jìn)行，使他們對(duì)課題研究有初步的了解，在時(shí)間允許范圍內(nèi)，充分進(jìn)行研究探索、深入拓展[8-10]。比如2-苯基吲哚的合成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以通過(guò)查閱文獻(xiàn)和自主設(shè)計(jì)，提出多種合成方法，如傳統(tǒng)Fischer吲哚合成、過(guò)渡金屬催化吲哚直接碳?xì)滏I芳基化或偶聯(lián)環(huán)化反應(yīng)等。教師從反應(yīng)原料和時(shí)間及安全性等方面考量后，確認(rèn)學(xué)生方案，而后學(xué)生自主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。并針對(duì)優(yōu)秀方案，采用以科研成果為基礎(chǔ)的化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)賽作為牽引，成功搭建了實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研成果的橋梁，可以有效實(shí)現(xiàn)科研成果和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相融合。以上這些屬于創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，一般占課程實(shí)驗(yàn)的20%。

在實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生自主選題開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，需要提前將設(shè)計(jì)方案與教師討論，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的安全性和試劑價(jià)格進(jìn)行仔細(xì)評(píng)估，同時(shí)，對(duì)方案中的儀器設(shè)備情況考慮可行性，對(duì)于各方面都符合教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求的方案，給予審核通過(guò)，聯(lián)系實(shí)驗(yàn)室管理教師負(fù)責(zé)藥品采購(gòu)。對(duì)于17人的班級(jí)，分為5組，涉及到的合成路線有4-5個(gè)，每個(gè)方案用到的主要藥品不超過(guò)3種，另外的后處理用到的都是常用試劑。購(gòu)買量按照學(xué)生一次使用量的3倍準(zhǔn)備就可以。實(shí)驗(yàn)評(píng)判主要從方案設(shè)計(jì)、操作過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告等方面評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)教師需要對(duì)所有方案的參考文獻(xiàn)認(rèn)真閱讀，同時(shí)要對(duì)有機(jī)合成的路線設(shè)計(jì)和合成方法學(xué)的正確評(píng)價(jià)有一定的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和理論功底。

2.4 第四階段：召開(kāi)探究報(bào)告論文匯報(bào)會(huì)

通過(guò)研究實(shí)驗(yàn)的報(bào)告答辯，總結(jié)課程完成情況，每組學(xué)生講解10分鐘，教師和其他組的同學(xué)提問(wèn)5分鐘，就相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行討論。這可使學(xué)生增進(jìn)交流、擴(kuò)大知識(shí)面，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在探究和討論中有更大收獲。此過(guò)程可以同時(shí)提高學(xué)生材料組織能力和表達(dá)展現(xiàn)的能力。

經(jīng)過(guò)幾年的課程建設(shè)，目前開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和學(xué)時(shí)分配如表1所示。

表1 有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容及學(xué)時(shí)分配

在課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇上，充分考慮教學(xué)目標(biāo)的系統(tǒng)性，知識(shí)點(diǎn)涵蓋有機(jī)合成方法學(xué)的多個(gè)方面，涉及碳正離子、碳負(fù)離子、自由基和過(guò)渡金屬催化中間體的多種反應(yīng)類型，實(shí)驗(yàn)操作的難度循序漸進(jìn)，將重結(jié)晶、萃取、減壓蒸餾、TLC、柱層析、減壓升華、無(wú)水無(wú)氧操作、光反應(yīng)、低溫操作等融合在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，形成研究性與系統(tǒng)性相結(jié)合的有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與突破

針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，研究教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，將單一的教師主導(dǎo)型改為教/學(xué)互動(dòng)式。部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們提供基本的平臺(tái)，由學(xué)生提出方案，教師提供指導(dǎo)和幫助，共同完成工作，這應(yīng)當(dāng)在課程建設(shè)完成后成為一種新的模式。通過(guò)改進(jìn)教學(xué)模式，促進(jìn)科學(xué)思維訓(xùn)練。

3.1 課前講解實(shí)驗(yàn)與專題研究講座相結(jié)合

比如Wittig反應(yīng)的合成實(shí)驗(yàn)中，從實(shí)驗(yàn)角度講解此類反應(yīng)的改進(jìn)和進(jìn)展，并結(jié)合反應(yīng)后處理中針對(duì)三苯基氧膦的去除，不同體系采用不同方法，通過(guò)專題歸納相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)有機(jī)實(shí)驗(yàn)的研究有清晰的脈絡(luò)。

3.2 開(kāi)展討論式課堂

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，不定期組織以學(xué)生為中心的討論，在學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師、不同小組之間通過(guò)討論的方式互相啟發(fā)，使得學(xué)生自我參與的機(jī)會(huì)更多。一般在每個(gè)完整實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后進(jìn)行小結(jié)討論，討論組織形式靈活多樣，可以是教師歸納學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的新的問(wèn)題和各種類型的失誤，可以是學(xué)生自由發(fā)言，也可以請(qǐng)做實(shí)驗(yàn)成功并且有改進(jìn)心得的同學(xué)和操作失誤導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的同學(xué)代表分別發(fā)言，通過(guò)交流成功經(jīng)驗(yàn)或者探討失敗的原因，及時(shí)解決失敗的困惑。也可以由學(xué)生做一個(gè)小的實(shí)驗(yàn)專題歸納，進(jìn)行創(chuàng)新思維的深化和拓展。比如在金屬鋅參與的反應(yīng)中，我們探究了Reformatsky反應(yīng)和Blaise反應(yīng)，雖然原理接近，但兩種反應(yīng)的現(xiàn)象以及操作過(guò)程都有差別，通過(guò)交流也讓學(xué)生相互學(xué)習(xí)借鑒，找到實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵、積極進(jìn)取、勇于創(chuàng)新的氛圍，鍛煉學(xué)生的思辨能力。

以啟發(fā)式教學(xué)理念為基礎(chǔ)，通過(guò)“引導(dǎo)式”教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，啟發(fā)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)操作的視角，重新認(rèn)知有機(jī)合成理論，再運(yùn)用已學(xué)的理論知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋，達(dá)到學(xué)以致用的效果，也利于學(xué)生更好地理解知識(shí)。鼓勵(lì)學(xué)生查閱文獻(xiàn)，尋找多種合成方法完成實(shí)驗(yàn)。比如：Wittig反應(yīng)中，原有文獻(xiàn)制備磷鹽溶劑反應(yīng)需要3小時(shí)，有同學(xué)探索無(wú)溶劑反應(yīng)，只需30分鐘可以完成反應(yīng)，大大縮短了反應(yīng)時(shí)間，提高效率。另外對(duì)現(xiàn)有的文獻(xiàn)和權(quán)威的解釋有批判質(zhì)疑精神，而不是簡(jiǎn)單地接受和迷信文獻(xiàn)。比如在Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)探究中，學(xué)生通過(guò)溶劑改進(jìn)，使原文獻(xiàn)需6小時(shí)的反應(yīng)2小時(shí)就可完成，使此類反應(yīng)更適合于實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)。

3.3 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室教學(xué)

對(duì)于一些同學(xué)在探究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象和新方法，給予充分鼓勵(lì)，學(xué)生與教師通過(guò)雙向溝通，對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間等相關(guān)內(nèi)容達(dá)成一致意見(jiàn)，并可讓學(xué)生利用課余時(shí)間開(kāi)展進(jìn)一步的研究實(shí)驗(yàn)，或者與科研課題組一起合作，將一些課題作為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，形成研究報(bào)告或科研論文，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)科研能力。部分同學(xué)利用課后時(shí)間自主探索可見(jiàn)光和光敏染料促進(jìn)的反應(yīng)，設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，參加全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽并獲獎(jiǎng)。

3.4 教學(xué)中融合信息技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)

充分利用信息技術(shù)，進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)。對(duì)于一些難度較大的實(shí)驗(yàn)操作，拍攝了操作視頻，如“無(wú)水無(wú)氧操作方式”“惰性氣體鋼瓶的使用”“低溫反應(yīng)儀操作”“減壓升華操作”“無(wú)水溶劑制備”“微量旋光儀的操作”“光反應(yīng)器的使用”“手套箱的使用”等上傳在“學(xué)在浙大”課程內(nèi)容網(wǎng)頁(yè)，學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)可以觀看視頻，進(jìn)行學(xué)習(xí)。同時(shí)，天然產(chǎn)物全合成內(nèi)容是有機(jī)合成非常重要的一部分，但由于課時(shí)限制，無(wú)法完成全合成中的多步長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)的實(shí)體實(shí)驗(yàn)，我們通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行解決。我們完成了“生物堿Buflavine的多步合成交互式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”建設(shè)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目將諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的反應(yīng)等前沿內(nèi)容引入教學(xué)，依托虛擬仿真軟件系統(tǒng)，模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和實(shí)驗(yàn)儀器，并結(jié)合動(dòng)畫(huà)演示、真實(shí)操作視頻等，同時(shí)將“反應(yīng)周期長(zhǎng)”“高危特殊試劑”“毒性化合物”“高成本實(shí)驗(yàn)”等無(wú)法在實(shí)體實(shí)驗(yàn)中開(kāi)展教學(xué)的步驟有機(jī)融合在同一項(xiàng)目中，模擬每個(gè)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)場(chǎng)景，讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)以全參與方式體驗(yàn)全合成實(shí)驗(yàn)，掌握有機(jī)功能分子的多步合成，促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)際緊密結(jié)合，掌握平時(shí)線下實(shí)驗(yàn)難于實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，從而感受科學(xué)家完成一項(xiàng)工作的繁瑣與難度，以虛補(bǔ)實(shí)，以虛促實(shí)，有效解決了傳統(tǒng)課堂中系統(tǒng)性和完整性不足的問(wèn)題。

4 加強(qiáng)學(xué)生的研究性實(shí)驗(yàn)的適應(yīng)性，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力

實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練必須體現(xiàn)科研實(shí)驗(yàn)工作的全面性，使學(xué)生通過(guò)較為完整的工作而了解研究工作的必要流程，從習(xí)慣和思想上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研實(shí)踐中，除了要求學(xué)生掌握知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能以外，還希望學(xué)生能通過(guò)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、通過(guò)認(rèn)真思考提出方案、通過(guò)親自實(shí)踐解決問(wèn)題，使發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題成為習(xí)慣，從做“有機(jī)實(shí)驗(yàn)”向“做有機(jī)合成”轉(zhuǎn)變。

5 研究論文式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告

要求合成實(shí)驗(yàn)報(bào)告區(qū)別于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，引導(dǎo)學(xué)生多自主查閱文獻(xiàn)，了解并閱讀中外專業(yè)雜志,按照研究型實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程描述實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合多參數(shù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)行充分討論，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，尤其對(duì)反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)影響因素的討論，嘗試以發(fā)表論文的格式來(lái)撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，注意引用參考文獻(xiàn)，既開(kāi)拓了學(xué)生視野，又為學(xué)生今后自主撰寫(xiě)論文打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。將如何書(shū)寫(xiě)研究報(bào)告作為訓(xùn)練科學(xué)思維、了解科研方法、加強(qiáng)研究能力等科學(xué)素養(yǎng)的載體。

6 創(chuàng)新的評(píng)價(jià)方式和考核方式

建立客觀、公正、全面的實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定體系是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的重要措施。以研究為導(dǎo)向的課程必須體現(xiàn)出探索性，所以沿用過(guò)去簡(jiǎn)單的成功/失敗二分式評(píng)價(jià)方法會(huì)產(chǎn)生矛盾。給學(xué)生鍛煉的機(jī)會(huì)就要允許他們得到我們未能事先預(yù)判的結(jié)果，至少應(yīng)當(dāng)使他們?cè)趯W(xué)習(xí)階段就對(duì)實(shí)驗(yàn)室工作有較為全面的體會(huì)。在保證安全的基礎(chǔ)上盡量放手，讓學(xué)生自己在工作中去獲得知識(shí)，進(jìn)行總結(jié)，實(shí)現(xiàn)工作能力的全面提高。

6.1 總體考核中注重實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂蒲兴刭|(zhì)

為了全面考查學(xué)生的能力，總成績(jī)考核為：平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)70%，自主研究性實(shí)驗(yàn)和探究論文答辯占30%。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，平時(shí)成績(jī)考核的具體內(nèi)容應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)態(tài)度等部分。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)(10%)從預(yù)習(xí)報(bào)告、回答問(wèn)題、個(gè)人實(shí)驗(yàn)安排等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程(40%)從實(shí)驗(yàn)操作與理解、現(xiàn)象觀察、實(shí)驗(yàn)記錄等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果(20%)按產(chǎn)品數(shù)量和產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告(20%)從報(bào)告是否完整、規(guī)范、討論分析是否深入等方面評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)紀(jì)律與安全衛(wèi)生(10%)反映實(shí)驗(yàn)態(tài)度與實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

這樣的考核方式較為客觀全面地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)理論的掌握程度和實(shí)踐動(dòng)手能力，從而使學(xué)生的實(shí)踐能力以及解決問(wèn)題和討論問(wèn)題的能力等均得到充分的鍛煉和提高。

6.2 將創(chuàng)新能力的考核放在首位，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)分上注重實(shí)驗(yàn)討論和研究性思維

在實(shí)驗(yàn)考核方面，不把實(shí)驗(yàn)的結(jié)果作為衡量實(shí)驗(yàn)成績(jī)的唯一標(biāo)準(zhǔn)，將創(chuàng)新能力的考核放在首位。創(chuàng)新能力主要包括兩個(gè)方面：提出問(wèn)題和解決問(wèn)題都很重要，從創(chuàng)新角度看提出問(wèn)題更為重要。因此我們?cè)趯?shí)驗(yàn)考核中加大平時(shí)成績(jī)的比重，在實(shí)驗(yàn)操作中鼓勵(lì)創(chuàng)新改革實(shí)驗(yàn)的考核方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。

在團(tuán)隊(duì)合作實(shí)驗(yàn)中，考量學(xué)生獨(dú)立完成的實(shí)驗(yàn)部分和小組共享討論，按照實(shí)驗(yàn)難度給予區(qū)分，不只是看實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)分。能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)改進(jìn)發(fā)表自己的新見(jiàn)解的同學(xué)要給予鼓勵(lì)。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分中注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)討論以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的深度理解，面臨新問(wèn)題和新現(xiàn)象時(shí)，能夠拓展思維，提出解決問(wèn)題的方法，展現(xiàn)研究性思維。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析解決問(wèn)題的能力，多方位全面考慮，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲辛?xí)慣，科研思維。

6.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)記錄的考核

實(shí)驗(yàn)記錄是科學(xué)研究最原始最重要的資料之一，將實(shí)驗(yàn)筆記納入最終考核成績(jī)中，既能更客觀全面地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约皩?duì)實(shí)驗(yàn)的掌握情況，也能讓學(xué)生認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)筆記，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，為將來(lái)繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)研究及從事其他相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。

7 研究性實(shí)驗(yàn)取得的成果和成效

我們的教學(xué)工作緊緊圍繞著加強(qiáng)學(xué)生科研思維能力的培養(yǎng)，研究性實(shí)驗(yàn)有利于促進(jìn)人才培養(yǎng)教學(xué)方法的多維化發(fā)展。探索建立了研究型教學(xué)模式，優(yōu)選出適合于培養(yǎng)學(xué)生操作能力和科研能力的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。完成編輯《有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)講義》，為編寫(xiě)教材做準(zhǔn)備。新教學(xué)體系培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及創(chuàng)新能力的提高有著積極的影響。由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、制訂實(shí)驗(yàn)方案、完成實(shí)驗(yàn)操作、測(cè)試表征、整理譜圖數(shù)據(jù)，最后以研究論文形式寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)這樣的教學(xué)方式，學(xué)生不再是簡(jiǎn)單按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)，而是每次實(shí)驗(yàn)都有自己的思考，自主設(shè)計(jì)用何種方式重現(xiàn)和探索文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)。整個(gè)過(guò)程學(xué)生感覺(jué)到自己是在完成一件探索創(chuàng)新的事情，雖然只是科研探索的一小部分，學(xué)生也能夠從實(shí)驗(yàn)中獲得發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[10]。實(shí)踐表明，經(jīng)過(guò)課程訓(xùn)練的同學(xué)，在后期畢業(yè)論文和研究生階段都具有很好的實(shí)驗(yàn)水平和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。

在有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)研究型教學(xué)模式的探索與實(shí)踐中，積極開(kāi)展教學(xué)研究，完善教學(xué)方法，注重學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力。修讀有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)課程的5位同學(xué)參加浙江省化學(xué)競(jìng)賽取得一等獎(jiǎng)，3位同學(xué)在上海大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)。2019年有3位同學(xué)取材于有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，獲得全國(guó)第一屆化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽二等獎(jiǎng)；2021年6名同學(xué)組隊(duì)參加全國(guó)第二屆化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽華東賽區(qū)競(jìng)賽，獲得華東賽區(qū)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，并在全國(guó)第二屆化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽決賽中獲得二等獎(jiǎng)。本科生承擔(dān)多項(xiàng)有機(jī)合成相關(guān)課題的國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及大學(xué)生科研訓(xùn)練項(xiàng)目(Student Research Training Program，SRTP項(xiàng)目)，并取得優(yōu)良成績(jī)。在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))階段，表現(xiàn)出很強(qiáng)的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ糠忠呀?jīng)讀研的學(xué)生，在科研實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出非常強(qiáng)的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ钍苤笇?dǎo)教師好評(píng)。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的科研思維習(xí)慣，提升學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛質(zhì)，從而培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的科研和工作能力的提高。實(shí)行研究性和系統(tǒng)性相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，課程團(tuán)隊(duì)也面臨新的挑戰(zhàn)，需要緊跟科學(xué)研究前沿，探索和轉(zhuǎn)化新的科研項(xiàng)目為教學(xué)實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)科教融合，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中接受完整系統(tǒng)的科研實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，提升科研素質(zhì)，為以后的科研和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。