翟智衛(wèi)， 楊雙花， 王銀霞， 尹國杰， 母小明

(洛陽理工學(xué)院 環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院， 河南 洛陽 471023)

在高校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)科建設(shè)中，有機化學(xué)是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的一門核心課程，與之對應(yīng)的有機化學(xué)實驗是實現(xiàn)有機化學(xué)從理論到實踐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，有機化學(xué)實驗在基礎(chǔ)化學(xué)實踐教學(xué)中占有十分重要的地位。有機化學(xué)實驗?zāi)軌蚴箤W(xué)生更加深入地理解有機化學(xué)的理論知識，驗證有機化學(xué)所學(xué)的理論，掌握研究有機化合物的方法和技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生有機化合物合成，有機混合物分離、鑒定以及結(jié)構(gòu)分析的技能，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。同時，有機化學(xué)實驗也能培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、實事求是的科學(xué)態(tài)度和環(huán)保意識。此外，有機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容和方式對學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)造意識以及創(chuàng)作行為的形成至關(guān)重要[1]。然而，傳統(tǒng)的有機化學(xué)實驗課程教學(xué)，學(xué)生簡單地預(yù)習(xí)，教師課堂講授并示范，學(xué)生照葫蘆畫瓢、機械地完成實驗，很難達到現(xiàn)今實驗課程對學(xué)生提出的教學(xué)目標。因此，必須對有機化學(xué)實驗教學(xué)做出改革與創(chuàng)新，以適應(yīng)當今社會的發(fā)展和人民對教育的預(yù)期。本文結(jié)合近幾年在實驗課程教學(xué)中實施的改進方法和創(chuàng)新點，從課程的育人功能和教學(xué)目標達成情況兩個方面來進行闡述。

1 重視實驗課的育人功能

要改變傳統(tǒng)的、不合時宜的有機化學(xué)實驗課程教學(xué)方法，必須先從教學(xué)理念上下功夫。在傳統(tǒng)知識傳授的基礎(chǔ)上，加強有機化學(xué)實驗課程教學(xué)的育人功能，多角度、全方位培養(yǎng)學(xué)生的安全意識、環(huán)保理念、科學(xué)精神、主觀能動性，樹立正確的人生觀和價值觀。

1.1 重視實驗室安全教育

安全責(zé)任重于泰山。實驗室安全，關(guān)系到師生的健康和生命，也關(guān)系到國家的財產(chǎn)安全。就化學(xué)學(xué)科實驗室而言，實驗操作風(fēng)險較高容易引發(fā)事故，實驗安全更是第一要務(wù)，是保障科學(xué)研究的根本[2]。因此，安全教育強調(diào)再多也不過分，必須重視實驗室安全教育。2019年，浙江寧波的一場火災(zāi)奪走了19人的生命?；馂?zāi)原因很大程度上正是香水生產(chǎn)員安全意識淡薄，起火后又出現(xiàn)用嘴吹、用紙板扇等不當處理方式，貽誤滅火時機，最終釀成大禍。學(xué)習(xí)化學(xué)的同學(xué)，將來極有可能會從事化學(xué)品的生產(chǎn)或管理，更應(yīng)該對他們進行安全教育，時刻敲響安全警鐘，促使其時刻具備安全意識。同時，教育他們當出現(xiàn)危險化學(xué)品泄露、化學(xué)品起火、割傷、燙傷、腐蝕性藥品濺入眼睛等緊急情況時，果斷正確地處理，培養(yǎng)他們處理突發(fā)事件沉著冷靜解決問題的能力，為他人負責(zé)，為自己負責(zé)，為國家財產(chǎn)負責(zé)。

可以采用視頻教學(xué)的方式，在實驗課上集中給學(xué)生播放安全教育視頻，內(nèi)容主要是化學(xué)品引起的重大災(zāi)害、實驗室重大安全事故等，引發(fā)學(xué)生思考和討論，加深安全教育效果，使學(xué)生深化安全意識，學(xué)習(xí)安全知識，掌握安全技術(shù)。

1.2 培養(yǎng)學(xué)生綠色化的環(huán)保理念

2017年10月18日，習(xí)近平在十九大報告中指出，堅持人與自然和諧共生，必須樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策[3]。因此，在本科學(xué)習(xí)階段，就要培養(yǎng)學(xué)生綠色化的環(huán)保理念，使其在以后的工作學(xué)習(xí)中秉持環(huán)保理念，踐行環(huán)保意識。例如：在實驗《紅色素的柱色譜分離》中，紅辣椒中紅色素的提取，教材上利用二氯甲烷作提取溶劑，但二氯甲烷是有毒有機物。2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)公布的致癌物清單中，二氯甲烷屬于2A類致癌物。2019年1月23日，二氯甲烷被列入有毒有害大氣污染物名錄[4]。2019年7月23日，二氯甲烷被列入有毒有害水污染物名錄(第一批)[5]。經(jīng)過資料查閱、實驗驗證，我們發(fā)現(xiàn)乙醇對辣椒中紅色素的提取也能達到不錯的效果。因此，可以用無毒的乙醇來代替污染環(huán)境、對人體有害的二氯甲烷進行實驗。通過實驗方案的改進，讓學(xué)生理解保護環(huán)境的重要性。同時，引導(dǎo)學(xué)生思考環(huán)境保護背后的深層含義，進一步培養(yǎng)學(xué)生綠色化的環(huán)保理念，使學(xué)生樹立為國為民的憂患意識及社會責(zé)任感，從內(nèi)心深處去珍惜家園，熱愛祖國[6]。

1.3 培養(yǎng)學(xué)生精益求精的科學(xué)精神

化學(xué)實驗是一種嚴謹?shù)膶嵺`活動，實驗裝置的搭建、實驗藥品的量取、溫度的控制等，都有嚴格的操作規(guī)程。例如：實驗裝置的搭建要遵從“從下到上、從左到右”的原則，實驗藥品的量取要注意量器的精度和標準操作，溶劑的混合要注意溶劑的密度、酸堿性和加入順序等，溫度的升降避免驟冷驟熱。培養(yǎng)學(xué)生從基本操作做起，養(yǎng)成良好的實驗操作習(xí)慣，提高實驗成功的幾率，減少實驗藥品的浪費，減少對環(huán)境的危害。引導(dǎo)學(xué)生從嚴謹?shù)牟僮髁?xí)慣中，領(lǐng)悟規(guī)范操作的重要性，進一步培養(yǎng)學(xué)生精益求精的科學(xué)精神。

1.4 教育學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀

有機化學(xué)實驗過程中，經(jīng)常會遇到很多有毒、有害的化學(xué)物質(zhì)。在介紹有毒、有害化學(xué)物質(zhì)安全使用的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生合理運用化學(xué)反應(yīng)，合理利用或轉(zhuǎn)化化學(xué)物質(zhì)的毒性，使其造福人類。比如大家熟知的機物致癌物苯，當它通過取代反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲苯時卻變成了對人類有用的化學(xué)品。同時，教育學(xué)生理解事物的兩面性，有些藥品理性使用對社會有益，倘若不當使用可能會釀成慘劇。比如，復(fù)旦投毒案：2013年4月上海復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院研究生林森浩在宿舍公用飲水機中投入劇毒化學(xué)品N-二甲基亞硝胺，致使室友黃洋中毒后死亡。通過正反實例，教育學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀。

1.5 培養(yǎng)學(xué)生主動探究的鉆研精神

以往的實驗教學(xué)，往往是“課前預(yù)習(xí)報告抄一遍，課上再聽老師講一遍，最后走過場重復(fù)一遍”[7]。學(xué)生很難深層次融入實驗，只是按部就班“照方抓藥”，被動重復(fù)實驗，效果不佳。為了引導(dǎo)學(xué)生積極參與實驗，從預(yù)習(xí)到操作都給學(xué)生提出任務(wù)，用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)，變被動為主動。比如，在實驗《乙醇的蒸餾》中，可以讓學(xué)生思考以下問題：乙醇和水分離的原理是什么？這兩種物質(zhì)能不能完全分離？不同的蒸餾方式對二者的分離效果有沒有影響？促使學(xué)生帶著問題深入預(yù)習(xí)，通過查找相關(guān)文獻資料，積極主動完成預(yù)習(xí)及后續(xù)實驗操作。再比如，在實驗《乙酰水楊酸的制備》中，讓學(xué)生解決以下問題：從柳樹中走出的“神藥”[8]乙酰水楊酸(又稱阿司匹林)對人類的作用？研發(fā)歷史？用到的化學(xué)反應(yīng)類型？反應(yīng)原理是什么？為什么在實驗室制備時用乙酸酐作酰化劑是而不用乙酰氯？等等。通過一系列問題的設(shè)計，激發(fā)了學(xué)生對乙酰水楊酸這一物質(zhì)的興趣，使他們積極主動地投入到實驗預(yù)習(xí)、資料查閱以及實驗操作當中，效果很好。實驗結(jié)束后，曾有同學(xué)在朋友圈曬出自己制備的白色粉末狀阿司匹林，并附言：以后生病可以自己做藥吃了。雖說這是玩笑話，但至少激發(fā)了學(xué)生的熱情，培養(yǎng)了學(xué)生主動探究的鉆研精神。

2 合理選擇實驗項目、創(chuàng)新重構(gòu)綜合實驗、達成教學(xué)目標

教學(xué)理念的執(zhí)行，關(guān)鍵在于教學(xué)設(shè)計與實施。根據(jù)有機化學(xué)實驗教學(xué)目標和育人功能的需要，合理選擇實驗項目、創(chuàng)新重構(gòu)綜合實驗。采取層層遞進的策略，先設(shè)計一些單一的單元操作，使學(xué)生逐步掌握有機化學(xué)相關(guān)的基本操作，然后再進行綜合實驗的訓(xùn)練，拓展學(xué)生的有機化學(xué)思維，最后與當今社會發(fā)展前沿相結(jié)合，與化學(xué)學(xué)科的科研相結(jié)合，逐漸完成有機化學(xué)實驗的教學(xué)目標和育人目標。

2.1 基本操作及達成的教學(xué)目標

有機化學(xué)實驗思維與基本操作技能是將來從事有機合成、醫(yī)藥農(nóng)藥研發(fā)、高新材料研發(fā)等領(lǐng)域?qū)ｉT研究的基本功。因此，必須重視基本操作的訓(xùn)練。有機化學(xué)實驗中常常面臨有機化合物的合成、粗產(chǎn)物的分離與純化、結(jié)構(gòu)測定、性質(zhì)驗證等，因此精選的有機化學(xué)實驗基本操作項目如表1所示。通過這些基本操作訓(xùn)練，使學(xué)生掌握必備的基本技能。

表1 精選的有機化學(xué)實驗基本操作及達成的教學(xué)目標

2.2 綜合實驗及達成的教學(xué)目標

在學(xué)生掌握有機化學(xué)實驗基本技能的基礎(chǔ)上，設(shè)計一些綜合性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?。精選的有機化學(xué)綜合實驗項目如表2所示。在綜合實驗項目的選取中，阿司匹林是商品化的常備藥品，學(xué)生們在日常生活中也多有耳聞，能夠激發(fā)學(xué)生們的實驗興趣，在此項目開展之前的預(yù)習(xí)階段，要求學(xué)生們查閱文獻，了解阿司匹林背后的故事。在茶葉提取咖啡因項目中，我國把咖啡因列為“精神藥品”管制，屬于一種毒品，因此在實驗過程中也應(yīng)進行人生觀、價值觀的引領(lǐng)，告誡學(xué)生遠離毒品，珍愛生命。

創(chuàng)新構(gòu)建《辣椒中紅色素的提取及薄層板分析》綜合實驗。在有機化學(xué)實驗教材中，《辣椒中紅色素的提取及柱色譜分離》是一個實驗，《薄層板色譜分離分析》是另外一個實驗。但柱色譜實驗耗時較長，分離有一定難度。為此，我們創(chuàng)新性地將柱色譜分離分析改為簡單的薄層板色譜分離分析，目的是讓學(xué)生能在短時間內(nèi)觀察到辣椒提取液中的紅色液體并不是只有一種物質(zhì)，其成分非常復(fù)雜，從而使學(xué)生明白天然產(chǎn)物提取、分離工作的意義，激發(fā)學(xué)生對天然產(chǎn)物化學(xué)的興趣，拓展學(xué)生的化學(xué)思維能力。

表2 精選的有機化學(xué)綜合性實驗

2.3 與科研相結(jié)合

教學(xué)應(yīng)與社會發(fā)展并駕齊驅(qū)，不能落后于社會進步。因此，有機化學(xué)實驗也應(yīng)與科研有機結(jié)合，一方面可以保持知識的及時更新，另一方面也能使學(xué)生明白所學(xué)有所用，進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如，河北大學(xué)的齊林等[9]將國家自然科學(xué)基金項目“銅催化下烯基腙和簡單胺的雙胺化反應(yīng)”轉(zhuǎn)化為學(xué)生的有機化學(xué)研究與創(chuàng)新實驗項目。段輝等[10]將大型科研儀器X-射線單晶衍射儀用于學(xué)生基礎(chǔ)實驗。與科研相結(jié)合雖然能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、保持知識及時更新，但在項目選取時也應(yīng)注意要選擇與實驗室條件相匹配的項目。因為并不是所有的科研項目都可以轉(zhuǎn)化為基本的教學(xué)實驗項目。

3 優(yōu)化教學(xué)評價過程

傳統(tǒng)的教學(xué)考核往往以學(xué)生的預(yù)習(xí)報告、實驗報告為依據(jù)進行評價。而這些資料不能充分體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，也不能有效激發(fā)學(xué)生的實驗動力和學(xué)習(xí)興趣。因此，應(yīng)加強過程考核，弱化預(yù)習(xí)報告、實驗報告的成績比重。在預(yù)習(xí)階段，學(xué)生除了要了解實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟等內(nèi)容外，針對具體實驗項目提出具體問題由學(xué)生解答，并要求學(xué)生設(shè)計合理的實驗路線，在課堂上回答問題，討論所設(shè)計實驗路線的合理性；在實驗過程階段中，更加關(guān)注學(xué)生的操作安全性、規(guī)范性，實驗數(shù)據(jù)記錄的準確性，廢棄物的處理是否符合要求，有沒有環(huán)保意識，實驗結(jié)果的有效性等。實驗報告考查學(xué)生實驗報告的結(jié)構(gòu)完整性，規(guī)范性，完成質(zhì)量，結(jié)論分析等。期末考核以閉卷考試的形式，考核學(xué)生對實驗安全、實驗原理、儀器裝置、操作、實驗現(xiàn)象等方面的掌握程度[11]。綜合考慮這些內(nèi)容，給學(xué)生一個過程性評價成績。學(xué)生的最終實驗成績由以下4部分組成(如表3所示)：預(yù)習(xí)報告(10%)+ 過程評價(40%)+ 實驗報告(20%)+ 期末考核(30%)。

表3 教學(xué)考核評價

4 課程改革效果評價(調(diào)查問卷)

對于有機化學(xué)實驗課程改革的效果，我們通過調(diào)查問卷(https://www.wjx.cn/vj/QdJfnEH.aspx)的形式對學(xué)生進行了調(diào)查并對問卷結(jié)果進行了分析。調(diào)查結(jié)果顯示：絕大大多數(shù)學(xué)生認為有機化學(xué)實驗課程的教學(xué)目標與理論課程之間關(guān)系緊密，有機化學(xué)實驗課程的開展對有機化學(xué)課程的學(xué)習(xí)起到加強深化的作用，在實驗過程中，他們體會到實驗室安全操作的重要性，不能隨意傾倒廢液，培養(yǎng)了他們的環(huán)保意識，創(chuàng)新重構(gòu)的新實驗啟發(fā)了學(xué)生們的創(chuàng)新思維，若有機會他們愿意積極參與到科研開發(fā)工作中去，去為人類解決一些重大難題，進一步提高人民的生活質(zhì)量，達到了有機化學(xué)實驗課程預(yù)期的育人目標。

5 結(jié) 語

化學(xué)學(xué)科中，理論指導(dǎo)實踐，實踐也在助推理論快速發(fā)展。因此，有機化學(xué)實驗對有機化學(xué)課程的學(xué)習(xí)至關(guān)重要，對學(xué)生有機化學(xué)理論知識的構(gòu)筑和綜合能力的培養(yǎng)起著非比尋常的作用。本文從教學(xué)理念、教學(xué)設(shè)計與實施、教學(xué)評價三個方面闡述了有機化學(xué)實驗中存在的問題，以及自己近幾年教學(xué)改革的思路和方法，力求最大限度地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，使學(xué)生真正意識到有機化學(xué)實驗的重要性，主動去學(xué)習(xí)相關(guān)的技能和操作，扎實掌握有機化學(xué)的理論知識，熟練有機化學(xué)實驗的基本操作，為更深層次的學(xué)習(xí)和將來的工作打基礎(chǔ)、指方向。