深化有机化学实验教学改革，培养创新型人才

深化有机化学实验教学改革，培养创新型人才^[1]1

韩晓祥^[2]　陈 青^[3]

（浙江工商大学食品学院）

摘　要：21世纪是创新知识的世纪，是培养创新人才的时代，在高等教育中培养学生的创新意识、创新思维和创新能力显得尤为重要。本文通过分析传统有机化学实验教学在高素质创新人才培养方面的局限性，将基本操作、有机合成和现代分析手段有机结合，构建了阶梯式有机化学实验教学新体系，并对其实施效果进行了检验。

关键词：有机化学；实验教学；创新型人才

一、引 言

化学是一门以实验为基础的自然学科，化学实验教学在高等教育人才培养过程中占据着重要的地位，是大学生素质养成和能力培养的重要环节，对于培养学生的创新精神和综合素质具有重要的作用。有机化学实验具有“三多一少”（自组装置多、操作步骤多、异常现象多、精密设备少）的特点，在大学生基本技能训练、科学素养和创新能力的培养中扮演着重要角色。然而，从现有教学模式看，有机化学实验多采用以“讲解实验原理、安排操作步骤、提示注意事项和学生操作”为主体的四点一线“灌输式、保姆式”实验教学模式。在这种教学模式下，学生实验基本是“照方抓药”，致使学生缺乏实验兴趣和主观能动性，不利于学生创新意识和创造性思维的培养。因此，如何以实验教学革新带动化学教学改革，全面贯彻推进素质教育，实施以培养创新精神和实践能力为核心的素质教育研究与实践已引起了我国教育工作者的高度重视。本文通过分析传统有机化学实验教学在高素质创新人才培养方面的局限性，将基本操作、有机合成和现代分析手段有机结合，构建了多层次有机化学实验教学新体系，以期为我国实验教学改革提供有意的借鉴。

二、创新素质的内涵

创新素质主要包括创新意识、创新思维、创新知识、创新能力与创新人格等五方面。其中，创新意识是指一种不安于现状的意识，是不断探索、勤于思考，善于发现并提出问题，求新、求异的兴趣和欲望。创新意识是创新的重要心理素质之一，是创新思维与创新能力的前提。创新思维是指发明或发现一种新方式用以处理某种事物的思维过程。创新思维是创新能力的核心，可以使学生顺利解决新的问题，掌握新知识，并将这些知识广泛地迁移到学习新知识的过程中，使学习活动顺利完成。创新知识是指在某一领域具有独到的见解或较深的造诣，具有扎实的基础和深厚的文化底蕴并及时汲取最新的知识，创新知识是创新活动的基石。创新能力是指把创新意识与创新思维转化为有价值的精神或物质产品的实践能力。创新人格则是指具有敢于怀疑、批判、冒险的科学精神，面对挫折不气馁、不动摇，不会因困难和挫折放弃自己的想法和计划，敢于突破思维定势的束缚，拥有相对较强独立性的品格。

三、创新型人才培养的有机化学实验教学模式的构建

以人才培养目标为依托，把知识传授、能力培养和素质提高融为一体，将实验教学环节贯穿于学生学习的全过程，教学内容前后衔接、循序渐进，层次分明，构建相对独立于理论教学体系的实验教学体系。确保学生在接受系统实验技能的训练上，加深对各种知识的理解，同时提高分析问题和解决问题的能力，逐步培养创新意识和创新素质。

（一）建立实验教学新理念

有机化学实验是化学、化工、食品、医学、环境、材料等专业的一门重要基础实验课。我们以培养具有创新精神、较强实践能力的高素质人才为目标、提高实验教学质量为根本宗旨，确立了“以学生为本，以能力培养为核心，知识、能力、素质协调发展”的实验教学新理念，实行“分阶段、分层次”的实验教学模式，构建了以培养学生实践能力、创新能力及科研兴趣为核心的有机化学实验教学新体系。

（二）构建有机化学实验教学新体系

在实验教学过程中，我们不断优化整合有机化学实验教学内容，构建了“基础性→综合设计性→研究创新性”的阶梯式有机化学实验教学新体系。三个层次的实验由浅入深，循序渐进，体现了有机化学实验自身的系统性和规律性。

1．加强基础实验技能的训练。坚实的基础素质是培养创新能力的基础和平台，在有机化学实验中，基本操作是进行有机合成实验的基础，对于培养学生的基础实验技能和良好的实验习惯非常重要。

在开设实验课程之前首先安排实验绪论课，通过多媒体辅助教学，向学生传授有机化学常用仪器（如磨口玻璃仪器、电热套、水浴锅、干燥器等）的名称和用途，常见有机反应装置（如蒸馏装置、回流装置、搅拌装置等）的使用范围，有机化学基本实验技术（如玻璃仪器的清洗、搅拌、有机物的干燥等）和化学实验安全教育等各方面的知识，为学生的后续实验打下良好的基础。具体装置搭建过程中，教授学生如何做到装置搭建的规范、简便。

2．更新实验教学计划。目前，基础化学实验内容还是以验证式实验为主，较少涉及科研前沿领域和现代实验技术手段，很难启发学生的创新性思维。因此，需要改以验证性实验为主的格局，增加开放性、设计性、综合性实验，按照基础实验→综合实验→研究实验三个层次组织实验教学。

实验内容不仅要体现各学科专业方向的特色与优势，还要注重知识的综合运用，强调逆向思维和创新意识的培养。我们在实验教学中删除教学内容陈旧、过时的实验项目，合并内容重复或类似的实验项目。例如，有机化合物鉴定属于验证性实验，我们将其删减，而把有机化合物的典型性质鉴定实验安排在相关的合成反应中，将原有的验证性实验转变为设计性实验，提高了实验的起点。

此外，还注重实验教学内容整体优化，增设开放性、综合性和研究性实验。传统的有机实验是由多个相互独立的实验组成的，没有形成系统化的训练模式。我们将相关的实验整合，把前一个实验的产品作为下一个实验的原料，形成多层次、多步骤的合成实验，并增加了成分鉴定的知识。这种多层次、多步骤的实验将“制备、分离、结构与性能表征”合为一个有机整体，所涉及的知识面和实验基本操作都非常全面，有利于学生基本实验技能的培训和综合实验技能的提高。

最后，还增设了研究创新型实验。采取的方法主要为：首先，教师提供若干研究性实验题目（如精细化学产品的绿色合成实验、医药中间体的合成实验、天然产物中活性成分的提取及结构鉴定实验）供学生选择、学生自己选择感兴趣的题目、学生根据自己感兴趣的方向自己拟订题目三种方式。其次，按题目内容的相近性将学生分成若干小组，引导学生利用图书馆、互联网等介质独立查阅资料并制定自己的实验方案，学生在教师的参与下从实验的安全性、可行性方面进行小组讨论并确定最终的方案。再次，学生列出实验所用仪器及药品的清单并在教师的帮助下进行准备。最后，学生进入实验室进行正式的实验，写出详尽的实验记录和实验报告并对实验的成功与失败进行合理的分析。

3．将学科发展的新动态引入到实验教学中。实验教学内容应当与前沿的技术相结合，紧跟学科研究的最新动态，尽可能将学科发展的新原理、新技术、新方法引入到实验教学中，拓展学生的知识，拓宽学生的视野。例如，我们在有机化学实验中引入了绿色有机化学实验，在合成方法中增加了微波、超声波合成法，用离子液体等新型绿色合成介质取代传统有机溶剂等。

4．提前入题。一年级的学生刚进学校，其渴求知识的热情很高，又有充足的时间参与科研，我们鼓励一部分对实验感兴趣的学生从一年级下学期和二年级上学期开始就直接参与一些老师的科研项目。该计划实施时曾担心学生仅学习与自己课题相近的科目而忽略对其他科目的学习，从而造成偏科。实践表明，提前进入课题的那些同学并没有偏科，而且由于课题的需要带动了他们对理论知识的学习，这是因为好的科研需要掌握多方面系统知识才能完成。

5．实验教学手段的革新。教学手段的合理使用可以提高教和学两方面的效率。教师的教学方法和途径越多样，就越有利于学生对知识的掌握和理解。计算机、多媒体、网络教学技术等新技术增加了教学信息的多层次、多形式呈现，便于交互式教学，对于提高教学质量，增强教学效率具有重要作用。我们在实验课教学中大量运用录像、多媒体课件、网络等教学手段辅助教学，创设教学情境，调动学生的多种感官功能，使学生的学习更加直观、形象、生动。活跃课堂气氛，激发学生的想象力，可以使抽象的概念具体化、感性化和形象化。如将化学实验安全知识和基本操作训练制作成实验录像进行教学，将实验仪器和装置制作成多媒体课件，把枯燥的仪器介绍变成生动的画面。这样的教学手段有利于师生之间的交流，教师和学生可以很好地进入教与学的最佳状态，使教学严谨、多样，实现了教学过程的最优化。

四、实践效果

经过多年的实践发现，该教学体系收效显著。主要表现在：第一，学生的基本科学素质明显提高。实验态度比较严谨，实验观察能力增强，原始记录、实验报告书写进一步规范，实验的分析讨论更加合理。树立了严肃认真的科学实验作风，为毕业设计和今后的工作奠定了坚实的基础。后续专业课教学反馈表明：学生的基本操作技术进一步规范熟练，分析问题和解决问题的能力明显提高。第二，学生自主学习能力和创新能力明显提高，开阔了学生的学科视野。学生对有机化学实验兴趣浓厚，积极主动，自主学习能力、实践能力明显提高，踊跃参加各类开放性实验。第三，培养了人本主义精神，即良好的心理素质和学习、研究的个性。

有机化学实验教学改革永无止境，还有很多问题需要我们不断地探索和实践。日后，我们将在实验教学过程中，更加注重有机化学实验的基础性和创新性，建立新的合成方法综合实验室，加大开放力度，进一步提高学生运用所学技能和方法来解决实际问题的能力。

参考文献

［1］杨国玉，樊素芳，王彩霞．有机化学实验中创新型人才的培养方法［J］．河南教育学院学报：自然科学版，2009（4）：50—51．

［2］杨晓燕，钱伟兴，陈宁．培养创新性人才的实验教学体系与模式探究［J］．实验室研究与探索，2009（11）：156—158．

［3］韩小平．高校开放实验教学之我见［J］．太原大学学报，2006（2）：76—77．

［4］阮尚全．开放式实验教学探索［J］．实验科学与技术，2005（3）：78—80．

［5］王忆．大学物理开放实验建设［J］．中山大学学报论丛，2006（5）：75—77．

【注释】

[1]项目：浙江工商大学校级课题（201005）。

[2]韩晓祥，副研究员，博士，研究方向为食品化学、精细化学品绿色合成。

[3]陈青，副教授，博士，研究方向为食品化学、高分子流变学。