加强有机化学实验教学改革，培养学生的创新能力

李水清 (长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

加强有机化学实验教学改革，培养学生的创新能力

李水清 (长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

从更新教育理念、改变教学方式、改革教学内容、产学研结合等方面介绍了在有机化学实验教学中培养学生的创新意识、创新思维和创新能力方面的研究与实践。

有机化学实验；创新能力；改革

创新是21世纪教育改革的主题之一。高等教育的目的是为了培养学生的才能，即培养学生的创新意识、创新思维和创新能力。创新能力是当代人才最重要的标志，培养学生的创新精神和创新能力是大学教育改革的重要课题[1]。创新应是大学的办学理念，也是大学的灵魂。高校教师不仅要传授学生知识，更要培养学生获得知识、运用知识和解决问题的能力，即创新和创造能力[2]。大学生创新能力培养是我国高等教育的一项重大战略改革，也是教育部、地方教育行政部门及全国高等院校“质量工程”建设内容之一。

有机化学实验是高等学校化学及相关专业的必修课程，在化学实验教学中占有十分重要的地位。通过该课程的学习，学生可加深对有机化学基本原理和基本知识的理解，掌握有机化学的基本实验方法和操作技能，熟悉主要有机合成反应的操作步骤，获得必要的感性认识并验证有机化学理论知识，对培养学生的实践动手能力、科研能力和创新能力都起着重要作用[3]。然而，传统的有机化学实验教学教育理念落后、教学方式单一、教学内容陈旧，不利于培养学生的创新意识和创新能力。

长江大学化学与环境工程学院共有5个专业，即应用化学、化学工程与工艺、化学、高分子材料与工程和环境工程，有机化学实验是各专业的专业基础课。通过对传统的有机化学实验教学模式，包括教学方式、教学内容等进行改革，充分发挥有机化学实验在培养学生创新能力方面的作用，取得了较好的效果。

1 更新教育理念，培养学生的创新意识

长期以来，有机化学实验教学缺少探索性，“照本宣科”、“依葫芦画瓢”是有机化学实验教学的真实写照。学生根据教材或老师的板书简单重复实验步骤，知其然，不知其所以然。这种教育理念没有以学生为主体，不利于发挥学生学习的主动性和创造性。为此，必须更新教育理念，坚持“以教师为主导，学生为主体”的教育观点，让学生在教师的引导下主动、自觉参与学习过程。教师在教学过程中，只对实验安全注意事项做重点说明，而对实验原理、操作步骤、实验成败的关键因素等只粗略介绍。这样，就给学生较大的发挥空间，同时也给学生压力，必须课前认真预习，否则在课堂上不知如何动手。另外，教师在课堂上要善于提出问题，引导学生进行创新思维。如在讲授熔点测定实验时，可以设计如下问题：下雪后是路上的雪先熔化还是树梢的雪先熔化？影响熔点的因素有哪些？同分异构体之间的熔点是否相同？怎样判断具有相同熔点的物质是否为同一种物质？经过提纯的固体物质,如何检验其纯度等等。为了寻找问题的答案,学生必然会积极开动脑筋,对所学过的相关基础理论知识进行回顾、整理,然后加以推导得出结论。通过教师的提问，学生的思维积极性被充分调动了起来,能够将学过的知识灵活加以应用,教学效果很好。在实验过程中，教师要鼓励学生提出问题，对问题进行集体讨论，引导学生进行创新思维，培养创新意识。

2 改革实验教学方式，培养学生创新思维

创新教育是面向未来对人才提出的一种具有前瞻性、科学性的教育理念。它是以培养学生的创新意识、创新精神和创新能力为基本价值取向，以研究和解决教育中如何开发人的创新潜能为宗旨的教育[4]。学生的创新学习不会自动发生，而是来自于强烈的好奇心和求知欲，不拘泥于教材和教师讲授的内容，善于发现和提出问题。创新始于提出问题，有了问题就会积极思考，才可能会找到解决问题的方法。因此，创新教育要从培养学生的质疑能力入手。教师在授课过程中要积极引导学生进行质疑，或在新旧知识的衔接处、教学内容的重难点处、实验操作的困惑处进行质疑；或在实验结果的考量、误差分析等处进行质疑。即对某一问题，突破原有的局限和现有框框，敢于打破常规，标新立异，用不同的方法和创新思维解决化学问题[5]。如在乙酸乙酯合成实验中，教材上是通过乙酸过量、及时将反应生成的水蒸出等措施提高产物的收率，教师在授课时可引导学生进行质疑，采取乙醇过量产物收率是否会更高？经济成本是否会更低？粗产品乙酸乙酯提纯过程中直接用水洗对收率有什么影响？带着这些质疑，学生通过查阅资料、相互讨论交流、对比实验等方法解决心中的疑问；在从茶叶中提取咖啡因实验中，可引导学生这样质疑，实验用的分析纯乙醇可否用80%乙醇代替，既节约了成本又保证提取效率不下降？加热方式可否用微波或超声波提取？提倡学生通过对比实验比较提取溶剂、提取方式的优劣。学生通过多次质疑学习，就会养成敢于质疑和挑战权威的勇气，在质疑中探索，从而形成了创新思维，获得了创新能力。

3 改革实验教学内容，增强学生的创新能力

传统的有机化学实验课依附于有机化学理论课，实验课的时间与内容的安排与理论课同步进行，内容多为基础性、验证性实验，主要验证理论课讲解的内容，为理论课服务，而探索性、创新性的实验内容较少或根本没有[6]。为培养动手能力强、具有创新精神的高素质人才，有机化学实验课应逐渐摆脱理论课程，独立设课，进度安排不再强调与理论课同步[7]。

在实验课程内容的选择上贯彻了“以教师为主导，以学生为中心，能力培养和素质提高协调发展”的实验教学新理念，实施“化学基础实验层、综合提高实验层、研究创新实验层，以培养学生的实践动手能力和创新意识为主线”的“三层一线”的实验教学新体系。

3.1 增加综合实验内容，为培养创新能力奠定基础

实验内容是传授实验知识，培养学生能力素质的重要手段，实验内容应该具有与时俱进的先进性，应该紧跟科学技术的发展水平。新的实验内容的选择主要以新知识、新技术、新方法和新手段为主，同时渗透绿色化学思想，尽可能使实验教学绿色化，在掌握知识和能力的同时为人类创造一个更为洁净的环境。如从茶叶中提取咖啡因的实验就包括多种基本操作如回流、萃取、蒸馏、升华等；1-溴丁烷的制备包括回流、分液、蒸馏、气体吸收装置等多种操作技术；在乙酰水杨酸的制备实验中采用了微波法，一方面给学生介绍了一种新的化学反应加热方式，另一方面也给学生灌输了绿色化学的理念。

3.2 开设探索性、设计性实验，激发学生创新潜能

设计性、探索性实验要求学生在掌握一定的化学基础知识和基本实验技能的基础上，灵活、创造性地综合运用这些知识和技能。设计性、探索性实验在激发学生创新欲望、培养创新意思和创新能力方面的作用是常规实验所无法比拟的。如，在未知有机化合物的鉴定实验中，给定2组物质，第一组编号为A、B、C、D、E、F，可能是氯化苄、苯酚、苯甲醛、苯胺、苯甲醇及环己胺；第二组编号为甲、乙、丙、丁、戊、己，可能是乙醇、乙醛、乙醚、乙胺、丙醇及丙酮。要求学生查阅资料，独立设计实验方案，鉴别出未知有机化合物，并写出报告；在乙酰苯胺的合成实验中，要求学生运用2种方法进行制备。一是以乙酸为酰化试剂，二是以乙酸酐为酰化试剂，通过反应时间、产率等指标比较2种合成方法的优劣。通过这些设计性实验的探索，学生更加深了对知识的理解，同时也激发了学习兴趣，培养了创新能力。

3.3 增加仪器设备投入，增强创新能力

在有机化学实验教学中，注重仪器设备的投入，引入新的实验技术，有利于培养学生的创新能力。如，在用提勒管测定固体物质的熔点实验中，学生掌握经典测定方法的同时，还要求学生运用显微熔点测定仪测定熔点；对有机合成实验，可选择几组做的比较好的产品，利于元素分析、红外光谱、紫外光谱等先进的仪器设备对产物结构进行表征，对分析结果在课堂上集中点评。学生通过学习、实验，掌握新的实验技术，增强创新能力。

3.4 丰富有机化学实验教学内容，强化创新能力培养

充分利用大学生化学实验技能竞赛、湖北省大学生化学学术创新成果报告会、国家大学生创新性实验计划等平台为学生进行创新性实验研究提供条件。

4 产学研结合，培养学生的创新能力

产学研合作教育是高校与社会各部门紧密合作，通过一定的组织形式，将理论学习与实践锻炼相结合，培养学生的实践动手能力与创新精神，全面提升学生素质的新型教育模式。实施产学研结合，为学生创新能力的培养搭建了平台。长江大学应用化学专业产学研结合主要是依托长江大学科技园内的相关油田化学处理剂生产企业和中试基地，如荆州嘉华科技有限公司、荆州现代石油科技有限公司、荆州市埃科科技发展有限公司、荆州市天合科技化工有限公司等企业进行。这些企业均由长江大学应用化学系教师自主创业而成，主要生产产品是油田化学用表面活性剂、石油破乳剂、农药乳化剂单体等。因此，这些企业与长江大学应用化学专业开展产学研合作教育有着得天独厚的优势。产学研结合的内容都是来自教师的科研真题，学生可以直接参与科研工作，不但为课题研究增加了一支新生力量，而主要是学生通过参与科研得到科研能力和综合素质实实在在的锻炼，为今后参加工作或考研深造奠定坚实的基础；通过产学研合作教育，一方面可以解决生产和技术上的难题，另一方面可锻炼学生独立工作的能力，培养实际工作能力和创新能力。

5 结语

马克思说：“科学的教育的任务，是教育学生去探索创新”。培养学生的创新精神，激发学生的创新意识，已成为时代对教育的迫切要求。当然，学生创新能力的培养是一项长期的、复杂的系统工程，不可能一蹴而就。有机化学实验教学为学生创新能力的培养提供了一个重要平台，在促进学生形成创新意识、创新思维和创新能力方面起着重要的作用。因此，只要坚持贯彻先进的教育理念，采用探索式、启发式教学方式，选择与学科发展相适应的实验内容，与生产实际紧密结合，一定能使有机化学实验教学成为培养学生创新能力的最重要的途径。

[1]陈双玲，叶 玲.有机化学教学中创新能力的培养[J].首都医科大学学报(社会科学版)， 2009，(增刊)：182-185.

[2]贾会敏,赵红晓.高校化学教学中如何培养学生的创新创造能力[J].广州化工，2010,38(1)：214-215.

[3]凌绍明，史兵方.有机化学实验教学与学生创新能力培养[J].广州化工，2010.38(9)：220-221,235.

[4]刘军安.加强有机化学探究性教学，培养学生创新能力[J].中国现代教育装备，2010,(5):154-156.

[5]蒋 仪.培养学生质疑能力的探索与实践[J].教育前沿，2007，(1)：78-79.

[6]施树云，张宇平.浅析有机化学实验教改发展趋势[J].长春理工大学学报(高教版)，2008,3(4)：77-79.

[7]徐雅琴，白靖文，王丽波.农业院校应用化学专业有机化学实验教学体系的研究[J].东北农业大学学报(社会科学版)，2008,6(5)：40-42.

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.02.018

G642.423

A

1673-1409(2012)02-S058-03

2011-12-20

长江大学教学研究项目(JY2011005)

李水清(1969-)，男，湖北仙桃人，博士,教授，主要从事有机化学、农药化学的教学与研究。