有机化学实验研究性教学的探索与实践

吕志凤 姜翠玉 战风涛 周玉路 徐永强

中国石油大学（华东）理学院 山东青岛 266580

有机化学实验研究性教学的探索与实践

吕志凤 姜翠玉 战风涛 周玉路 徐永强

中国石油大学（华东）理学院 山东青岛 266580

针对传统有机化学实验教学的不足，从研究性实验项目的来源、实施方法等方面对有机化学实验研究性教学进行了探索与实践，调动了学生的学习积极性，培养了学生的科研素养，增强了学生的创新意识与创新能力，取得了较好的教学效果。

有机化学实验；研究性教学；教学改革

质量是高等教育的生命线，不断提高教育教学质量是教改永恒的主题。近几年，建设研究型大学、实施研究性教学已经成为中国高等教育改革发展的主流。［1-3］有机化学实验是高校化学类专业的重要基础课之一，其教学目标有两个：一是使学生掌握有机化学实验的基本操作技能，具备正确进行重要的、典型的有机物的制备、分离、提纯和鉴定的能力；二是培养学生综合分析问题和解决问题的能力，培养严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风，增强创新意识，使学生在科学研究方面得到初步的训练。［4］因此，研究性实验教学的探索和实践对于有机实验教学效果的提高及学生创新能力的培养起着重要作用。

1 有机化学实验教学中存在的问题

传统有机化学实验教学注重向学生灌输知识，强调实验结果及数据处理等问题，学生在实验中大多只进行验证或者照方抓药，未采取系统、完善的措施进行学生的研究能力和创新意识的培养。因此，对有机化学实验研究性教学进行了探索与实践。力求通过研究性实验教学项目的实施和基础实验教学方法的改革，把研究的意识、思维与方法融于教学，激发学生的学习兴趣，启迪学生的聪明才智爆发式觉醒。

2 有机化学研究性实验项目的来源

2.1 教师科研成果转化为研究性实验项目

教师的科研成果转化成研究性实验项目最能体现实验内容的研究性宗旨，也能让学生在完成实验课题的过程中学习科研的一般方法。近年来，课程组的教师很重视这方面的转化。如教师的科研成果“金属酞菁钴催化剂的制备及其应用［5］”“2-苄基-1，2，3，4-四氢异喹啉的合成”“4，4'-联吡啶盐的合成及其超分子体系的制备”等，均转化成了化学专业的有机化学综合实验。

2.2 大学生科技创新项目转化为研究性实验项目

通过基础实验的训练，许多学生对科学研究产生了浓厚的兴趣，纷纷申报大学生科技创新项目，课程组积极为这部分学生联系指导教师，申报的项目有些很快就转化为研究性实验项目，如笔者指导的大学生创新实验项目“磺基琥珀酸酯铵的合成及抗静电性能研究［6］”已经转化成有机综合实验项目。

2.3 教师的实验技术改革项目转化为研究性实验项目

教师是教学改革的推动者及实施者，课程组依托山东省实验示范中心建设，积极申报各类实验教学改革项目，很多项目直接转化成了设计性及研究性实验项目。如教师的实验改革项目“半微量法制备邻苯二甲酸二丁酯的绿色化研究”［7］“微波辐射合成肉桂酸研究”“固体酸催化合成肉桂酸系列酯”［8］等，都已经转化成了学生的研究性实验项目。

3 有机化学实验研究性教学的实施

针对不同专业的培养目标及不同专业对有机化学基础的不同要求，设置了基础有机化学实验和综合有机化学实验教学模块，综合有机化学实验主要针对化学专业学生。在基础有机实验教学模块中，不同专业又有不同的教学侧重点。化学、材料化学和应用化学主要根据3个专业的理科背景，注重学生的综合实验技能及创新能力培养；化工类则考虑专业的工程背景，教学中加强有机实验与工业应用的相关知识拓展，培养学生的工程素养。不同模块采用了不同的研究性教学方法。

3.1 综合有机化学实验中研究性教学的实施方法

基础实验模块的设计性及研究性实验项目大部分由学生根据自己的兴趣及能力进行选修，利用课余时间完成，以开放实验模式运作。有机综合实验模块是化学专业学生必修的，由指导教师统一布置。设计性及研究性实验项目的实施方法是：学生每3～5人一组，在教师的指导下查阅文献，在分析、总结文献的基础上设计出实验路线并与教师讨论，确定实验方案后进入实验室完成实验项目，提交实验研究报告。教师评阅实验报告后组织学生分析实验成功或失败的原因，有效地提高了学生的学习积极性及创新热情。

3.2 基础有机实验教学中研究性教学的实施

我校基础有机实验每年面向化学、应用化学、材料化学、化学工程与工艺等5个专业20个班600余人开设，在教学过程中实施研究型教学更有普遍意义。研究性教学不仅是一种以培养学生科研素养、创新能力为目的的教学方法、教学模式，更是教师贯穿整个教学过程的一种教学理念与教学习惯。

3.2.1 研究性内容的合理选择与布置

研究性内容的合理安排及教学设计是在基础有机实验中实施研究性教学的必要保证。笔者在化工、应化专业的有机实验教学中做了大量探索，取得了较好的效果。首先根据学生的专业背景及实验内容，寻找切实可行的探究问题，包括课堂实验探究及课后知识探究。如在普通蒸馏实验中首先安排学生分组蒸馏工业酒精、乙醇与水的混合物，并要求学生根据液体沸点的变化，每隔2 ℃记录馏分的体积，做出体积-沸点曲线，深入了解蒸馏在混合物分离中的应用及共沸物的知识；然后要求化工专业学生自主查阅蒸馏在石油炼制、石油化工、化学工业等领域的应用，要求应化专业学生查阅现代蒸馏技术—分子蒸馏的原理及应用。每个必修实验项目后面都配有相关探究内容，然后将这些实验探究内容提前发到学生的公共邮箱中，要求学生至少认真完成一个实验的探究项目，鼓励学生根据自己的能力及兴趣完成多个探究项目。学生也可以完成自己感兴趣的相关探究项目，如有学生觉得溴乙烷的合成中使用浓硫酸不够安全，而且易导致毒性较大的副产物溴生成，建议用浓磷酸代替。学生自主查阅了一些文献，与指导教师探讨后进行了实验，并将实验结果及时与用硫酸的学生进行对比，发现的确没有副产物溴生成，但相应的产率却比用硫酸的低很多。实验完成后，该生又仔细查阅了一些资料，提出了实验的进一步改进，做出了详细的讨论。实验自主探究内容的安排及实施，极大地激发了学生的学习积极性及研究热情。

3.2.2 教学方法的改革

加强实验理论及实验拓展教学是培养学生学会学习、主动获取及应用知识的重要策略。在基础实验教学中首先强调进行这个实验的目的、意义、这种实验方法的推广应用及现在的发展等，有助于学生在设计其他实验时“举一反三”。然后将实验原理、操作过程及注意事项转变成若干个问题，上课时提问学生。如溴乙烷的合成实验中提问：实验中有哪些副反应发生？实验操作中那些过程是用于避免这些副反应的？问题式教学不仅督促、检查了学生的预习，而且使学生对实验原理、操作及注意事项印象深刻。在实验过程中，指导教师要注意培养学生提出问题的能力和习惯，提出问题往往是创新的开始。另外，实验报告中要求学生独立分析实验成功或失败的原因，并要求学生多提改进方法，有助于激发学生的学习积极性，并养成一种研究性学习的习惯。

3.2.3 实验成绩的评定

配合研究性实验教学，对基础有机实验的考核也进行了改革。学生的实验成绩由四部分组成： 实验完成情况、实验报告、期末操作考试、特殊加分，分别占总成绩的40%，30%，20%，10%。对个别在研究性实验项目中表现突出的学生，特殊加分可以上浮到20%。实验报告的评分包括两个方面，一是必须完成的项目，如实验目的、原理、装置图、操作步骤及结果等，占报告评分的70%；二是自主完成的项目，如实验结果的深入分析与讨论、同类实验方法的调研及实验改进设计、实验知识的相关拓展等，占报告评分的30%。通过对研究性项目的加分及实验报告评分向自主探究项目的倾斜，极大地激发了学生的学习及创新热情。

4 结束语

教师以研究的意识和形式组织教学活动，打破原有的机械程序，赋予教学研究的元素；学生积极参与教学及探究，在研究中学习与积累，养成善于提出问题及独立思考的习惯，教学相长，共同提高新世纪高校人才培养的质量。

［1］汪蕙，张文雪，袁德宁.研究型教学模式的探讨-兼论创新性教育过程化［J］.中国大学教学，2002（1）：16-18.

［2］卢德馨.关于研究型教学的进一步探讨［J］.中国高等教育，2004（21）：24-25.

［3］郑小琦，查正根，汪志勇.研究型大学有机化学实验教学体系改革与创新［J］.大学化学，2010，25（6）：12-16.

［4］陈震，江栋，曹晓群.有机化学实验教学改革的探索［J］.中国现代教育装备，2011（21）：84-86.

［5］项玉芝，司西强，张衍胜.双核酞菁铁催化t-BHP氧化环己烷性能研究［J］.精细化工，2008，25 （12）：1240-1244.

［6］张珂，连宇博，吕志凤.磺基琥珀酸酯铵的合成及其抗静电性能评价［J］.应用化工，2013，42（4）： 654-657.

［7］王玉洁，陈金射，项玉芝.半微量法制备邻苯二甲酸二丁酯的绿色化研究［J］.应用化工，2013，42（8）：1432-1434.

［8］马庆春，王福生，吕志凤.固体酸催化合成肉桂酸系列酯［J］.日用化学品科学，2008，31（12）：38-41.

Exploration and Practice of Research-based Teaching of Organic Chemistry Experiment

Lv Zhifeng， Jiang Cuiyu， Zhan Fengtao， Zhou Yulu， Xu Yongqiang
College of science， China University of Petroleum， Qingdao， 266580， China

According to the shortage of traditional organic chemistry experiment teaching， a comprehensive exploration and practice of research-oriented teaching of organic chemistry experiment is conducted from the source of the researching experiment project and its implementation methods. The implementation of research-based teaching arouse the students' learning enthusiasm， cultivate the students' scientifc literacy， and enhance the students' innovation. It achieved good teaching results.

organic chemistry experiment； research-based teaching； teaching reform

2015-04-16

吕志凤，博士，副教授，化学系副主任。

中国石油大学（华东）教学改革重点项目“绿色化、综合性、开放式有机化学实验教学体系的构建与实施” （编号：JY-A201209）。