大学有机化学实验教学方法研究与实践

强根荣， 王 红， 杨振平， 王海滨， 方文军

(1. 浙江工业大学 化学实验教学中心，杭州 310014 ；2. 浙江大学 化学实验教学中心，杭州 310058)

大学有机化学实验教学方法研究与实践

强根荣1， 王 红1， 杨振平1， 王海滨1， 方文军2

(1. 浙江工业大学 化学实验教学中心，杭州 310014 ；2. 浙江大学 化学实验教学中心，杭州 310058)

大学有机化学实验的传统教学方法一般采用知识与技能相结合的传授型，该教学方法明显与新型人才培养要求有差距，教学方法改革与创新势在必行。而单靠一种教学方法的改革从根本上彻底解决问题是不太现实的。针对大学有机化学实验教学所面临的问题，研究探索将 “专题式教学法” “翻转课堂教学法”“参与式教学法”“基于网络资源的PBL教学法”等综合运用到实验教学过程中，并在保留这些方法的本质特征基础上，根据课程特点加以改造和提高，多种方法并存施教，实践教学效果明显。

有机化学实验； 教学方法； 教学改革； 人才培养

0 引 言

课程教学改革最关键的是教学内容和教学方法的改革。大学有机化学实验是化学化工及其他近化类专业的重要专业基础课程，传统的教学方法一般采用知识与技能相结合的传授型，即学生预习、指导教师讲解、学生实验、教师纠正实验操作，考核采用平时成绩与期末考核相结合的方式，或者撰写一篇实验小论文。随着时代的发展，这种教学方法明显地与新型人才培养的要求有差距，必须努力进行教学方法的改革和创新，才能适应社会和经济发展对人才培养的需求[1-3]。

1 大学有机化学实验教学面临的问题

大学工科类专业有机化学实验课程教学总学时不多，大多在64～80学时，传统教学内容主要包括“基本操作和基本技能实验”“有机合成实验”“基础综合实验”三大类，根据化合物的结构类型开设12～15个左右的实验。经过多年的改革，有机化学实验教学在更新教学内容、改变教学方法等方面取得了一定的成绩，但还存在不足之处，主要有以下几个方面：

(1) 经过“十二五”教育质量工程建设，各校纷纷建立了类似“基础规范性实验—综合设计性实验—研究探索性实验”这样一种实验教学体系，但实验教学目标不够系统明确，缺乏目标导向的系统设计，只是仿效科研性质的教学内容和教学方法，改革的目标不明确，效果不理想。

(2) 由于学时数的限制，只能过多地关注实验常识和基本技能教学，对素质和能力关注不够，教学层次偏低，缺乏对学生综合设计能力、沟通交流能力、团队合作能力的培养，达不到国际标准要求，还没有完全从“教学实验”向“实验教学”转变。

(3) 注重实验条件建设，教学方法的改革力度不大，实验教学方法呆板。所谓的研究性实验也无非是让学生自己“查阅文献—设计实验方案—实验操作”，缺乏行之有效的手段，难以启发和引导学生的兴趣。

鉴于上述问题，单靠一种教学方法的改革从根本上彻底解决问题是不太现实的。因此，结合教学内容的更新，研究将 “专题式教学法”“翻转课堂教学法”“参与式教学法”“基于网络资源的PBL教学法”等综合运用到有机化学实验教学中，多种方法并存施教，因人而异，引导学生“做实验、想问题、谈收获”。经过实践检验，取得了一定的教学效果，在人才培养中发挥的作用更加明显。

2 多种教学方法的研究与实践

研究教学过程，懂得怎样去设计教学方法，在教学前如何设计好一个完善的具体的教学方案，是完成教学目标的首要条件。如何让学生学会学习、学会反思、学会创造，能对自己的学习过程及其结果进行有效监控，完成任何课程必须具备的“课前预习、课中学习、课后复习、课堂小结”等基本环节，必须设计有效的教学方法。

在研究解决有机化学实验面临的问题时，主要思路是让学生从知道“怎么做”中逐渐知道“为什么这样做”和“不这样做行不行”的思维方式，促进理解、掌握已获得的“知识与技能”，并使其能够举一反三，有利于学习新的“知识与技能”[4]。专题式教学、参与式教学、翻转课堂教学等方法是对传统教学方法的“破坏式创新”[5-6]，真正体现了“以学生为中心”的教学理念。实践过程中，在保留这些方法的本质特征基础上，根据实验课程特点加以改造和提高，综合运用于教学过程。

2.1 有机化学实验专题式教学法

专题式教学是按照有机化合物的类型，设计成“制备实验—应用实验—同类型拓展实验”等，组成各个专题，用“组合式”实验替代原有教学体系中分散化的实验[7-8]。例如，在“芳香醛”专题实验中，以苯甲醛为原料，通过Cannizzaro反应生成苯甲酸和苯甲醇两种实验产品，这是传统的经典实验。在前期的改革中，已经将产品苯甲醇通过氧化反应制备苯甲酸，再由苯甲酸通过酯化反应，生成了苯甲酸乙酯，它可用于配制香水香精和人造精油，也大量用于食品中。实验中包含了“Cannizzaro反应、氧化反应、酯化反应”3种类型的有机化学经典反应，并且将实验室的废弃物“苯甲醇、苯甲酸”充分利用起来了。接下来，将进一步探索苯甲醇的利用，拟通过“Tishchenko反应”制备苯甲酸苄酯(见图1)。苯甲酸苄酯在香料方面被广泛用于香精的定型剂和矫正剂，在涂料方面用作增塑剂，在医药方面有扩张血管及解除痉挛的作用，也可用于配制百日咳药、气喘药等。

通过这样的专题式教学，一方面新增了有机化学反应类型，另一方面进一步“变废为宝”，增强学生实验兴趣。

图1 芳香醛专题实验教学示例图

2.2 有机化学实验翻转课堂教学法

从现有的翻转课堂教学流程来看，基本是“学生提前看材料—做练习—教师指导—总结提升”[9-12]。针对大学有机化学实验教学的特殊要求，设计了翻转课堂教学模式的具体流程(见图2)，实现“课堂搬家”，师生协同提高，促使良性循环[13]。在课程资源建设方面，实验教学内容整体循序渐进，符合学习规律，覆盖面很广，囊括了几乎所有重要操作，包括蒸馏(普通蒸馏、水蒸气蒸馏、减压蒸馏)、分馏、萃取、分液、洗涤、干燥、熔点测定、加热回流、重结晶、薄层色谱、柱色谱、微波反应、分水回流、机械搅拌以及微型仪器操作等。从“课程讲解”“作业习题”到“网上自测”，涵盖“课前预习—课间练习—课后检验”各环节的教学过程，丰富多样的资源为学生学习提供了良好的学习平台，为教师教学提供参考和帮助，促进考评方式多样化，合理化。

图2 有机化学实验翻转课堂教学模式流程图

2.3 有机化学实验参与式教学法

有机化学实验参与式教学围绕某一实验内容，由教师或学生提出几个问题，然后由学生经过准备、思考来相互回答，学生回答不够完善的，则由教师讲解解答，努力营造民主、平等、和谐的实验氛围，使学生积极、主动、愉悦地参与实验学习过程，并为不同层次的学生提供主动参与和主动发展的机会[14]，其特色是很明显的。

(1) 主体参与性。为了让学生积极参与到教学中，教师在实验前设置了测评报告，布置相关的问题，学生主动查阅文献、资料，了解反应机理，认真地完成测评报告，预测实验现象和结果。实验中，通过观察和分析，进一步确定预期的实验结果。实验结束后，在个人总结的基础上，开展团队活动，展开分析、讨论，并完成个人实验报告和小组报告。这种形式为学生与学生、小组与小组之间提供了更多的研讨机会，在合作中分享智慧、经验和成功。

(2) 民主开放性。将实验课堂开放，教师由“教”转向“导”，充分发挥学生的主体作用，参与到实验的准备、讲解、操作、撰写报告、讨论、教学评价的各个环节，为每一个学生提供了发现与创造的机会。在各种交流活动中，师生、生生平等，学生得到多方面满足，积极、主动地参与教学活动，教师的主导作用和学生的创造才能得到充分发挥。

(3) 激励反思性。参与式学习的最高境界在于反思和顿悟，在于通过群体交流不断发现自身之外的知识世界，构建新的知识体系，通过问题引领，拓展思维，实现创造性劳动。对实验中疑难问题或异常现象，教师和学生都会深入探究，通过批判性反思，对实验方法提出改进意见，从而将课内活动延伸到课外。

2.4 基于网络资源的PBL教学法

现代教育技术，特别是网络与多媒体技术的引入，为师生提供了丰富的教学资源。在有机化学实验教学中实施“基于网络资源的PBL教学法”，保持了传统的PBL教学法中以“问题为中心的”的本质特点，既兼顾了有机化学实验教学的特点，又充分利用了现代化的多媒体教学手段，使PBL教学内容更形象，教学更具有针对性，学生的学习更为个性化，真正实现有效的教师与学生、学生与学生之间的学习交流，使PBL教学法的各个环节变得生动起来，营造出一个“针对性强的知识讲解，形象生动的教学课件，互动良好，气氛活跃”的理想的有机化学实验课堂，在一定程度上激发了学生学习的兴趣，培养了学生的动手能力和自主学习能力。其具体的教学模式如图3所示。

图3 基于网络资源的PBL教学法模型图

3 结 语

新形势下人才培养的要求越来越高，有机化学学科的发展也是日新月异，任何教学方法都不可能一成不变，需要不断的改进和提高[15]。随着人才培养和教学需求的不断提升，教学手段、教学方法不断翻新，要跟上这个节奏，要横下一条心，不断地动脑筋、想办法，期望能达到好的结果。

(1) 有机化学实验“SPOC”课程建设。随着“互联网+”时代的到来，“十三五”期间，信息技术和教育教学将进一步深度融合，国内外在线开放课程的建设与应用将大量涌现，对课程体系、教学设计、教学资源建设和应用等提出了新的要求。因此，我们力争将“有机化学实验”课程在“十三五”期间打造成基于SPOC(Small Private Online Course)的“翻转课堂”示范课程。为此，初步的建设想法是，将有机化学实验教学中各类基本操作实验以“SPOC”的形式进行教学，采用课堂教学与在线教学的混合学习模式，腾出更多的时间在课堂上进行综合性、研究性学习，利用SPOC的讲座视频及在线评价等功能，加强翻转课堂教学研究和改革。

(2) 有机化学实验网络教学资源建设。为更好地开展“翻转课堂教学”“参与式教学”“基于网络资源的PBL教学”等，必须加强网络资源的建设，更新教学资源，及时引入新的技术手段和实验方法，从多角度表现教学内容，较彻底地分解知识信息的复杂度，丰富和增强教学的表现力和感染力，实现多途径信息输入，使学生有更多的机会自主学习。

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Research and Practice on Teaching Methods of College Organic Chemistry Experiment

QIANGGenrong1，WANGHong1，YANGZhenping1，WANGHaibin1，FANGWenjun2

(1. Chemistry Experiment Teaching Center, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China; 2. Chemistry Experiment Teaching Center, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

Organic chemistry experiment is an important basic course of chemistry and chemical engineering and other specialties. Traditional teaching methods generally use the combination of knowledge and skills to teach the students, that is, teachers explain the content before the experiment, then students independently do experiments, while teachers correct and standardize the experimental operation. With the development of the times, this teaching method is obviously outdated from the requirements of new talent cultivation. So we must strive to reform and innovate teaching methods. However, only using a single method of teaching to solve the problem radically is not realistic. For the problems faced by the organic chemistry experiment teaching, this research will integratedly use “special teaching method”, “flipped classroom teaching method”, “participatory approach”, “Web-based resource PBL teaching method” into the experimental teaching process. Meanwhile, based on the characteristics of curriculum, the research, which retains the essential characteristics of those methods, will be transformed and upgraded by integrating of a variety of teaching methods. As a result, it is obvious to see the practice teaching effect.

organic chemistry experiment; teaching method； teaching reform； personnel training

2016-09-05

浙江省2013、2015年度高等教育课堂教学改革项目(kg2013059、kg2015070)

强根荣(1963-)，男，浙江湖州人，副教授，浙江工业大学化学化工国家级实验教学示范中心副主任，主要从事有机化学教学与研究。Tel.：13957190468；E-mail：qgr@zjut.edu.cn

方文军(1966-)，男，浙江建德人，教授，浙江大学化学国家级实验教学示范中心主任。E-mail：fwjun@zju.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2017)03-0200-03