生化专业有机化学实验教学改革研究

张彩红，王煜，王越，郝俊生(山西大学化学化工学院，山西 太原 030000)

0 引言

随着科学的不断发展，生物学科和化学学科不断交叉融合，生物学科所取得的成就往往离不开化学学科的支撑，同时生物学科的前沿知识和先进技术也为化学学科开辟了新的研究领域，二者相互渗透，相互促进，形成了两个学科依存发展的新领域，如：化学生物、生物化学、生物制药、中草药、分子生物学等[1]。具有化学知识和生物知识的复合型人才在相关领域展现出更强的工作能力和创新意识[2]。

自2019年以培养高素质化学生物复合型人才为目的，山西大学初民学院成立了初民生化试验班。有机化学实验课是化学生物专业必不可少的专业基础课，是与理论课紧密联系的一门独立课程，它实践性强、应用范围广，是培养学生动手能力、创新思维和创新能力的重要途径[3]。但是学生学习任务重，总课时数少，要想达到预期的教学目标，必须在课程内容、教学方法、教学手段和评价体系等方面进行深入改革，现就改革的成果和体会概括如下。

1 形成科学的实验教学内容体系

实验教学内容对学生的创新思维、创造意识至关重要[4]。传统的有机化学实验内容在大多数实验教材中都是通用的、经典的，不具有专业特点，也不能很好的和新知识、新方法进行融合。为此，对实验内容进行了优化整合，力求实验内容兼具专业性、基础性和先进性。

1.1 将实验内容和专业相结合

课程内容安排时尽量将专业特色融入有机化学实验中，注重有机化学和生物学知识的交叉融合。

(1)加大天然产物的提取和分离实验的比例，如从中药黄连中提取黄连素、菠菜色素的提取和分离、从茶叶中提取咖啡因等。这些实验不仅锻炼了有机实验的基础操作，如：萃取、蒸馏、提取、柱色谱分离等，也加深了学生对天然产物、药物等的了解和应用，同时增强和延伸了学习兴趣。

(2)在有机化合物制备时，开设了与生物应用、药物相关的内容，如药物阿司匹林的制备、美沙拉秦的制备等。

(3)综合实验侧重有机分子结构与生物应用结合密切的实验，凸显实验的综合性和探索性，如黄酮类荧光探针的制备及生物应用。

课堂内容设计注重“结构—性质—制备—用途”的内在关系，尽量将理论知识、实验和应用有效结合。以乙酰水杨酸制备为例，以阿司匹林制备的实验流程为操作主线，通过阿司匹林药物问世的故事设置情景线，以反应方程式及官能团性质设置理论知识线三维一体展开讨论。这种模式有利于学生对有机化学知识的整体掌握，有利于学生理论联系实际，有利于学生创新能力的培养。

1.2 实验内容模块化

将基础实验操作、合成实验、天然产物提取分离实验和结构表征整合在一起，内容分成几大块，横向层层递进，纵向相互比较。现分为四大模块：模块一侧重有机液体化合物的制备、分离、纯化和表征；模块二侧重有机固体化合物；模块三是综合实验模块；模块四是自主设计实验。具体内容如表1所示。

表1 生化专业有机化学实验内容整合及安排

学生做每一个模块实验，都有必须掌握的实验基本操作和实验技能，实验内容关联性强，操作由简单到复杂层层递进，便于系统培养学生的专业素养。在模块中加入应用型和设计型实验，可拓展学生的实验兴趣，注重学生创新能力的培养，有利于提高学生整体素质的提高。

1.3 在课程中融入思政

2017年以来，我校深入贯彻落实全国高校思想政治工作会议精神，开始大力推动以“课程思政”为目标的课堂教学改革，将知识传授与立德树人的思想教育紧密结合[5-6]。专门建立了本课程的思政教学内容和教学大纲，主要分为四部分：

(1)强化有机化学实验安全，强调危化品管理和使用规范，以反面案例教育学生提高安全意识，不能心存侥幸，培养学生敬畏生命、勇于担当的价值观。

(2)化学实验是不断探索的过程，实验结果失败多于成功，要教育学生严谨操作、细心观察、坚定信念、崇尚科学；鼓励学生不断战胜困难，顽强拼搏的精神。

(3)通过天然产物提取和分离，让学生明白中医药传统文化是人类的宝贵财富，教育学生要树立远大理想，为中医药事业做贡献，造福人类。

(4)将日常生活中与有机化学实验有关的生活素材和有机化学名人事迹融入实验教学中，如在实验中培养学生的团队合作精神，树立学生绿色环保的理念。引入屠呦呦发明了抗疟疾药物获得诺贝尔奖、赵承嘏教授从30多种中药中发现了生物碱等有机化学名人事迹等。让学生亲身体会到有机化学实验的重要性，增强专业自豪感和自信心，增强社会责任感，激发学生的爱国热情和民族自豪感。

2 创新实验教学方法

建立了以“学生为主体，教师为主导”的教学方法[7]。在实验前，教师采用问题驱动，让学生自主查阅资料，观看实验操作的相关视频链接。就关键问题和学生展开讨论，引导学生对实验“刨根问底”的研究兴趣，可用仪器实物或借助现代信息技术进行演示，增加直观感，使学生在实验前明确实验原理和实验目的，制定具体实验步骤，了解实验中的注意事项。在实验过程中，学生实行单人操作，自主实验、自主探究，培养学生的观察能力和动手能力，实验中出现的问题，教师个别指导，引导和鼓励学生深入思考，提高分析问题和解决问题的能力。

实验后学生完善实验报告，总结分析实验中出现的问题和收获，培养自己总结分析能力。教师就实验结果进行评价，发布优秀产品和总结报告，提高学生的成就感，增强学生对有机合成的兴趣。此外，学生以小组形式深入探究新方法，利用实验室开放时间完成自主设计实验。

另外，在课内可开展小组比拼，课外可定期举行实验大赛等培养学生的综合实验素养，激发学生自主创新能力。

3 采用先进的教学手段

教学过程和活动中采用传统教学、多媒体教学和网络资源等多种形式相结合的教学手段[8-9]。借助信息化平台，如：企业微信、课程专用网站等，教师将实验任务、课程电子教案、电子PPT、相关操作视频、新方法新技术等资料上传至平台，学生可以通过手机随时下载浏览，也可以在讨论区提出问题与老师同学探讨交流，将“线下”课堂与“线上”碎片化知识系统地整合，将网络学习、知识学习、操作练习及课后拓展融为一体，让教学更高效。另外，还将先进的技术、设备或自组装仪器用于有机化学实验课堂。如：用熔点仪测熔点，用旋转蒸发仪代替普通蒸馏，用红外光谱仪、紫外光谱仪进行化合物结构分析和性能鉴定，用水箱和小水泵循环使用冷凝水用于蒸馏、回流等操作。这些设备的引入使实验课堂更加生动、更加高效、更加绿色环保。

4 完善教学评价体系

教学评价是教学过程的重要环节，是检验教学效果的必要手段。以前，实验成绩分为三部分：平时成绩占到70%，实验操作考试占15%，实验笔试占15%。改革后，实验成绩的比例进行了重新划分：平时成绩占到70%，基础操作考查占10%，综合性实验考查占15%，教师和其他同学评价占5%。平时成绩权重比例较大，有利于学生建立并保持良好的实验习惯。基础操作考察注重考核学生的实验基本操作和基本技能。综合性实验考察由学生自行设计实验，注重创新能力[10-12]。教师和其他同学评价注重学生团队合作能力和大局观念的培养。改革后的实验评价体系更客观全面，符合实验学科特点，更能调动学生的能动性。

5 结语

生化专业有机化学实验教学新体系已应用于我校2019级和2020级初民生化试验班本科生的实验教学当中，两年的教学实践表明：通过改革极大地激发了学生的能动性，在夯实学生基本操作技能的同时，学生的动手能力、观察能力、分析能力和创新能力都有很大程度的提高。“创新是引领发展的第一动力”[5]，在今后的教学工作中，将不断探索、不断完善，努力培养出更多适应社会和时代发展需求的复合型创新人才。