地方工科院校有机化学实验教学创新探索*

王 霞，王凌云，刘炎云，李爱阳，辛俊亮，刘 宁

(湖南工学院 化学与环境工程学院，湖南 衡阳 421002)

湖南工学院是一所以工科为主，培养应用型人才的普通地方本科院校。有机化学实验是学校化工类、材料类专业的必修基础实验课之一。通过有机化合物的合成和多维度实践训练，考察学生理论知识与实验基本操作的掌握程度，培养学生正确设计实验方案、规范操作、严谨写作的基本技能，进一步培养学生创新能力、发散思维及学术诚信的科学态度。随着科学技术与社会发展日新月异的更新迭代，传统的教学已无法满足学生和学科的发展需求，基于此，有机化学实验教学团队经过多年的教学实践对此课程进行了改革实践探究。

1 传统教学的现状

学校共有化学工程与工艺、应用化学、环境工程、高分子材料与工程、复合材料与工程、无机非金属材料与工程共6个专业将有机化学实验课程作为专业基础实验课，主要在大一第二学期开设。课程有8个实验，包含1个验证性实验，6个设计性实验和1个综合性实验。学生先修“无机化学” “分析化学” “无机化学实验”和“分析化学实验”等课程，具有一定的化学知识储备，对化学实验的基本操作也有一定的了解与适用，但因有机化学实验有毒有害试剂较多，反应易燃易爆，实验环境较差，安全护品匮乏，学生易谈“化”色变，转专业比例较高；又因设备老旧，产地有限，部分实验以小组开展，缺少自主操作的实践机会；传统的教学模式以教师讲，学生做为主，打断了激发学生的思维、好奇心，强化信息化技术能力的脉络，造成学生对学科不感兴趣，对专业认同感不强的窘迫状态。而“重报告轻过程”的评价方式，导致实验报告数据美观而实操技能基础不牢，这与后期续修的“精细化工实验” “专业综合实验”以及毕业论文实验都需要学生达到能独立设计实验方案、规范操作、正确处理数据、能正确分析及解决问题的能力的课程目标背道而驰。因此，笔者所在教学团队从教学内容、教学方法、教学评价等方面进行了改革与探究，获得了学生的认可，也取得了一定的成绩。

2 教学改革

有机化学实验基于以产出为导向，以学生为主体，以学生发展为中心，以“两性一度”为抓手，持续改进，促进教学相长的课程理念，实现为培养基础实、技术精、能力强、素质高，具有创新精神与社会责任感的高素质应用型人才奠定实验操作基础的课程目标。同时，从古有神农尝百草，到现有呦呦与青蒿的故事，谱写家国情怀、文化自信、历史传承、创新精神和使命担当的思政乐谱，并逐步实现课程的三维目标。

2.1 教学内容重构

基础实验课最重要的环节在于训练与培养学生规范实践操作能力，同时，实验项目的效果很大程度上也取决于操作的规范性。以往大部分学生在实验课堂的状态就是“身在曹营心在汉”，机械性模仿重复，完全没有领悟到经典实验项目设计操作的原理和要点。为保障课堂教学的质量与效果，在教学过程中要求“实践规范化”建设，通过设置了“安全护品常态化” “报告格式化” “操作程序化” “数据处理现场化”等环节，如防护用品的一穿三戴，逐步帮助学生克服“渡劫”心理，为学生的身心健康砌好防护墙，保障实验项目的正常运行。通过预习报告和实验报告的格式模块化，有助于学生理解实验目的，加深巩固理论知识，理清实践思路，并得以反思。通过课前推送线上优质资源全方位学习操作细节，课中面对面教师演示，课堂讨论答疑解惑，在学生自主实践操作过程中，教师对操作细节的共性与特性问题给予集中和分散交流的“操作程序化”，逐步实现操作技能从规范到熟练，从理解到能独立设计，突破“理论通，实践痛”的现状。在测定液体有机化合物的折光率时，很多学生不能准确写出数据，为此通过实验报告的“数据处理”模块要求学生当堂将产物的产率以过程化的形式呈现，并考察和强化有效数字的运用，实现“数据处理现场化”。

因实验原料及产物都具有一定的毒性，若处理不当，对身心和环境都会造成一定程度的影响。在保障实验效果的情况下，优先选用少毒试剂、减少有毒原料的用量、产物循环使用，并对“三废”进行分类处理。例如，在乙酸乙酯的合成实验中，学生通过查阅文献资料设计了反应分离同步实施的装置，经恒压滴液漏斗滴加“剩余乙酸”，分馏柱分离产物，减少了原料的挥发，实现了“合成实验微型化”，将产物经重蒸纯化后用于乙酰乙酸乙酯的合成以及学生的毕业论文实验，实现了“产物循环化”。

立德树人是教育的根本任务。作为一门基础化学实验课，教学团队通过案例引入、实践操作及心得反思等环节全程实施思政教育，让内隐的思政元素润物无声。如在乙酰苯胺的合成实验中，线上引入案例-阿司匹林的发展史。从古代中华医药有用柳枝接骨减少疼痛的临床实录，感悟民族自豪[1]。阿司匹林与海洛因两者的合成均为乙酰化反应，反应机理相同，但底物不同，导致产物大相径庭，感悟科学是把双刃剑，要树立正确的价值观和人生观。从陈学思院士团队利用阿司匹林，制备的能改善肿瘤的免疫抑制微环境阿司匹林高分子键合药[2]，感悟民族自豪与文化自信。从实践操作的规范、数据处理的真实准确以及三废处理的分类等环节考察学生的科学素养、学术诚信和环保意识[3]。学生撰写实验心得，反思自身在知识与能力、情感与价值等方面的体会，潜移默化地进行思政熏陶。

2.2 教学模式转变

有机化学实验因课时少，步骤繁琐，传统教学模式单一刻板，枯燥的理论知识无法激发学生的好奇心和求知欲，更无法充分调动学生的主观能动性。为此，教学团队根据实验项目类型和操作难度，采用“微翻转+PBL” “项目驱动式”等多样化教学方法，通过逐步转变角色，实现学生发展中心，从基础验证性实验、设计性实验和综合性实验逐步实现从“低阶”到“高阶”，“守旧”到“创新”，“故步自封”到“自我挑战”的跳跃。

课程均采用课前课中课后三段式评价追踪学习效果，课前发布线上教学资源和测试任务，根据学生的测试反馈针对性备课，课中通过教师引导学生从基础验证性实验“看+听+做”到设计性和综合性实验的“讲+评+做”，逐步实现学生主体，课后通过报告撰写及线上回看复习巩固，加深理解。如正溴丁烷的制备实验中，结合课前疑问，教师主讲课程内容并设置相关问题进行讨论答疑，并演示回流和蒸馏装置操作细节，为实现翻转课堂做铺垫。在环己烯与肉桂酸的制备实验中，以“微翻转+分段式”锻炼学生合理安排实验环节，把握整体进度的良好习惯，此阶段大部分学生能够独立完成整个实验流程。在乙酸乙酯、乙酰苯胺、正丁醚的合成实验以及从茶叶中提取咖啡因的实验，采用了“项目任务式”与“PAD+点评式”为主。将实验大组分小组，项目负责人统筹安排实验项目运行，安排小组成员参与“收集资料，确定方案” “制作课件,设计板书” “课堂讲授、答疑解惑”、“制作视频，检查卫生”各环节。课前，学生通过查阅文献资料，设计实验方案，并与教师沟通确定最终方案，同时教师引导主讲学生通过创设问题情境突破重难点，培养学生的设计与表达能力。课中，学生讲授内容后讨论答疑(学生的提问和答疑均作为加分项)，并鼓励其他组提出不一样的方案，经师生讨论点评后操作，以此培养学生的创新能力与解决问题能力。同时，为训练学生合理安排实验环节及团队合作能力，采用竞争式验收，并对共性与特性问题，进行集中与分散讲解，对症下药。实验结束后，对不同方案产物的纯度与产率进行比较，课后，讨论总结。课后通过撰写实验报告记载收获与感受，大部分同学都认为做好实验细心规范是首要，团队合作很重要的感悟。

2.3 教学评价革新

传统的实验成绩评价方式主要是根据实验报告的成绩核算出最终成绩。这种单一的成绩评定方式，不能全面反映学生实验课的学习情况，容易造成学生只注重报告的书写，而忽视实验的操作以及课堂外知识的拓展。

为了全面、客观、公正地反映学生实验课的学习情况，提高学习积极性，教学团队建立了一套详细的、多元化的成绩评定体系，最终成绩=预习报告(10%)+实践操作(40%)+实验报告(15%)+翻转课堂(35%) (表1)。翻转课堂模式全方位考核项目小组自主设计实验方案的能力，组内评价个人在团队中的贡献，组间互评团队协作创新能力。

表1 实验成绩的评分标准

每一个实验的操作部分满分40分，根据操作的重点、难点制定详细的评分标准，如表2。教师在巡查学生实验操作过程中，根据学生的完成情况给出实验操作成绩，一般很难完全按此表格给出实际成绩。通常做法是教师在课堂巡视过程中若发现学生操作中共性错误，将集中讲解，特性错误随时指出要求学生及时纠正。除非有重大操作失误或重复犯错，才会酌情扣分。制定操作评分细则主要是通过知识点的量化与细化，明确操作难点重点，并为后续实验技能竞赛做好有效的指引。

表2 操作评分标准

3 教学成效

通过不断优化的有机化学实验课堂内容、教学方法和考核方式，教学质量显著提高了，学生的综合素质也得到了全面的提升。虽学校为地方应用型本科院校，但在“新工科”背景下，社会对人才的要求更着重于创新与实践能力的培养。经过实验课系统的培训学习，缩短了学生从“科研小白”到自主承担大学生科研项目的过渡期，为学生拓展“第二课堂”，顺利开展科研工作提供了有力的保障，同时也增强了学生对专业的认同感和作为“化学人”的使命感。目前学生陆续在学科竞赛、大学生创新创业实践项目、大学生创新训练项目、“互联网+” “挑战杯”等等比赛获得了不错的成绩。教学相长，以课程目标和人才培养目标为导向的课程改革，以学生为中心，创设学生主动探索知识能力提升的教学环境，凸显地方应用型人才创新思维能力和工程实践能力的培养特色。