本科有机化学相关课程设置与教学新探索∗

王飞翼, 李 峥

(湖北大学化学化工学院, 湖北 武汉 430062)

有机化学是化学相关专业必修的的一门基础课程, 其目的是使学生掌握有机化合物的分类与命名、 基本物理化学性质、经典化学反应及其机理等理论知识, 学好有机化学需要学生掌握有机化合物的结构和构造、 对各种官能团所具有的化学性质了然于胸、 学会对未知有机化合物进行分离提纯和结构表征、了解常见有机化合物在生活中的实际应用等[1]。 同时, 作为一门以实验为基础的学科, 理论学习可以为实验提供指导, 而实验课程又能够帮助学生更好的理解和掌握理论知识的内涵, 为培养和提升学生的学习兴趣、 实践能力和创新能力提供途径,有利于学生综合素质的提高。 我校开设的有机化学相关课程包括: 有机化学、 有机化学实验、 波普解析和有机合成化学等,这些课程不仅将复杂的有机化学课程进行了更加细致的拆分,而且有利于更加全面和深入的学习有机化学。

1 有机化学课程设置与优化

有机化学不仅是化学学科里一个重要的分支, 而且也是很多交叉学科所必修的基础课程, 例如我校材料学、 生态学、 环境工程和生物工程等专业都开设有有机化学这门课, 很显然,有机化学在理工科的高等教育中是占据着非常重要的地位的。在本科教学中, 有机化学理论知识的讲授一般都是与实验课程相结合, 二者相辅相成。 我校在实际教学过程中, 经历了多年的探索和积累, 在课程设置与内容安排上也在不断进行优化[2]。

1.1 教学目标与课程设置

有机化学本科阶段的理论知识讲授重点主要是使学生掌握重要类型有机化合物的命名、 物理化学性质、 经典化学反应及其机理、 实际应用等, 同时要求学生初步掌握有机化合物的结构与理化性质之间的关系, 掌握有机化合物的基本表征方法,了解构象和立体化学方面的知识, 并对一些有机化合物在生产生活中的实际应用有初步的了解。 在掌握有机化学的基础理论知识之后, 通过实验课锻炼学生动手能力、 形成良好的实验习惯、 实事求是的科学态度和优良的绿色环保意识等, 实验实践对理论知识的消化吸收也能起到很好的促进作用。 通过科学合理的安排理论与实验课程, 引导学生对实验现象和实验结果进行批判性的分析和反思, 运用科学的思维和研究方法来分析问题、 改进方案、 解决问题。 希望通过有机化学这门课程的学习, 不仅提高学生的专业基础知识, 而且更进一步培养学生学习能力和解决问题能力, 锻炼学生思维, 提高学生的综合素质[3-4]。

基于上述教学目标, 为了将理论教学与实践教学进行良好的结合, 相互促进, 提高人才培养的质量, 一般有机化学理论课与实验课安排在同一个学期进行, 不过实验课的安排稍稍滞后于理论课, 这样有利于在掌握一定的理论知识之后, 利用实验验证所学习到的理论原理, 并用理论知识对实验内容进行更好的指导, 培养学生实验设计能力, 通过实验巩固所学理论知识。

1.2 主要课程教学内容

有机化学理论课内容繁多、 信息量较大, 根据最新的教学大纲要求主要涉及烷烃、 不饱和烃、 环烃、 旋光异构、 卤代烃、 醇、 酚、 醚, 醛、 酮、 羧酸及其衍生物、 含氮化合物、 含硫、 含磷和含硅有机化合物、 周环反应、 杂环化合物、 糖、 蛋白质与核酸以及有机化合物的结构表征等, 大约包含15 个重点学习章节和6 个选学章节, 包括学习他们的命名、 理化性质、 经典化学反应及其机理、 有机化合物的表征等。 整个理论课程前期基本是从简到繁、 从易到难的爬坡式学习阶段, 到后期慢慢又是一种从难到易的过程, 特别是后期相关的选学章节通常与一些交叉学科联系紧密, 例如生物学等, 任课教师可根据自己的研究方向在某些章节作进一步的拓展。

我校有机化学实验课一般分为两个学期进行, 第一学期主要包含蒸馏、 分馏、 萃取和重结晶等基础实验, 这也是有机化学里的基础分离提纯方法, 通过这些基础实验的学习与锻炼,使学生对有机化学实验室和有机化学实验有一个基本的认知,懂得有机化学实验中的安全知识与防护措施, 熟知有机实验常用的玻璃仪器与设备, 学习观察实验现象、 记录和处理实验数据、 对实验结果进行科学分析, 增强分析和解决问题的能力,养成良好的科学态度和实验作风。 第二学期主要是一些较为综合的有机合成实验, 例如三苯甲醇的制备、 肉桂酸的制备、 乙酰二茂铁的合成与分离纯化等, 通过这些综合实验的锤炼, 进一步提升学生整合化学实验技能的能力, 从实验方案的设计,到实验细节的展开, 再到具体操作, 以及最后对实验数据和实验结果的分析, 得出实验结论。 通过两个学期循序渐进式的实验锻炼, 使学生掌握有机实验操作的基本技能, 能够独立设计基础实验, 完成常见有机化合物的制备, 具备基本的科研素养。

2 有机化学教学新探索

理论教学与实验教学相结合, 是一种很好的教学模式, 它区别于纯理论教学的地方就在于通过大量的实验实践验证课本所学习到的理论知识, 能让学生充分领悟课本知识的内涵, 对于提高学生的学习积极性有很大的帮助。 同时, 通过自己动手进行实验, 有利于培养学生发现问题、 分析问题、 解决问题的能力, 有利于培养学生好的思维能力和行为习惯, 也有利于提升学生毕业后面对社会的适应能力、 竞争能力。 最重要的一点, 我们经过多年的教学实践, 发现在教学过程中, 除了让学生学好知识之外, 让学生充分了解所学知识的实用性, 以及提高学生在生活中明辨是非的能力, 也是非常重要的。 显然, 我们在高等教育的过程中, 即便是一门专业课程, 德育教育的融入也是必不可少的, 甚至需要将其放在最优先的位置去考虑。随着国家对高科技以及卡脖子技术的需求进一步加大, 我们高校作为人才培养的摇篮, 要进一步通过基础教学引导和培养学生的学习能力、 探索精神, 为国家培养有用的人才[5]。

2.1 理论与实际相结合, 科学运用有机化学小知识培养学生学习兴趣, 提高学习效率

兴趣是最好的老师, 培养学生的学习兴趣是一门非常重要的艺术, 特别是现在对化学感兴趣的学生有下降趋势, 怎么样利用有机化学吸引学生的兴趣, 提高课堂教学质量是我们老师需要思考的问题。 有机化学的课程内容特点是理论性较强、 内容繁多、 信息量较大, 很容易让学生觉的枯燥乏味, 丧失兴趣。 因此, 将理论学习与生活实际挂钩, 理论与实际相结合是培养学生兴趣的有力手段。 在课堂上, 我们尽可能的将学习到的理论知识与生活中的常识问题进行串联, 用有机化学知识去解释一些生活中的现象, 提高学生的学习积极性。 例如: 我们生活中常见的汽车加的燃油, 加油站有92#、 95#和98#的乙醇汽油, 那么汽油的这种标号是基于什么原理进行的划分? 为什么现在加油站的燃油都是乙醇汽油, 为什么要加乙醇? 加乙醇的利弊在什么地方? 诸如此类都是很接近生活实际的问题, 带着这些问题进行相关章节的学习, 教学效果明显提升。 这种将理论与实际进行结合的教学方式, 既可以培养学生的专业兴趣, 也可以提高学生的学习效率。

2.2 理论联系实际, 科学教育, 培养学生学习能力和解决问题能力

有机化学理论学习一个重要的应用方面就是为实验做指导, 理论联系实际, 培养学生动手能力、 学习能力和解决问题的能力。 那么在教学上, 如何选择正确的教学方法达成上述目标, 也是我们老师需要思考的问题。 例如: 在有机化学实验室, 我们一直在思考如何让学生自己学会做实验, 通过自己学习到的理论与实践知识在实验室自己设计实验, 自己动手验证理论。 基于这种想法, 我们在有机化学及其实验教学过程中,我们不是单纯的让学生 “照方抓药”, 按课本实验步骤当 “操作工”, 进行 “填鸭式”、 “完成任务式” 的教育, 而是在对学生的理论知识与操作基础进行强化之后, 安排新的实验课题,让学生自己查阅资料、 设计实验方案、 自己规划实验步骤、 分析实验数据、 总结书写实验报告, 这样的教学方式有利于培养学生的主观能动性、 提高学生学习能力和解决问题能力, 对提升学生的综合科研素质非常有利。 这方面的教学内容我们一般是安排在第二个学期的有机化学实验课中, 这时候学生的有机化学理论知识与实验操作都有了比较好的功底, 能够很好的进一步提升学生的综合科研素质。

2.3 实验验证理论, 激发学生对有机化学的兴趣,在实验中培养学生探索精神

有机化学理论课搭配相关的实验课, 实验内容层层递进,慢慢激发学生的学习兴趣, 并引导学生对新的实验内容进行进一步的探索, 同时将学习到的理论知识要点在实验中进行验证, 培养学生学习上的成就感和探索精神。 例如在重结晶实验中, 当因为一些原因而迟迟无法结出晶体时, 学生其实是有一些挫败感的, 那么要想实验成功就可以尝试一些补救方式方法, 如加入晶种或摩擦器壁等, 这些是课本上教给我们的方法, 如果在实验中, 学生依此操作而使实验获得成功, 相信给予学生的成功和成就感会让其印象极为深刻, 同时也可以通过这种教学方法慢慢培养学生的探索精神, 提高学生面对困难时候的解决问题能力。

3 结 语

有机化学是化学相关领域一门至关重要的学习和研究方向, 是一门传统的学科。 如何教好一门传统课程, 在老树上结出新芽, 因应教学形势的新发展一直是我们教育工作者思考的问题。 通过总结以前的教学内容和方式, 探索新的教学方法,充分平衡好理论和实际之间的关系, 将更多的实践内容带入课堂, 激发学生学习兴趣, 培养学生学习能力和解决问题能力,挖掘学生的探索精神, 培育出综合素质优秀的学生, 为国家和社会提供有用的人才是我们一直追求的目标。