近年来随着科学技术的快速发展,许多现代化仪器、新的方法引入到有机合成过程中,但大部分高校有机化学实验教学所采用的还是旧版的有机化学实验教材。这些教材是根据有机化学理论课程的内在逻辑和技术体系的系统性而编写的,具有全面性(包括了几乎所有的有机反应类型和有机化学实验所需的全部技巧)。但同时也存在一些缺陷:首先就是实验太多,与有机化学实验的较短学时数不符而无法全部开出;其次就是实验的独立性不强,各个实验之间在理论内容和实验技能方面有严重重叠,导致教学时间和资源的浪费;再次,实验与实验之间缺乏联系,这与实际化学过程(包括化工生产、科学研究)中产物的合成需要多步来完成的情况不符合。最后,大部分实验教材不能因地制宜,与当地优势产业紧密联系起来。而相应带来的主要问题有浪费药品(每个实验的原料都需购买)、环境污染、不利于学生实践能力的提高和科研素养的培养[1],更甚者损害了学生对化学实验的积极性与兴趣。
1实验课班型较大,教学效果差
有机化学实验教学具有一定的危险性,容易发生火灾、有毒气体中毒等事故,为提高教学效果,有效预防事故的发生,对于有机化学实验教学一般以小班授课为宜。但是很多高校,特别是独立学院在“成本”是首要考虑因素的前提下,必然导致要“大班授课”,导致教学效果不好。这样培养出来的学生综合能力和创新能力不足,很难达到培养应用型人才的目的,不能适应现代社会的需要,所以有必要对当前的有机化学实验教学进行改革。
2有机化学实验教学改革思路
针对综上所述独立学院有机化学实验教学过程中存在的问题,在实验教学教学过程中我们不断摸索、讨论,认为可以从以下几方面入手,提高实验教学质量。
2.1改变思想,提高认识
有机化学是一门以实验为基础的自然科学,有机化学实验能提高学生的学习兴趣,培养学生的观察能力、逻辑思维能力、探究能力。但是在有机化学实验教学中,我们发现很多学生对有机化学实验课的重要性没有足够的重视,认为有机化学实验气味重、毒性大、危险等,是有机化学理论课的附属课程,没有有机化学理论课重要。因此,在首次实验课中,我们会想办法列举一些生动的实例来说明有机化学实验对人类和社会的巨大贡献,使学生明确有机化学与生产生活密不可分,激发学生对有机化学实验的兴趣,提高学生做实验的积极性[8]。同时,我们增加了一些实用性和综合性的实验,如茶叶中咖啡碱的提取等实验,并结合其在生活中的应用,让学生明白有机化学实验不仅非常有趣而且“有用”[9]其次,我们每学期举行实验技能大赛,以实验操作为主,以笔试为辅,对大赛成绩优秀的学生进行奖励,并在学年综合测评时加分。通过这些办法,使学生更加重视有机化学实验课程。
2.2修改教学计划,制定新大纲,编写新教材
针对有机化学实验教学过程中学时少,知识点多的特点,为适应当前独立学院培养创新型、应用型人才的需求,我们修改教学计划,编制了新的教学大纲,在此基础上,优化实验内容,并根据学校现有的条件、地域发展优势等编写了新的有机化学实验教材。这样“教学计划———教学大纲———教材”一个新体系完全能适应学校培养目标的要求。
2.3加强实验教学方法改革
在有机化学实验教学中,有机化学实验技术是高校化学及其相关专业学生必备的基本科学素质之一;教学内容和课程体系的改革是高等学校教育改革的重点和难点,而实验教学改革又是难点的难点。传统的有机化学实验教学,多数是以掌握基本操作技术、验证有机化合物的性质及合成方法为目的,其大多依附于理论教学,这种依附于理论教学的实验教学,无论是实验时间安排还是实验内容都阻碍学生自主性和动手能力的发挥和发展。针对这一现象,我们大胆转变实验教学观念,改革实验教学内容,打破原有传统的实验教学模式,按模块化[10]方式将实验教学进行整合,并配以PBL(Problem-basedLearning)教学法[4],树立以问题为基础,以能力培养为中心,促进学生个体及创造性发展的新的实验教学体系。(1)“模块式”教学法:有机化学实验模块教学就是将原有的实验教学内容进行合理的划分、归类和综合,合理地设置符合当地优势产业的新型实验项目,将有机化学实验划分为“基础操作实验”、“综合实验”、“绿色化学实验”三个模块,初步形成了新型的有机化学实验教学体系。采用“模块式”有机化学实验教学,教学效果明显优于传统的教学方式。按三大模块教学,实验目标更明确,实验方法,实验手段更贴近生产实际,与当地企业联系更为紧密,培养了学生综合解决问题的能力。在多学时实验教学的情况下,把实验内容分层次模块化,便于递进式教学,利于学生的知识积累和能力形成转化。我们通过对几届学生进行模块式教学实践,切实体会到有机化学实验模块化教学比以往的传统式教学有如下优势:能根据不同专业课时不一的现状,灵活选择教学内容;更有效地实施因材施教;进一步提高学生的学习自主性;有利于学生实验动手能力和科学素质提高。(2)“PBL”教学法:以问题为基础的学习(Problem-basedLearning,PBL)模式,是和以授课为基础的学习(Lecture-basedLearning,LBL)模式相对而言的。PBL是以问题为基础的教学法,强调以学员为中心,以教员为主导,运用科学的方法发现问题,以问题为基础,围绕问题查阅资料,进行思维、推理、讨论,充分调动学员的学习积极性,形成自主学习的能力,以提高学员分析和解决问题的能力。LBL是以授课为基础的传统的教学法,以教员讲授为主体,学员被动接受,采用多媒体技术,以记忆、灌注、强制为特点,系统地讲解基本理论知识。PBL与LBL在教学设计理念、实施方式以及教学效果等方面具有明显不同[11]。
2.4发挥有机化学网络课程与精品课程的优势,充分利用现代化教学手段
有机化学是我校的重点学科,是学校的精品课程。有机化学实验是精品课程的一部分。精品课程在我们学的主页有专门的网页(网络教学平台),包括课程介绍、大纲、课件、教学录像、多媒体动画、实验指导、作业习题、参考资料、答疑讨论等。网络教学平台的构建与实施为教学方法与教学模式的变革提供了新的物质基础。现代教学技术和传统的教学手段的结合是教学发展的时代要求,教学手段的现代化已经成为教学改革的重要方向。有了这样一个教学平台在上课之前,学生预习与课后复习时可以在网络教学平台上查阅先关课件与资料,观看教学录像与多媒体动画,而且还可以通过答疑讨论版块对有疑问的地方与老师和其他同学进行在线交流。因此,精品课程教学平台的发展,有利于提高学生们课前预习与课后复习效率,进一步提高教学效果。
3结语
以提高学生创新能力、应用能力、综合能力为目标的有机化学实验教学,通过教学计划的修改、大纲的制定、新教材的编写,教学内容的优化和调整,PBL、模块式教学方法的改革以及现代化教学手段(网络教学平台)等的应用,使学生做实验的主动性和积极性有了极大地提高。经过3年的实验教学改革,学生对有机实验的兴趣增加了,能在书写实验报告的过程中提出自己对某个实验的一些改进方法或想法,不仅极大地提高了学生的逻辑思维能力、应用能力,也为后续的综合实验以及本科毕业论文阶段打下了坚实的基础。当然,有机化学实验教学的改革仍需我们根据学校、学生的实际情况,逐步地在教学过程中开拓新思路,发现新问题,总结好经验,不断提高教学质量。
作者:李冲 单位:北京理工大学珠海学院化工与材料学院