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有機化學實驗精品課程建設的探索與實踐論文
化學是以實踐為主的學科，而“有機化學實驗”則是一門重要的基礎實驗課，是我校化學、化工、材料、生命科學等多種學科學生必修的主干課程之一。通過有機化學實驗教學，不僅能培養學生熟練的實驗技能，加深對有機化學基本理論和概念的理解，還可逐漸培養學生觀察、思考、解決問題的能力，樹立嚴謹的科學態度和良好的工作習慣，以提高學生的綜合素質和創新能力。1999年，廈門大學化學化工學院啟動本科基礎化學實驗教學改革，以素質與創新精神培養為重點，以“以學生為本”的實驗教學理念為依據，對管理體制、課程體系和教學內容體系進行全面的改革。實踐證明，實驗教學改革取得了一定成效，2005年我院化學實驗教學中心榮獲教育部公布的化學類第一批國家級實驗教學示范中心稱號。作為廈門大學國家級實驗教學示范中心的一員，有機化學實驗課程組每年承擔全校不同專業近千名學生的實驗教學任務。本文結合我校有機化學實驗教學的具體情況，闡述了建設“有機化學實驗”精品課程的探索與實踐。精品課程的建設必須要有整體的、全局的觀念和視野，應以現代教育思想為先導，以建設相應層次的、具有較強針對性和適用性的優秀教材為核心，以提高師資隊伍素質為前提，以教學內容現代化為基礎，以現代信息技術手段為平臺，以科學的管理體制為保障，是集觀念、師資、內容、技術、方法、制度于一身的整體建設。所以我課程組建設“有機化學實驗”精品課程的目標是創建課程新體系、優化課程內容，創建高水平的教學條件，建設高水平師資隊伍，改進教學方法、提升教學質量。
一、創建課程新體系，優化課程內容
根據有機化學實驗課的大綱要求和教學目標，我們對教材中的實驗內容作了精心安排：基本操作訓練→合成實驗→系列實驗→專題實驗。在實驗一開始先安排三個基本操作訓練：蒸餾、重結晶及熔點測定。經過幾次訓練之后，學生對有機化學實驗儀器和實驗技術有了一定熟悉和了解，這時便轉入合成實驗，將其他基本操作結合到合成實驗中進行訓練，如將分餾結合在乙酰苯胺的制備中訓練，水蒸氣蒸餾結合在肉桂酸的制備中訓練。在加強基本操作訓練的基礎上，我們增加了多步驟合成實驗的分量，將原來分散的、單獨的實驗組合成相互聯系、前后呼應的系列實驗，并且注意與理論課講授的內容相配合，同時兼顧有機反應類型及實驗的基本操作。這就要求學生從一個基本的原料出發，進行多步驟的合成，每一步合成既是獨立的一個實驗，所得產品又是下一步合成的原料，既獨立又相互聯系。系列實驗的開設，促使學生重視基本操作，認真對待實驗的每一步驟，認識到操作中的一步不慎都將直接影響到下一步的實驗，從而提高了學生對實驗的興趣，也便于教師評估學生的實驗技能。系列實驗的優越性還在于將上一步的產物作為下一實驗的原料，這樣既可緩解試劑供應緊張的矛盾，節約經費開支，又能培養學生綜合利用的思想。此外，我們還開設了一些專題實驗，不斷補充新實驗，使之與教師的科研方向相聯系。2008年在化學系2006級開設了研究型實驗，由教師提供實驗項目，學生根據所選的課題進行文獻調研、擬定實驗方案。從設計實驗方案，到動手做實驗，每一步都要動腦筋，都充滿挑戰。實驗中遇到的挫折，可以使學生體會到攀登科學高峰的艱辛，更激發出強烈的求知欲和創造力，最終體驗到解決問題后的喜悅。由于實驗時間相對自由，實驗內涵豐富，學生實驗技能、設計能力、解決問題和分析問題的綜合素質可以得到全面提高。
在新的教學體系的指導下，我們對課程內容進行相應的整合、重組和優化，以適應21世紀人才培養的需求。刪除了像硝基苯等毒性較大、污染較嚴重、危害師生健康的實驗，增加了一些實驗難度較大的反應系列及反應類型。這些實驗在一定程度上體現了有機合成方法的進展，促使學生總結、靈活運用前階段所學到的知識與技能。另外，將兩個較短的實驗安排在一天內進行，如乙酰水楊酸的制備和甲基橙的制備一天完成;或在一個需要較長反應時間的實驗中交叉進行另一個實驗，如從茶葉中提取咖啡因的實驗，利用反應時間長的特點，穿插進行柱色譜的實驗。這樣既可避免單獨的基本操作訓練占用大量實驗學時，又能達到訓練的目的，在不增加學時的情況下，學生能得到更多的合成實驗訓練，并且緩解了實驗時數逐年減少的矛盾。近幾年，有機化學課程組教師還積極參與教學內容的改革，對一些實驗結果較差的實驗進行條件優化，例如：安息香及阿司匹林合成實驗的改進，較大幅度地提高產率，既保證實驗的教學效果，又提高學生實驗的積極性。除此之外，還開發出近20個新實驗，開設多個研究型課題供學生進行研究型實驗，發表了20余篇教學論文，并將其應用于基礎教學中。在基礎實驗教學中引入現代合成技術(微波輻射合成技術和超聲波技術)和現代分析手段(氣相色譜儀、紅外光譜儀)，既可節約實驗課時，又可豐富實驗內容，促使學生拓寬視野，了解科技前沿。研究型實驗教學創造了一種滿足學生渴望獨立學習、獨立實踐的環境，激發了學生強烈的求知欲，這是一條培養創新型、復合型人才的新途徑。
我們采用“小量-半微量-微量”的教學模式，能對學生的操作進行系統地訓練，節約實驗試劑，縮短實驗時間，增加訓練內容，同時能滿足“綠色化學”的要求，減少對環境的污染。1991年在國內率先將常量實驗改為小量實驗，試劑用量為原教材中用量的1/2～1/3。1999年在化學系基地班開設半微量、微量實驗，試劑用量為常規用量的十分之一至幾十分之一。小量、半微量、微量及多步驟合成實驗的教學模式受到學生的普遍歡迎與好評，學生反映說：“半微量、微量操作雖然難度比常量操作大，但對提高自己的實驗技術水平和認真細致的工作作風是大有益處的;半微量、微量操作實驗儀器小，試劑用量少，實驗的精度增加了，一點都馬虎不得，但只要你多動腦筋，嚴格按操作規程做，得到的收獲更大。”
二、加強立體化教材建設和實驗室建設，創建高水平的教學條件
1.立體化教材建設
教材是教學內容的主要載體，教材建設是搞好教學的基礎。1991年，我們出版了《實用有機化學實驗》教材，經11年全校各專業學生使用，取得了較好的教學效果。隨著有機化學實驗技術的不斷發展以及現代分析手段在有機化學領域的進一步廣泛應用，有機化學實驗的教學內容和手段已經發生了較大變化，且由于人們綠色化學意識的提高，該書已不能滿足當前教學改革的需要。為了適應當前教學改革的需要，我們在學校教材建設項目的支持下，于2003年在原實驗書的基礎上，參考近年來國內外出版的同類教材，在編排體系和實驗內容上進行了較大的修改和補充，刪除了部分毒性大、污染嚴重的實驗，增加了小量、半微量、微量及多步驟實驗內容，新編寫了《小量、半微量、微量有機化學實驗》教材，這本教材于2006年入選國家“十一五”規劃教材，將由高等教育出版社出版。
教材的建設不僅僅局限于簡單的一本教材的建設，還需要著眼于整體，建立一個完整的系統。近幾年來，不斷有年輕的新教師和大量的研究生參與有機實驗的教學工作。由于教學經驗不足，加上本人所受的有機實驗技能訓練也參差不齊，因此對有機化學實驗任務與要求的認識和理解也不同，特別對基本實驗操作的規范要求上不完全統一，這就在一定程度上影響了有機實驗課的教學水平，也制約了有機化學實驗教學向更高水平發展。為了統一要求、統一標準、規范基本操作，公平、公正地評價學生的實驗成績，以及方便教師備課，我們編寫了《基礎有機化學實驗指導》講義。配套的教師用的指導書有利于教學內容系統化和實驗操作規范化，提高實驗課的教學質量。
為了適應教育技術的發展，我們不僅致力于紙質教材的建設，還開發了相應的實驗課程網站。課程網站是課堂教學的延伸，在運用多媒體組合教學的同時，架設課程網站是十分必要的。為配合多媒體授課，我們在學院網絡上架設了“有機化學實驗課程網站”，完成了相關的CAI課件及幻燈片，并將課程介紹、課程信息、教學大綱、任課教師信息、補充習題、電子教案、學習指導、CAI課件等全部上網。本課程所建立的網絡立體教學平臺，為學生的自主式學習和課后復習提供了很多便利條件，實現了課后師生之間、學生之間的網上交流。
2.實驗室建設
近幾年來，為了改善學生的實驗條件和環境，學校給予大量的資金投入，為學生各配備了一套半微量和微量合成儀，并新購置了一批較先進的實驗儀器，為提高實驗教學水平奠定了良好的基礎，同時加強了對學生掌握和使用現代分析、測量儀器的訓練。
2004年，學校又投入四百多萬經費，對漳州校區新實驗室進行全面裝修，所用儀器設備均重新購置，學生實驗室面積已達2000多平方米，可同時供300多名學生使用。2007年，還在每間實驗室配備了多媒體設備，為全面實施實驗課程的多媒體教學提供了硬件條件。經過幾年的努力，目前實驗室的軟硬件設施已達到國內領先水平。
三、建設高水平師資隊伍
師資隊伍建設是精品課程建設的堅實基礎和核心，只有建立一支精干的高素質教師隊伍才能保證精品課程的高水平。近年來，我們非常重視師資隊伍的建設，采用引進與培養相結合、學歷培養與教學實踐相結合、教學與科研相結合等多種方式，建立了一支年齡、職稱、學歷結構合理的高素質教師隊伍。目前有機化學實驗課程組共有16位教師，主要由中青年教師組成，其中教授3人，副教授8人，講師3人;具有博士學位的12人;留學回國人員6人。教師隊伍學緣分布寬泛，其中學士、碩士、博士學位至少有一項在外校獲得的有13人，占81%;10位教師曾到美國、法國、香港做訪問學者或攻讀博士學位。多數教師教學與科研相結合，主持和參與教學和科研項目40余項，公開發表的教學科研論文過百篇，主編和參編的教材2部。新參加教學工作的教師，均由具有豐富教學經驗的優秀教師輔導，學習優秀教師的教學理念、教學方法和教學經驗，試講合格才能上崗，在優秀教師的傳、幫、帶下逐步走上主講崗位。本課程組還經常組織教學觀摩和教學研討活動，請有豐富教學經驗的優秀教師做示范教學、介紹經驗、交流采用現代教育技術教學心得。在近幾年學校及學院組織的青年教師教學技能比賽中，本課程組的青年教師所講授的實驗課取得很好的成績。
四、改進教學方法，提高教學質量
隨著現代教育技術的發展和普及，多媒體教學逐漸走進教室，大屏幕投影和網絡多媒體計算機等先進的教學設備進入課堂，代替了黑板加粉筆的傳統教學模式，極大地提高了教學效率與教學質量。從2006年開始在2004級試點采用多媒體授課，2007年起所有有機化學實驗教學班全部采用多媒體授課。實驗課前要求學生配合網絡課程先做好預習，寫好預習報告。經過指導教師的檢查合格才能進實驗室。實驗課中教師采用計算機多媒體來演示實驗操作內容及注意事項。學生操作實驗過程中教師全程指導和當面答疑。在教學方法上，注重將系統講授與啟發式教學相結合，教師講解與學生討論相結合，學生自學與教師重點講解相結合，理論教學與實驗教學相結合。在實驗過程中不斷引入新實驗和新技術。例如用微波輻射法合成苯氧乙酸，該方法比常規法節省了1.5小時;2008年又把超聲波技術應用于2-甲基-2-己醇的制備實驗中，解決了本實驗引發較難的問題。這樣的教學方法使得教學多樣化、形象化，達到了生動、形象及規范化的教學效果，提高了教學質量。
五、實踐效果
幾年來的教學實踐證明，我們所進行的實驗教學改革探索是成功的，這為有機化學實驗精品課程的建設奠定了扎實的理論和實踐基礎。1994年我們所承擔的有機化學實驗課與理論課一起被評為校優秀主干課程，并在“211”預審中獲國家教委好評。2005年有機化學實驗課被評為廈門大學精品課程，2008年有機化學實驗課程獲校級優秀教學成果二等獎，同時被評為福建省精品課程。在參加的六屆全國大學生化學實驗邀請賽中，我系“基地班”的同學共獲得四屆有機實驗個人一等獎，一屆有機實驗個人二等獎的好成績。廈門大學化學化工學院成功舉辦2004年全國第四屆大學生化學實驗邀請賽(共有32所重點高校參加)，本課程組承擔了有機化學實驗部分的命題及實驗工作，受到其他兄弟院校的好評。
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