金课下的有机化学实验教学改革实践

关键词:有机化学实验;金课;改革

金课概念是在2018年8月教育部印发的《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》中首次出现［1］，核心内容是淘汰低阶性、陈旧性和不用心的水课，打造具有一定高阶性、创新新和挑战度(即“两性一度”)的金课(一流课程)。“高阶性”即以培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维为目标，将知识、能力和素质三者进行有机融合［2－3］;“创新性”，是赋予课程前沿性和时代性的内容，通过先进和互动教学形式，获得具有一定探究性和个性化的学习结果;“挑战度”，即课程目标的达成过程具有一定的难度，难度的设置必须与学生的基础及教师的教学技能相适应，即常说的“需要跳一跳”或“垫垫脚尖”才能“够得着”［4－5］。有机化学实验属化学及相关课程的专业基础必修课程，是学生入学后的第二门专业实践课程，学生对该课程知识和实践操作的掌握程度，会对其后续的专业必修课产生较大的影响，因此，将有机化学实验建设成为金课势在必行。

1现阶段有机化学实验存在的问题

1．1课程内容陈旧

目前有机化学实验课程内容的安排，多是以课程教学大纲为依据，按照总课时数的分配，由任课教师从订购的现成出版社教材选取一定数量的实验进行教学，由于金课概念的提出时间不长，出版社教材的实验内容不具备明显的“两性一度”特征，而是多为诸如“乙醇的分馏”、“茶叶中咖啡因的提取”等验证性实验，缺乏设计性和创新性实验，甚至有些实验教材使用多年未更新，不具有时代的前沿性，缺乏“创新性”。1．2教学模式效率低传统的教学模式基本过程是学生预习、教师讲解、学生操作、教师巡回指导、学生提交实验报告、教师批改等环节依次进行。学生预习任务一般局限于让学生按照格式书写预习报告，易流于形式，难以跟踪监督每个学生是否真正按要求完成;实验开始前由教师先讲解实验步骤，学生听完后按照课本实验步骤和教师强调的注意事项进行实验操作，缺乏“挑战度”。由于学生人数较多(通常每个大组达20人左右)且每个学生操作进度不一，老师巡回指导过程中难以注意到每个学生的操作(如仪器装配的顺序等)是否规范，不清楚有些错误是哪些学生造成的(例如天平附近撒落不少粉末试剂)，部分学生因不熟悉操作而在实验课程考试时仍出现如温度计水银球的安装位置不正确等不应该出现的错误，甚至出现因监管不到位出现个别学生取用硫酸时错误操作导致皮肤烧伤的严重后果。因仪器设备数量限制等原因，常出现2人一组进行实验，学生的动手操作机会少，增加了操作失误的机率。

1．3教学过程缺乏跟踪反馈

学生提交的实验报告，主要是以实验数据记录和计算处理为主，很少对实验现象或实验结果偏差的分析过程，缺乏“培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维为目标，将知识、能力和素质三者之间的有机融合”的“高阶性”。教师批改完实验报告以后，在新课时不注意对上次实验进行总结归纳和指出主要问题所在，或者指出问题时没有针对出现错误的学生(即学生虽然知道教师指出了错误，但不清楚自己是否错了)，导致同样的错误又出现在新的实验课上，学生能力提高缓慢，教学效果不佳。1．4课程考核方式单一、不科学现阶段的有机化学实验课程考核主要由平时成绩和课程考查(考试)成绩组成，分别占课程总成绩的30%和70%。平时成绩由考勤、课堂表现以及实验报告成绩组成，从实际效果来看，平时成绩对学生操作习惯的养成占有重要地位，也是课程成绩是否优秀的决定因素，但是其所占的比例低且考核方式不规范、不科学，一般主要依靠实验报告进行评定，难以全方面体现学生的平时表现;课程考查是学生独立完成一项实验操作，教师根据评分标准进行打分，但实际上在考查的过程中，教师不可能同时注意到每个学生操作的各个关键点，得到的成绩也难以全面真实反映学生的操作水平。

2基于金课的有机化学实验教学改革

2．1科研与实验课程衔接融合将课程教学大纲要求的有机实验基础教学项目内容与部分有机化学科研任务相结合，或者将原有的内容设计成为具有科研任务属性的实验项目，增加具有一定高阶性、创新性、挑战度的设计性、综合性实验内容比例，减少重复的验证性实验操作，以培养学生独立思考、实事求是、团结协作的科学素养以及专业实验操作的创新思想和逻辑思维，同时可以解决部分基础实验设备不足的问题。例如“茶叶中咖啡因的提取”和“黄连中黄连素的提取”均为验证性实验，操作内容大部分是相同的，可以将前者设置为基础验证性实验，将后者改为综合性实验，让学生按2人/组按照查阅黄连素资料、设计提取实验方法、小组间方案论证、教师审阅、学生操作等环节进行实验。大部分教师承担有校级、区级等不同级别的科研任务，可以将部分目标要求不高、技术不复杂但需要量化统计数据(例如正交实验数据)的内容分出来作为创新设计类实验项目，学生有机会提前学习后期毕业设计所需的实验技术和数据处理方法，例如可以初步识别一些简单有机物结构官能团在红外光谱图中的波数特征，也提前接触网络期刊数据库中文献查阅的方法，同时也增强有机化学实验的前沿性、实用性，逐步培养学生的创新意识和思维。

2．2创新模块化混合式教学模式

目前学校已基本都建设了诸如超星等的教学平台，可以通过推动建设和完善线上线下教学、创新模块化设计的模式解决传统灌输式教学存在弊端。教师通过超星平台客户端传操作视频、课件等，并制作少量、重点的预习任务并限定完成时间，让学生在预习时有主动性和针对性，教师监控预习效果也有参考依据，充分了解学生对知识点的掌握情况和存在的问题，在线下教学时有的放矢，例如在“乙醇的分馏”实验之前，教师实验预习任务(内容包括采用的实验装置等)，上传分馏装置的安装操作视频，布置习题(如温度计的水银球位置?)，经教师批改合格后才被允许进入实验室。在进行具体的实验项目之前，将有机化学常用的试剂取用(如硫酸的取用)、蒸馏、分馏、萃取等重要基本操作独立出来成为不同的模块进行训练，通过模块化训练且通过教师考核后才能操作具体的实验，避免因不熟悉搭建装置而手忙脚乱出错。例如在“乙酸正丁酯的蒸馏”实验前，先对学生进行蒸馏装置的搭建操作进行训练，考核合格后才允许进行乙酸正丁酯的蒸馏，这样就可以大幅提高实验的正确率。

2．3科学化的评价结构和多元化的考核方式

有机化学实验课程目标的达成，需要及时、全面、科学和多元化的课程考核反馈。考核的结构由平时成绩和操作考试组成，分别占期末总评成绩50%，其中平时成绩包括预习报告(10分)、课堂表现(40分)、实验报告(20分)、设计实验(30分)。预习报告形式由过去抄写实验内容的方式，改为通过完成教师布置的线上作业(如填空题、选择题、完成反应式等)的方式进行，一方面让学生能够用相对较短的时间更加深刻、精准的掌握实验过程中需要掌握的要点(例如线上作业回答“蒸馏时温度计水银球的位置应该位于何处?”等);另一方面，预习报告的成绩可由线上平台根据教师的设定的答案自动评定成绩，预习报告的成绩评定量化和科学化，而不显著额外增加教师批改预习报告的工作量。课堂表现应在平时成绩的评定中占主要地位，充分利用线上平台的作业模块记录课堂表现，让学生把实验操作过车中的各个关键操作步骤拍照或录制视频上传，一是方便教师查看和评定课堂表现，避免教师因难以同时检查所有学生操作而无法当场给出课堂表现成绩，二是可以让学生在教师总结实验操作错误的地方时，能够自行对照之前拍照或视频记录，找出错误点，避免同样的错误在下次新课实验中再现。在线上平台的活动、讨论、作业、考试、PBL等功能模块设置一定的平时成绩占比，例如设置评分标准让经常参加讨论的学生课堂表现成绩要更高一些，实现考核的多元化，也更全面。实验报告不应仅照实记录数据、现象和结果，否则学生对实验过程中出现的问题不知其所以然，报告易流于形式，教学质量得不到有效的提高。实验报告的考核更应侧重结果与讨论，因其是学生解决实验中出现问题的重要的重要体现，也是实验课程高阶性的重要体现，可安排学生将实验中出现的问题放在线上平台的讨论功能区，学生充分讨论和教师讲解后，实验中出现的共性问题得到统一的解答、个性问题也得到有效及时的“一对一”回复，达到通过实验将学生知识、能力和素质的培养有机融合的高阶性，提升实验课挑战度。设计实验是有机化学实验金课的重要体现，教师根据教学大纲的要求拟定实验题目，实验题目应该以安全、绿色为基本原则，即如果学生实验失败也不会出现安全问题。学生在线上平台对题目进行实验设计。以“辣椒中红色素的提取”设计实验为例，学生通过查阅红色素的性质和提取方法，结合已学的天然有机物提取方法设计实验方案，拟定出方案提交教师审核后即可开始实验。学生在设计的过程中学会思考、在操作而过程中巩固操作技能、在总结的过程中培养逻辑思维能力，逐步掌握科学实验设计的基本步骤和方法。设计实验的考核侧重学生的逻辑思维能力的掌握程度，也提升了实验课程的挑战度。

3结语

有机化学实验是提高学生专业实践操作能力的一门专业基础必修课，将其建设成为一门金课对提高教学质量具有重要意义。教师为主导、学生为主体，按金课标准，通过科研与课程的衔接、混合式教学模式建设、评价考核方式改革等措施提高课程的高阶性、创新性和挑战度。在后续的教学过程中，不断的总结经验、探索新的实践教学方法，将有机化学实验打造成为名副其实的“金课”。

参考文献

［1］刘泳，王峰，等．金课建设背景下的无机化学实验教学改革研究［J］．广东化工，2020，47(12):244－245．

［2］郭慧，牛丽颖，麻景梅，等．中药学专业《分析化学实验》“金课”的一些探索与实践［J］．教育现代化，2019，6(96):89－91．

［3］张劲，刘赛文，彭天英．“金课”背景下有机化学实验教学改革研究［J］．化工时刊，2020，34(03):44－45．

［4］崔节虎，杜秀红，王泽华，等．新工科背景下环境工程专业有机化学“金课”建设与探索［J］．山东化工，2020，49(11):202－203，207．

［5］苏学素．非独立设课有机化学实验考核体系改革的探讨［］．西南师范大学学报(自然科学版)，2020，45(05):178－181．

作者：蔡敏 吴春燕 单位：广西民族师范学院