以科研需求为导向的有机化学教学改革探讨

李珊 黎远成

摘 要：现阶段，随着我国的教育模式的转变，有机化学教学遇到了很多困难。为满足社会对复合型人才的需求，文章针对有机化学教学存在的课时量少、学生学习兴趣低、毕业生能力不高等问题在理论教学与实验教学两方面提出了一些改革意见及建议，以提高教学质量，激发及维持学生学习有机化学的热情，促进学生理论素养与实验技能的全面发展。

关键词：有机化学；教学改革；科研需求；复合型人才

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）03-0130-03

Abstract： With the transformation of the teaching model， the teaching of Organic Chemistry has encountered many difficulties. In order to meet the social needs for compound talents， this paper puts forward some suggestions on Organic Chemistry teaching according to the problems like less teaching hours， lack of interest and non-qualified graduates so as to improve teaching quality， to stimulate and maintain students 'enthusiasm for learning， and to promote students' theoretical accomplishments and experimental skill.

Keywords： Organic Chemistry； teaching reform； scientific research needs； compound talents

有機化学是一门立足于实验，理论与实验并重的基础性学科。经过对有机化学的系统学习，学生不仅可以熟练掌握有机化学的各项基本理论以及各种基础反应，同时具备较高的有机化学实验技能，并且在学习过程中提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，培养学生严谨的科学态度以及锐意进取的科学作风[1-2]。有机化学不仅是化学、化工专业重要的专业基础课，也是材料化学、生物化学、食品化学、环境化学、药物化学等其他众多专业的知识基础[3]。因此，学好有机化学是专业需求，也是学好其他专业课的关键环节。

近些年来，随着高校办学规模的扩大，学生数量急剧增加，而生源质量相对有所下降。同时，由于诸多高校片面追求宽而广的教学计划，导致有机化学课时量严重被压缩，很多专业的有机化学课时量被压缩至一学期，仅仅40-50学时，这种教学模式对有机化学教学提出了严峻的挑战。有机化学内容繁杂，理论性强，且在系统理论之外存在诸多零碎知识点。在实际教学过程中，由于课时量有限，教师为了完成教学任务而在课堂上滔滔不绝地进行理论灌输。而学生面对千变万化的有机化学反应如坠云里雾里，茫然不知自己，从而导致学习有机化学的积极性受挫，学习兴趣逐步丧失，最终学习沦落为应付考试的手段。这种教学方式严重影响了课程的教学效果，也不利于学生后续专业课程的学习。针对目前不利于有机化学教学的种种因素，有机化学改革迫在眉睫，亦是大势所趋。笔者依据自身的工作经验以及教学经历在教学模式、理论教学与实际生活相衔接、基础教学兼顾科研前沿以及实验教学模式等方面对高校有机化学教学改革方向进行了探讨。

一、依据专业需求精简、整合教学内容，注重能力培养

各高校开展有机化学教学会依据本校专业的特色及优势选取适当的《有机化学》教材。目前，市场上已有多个成熟的《有机化学》版本，其内容的编排大都以结构理论为基础，官能团为主线，穿插立体化学、分子热力学、分子动力学、电磁波谱学等内容，覆盖面十分广泛。因而，在有限的教学课时内讲授全部内容，并使学生能够理解、掌握是极为困难的。

不同专业对有机化学各部分内容的要求强度不同，因此针对专业需求可对教学内容进行适当的精简、整合，且在精简、整合过程中不必拘泥于教材本身设置的体系[4]。对于化学、应用化学等专业而言，有机化学是重要的专业课程，教学时间为一学年，课时量充足。因此，教师可以对有机化学各项理论及各种化学反应进行详细讲解，学生理解、接受起来相对容易。而化工专业的课时量偏少，仅在50-60学时。化工专业对有机化学理论要求不高，因此，在教学过程中可弱化理论部分，重点讲述各种有机化合物的化学性质，以特征性反应模式解释同类型的特例化学反应[5]。碳水化合物的性质是食品化学重点研究的内容，而碳水化合物的实质是多羟基醛酮，其性质主要体现在醇羟基及羰基上，因此关于碳水化合物的普通化学性质可以分散到醇及醛的章节中，在碳水化合物这一章节中重点讲述其特殊性质。电磁波谱的理论体系较为深厚，同学难以理解。其实对于非专业从事波谱研究的人员，理论体系稍微了解即可，应将解谱作为重点强调的内容。依据专业特征，通过对教材内容进行精简、整合，教师在完成《有机化学》教学任务的基础上，课时量则可以大大缩短，由于教学内容与专业需求切合程度较高，学生重视程度增加，因而会产生较好的教学效果。

《有机化学》教学内容宽泛，单纯的“教师讲、学生听”的填鸭式教学模式很容易引起学生的反感乃至产生厌学情绪。因此，在教学过程中，应注重并加强教师与学生之间的交流。在课堂上，教师讲解完几个同类型反应之后应对此类型反应的反应机理、化学选择性、区域选择性、立体化学等特征性过程进行归纳总结，在此过程中以启发式的问题向学生提问，并与学生共同探讨鉴定、解决同类型反应的思路及方法。学生则可根据教师的引导作为学习主体独立思考问题，以此发散学生思维，培养其独立思考问题，解决问题的方式及能力[6]。

二、理论教学联系实际生活，学以致用，提高课堂教学效果

有机化学是一门通过观察反应宏观现象而从原子、分子水平上研究反应本质的学科，因而，其理论体系相对晦涩、难于理解。作为有机化学教师，笔者在教学过程中发现，学生在学习初期面对丰富多彩的有机化学世界均能保持较高的学习兴趣。但随着课程的深入，知识量的急剧增加，学生不能及时消化所学内容，因而学习压力迅速增大，学习兴趣会很快消退乃至消磨殆尽。因此，若想使学生一直保持高昂的课堂学习专注力，提高学生对有机化学理论的理解效率，保证学生自始至终的学习兴趣是关键[7]。现代高校学生的課业任务十分繁重，周一至周五天天有课，甚至周末亦有课程安排，这种高压的教学安排模式留给学生消化学习内容的时间寥寥无几，往往是上一节课的内容尚未完全理解，新的内容又布置下来，日积月累，巨大的学习压力使学生放弃学习的主动性，甚至产生厌学、弃学的情绪。

有机化学又是一门与现实生活密切相关的学科，相对于晦涩的化学理论，学生更倾向生动的现实生活[8]。在教学过程中，晦涩的化学理论若能用现实生活中的实例进行说明，不仅形象生动，更容易为学生接受，并且能够很快的把握相关理论的要点，在类似的环境中予以应用[9]。例如碳正离子的稳定性问题，碳氢键可以比喻为一对夫妇，当一方脾气比较暴躁（活泼）时，那么另外一方就必须有所隐忍（稳定），只有这样双方才能稳定共存。若双方脾气都很火爆（活泼），他们的关系就很不稳定，这种现象就意味着化学键不稳定，容易发生断裂。此外，在强调某些理论的重要性时，只是单纯地强调这个理论很重要并不能引起学生共鸣，若以实例进行说明则能够很容易引起学生的警觉，对这部分内容予以重视。例如，手性是有机化合物的重要属性，不同构型的底物其性质具有很大的区别。强调手性的重要性不妨以20世纪50-60年代震惊世界的“反应停”事件进行说明。当时医药界对化合物的手性结构没有充分认知，“反应停”这种药物对孕妇的妊娠反应具有显著的抑制效应因而被广泛应用，最终导致几万例的畸形婴儿出生。事件发生后，对分子结构进行研究发现，该药物分子中有一个手性碳原子，其中一个构型的分子不仅对妊娠反应无效，反而具有强烈的致畸效应。面对如此残酷的事实，学生自然能充分领悟手性的重要性。总之，寓教学于生活，以学生身边的实际生活实例推演化学理论，加深学生对有机化学理论与实际生活的关系的了解，感受有机化学的独特魅力，激发学生学习有机化学的兴趣与热情，从而促进学生素质的全面发展，并且能够极大地提高教学效果。

三、引入seminar研讨会，关注科研前沿，激发学生学习有机化学热情

目前出版的各个版本的《有机化学》其内容大都只涉及物质的基本属性及基础反应。随着科技的进步，某些版本也收录了一些新的科研成果，但是仍然无法跟进科研的快速发展。因此，一本教材，一本习题集不能充分展示有机化学的魅力，学生的思维也只是固定在陈旧的有机化学知识体系中，不能完全激发学生的学习热情。依据有机化学专业的特点，本专业人才主要从事新型有机化学反应研究及药物分子合成等方面的工作。笔者曾在中国科学院上海有机化学研究所读研及在康龙化成（北京）新药技术有限公司从事有机反应、药物研发等工作。笔者发现，无论继续读研深造还是在企业中参与研发工作，本科期间所掌握的基础知识远远不能满足科研工作的需求，甚至根本派不上用场，需要继续深入学习。因此，刚入学的研究生或新员工压力非常大，很难尽快适应研发工作，这也反映了有机化学教学与当今科技发展之间的巨大落差[10]。

在本科教学中应注意教学内容与当今科技前沿相衔接，使学生在掌握化合物基本反应性质的同时进一步领略其最新的反应方式。对此，可以引入seminar研讨会。笔者在读研及工作期间，课题组设定每周的某一时间作为固定的seminar研讨时间，每位成员根据自己的课题或兴趣查找最新的科研成果，归纳、整理后做成多媒体课件，随后在讨论会上介绍该领域的最新发展状况，并结合自己的课题阐明自己的想法及观点。这样做的目的是鼓励科研人员了解化学研究的最新趋势，掌握最新的科研成果，能够以较高的效率完成课题研究。本科教学由于课时量有限，教师可根据教学内容设立几个论点，如脂肪烃、芳香烃、含氧化合物、含氮化合物等，在教学期间组织2-3次研讨会。同样由于时间有限，不可能所有同学都做一次报告。因此，全班同学可划分为几个小组，由小组学生相互协作，查找关于某一论点的最新科研成果，归纳、整合成课件后在seminar研讨会上介绍该部分教学内容的最新研究成果，并根据自己的所学提出自己的想法，与老师及其他同学进行探讨[11]。如此这般，学生在掌握各类有机化合物基本化学性质的同时，能够紧跟科研步伐，了解科研动态，不仅开阔了视野，极大地提高其学习兴趣，毕业后亦对其能够尽快适应科研岗位具有较大的帮助[12]。

四、改进实验教学方法，提高学生实验技能，培养学生创新意识

化学是以实验为根本的学科，化学理论即是先辈科学家通过无数次实验总结出来的文字结晶。因此，在本科教学过程中，有机化学的理论教学与实验教学是同时开设的。通过有机化学实验的系统训练，不仅可以加深学生对有机化学理论的了解，更重要的是锻炼学生的实际动手操作能力，使其掌握一定的实验技能，在理论与实验的相互印证过程中形成适合自身的科学思维方式，并培养其创新意识[13]。毕业后，学生走上科研岗位，实验技能水平是体现其能力的关键因素。因此，有机化学实验的教学效果不仅严重影响学生对有机化学及其他后续专业课程的学习兴趣，也是决定有机合成人才质量的重要因素。

目前较多高校中存在“重理论，轻实验”的思想，实验课时量远低于理论课时量。同时，实验教学没有专任的实验教师，而是由理论教师兼任。某些教师对实验教学的重视程度不够，教学手段与理论教学雷同。实验课上，教师先讲解实验流程，然后要求学生按照自己讲解的操作过程按部就班的开展实验，而在学生操作过程中，教师较少与学生开展互动。同时，迫于实验室安全的压力，教师也不允许学生有逾越教材规定的举动。这种灌输式教学模式无法引发学生的实验兴趣，更是严重挫伤了学生参与实验的主动性与积极性，培养学生的动手能力、思维方式及创新能力更是无从谈起。因此，实验改革迫在眉睫，也是大势所趋。

实验改革应确立学生在实验中的主体地位，并且按照基础实验技能训练及综合能力培养逐步进行[14]。一个完整的实验其实是多个操作单元的集合。因此，实验安排的程序一般是先进行基础性实验，随后是综合性实验，最后设计型实验。开展基础性实验的目的主要是使学生熟悉实验仪器的种类、功能及掌握实验的基本操作单元，如蒸馏、萃取、重结晶等，掌握基本实验操作是成功完成一个完整实验的前提，是必须且要求熟练掌握的。综合性实验和设计型实验均是一个完整的实验流程，包括化合物的合成、分离提纯、结构鉴定及基本性质的测定。开展综合性实验时，教师要求学生仔细研读教材当次实验的内容，然后凝练实验内容，按照实验目的、实验原理、实验器材、实验装置及实验步骤等环节拟写实验流程。在课堂上，学生根据自己拟写的实验流程领取相应的仪器并开展实验。教师在课堂上针对学生拟写的实验流程提出相关问题，指导学生独立开展实验，对其实验过程中出现的问题予以指正。学生则根据教师的提问，结合实验过程中出现的各种问题与教师进行交流。通过一段时间的训练，使学生掌握一般实验流程之后即可开展设计型实验。设计型实验只有实验提示，没有具体的实验操作，需要学生根据实验提示查找相关文献设计实验方案，誊写具体的实验流程。总之，在实验课堂上，学生是执行的主体，教师充当实验辅助的角色。这种教学方式，使学生带着问题开展实验，利用实际操作解决设计实验方案时遇到的问题，并且实验过程中可与教师就某些问题进行交流。作为执行主体完成整个实验流程，学生对实验过程具有比较深刻的理解。通过这种教学方式引导学生树立正确的有机化学实验观念，多次实验训练之后形成适合自身的实验思维方式，提高实验技能，培养创新意识，促进自身科研素质的全面发展[15]。

五、结束语

随着我国科技事业的快速进步，人才市场对复合型科研人才的需求逐年加大，有机化学专业的人才需要掌握扎实的有机化学理论基础，能够以理论知识解释实验历程、预测实验趋势，又需要具备熟练的实验操作技能，能够独立开展实验研究，尽快适应科研岗位需求。现阶段，我国教育模式开始向集约型、应用型等方向转变，在此过程中有机化学教学遇到了很多困难，为满足社会发展对人才的需求，改革势在必行。化学是实验性学科，理论与实验相辅相成，互相促进，因而改革需两方面同时进行，不可偏颇。理论教学使学生掌握有机化学基本知识。在教学过程中，教师可根据专业特点选取合适的《有机化学》教材，并对内容进行整合以契合专业需求，在完成教学任务的同时关注科研前沿，开阔学生视野，激发并维持学生学习有机化学的热情。实验教学以提高学生的实验技能为目标。在实验教学过程中，教师辅助学生独立开展实验研究，加深学生对有机化学理论的理解，提高其实验操作水平，培养其逻辑思考能力及创新意识。通过一系列改革措施，提高有机化学的教学质量，提高本专业的教学水平，为我国的科研事业提供理论与实验素质全面发展的有机化学专业人才。

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