有机化学实验启发式教学探析

苏玉+马东升+于颖慧+

摘要：有机化学实验和有机化学相互依赖，是一门重要的基础实验课程。文章主要采用启发式教学方法探讨了如何将庞杂的基本知识系统、合理关联性地呈献给学生，并引导学生在实验中发现问题，共同探讨和解决问题，为培养综合性与创新型人才打下良好基础。

关键词：有机化学实验；启发式；教学探究

中图分类号：G642.0文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2014）09-0006-02

基金项目：黑龙江大学新世纪教育教学改革工程项目（2012C58）

有机化学和无机化学、分析化学等基础学科一样，是一门以实验为基础的学科，对有机化学理论的发展起着至关重要的作用，二者相互依赖又相互促进。有机化学实验课教学重点在于培养学生的动手能力、独立思考和解决问题的能力、科学的思维方法以及实事求是的工作态度和严谨的工作作风[1]，并且可以通过实验课的学习得以对理论课上所学的知识加深理解、巩固并得到发展。

有机化学实验作为有机化学、应用化学、制药工程、环境化学、生物化学等很多理工科专业本科生的一门必修课，是后续各专业实验课程的重要基础，也是与日常生产和生活的联系最为紧密的学科。与无机化学实验、分析化学实验及物理化学实验等基础课程相比，无论是在试剂的种类和性质，仪器的类型、数量、使用和组装方面，还是在实验操作方法与内容等方面，都更加多样化和复杂化，因而对任课教师的教学方法与教学手段都提出了更高的要求。

20世纪60年代初，施瓦布首次提出的“作为探究的教学”，与同期由美国的神经病学教授Barrows在加拿大麦克马斯特大学首创的以问题为导向的教学方法（problem-based learning，PBL），均是基于以学生为中心的教育方式，目前已成为国际上较流行的一种教学方法。其特点是在教师引导下，学生参与到发现问和提出问题，制定合理的计划并加以实施，最终寻找答案的过程中。这些方法旨在培养学生的科学思维能力、分析和解决问题的能力、创新能力以及表达交流合作的能力、科学探究能力等。我们尝试在有机化学实验课程教学中运用类似手段，引导学生带着教师提的问题创设进入实验，通过认识和解决问题的过程得到理论上和实践上的全面进步，采用这种教学方法可改变传统的有机化学实验课堂以教师单纯讲授为主，学生照方抓药式实验为主动研究式实验，在培养学生独立设计实验方案和科学研究能力等方面会起到积极的作用，能够更好地适应素质教育的形式和要求，为社会提供高素质综合性创新人才。在有机化学实验教学中，我们主要从如下几个方面对学生加以启发性引导。

一、注重多种教学方法的综合运用

有机化学实验中的基本理论和知识，基本操作和技能，是贯穿整个实验过程的，这些基本理论和操作比较繁杂琐碎，如果只是教师简单的讲解，学生很容易忽视，或记忆不深刻不全面；如果能够充分调动与发挥学生的观察和分析判断能力，发挥他们的主观能动性，就可能达到事半功倍的效果。比如，首个实验“无水乙醇的制备”，其中重要的操作是回流和蒸馏，看似简单，但对于初学者来说，需要学习与掌握的知识点还是很多的，记忆起来也颇费心思。我们尝试通过一个蒸馏装置图与教师现场演示搭建实验装置，让学生直观地接触众多的知识点和信息，带动学生通过观察思考，发现问题进行讨论，比如，升降台的使用，加热器的选择和温度的控制，蒸馏烧瓶规格的选择，沸石的使用，温度计规格的选择和位置，铁夹子的位置，冷凝管种类的选择及冷却水流的方向，常压和减压蒸馏接收器的不同要求，无水试剂及易燃易爆品蒸馏的特殊要求，塞子种类和大小的选择等十余个知识点。通过对这些问题的思考和讨论，使得他们对有机化学实验常规蒸馏操作的相关知识有了较系统、全面、深刻的理解和记忆。其他相关基本操作和理论也可以采取类似的方法。

二、将相关实验整合，引导学生掌握横向和纵向比较性记忆的技巧

在有机化学实验中，很多知识点相互关联，如果可以引导学生掌握横向和纵向比较性记忆的习惯和技巧，将使学生对相关知识的掌握变得更轻松更扎实。

比如通过溴乙烷、1，2-二溴乙烷、正溴丁烷和正丁基醚四个制备实验的比较，启发学生对于同样以醇为原料，在硫酸的存在下，为什么可以发生亲核取代反应和消除反应，分子内消除和分子间消除反应等不同反应，反应条件、加料顺序和原料结构对反应种类及产率的影响等问题进行横向联系的思考。

又比如通过乙酸正丁酯的制备，以反应原理为出发点提出一系列问题：酯化反应的原理及催化剂和常用的酯化试剂的种类和比较引出酯化反应中可能出现的副产物，继而引出反应温度等条件对反应的影响，从这些副产物的排除方法即洗涤引出洗涤及分液漏斗的使用，再从分液后的干燥联系到干燥剂的选择和用量，最后从反应平衡和干燥的效果分析为什么蒸馏时会出现前馏分过多和产物浑浊的现象等，进行一系列纵向联系性思考。

三、鼓励学生发现问题，共同探讨和解决问题

虽然给学生开设的实验都是比较成熟和经典的，但是由于有机化学反应的特殊性，实验中由于操作手法、试剂纯度、仪器设备的影响，可能出现各种各样预想不到的问题。一旦出现这些问题，不要急于埋怨和批评学生，重要的是引导学生从问题中找出原因，收集数据，归纳总结，得出结论，在这个过程中学生可能有意想不到的收获。

比如在正溴丁烷的合成实验中，一些学生反应中产生的气体过多导致气体吸收装置吸收效果不好，怎么解决呢？经过思考学生提出可以通过控制反应温度降低气体产生速度，或在吸收用水中加入少量碱增强对酸气的吸收效果。在粗产品蒸出时，为什么个别人本应在下层的产品悬浮在水层上面？学生经过分析，判断可能是由于反应不完全，剩余原料正丁醇过多所致，然后进一步用化学方法鉴别证明正丁醇的存在，或者用水稀释粗产品使产物沉降下来。

在乙酰乙酸乙酯的制备中，打钠砂是至关重要的一步，怎样才能打好钠砂，温度、力度等的掌握，打好的钠砂怎么才能不结块，学生对这些因素分别进行了探讨，找到了打好钠砂的最佳条件，大大加快了反应速度，减少了剩余钠块所带来的危险和处理剩余钠块的麻烦。

为了使反应更好地正向进行，提高产品收率，在正丁醚的制备实验中采用分水器中预先放出约理论量的水；而在乙酸正丁酯的制备中，主要采用边反应边放出一定量水的方法，为什么同样使用分水器分水操作方法却不同？引导学生通过实验过程，结合两个实验中反应原料与产物在水中溶解度的差别找到问题答案，这样做不但有利于学生全面熟练掌握分水器的使用方法，而且应用理论知识指导与解决实际问题，有助于巩固理论知识，激发学生学习有机化学理论的热情，进一步促进有机化学实验课程的学习。

通过类似上述发现问题、探讨问题、解决或解释问题的过程，不但使学生对相关实验有了深刻的了解，加深了记忆，而且对学生综合素质的提高也很有益处。

四、鼓励学生拓宽视野，大胆尝试，勇于探索

有机化学实验虽然有其复杂的特性，但同时也因其神秘而吸引人。有些学生对教学计划外的一些实验产生了兴趣，在条件允许的情况下教师应该给予充分的支持和鼓励。比如学生通过从茶叶中提取咖啡因实验，对天然产物中的有效成分提取产生了浓厚兴趣，考虑到哈尔滨市和校园有着丰富的丁香花资源，我们就鼓励学生用较短的时间，自己查阅资料、设计实验方案，探索从丁香花中提取挥发油（丁香酚），实施过程中教师给予必要的指导。此外，为了帮助学生开阔视野，更加深入地领会课堂理论知识和实验内容，教师还可以让有兴趣的具有扎实基础的学生承担学校的开放实验室项目、创新实验室项目或参加教师承担的科研项目，例如简单的天然有机化合物的提取、表面活性剂的合成、农药或药物中间体的合成等，通过这样的实验锻炼，学生感受到有机化学与我们的生活关系之密切，学以致用，从而极大地激发了学生对有机化学实验的兴趣，改变了他们学习有机化学实验的畏难情绪，增强了他们的自信心和成就感，也有利于他们的创新精神和创新能力的培养，为从事科研工作奠定坚实的基础。

五、提高教师自身的专业水平

在有机化学实验课程教学探讨中采用启发式教学，显然给我们的教学带来了一定的难度，对任课教师提出了更高的业务水平要求，因为在启发性谈话过程中教师不是把知识作为结论简单地灌输给学生，而是让学生自己通过一步步的理解、探求去掌握。正如第斯多惠关于教学法的名言:“不好的教师奉送真理，好教师帮助学生发现真理。”这句话精辟地道出了启发式教学的真谛[2]。所以任课教师为了更好地使启发式教学卓有成效，必须深入钻研教材和挖掘教材，这样才能恰到好处地进行问题创设，引导学生带着问题主动进行实验的学习与研究；启发式教学教师还应与时俱进，结合相关领域最新的发展动态及最新的研究理论，及时更新自己的知识储备，以使启发的内容具有前瞻性和权威性，使学生得到的结论能够更加与生活与和生产实际相一致。

我们始终认为，“授之以鱼，不如授之以渔”，正如达尔文曾说过的，“最有价值的知识是关于方法的知识”，传授方法比讲授知识更加重要。有机化学实验课程中采用启发式教学能很好地调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，逐渐掌握思考问题、解决问题的方法，提高其创新实践的能力[3]。我们相信，在师生共同努力和探索下，有机化学实验的教学方法会越来越完善，效果会越来越好，通过营造宽松、融洽的氛围，激发学生的学习热情与兴趣，使具有不可替代作用的“难学”且“难教”的有机化学实验课程，成为教师“教有所为”、学生“学有所成”的一门课程[4]，从而为大学培养高素质人才做出应有的贡献。

（课题组成员还有赵学玲）

参考文献：

[1]郑小琦，查正根，汪智勇.研究型大学有机化学实验教学体系改革与创新[J].大学化学，2010，（6）.

[2]安勇，邵卓峰，严峻鑫.大学生创新性实验计划实施的深度思考[J].黑龙江高教研究，2012，（6）.

[3]姜同，启发式教学十谈[J].长江工程职业技术学院学报，2001，(2).

[4]李强，赵学玲，龚显峰等.药理学教学方法初探[J].卫生职业教育，2010，(24).