应用型人才培养模式下有机化学实验开放式教学探索

蒋向辉，苑　静，祝军委，胡秀虹

（凯里学院 化学与材料工程学院，贵州 凯里 556011 ）

应用型人才培养模式下有机化学实验开放式教学探索

蒋向辉，苑静，祝军委，胡秀虹

（凯里学院 化学与材料工程学院，贵州 凯里 556011 ）

在当前地方本科院校应用型人才培养模式下，为了培养学生的科学素质、研究能力和创新能力，我院进行了有机化学实验开放式实验体系和教学模式的探索。通过优化和重组实验教学的内容与结构、设计多步骤合成实验、引进先进的合成方法、增设开放性实验设计与完成效果检测考核方式、建立一支知识结构合理的师资队伍等实验教学进行改革探索，构建了开放式实验教学资源平台。通过学生实践与就业情况表明，有机化学实验实施开放式教学取得了一定的成效，在培养学生科研思维与创新能力等方面基本达到了应用型人才培养的目的。

应用型人才；培养模式；有机化学实验；开放式教学

1.引言

随着我国高等教育大众化的不断深化以及高等教育改革的持续推进，大多数地方本科院校正逐步向培养应用型人才转型。转型的重中之重是进行教学模式的改革，当前开放式教学模式的探索与推行成了大部分高校课堂教学模式改革的主要内容。开放式实验教学是指在教师的指导下，充分发挥实验室的使用潜能，从时间、内容与教学方法等多方面实现对学生开放，让学生自主选择实验内容与时间来进行学习与研究的教学方式，是现代高校培养综合型、创新型人才的新途径［1］。有机化学实验课程教学的根本目的是为了培养学生的科学素养与创新能力，以往的实验课程主要是根据理论课程设置的较为简单的验证式实验［2］，忽视了学生的主观能动性和创造意识的培养。而开放式实验教学能让学生根据自身实际、从而更好地发挥教学资源的使用潜能，能有效提高学生的科研意识和综合实验能力，可以说实现有机化学实验课程的有效开放是当前有机化学实验教学发展的主要趋势［3］。

2.我院有机化学实验开放式教学的探索

在充分考虑到传统的有机化学实验教学内容与教学模式上的缺点与不足后，我们根据地方本科院校师资、设备与学生基础等实际情况，通过人才引进、培训以及人才共享等方法完善师资结构，充分拓展校内校外实验与实践教学资源，构建开放式实验教学资源平台，采用开发化和综合多步化实验教学等手段进行了有机化学实验开放式实验体系和教学模式的探索，通过学生实践与就业情况表明，有机化学实验实施开放式教学改革取得了相应的成效，在培养学生科研思维与创新能力等方面基本达到了应用型人才培养的目的。

2.1.优化和重组实验教学的内容与结构

首先在基础实验中通过学生自己的动手操作，培养良好操作技能和实验习惯，其次将实验教学大纲中所要求的基本操作、性质实验融合在制备实验中，进行开放性实验教学，不仅节省了实验时数，提高了实验教学效果，而且能有效地提高学生对有机化学实验的学习兴趣。有机化合物制备内容的选择以“化合物的合成、结构表征和性质测定”为主线，同进加大设计性和探究性实验项目。如阿司匹林的制备及纯度测定实验，学生在教师的指导下设计出反应物的投料比、反应温度、结晶及性质检测方案，通过学生自主实验及同学对比分析，从而找到最佳反应条件，这样大大提高了学生整个实验过程的主动性、积极性和独立实验的能力。结合我院的实际情况，我们对学生开放性有机化学实验内容进行了合理的选择。对于实验内容的选择，我们重点考虑与教师正在进行的科研项目实现对接，能让合成出的成品有一定的实用性与针对性，如二咖啡酰奎宁酸的合成和不同催化剂在苯频哪醇制备中催化效率的比较等实验，对接了我院教师的科研项目“绿原酸合物的合成及生物活性研究”和“不同催化剂苯频哪醇制备中的催化机理研究”。另外，在选择实验内容时，我们使学生能够把理论和实践结合起来，增加了一些教师科研工作中的成果作为开设项目，如二氧化钛掺杂高分子材料在柱层析分离中的运用系我院教师的科研成果［4］，通过开设相关项目在有机化学实验中引入纳米技术，不仅能让学生进一步了解化学科学前沿，而且能有效激发学生的求知欲望。

2.2.设计组合或多步骤合成实验

通过设计组合实验或多步骤合成实验，培养学生严谨的科学态度与独立思考和解决问题的能力，例如溴丁烷制实验中合成的溴乙烷可用于学生进行熔点的测定及重结晶实验，合成的正溴丁烷还可用于科研与教学中的烷基化试剂；在茶叶中咖啡因的提取实验中将得到的咖啡因用于制药工程专业学生的药理实验；设计性实验中开设的对氨基苯甲酸乙酯的合成是多步合成实验，先通过氧化反应得到对硝基苯甲酸，再将合成的对硝基苯甲酸进行酯化制得对硝基苯甲酸乙酯，最后又通过还原反应制得对氨基苯甲酸乙酯。对氨基苯甲酸乙酯是一种常用的局部麻醉剂，学生可将制得的产品通过进一步精制和纯度检测后，还可用于动物实验。通过这种复杂的多步有机合成实验，学生进一步掌握氧化、还原、酯化、脱羧等各类有机化学反应的机理，以及官能团之间相互转化的途径，全面了解有机化合物之间的内在关系，这样才能让学生的实验综合能力得到真正提高。通过Mannich反应（三组分）和Ugi（四组分）等经典例子的介绍［5］，在学生对每一步实验的重要性引起重视后，继而让学生通过亲身实践加深理解，这样不仅培养了学生应用学科知识的能力，而且能激发学生学习有机化学实验的浓厚兴趣。

2.3.尝试运用先进的合成方法

近年来，一些近代有机合成方法逐步出现在有机化学实验中［6］。针对有些实验方法在生产及科研中已被淘汰，传统有机化学实验与时代脱节的现象，我们及时向学生介绍实验技术的新动向、新知识，并将新技术引进学生实验中。随着多种新型有机试剂的开发与应用以及自由基反应、卡宾反应、环加成反应与高效合成反应等多种反应方式的发现，有机合成的重点领域逐步转向新的绿色合成工艺的发掘，与其相关的新型催化剂的开发、反应步骤的简化，环境友好型新型介质的开发和应用等成为了先进合成技术的主体［5］。如多烯烃具有的串联式的自由基加成反应在多环化合物的高效合成中起到了至关重要的作用［7］，合适的自由基不仅可提高反应速率，而且可降低反应温度。同时，光催化、电催化、微波催化等新型的物理技术在有机合成中也发展很快［8］，王如阳等［9］在乙酸乙酯的合成中，通过固相催化剂与常规法的比较研究，发现固相催化剂不仅能够降低乙酸和乙醇的用量，同时还能有效阻止浓硫酸对环境造成的污染。先进合成方法的引用不仅能提高反应的速度和效率，还可以有效的降低污染，保护环境，这也是当前有机化学实验实现绿色化的重要领域。

2.4.改革考核方式

学生实验能力的考核是实验教学中的重要环节，也是检查实验教学效果、促进学生巩固相关知识、为教学改革提供参考的重要措施［10］。长期以来有机实验考核主要以学生的实验报告成绩为依据，往往导致学生在实验报告的书写方面特别重视，而实验素质并没有得到提高。为此，我们从改变传统考核方法入手，从课前实验预习、基本实验操作、开放式实验设计、开放式实验效果检测等方面对学生的学习效果进行评估，分为平时实验课考核、期末操作技能考试和开放性实验完成效果评判三大块，而开放性实验完成效果检测包括两部分的内容，一部分是综合性实验设计考核，教师将拟合成的化合物告诉学生，让学生自我查阅相关资料，然后设计方案，在教师指导下进一步完善实验方案，经审核和评分后，才可以进入实验室操作，另一部分则根据学生的基本操作规范与否、熟练程度以及合成目标产物的产率、质量等进行评分。改革后的考核方式有效地将实验设计与操作贯穿在实验课堂教学与课外开放性实验的整个过程，以往指导教师只重视实验原理的讲解和实验报告的批改，现在变成了学生普遍重视开放性实验的设计与完成实效，提高了学生学习的自觉性和积极性。

2.5.建立一支知识结构合理的师资队伍

有机化学实验教师不仅要具备丰富的理论知识，而且应有熟练的实验技能、丰富的实践经验和善于创新的精神，前几年我们的教师队伍远远没有达到这个水平，近几年来，我们从师资培养机制、教师授课学时分配等方面，积极引导理论授课教师参与实践教学实验指导，避免理论与实践脱节；激励理论授课教师根据自己的科研项目及参与企业应用技术研发等项目，结合工程实际需要开发新的开放性实验项目，加强实践教学和有机合成实际的联系；先后引进多名曾在有机合成研究和产品生产方面既有较深的专业理论，又具备丰富的系统运行经验的双师型教师参与开放式实践教学，发挥他们工程实践经验丰富等优势，承担部分理论教学和校内外实践教学指导。在校企产学研合作过程中，聘请企业工程技术人员担任学生的校外实践指导教师和毕业设计指导教师，形成一套互惠互利的合作机制，逐步形成了开放的特色鲜明的实验教学体系和应用型人才培养的机制。通过近几年的建设，本课程组已形成了有12名成员的一支知识结构合理的师资队伍，其中教授4人，副研究员1人，工程师1人，副教授3人，讲师1人，实验师2人，具有博士学位的教师5人，占42 %，在学术研究的领域，我们也形成了自己的特色，特别在有机材料的合成与药用成分结构改造等方面取得了一批重要的成果。

3.结语

本课题组在如下几个方面进行了开放式实验教学探索：通过优化和重组实验教学的内容与结构，节省实验时数、强化实验教学效果；设计组合或多步骤合成实验和引进先进的合成方法，激发学生的学习兴趣和求知欲；通过增设开放性实验设计与完成效果检测等内容改革实验考核方式；通过引进、培训与共享等方式完善师资结构，建立一支知识结构合理的师资队伍。实践证明，本课题组在有机化学实验开放式教学改革中取得了一定的成效，有机化学实验教学效果大大提高，学生学习有机化学的兴趣更加浓厚，特别是从学生实践及就业信息反馈来看，学生综合应用能力、科研思维和创新能力等均受到了用人单位的好评。但在有机化学实验教学中，仍有理论课和实验课没有同步走的现象，这样对理论知识的巩固和实验教学的指导都不利，这方面的工作还有待进一步改进。

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［3］程超，赵霞，王玉花，等.论现代高校有机化学实验课程的发展趋势［J］.中国西部科技，2010，9（8）：88-89.

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Exploration of Open-style Teaching & Learning in Organic Chemical Experiments under the Model of Applicable Talents Cultivation

JIANG Xiang-hui，YUAN Jing，ZHU Jun-wei，HU Xiu-hong
（School of Chemistry and Materials Engineering，Kaili University，Kaili，Guizhou 556011，China ）

Under the current model of applicable talents cultivation prevalent in local universities，our school has explored the open-style organic chemical experiment system and relevant teaching & learning models so as to cultivate students’ science basics，research capacity and innovation capabilities. We have established an open-end experiment teaching & learning resources platform by optimizing and restructuring the content and structure of experiment teaching & learning，designing multi-step synthesis experiment，introducing state-of-the-art synthesis methods，adding open-style experiment designs and completing the efficacy evaluation methodology. The results of students’ practice and employment show that the open-style teaching & learning in organic chemical experiment has made some accomplishments in that the goal of applicable talents cultivation is achieved in cultivating students’science research mentality and innovation capacity.

applicable talents，cultivation model，organic chemical experiment，open-style teaching & learning

G642

A

1673-9639 （2015） 04-0067-03

（责任编辑 徐松金）（责任校对 毛志）（英文编辑 田兴斌）

2014-07-26

本文系贵州省材料物理与化学特色重点学科建设基金（黔教高发［2011］208），贵州省特色重点实验室建设基金（黔财教［2012］225）研究成果。

蒋向辉（1974-），男，湖南安化人，副教授，博士，主要从事药用植物成分研究。