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摘 要：本科教育的最终目标是培养人才，为了满足现代化应用型人才的培养，急需对有机化学实验进行教学改革。针对目前实验教学现状，结合新时代培养创新型人才的要求，我们建立了“学生责任制”新型教学模式，将其引入有机化学实验教学中，旨在提高学生参与实验的主动性、积极性、责任感及团队意识，再结合丰富的教学内容，以达到创新型人才培养的目的。
关键词：人才培养；有机化学实验；学生责任制；教学模式
本文引用格式：徐丹,耿会玲,徐功.“学生责任制”新型有机化学实验教学模式的探讨[J].教育现代化,2020,7(98):113-116.
Discussion On New Organic Chemistry Experiment Teaching Mode Of "Student Responsibility System"
XU Dan 1, GENG Hui-ling 1, XU Gong 2
(1. College of Chemistry & Pharmacy, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi; 2. College of Plant Protection, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi)
ABSTRACT：The ultimateltimate goal of undergraduate education is to cultivate talents. To meet training of modern application-oriented talents, it is urgent to reform teaching of organic chemistry experiment. In view of current situation of experimental teaching, combined with requirements of cultivating innovative talents in new era, we have established new teaching mode of "student responsibility system", which is introduced into organic chemistry experimental teaching, to improve initiative, enthusiasm, responsibility and team consciousness sense of students in participating in the experiment, and combine with rich teaching content to achieve purpose of cultivating innovative talents.
KEYWORDS：Talents training; Organic chemistry experiment; Student responsibility system; Teaching mode
实验教学是应用型本科教育的必要组成部分，在高素质应用型人才培养中占有重要的地位。2014年6月， 习总书记在“就加快发展职业教育作出的指示”中倡导：“要树立正确人才观，培育和践行社会主义核心价值观，着力提高人才培养质量”。而实验教学作为本科教育重要的教学实践环节，不仅有助于提高学生的动手能力、创新意识、合作精神和综合应用能力，而且是培养具有创新意识的高素质应用型人才的重要途径。尤其是对于有机化学这种典型的基础课程，实验教学环节更是其必不可少的重要组成部分[1]。
有机化学实验作为农林及理工高校应用化学、生命科学、农业科学、植物保护等本科专业的必修实验基础课程，其学习效果将有助于后续专业课程的学习以及专业知识体系的构建。学生可以通过有机化学实验获得对理性知识的感性认识，进而加深其对有机化学理论知识的理解；如果有机化学实验能有效地配合有机化学的理论教学，不仅使学生掌握娴熟的实验技能、养成良好的操作习惯、具备优良的科学素养，还使其切身体会到理论如何联系实际，进而培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，为后续专业实验课程的学习打下坚实的基础。此外，有机化学实验教学也是培养大学生创新意识、创新能力和创新思维的关键环节之一。虽然实验教学的重要性逐渐得到了众多高校的普遍关注，但实验课程长期以来主要还是以辅助课的形式开设，致使学生重理论轻实验；加之实验课程的学时安排、仪器设备、师资配备等都滞后于理论课程建设，不利于应用型创新人才的培养，从而导致本科毕业生进入企业后缺乏创新能力和实践动手能力。因此，根据本校的实际情况，结合调研企业的需求，关注学术前沿动态，不断改进和完善实验课程的教学模式，调动学生学习的主动性与积极性，不仅有利于实验教学的发展，还有利于学生综合能力的提升，进而促进教学质量与本科人才的全面发展[2]。
一传统实验课程的教学模式
实验课程一般是作为理论课程的辅助课程，教学方式通常借鉴理论授课的相应模式，主要包括以下四个步骤：首先，学生提前预习实验内容；其次，上课时，主要由老师讲解实验原理、操作步骤及注意的问题，期间演示具体的实验操作；接着，由学生完成实验内容；最后，学生课后撰写实验报告，老师批改实验报告。有些老师称其为“保姆式”教学或“以教师为主型教学”， 老师“当导演”，学生“当演员”。上课方式如图1所示， 教师授课时，无论是理论讲解还是实验演示，都是以老师为中心，学生围着老师转，每个同学都是平等的关系；上课方式和理论课程一样，固定的课时、时间和地点，在限定的时间内完成相应的实验项目。通过实际调查，发现目前的授课模式、传统的教学方法存在以下不足之处：
图 1 传统授课方式
1.该授课方式老师讲解偏多，学生主体地位没有体现，不能充分调动学生学习的主动性和积极性。首先， 老师讲授时将同样的知识传授给每位学生，但是每位学生的基础不同，接收信息和理解知识的能力就不同，在实际的实验操作中就会存在很大的差异；上课时精力集中、准备充分、理解能力强的同学能快速掌握实验的目的、原理、内容、步骤及注意事项，而注意力不集中、准备不充分、理解能力不强的学生则会在实际操作过程中出现这样或那样的问题。其次，由于老师面对的是所有的同学，如果学生人数过多，在实验操作讲解及演示的时候，同学所处的位置、观察的角度或距离都会影响其听讲效果；因此，也会造成学生自己实际操作时存在诸多问题，当实验操作中出现问题时，老师不得不多次打断学生的实验过程，再一次集中讲解学生们共同存在的问题，这势必会干扰正常的实验进程。
2.实验内容陈旧，达不到应用型人才培养的目的。实验教材中有机化合物的制备实验都是一步合成的验证性试验，并且相互孤立，没有连贯性；缺少具有创新性与设计性的综合性实验，不能很好地培养学生的实践动手能力、设计实验路线、分析与解决问题的能力。因此更新和创新实验教学内容刻不容缓[3]。
3.实验成绩通常以实验报告书写是否完整、结果是否正误来评定，忽视了学生的内化知识。学生只需要完成相应的实验内容，取得正确的实验数据即可，很少深入思考与实验相关的问题。
这种教学模式培养出来的大学生只会照方抓药， 成为一个机械的操作工，不会主动思考问题、解决问题。由于学生始终处于被动地位，不能最大限度地激发学生的积极性、主动性和创造力，培养出来的部分学生科研能力较差、综合素质偏低，无法满足创新型人才培养的要求，因此，改变传统的实验教学模式迫在眉睫。
二 改进实验课程教学模式
针对现有实验教学模式存在的不足，聚焦新时代培养本科应用型、创新型人才的要求，笔者将从以下两个方面改进有机化学实验教学模式。
（一） 改进授课方式
在原有授课方式的基础上，改变传统的“以教师为中心”的授课方式，而是在“以学生为中心”的教学理念指导下，对现有实验教学的授课方式进行改进，提出“学生责任制”式教学模式并将其引入有机化学教学中，形成层次化的授课方式。如图2所示，为了充分调动学生的责任意识及担当精神，考虑学生的学情，实行分组制实验。教师作为任务安排的发起点，组长必须高效全面地领会老师传达的任务，并将其传递给组员，从而使所有学生全面地接受到所有信息，实施步骤如下：
首先，老师调查班级学生的学情，据此分组并确定组长，根据实验条件或实验内容形成6人／组或8人／ 组。在新学期初，就将分组名单和组长确定好，通过调查情况选取主动、积极、具有责任心的同学作为组长， 组长负责团队合作及实验过程，随着实验项目的进展， 组长可以轮流承担，以培养学生适应不同角色的能力。
然后，在组长组成的这条线上，重点训练实验前预习的各个环节。首先，教师把任务分配给组长，要求组长在实验前汇报实验目的、基本原理、操作所用仪器与试剂、详细内容、具体方案以及注意事项；接着，教师根据组长汇报的情况，有针对性地讲解实验内容。此外， 在授课过程中，教师改变传统授课方式，选择每次实验预习优秀的组长来讲解本次实验，根据其讲解情况再做一些相应的补充。在整个过程中，组长是完成任务的重要对象，要确保每位组长都能掌握每次实验的重要内容，从而在组长的带领下组员能领会全部信息。除此之外，多种教学方法的使用也是教学效果提高的保证，例如在具体实验操作的演示环节，为了避免距离远近或声音的大小给教学效果带来不良影响，可以提前录制实验演示视频，将观看本次实验操作视频的二维码张贴在实验桌面上，可以采用线上教学、线上线下混合式教学等现代化教学方法，以期提高授课中传递知识的效率[4]。
最后，在实验操作过程中，组长是每次实验的重点培养对象，组长在完全领会实验内容后不仅完成自己实验，也要时刻留意本小组成员的实验情况，对实验操作不规范者要及时纠正；组员有问题可以先问组长或组内讨论，组长不能解决时立即向老师反馈；在所有实验结束后，每个组要对所有实验内容进行一次总结。这样的训练可以确保每个学生都能深刻领会实验内容及意义所在，从而提高学生的实验操作能力及组长责任感。
图 2 改进的实验课程授课方式示意图
（二） 丰富的教学内容
有效的教学模式是培养创新-应用型人才的必备条件，而丰富的教学内容则是培养新时代具有创新意识的应用型人才的有力支撑，丰富教学内容可以使“学生责任制”教学模式更加立体，使传统的实验课程教学模式富有立体性，同时也可以实现教学与创新的有效结合。针对传统教学内容的不足，可做以下调整。
1.将前沿科学渗透到基础有机化学实验教学中。例如，讲授有机合成实验时，有机合成实验分为哪几个步骤？为什么实验前要查清楚投入原料的物性？为什么要做充分的文献调研？这些准备工作的目的和意义是什么？以上问题必须让学生在做实验前弄明白，通过这些讲解，再结合最新的科研动态，可以让学生了解做科学研究的基本步骤和详细过程。比如，德国马尔堡大学Meggers等人于2018年在Science上发表了一篇论文，利用已知的手性钌催化剂，高效地构建了抗艾滋病毒的特效药——依法韦仑（Efavirenz）的关键中间体（S）-2a 和（S）-2b（图3）；与Merck公司最初开发的合成路线和Lonza合成方法相比，其反应产率和对映选择性都非常好，该方法大大降低了依法韦仑的生产成本。通过这篇文献的讲解，使他们能深入了解化学合成的重要意义， 体现了化学在人类健康中所发挥的作用，从而激发学生做科研的热情和主动性。
图 3 依法韦仑的关键中间体
2.将原来的一步合成实验更新为二步或三步的合成实验。例如把原来的叔丁醇制备叔丁氯的一步反应更改为由叔丁醇制备2-甲基丙烯的两步反应（图4），受实验课时的限制，该实验可以分两天来做。
图 4 2- 甲基丙烯的合成路线
3.将原来固定的实验条件更新为探索性的多种方法的尝试。例如叔丁基氯的合成实验中，除了醇和氢卤酸制备卤代烃的合成方法之外，还提出另外一种合成卤代烃的方法，即醇与亚硫酰氯反应的合成方法；让一半同学采用第一种常规的合成方法，另外一半同学采用醇与亚硫酰氯反应的合成路线；实验结束后，同学们共同分享各自的实验结果，从原料的安全性、反应时间、反应后处理、产物的产率等四个方面，讨论哪条合成路线效果更好；通过讨论、对比和分析，不但巩固了所学的理论知识，而且提高了合成实验技能、设计合成路线的能力，有利于培养学生的科研思维。尤其在第二步反应中，由叔丁基氯制备2-甲基丙烯的实验中，可以通过改变实验条件来验证实验产物：一部分同学在氢氧化钾的乙醇溶液中制备，另外一部分同学则在浓碳酸钠的水溶液中制备，通过碱性强弱和溶剂种类的改变，验证实验产物是否发生改变；尤其在浓的碳酸钠水溶液中，最终产物是水解成原来的叔丁醇，还是获得预期的2-甲基丙烯，或者二者兼有；这些疑难问题都通过实验得以证明。通过此反应可以看到实验条件对反应产物的影响， 使学生对理论课上讲解的“有机化学反应的不可预见性和复杂性”有了更加深入的认识。
学生在进行多步骤的实验过程中，不仅可以巩固课本上的内容，体会实验检验真理的乐趣，也能体会到科学的严谨性，让他们更深刻地体会到，必须精心对待每一步反应的每一个操作，才能得到想要的产物。多步骤合成实验的引入，给学生提供了发挥各自能力的机会， 激发了学生学习的兴趣，培养了学生设计实验的意识和能力、应用知识的能力和创新意识，从而提高了学生的综合素质[5]。
4.可以结合不同专业的特色，开设与之相关的特色实验项目。如针对农药学专业的学生，可开设一些简单农药的合成实验；针对化工专业的学生，可添加一些精细化工产品的简单合成；针对食品专业，可开设八角茴香、辣椒、胡萝卜等植物中有机物的分离、纯化、鉴定等实验。这些与专业结合的应用性实验的开设，不仅可以让学生更好地了解本专业，还可以提高学生做实验的兴趣，使学生对未来可能从事的专业有一定的认知。
5.规范实验课程的考核标准。传统的实验报告一般只要求学生写实验目的、实验原理、测定步骤、实验结果，最后讨论，同学们都是在应付差事中完成；可以在传统的实验报告基础上，结合学术论文的写作标准，要求学生写出包括实验题目、实验所用仪器与试剂、实验方法、实验设计路线、参考文献等内容。通过实验设计环节，使同学们学会查阅文献、分析文献以及画图软件Chembiodraw的使用，充分发挥同学们的积极性，从而提高同学们的求知欲，使理论和实际结合起来，为以后进一步从事科学研究打下良好的基础。为了达到预期的教学目标，除了有效的教学方法，丰富的教学内容，规范的评价标准，建设高素质教师队伍、改进实验教学设备也是培养应用创新型人才的重要保障。
三 结 语
为了切实提高有机化学实验课程的教学质量，给国家培养更多优秀的应用型、创新型人才，我们应当不断对《有机化学实验》教学模式进行改革，以提高大学生的科研素养和创新意识。因此，针对现有传统教学模式的不足，在现有教学模式的基础上，提出了一种新的教学模式——“学生责任制”。再结合丰富的授课内容， 使授课对象更加具体，使教学实践更富有层次感，使扁平的教学方式更加完整和立体，从而提高实验课程的教学效果。
综上可知，丰富的教学内容，完善的实验条件，新型的教学模式，均可以充分调动学生学习有机化学的主动性和积极性，在具有应用性和创新性的环境里培养学生的实验技能以及责任心，从而达到应用型、创新性人才的培养目标。
参考文献
[1]王丽梅.基于创新性应用型人才培养的实验教学方法研究[J].实验技术与管理,2014,31(1):19-21.
[2]邓丽荣,王晓刚,陆树河,等.省级矿物材料实验教学示范中心的建设与管理[J].实验技术与管理,2013,30(3):120-122.
[3]李英俊,孙淑琴,于世钧.有机化学实验教学改革与创新人才培养[J].实验室研究与探索,2003,22(1):25-28.
[4]韦瑞松.浅析创新人才培养与有机化学实验教学改革[J].教育现代化,2019,6(14):95-96.
[5]俞果,游少鸿,蒋萍萍,等.浅谈高校实验室安全管理工作的不足与完善[J].教育教学论坛,2018(42):7-8.
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