有机化学实验教学中学生创新能力的培养

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摘要：化学实验教学是高校化学教学的重要内容之一，是培养创新型人才的重要方式，教学中应该充分发挥化学实验教育教学功能。传统的有机化学实验教学中存在许多问题，不利于学生创新能力的培养，要调整教学内容、改革教学方法以及完善教学评价体系，以改善实验教学质量，培养学生创新能力。

关键词：有机化学实验；创新能力；实验教学

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1671―1580（2014）01―0012―04

创造能力是指“运用一切已知信息开展创造性的活动，产生某种新颖独特，具有社会价值或个人价值的新产品的能力”。有机化学实验教学，对提高学生综合素质，培养学生创新意识和创造能力有重要的意义。

一、传统有机化学实验教学中存在的问题

1.教学内容方面的问题

有机化学实验教学在教学内容上不适应形势发展的要求，实验的学术化倾向严重。实验内容脱离学生的生活实际和社会实际，重视实验的认知性结果，而忽视学生的过程性体验，实验内容的设计留给学生主动探究的空间很少，验证性实验过多，不利于实验功能的充分发挥，不利于学生创新能力的培养。

2.教学方法方面的问题

有机化学实验教学在教学方法上，教学程序大多是先由教师讲解实验目的、实验原理、操作步骤、实验成败关键及注意事项等，然后学生机械地进行操作，实验操作照方抓药、照本宣科，过分孤立地强调化学实验操作技能的训练，使基本操作技能的训练游离于具体的实验探究之外。这些做法既枯燥乏味，同时效率也不高，容易造成学生的思维定势，抑制学生的创新思维，更减弱了学生的化学学习兴趣。

3.教学评价方面的问题

有机化学实验教学在实验评价上过于强调和看重学生的实验成绩，而忽视学生创新能力等的发展。评价的主体只是教师而不包括学生[1]，评价形式单一，主要采取纸笔测验和实验操作来评价学生的成绩，而纸笔测验相对占有很大的比重，从而降低了学生化学实验学习的积极性，阻碍了学生创新意识的发展。

二、调整教学内容，培养学生创造能力

针对传统有机化学实验内容存在的主要问题，在实验教学中要调整实验教学内容，全面体现以实验为基础的化学教学观。教学内容的选择要贴近生活、贴近社会，体现绿色化学思想，注重实验的综合性和趣味性，培养学生创新能力。

1.删减、合并验证性实验，加大综合性实验的比例

以往的一些有机化学实验存在一定的局限性，过分孤立地训练学生的基本操作，而不是将实验与所学习的理论知识相结合，没有实现学以致用的教学效果[2]。对于某些实验，学生只是按照教科书上的操作步骤照方抓药式地做，没有经过大脑思考这些实验的相关知识，只是机械地进行操作，更不能体现创新性。鉴于这种情况，我们删减教学内容中简单的验证性实验，把一部分实验基本操作和性质实验融合在物质的制备实验中，将原来的验证性实验变为探索性实验，相对增加综合性实验的比例，例如将蒸馏操作和折光率的测定操作等结合到“环己烯的制备”实验中。当学生在实验中遇到问题时，乐于自己动脑思考与探索，学生亲自动手实施自己的实验设计方案，有助于培养学生广阔和多向的思维方式，诱发出创新动机，并且学生可以从中找出反应迅速、现象明显易于观察、操作简便、绿色化的最佳实验方案。因此，这种实验能够增强学生的独立思考能力和创新能力。

2.采用连续性实验，提高学生的环保意识和创新能力

传统的有机化学实验教学内容通常是由若干个相互独立的实验组成，不利于知识在学生头脑中的整合，同时有机化学实验中经常用到一些有毒或者易挥发的有机物，如果处理不当，会产生不利影响。通过串联相关的实验内容，把上一个实验得到的产物作为下一个实验的反应物，同时增加产物的鉴定这一步骤，形成连续性的多步骤合成实验[3]。例如，将苯胺和乙酰苯胺的制备编排在一起，可以组合成一个连续合成实验。为得到目标产物，学生在实验前必须亲自动手查阅文献，掌握实验原理，确定合成路线。同时，在实验过程中，鼓励学生设计实验对有害物质及副产物进行处理，在一定程度上加深学生对每个实验的深入程度，有利于培养学生的创新能力。连续性实验将“物质的制备物质的分离与提纯物质的表征”作为一个有机整体，涉及更加全面的有机化学实验基本操作，不仅有利于提高学生的综合实验技能，而且每步产品能得到循环利用，增强了学生的环保意识。

3.推行微型有机化学实验

微型化学实验是指在微型化的装置中进行的化学实验，试剂用量比常规实验要小很多，而且既节约

时间又能减少污染，学生动手机会多，实验的趣味性强，容易普及[4]。化学实验应该鼓励学生利用身边的材料开发简易装置，自己动手验证设计的微型实验是否可行，这样不仅激发了学生的创造精神，而且可以减少资源的浪费。例如乙炔制取与性质的微型实验装置见图1。

图1中的装置具有节约原料、安全快速、操作简便等特点。在教学过程中，应该倡导学生开动脑筋，充分开发和利用社会生活中常用的廉价物品和材料或者废弃物，制成简易安全可行的实验仪器，或用生活中的常用品代替化学药品，如醋酸、酒精、小苏打等都可以发挥一定的作用。这样既有利于解决化学实验中实验仪器和药品等的短缺问题，丰富实验教学资源，又可以培养学生的环保意识。比如充分利用注射器、点滴瓶等原料开发微型实验装置，实现化学实验的创新。

三、改革教学方法，培养学生创新能力

在传统的有机化学实验教学中，教师容易把“教”当作是实验教学的目的，而忽视了学生的主体作用。学生在实验课上只是按照教师讲的内容和实验书上写的详细步骤，照本宣科地进行实验，学生在实验过程中很难有自己创造性的想法。因此要改革教学方法，在教学中以“学为主体，教为主导”为原则，处理好学生的主体作用与教师主导作用之间的关系，才能充分发挥实验教学的功能。

1.创设问题情景，启发学生思维

在实验教学过程中，教师要以启发式教学为主，创设问题情景，启发学生思维，做到少讲多问，提高学生分析问题、处理问题和收集资料信息的能力。对于重点、难点问题，教师要针对性地展开讲解和释疑。例如在乙酸乙酯的制备实验中，教师可以创设这样的问题情景：“大家都知道酯化反应是一个可逆反应，那么该实验要如何创造条件促使酯化反应尽可能地向生成物方向移动呢？”学生通过思考这个问题，可以对该反应的相关知识有更深刻的认识。教师也可以在实验前安排学生预习，学生会在预习中自己发现问题，并能尝试着自己寻找问题的答案。问题情景的创设要紧密联系学生日常生活实际，有利于启发学生的思维。有效地创设实验问题情境，能够促进学生的学习[5]。

2.提倡实验讨论，培养创新能力

在实验教学中采用实验讨论的方式， 能够使学生在激烈的争论中充分理解实验原理，掌握实验操作关键及注意事项，并培养学生分析解决实际问题以及表达与交流的能力[6]。例如溴乙烷的制备实验，让学生讨论实验有哪些副反应，实验得到的产物溴乙烷的产率往往不高，分析有几种可能的影响因素等等。学生在进行讨论的过程中可以各抒己见，对实验就会有不同的见解。教师要针对学生提出的新颖独特的见解加以解释并肯定学生的积极动脑，鼓励学生创新思维。

3.采取互动式教学方法，让学生参与讲课

以往的有机化学实验教学过程通常是教师在学生做实验前先详细地给学生讲解实验原理、实验步骤和实验成功的关键等，然后学生按照教材和教师所讲照本宣科地进行实验操作[7]，甚至匆忙完成、敷衍了事。为了改变“教师讲，学生听”的灌输式教学现象，可以采取互动式教学方法，每章都留出2至3个学时，让学生亲自参与讲课，讲课内容可以是教师指定的内容，也可以是学生来选择与有机化学实验相关的自己感兴趣的知识进行讲解。为了更好地完成自己要讲的内容，学生可以用课余时间利用各种方式收集资料和事实。在讲课结束之后，老师与同学可以随机提出问题，其他学生可以补充并帮助回答问题。这种互动式教学方法给了学生更广阔的思考空间，由原来被动接受式转变为主动发现式的学习方式，提高了学生独立发现和解决实际问题以及探索创新的能力。例如，从茶叶中提取咖啡因的实验，参与讲课的学生除了细致讲解实验书中所写的实验原理、实验方法和实验步骤等[8]，还通过查阅资料和小组讨论了解了索氏提取器及从茶叶中提取咖啡因的其他方法。其他同学在听讲过程中也更加积极主动，对一些实验步骤提出改进意见。可见，培养学生的创新能力，首先要调动学生学习的积极性和主动性，激发学生对实验的热情，这样才能发挥出学生的创新型思维。

4.每个学生单独完成实验，仪器配备齐全

有机化学实验具有整体性，学生在操作过程中要胆大而心细，化学实验是动手操作和动脑思考相结合的过程，独立地完成实验，对于培养学生科研创新能力具有重要的作用。这种形式虽然相对小组合作形式浪费时间，但是每个学生单独进行实验，使学生都能亲自动手操作，选择实验仪器并安装好复杂的实验装置，避免了小组合作中通常出现的相互依赖、互等互靠的现象。学生的主动性会明显提高，在实验过程中不依赖他人，并能认真观察实验现象，专注于实验操作，对装置不足之处提出改进意见，这样有利于培养学生的实验观察能力和自主决策能力。同时每名学生安排固定的实验台，实验台上事先准备好此次实验所需的实验仪器、装置和相关药品，这样既可以保证实验课堂的秩序，也可以节约学生的时间，避免学生因为缺少仪器或药品而四处寻找的混乱局面，保证学生较快进入实验状态，独立完成实验操作，积极思考与创新。同时保证一节实验课的人数适度，如果人数过多，鉴于学校的实验教学资源有限，就不能保证每个学生单独完成实验，也会使课堂秩序混乱；人数相应减少，则有利于教师观察学生的实验情况，给以及时指导和准确评价。

5.开展科研立项和竞赛等活动，重视实验室建设

学校或学院可以开展各种大学生创新实验活动以及科研立项等活动，以这些实验活动为契机，激发学生学习和研究有机化学实验的兴趣，培养学生的实验仪器选择技能、实验基本操作技能和综合运用技能。学生要成功地进行科研立项，必须具备良好的实验能力和实验素养，并能够自己查阅文献，发散思维，独立思考[9]。学生在创新实验项目中获得好的结果则成为他们前进的动力，所以我们在实验教学中要积极以各种大学生创新活动为契机，课内教学与课外活动相结合，加强对学生在有机化学实验中创新能力的培养，课内课外形成良好的教学互动，相互促进和补充。同时努力实现实验室开放制度，实现实验室建设标准化，管理规范化。学生设计的实验方案有的需要实验验证，却没有合适的场所来完成实验操作，实验室开放制度可以较好地解决这一问题。需要做实验的学生可以事先统计好自己要做的实验，向老师提出申请，学校实验室则选派一名教师对学生进行适当的指导，让学生到实验室选做自己感兴趣的实验，或者是在实验课上未做成功还存在困惑的化学实验。增加学生亲自动手操作的机会有利于发展学生的个性特长，培养学生的创新能力，同时也提高了实验室资源的利用率。

6.计算机和多媒体辅助化学实验教学

一些有机化学实验具有一定的危险性，或者反应速率过慢，实验现象不明显，不适合安排学生实验，可以运用计算机和多媒体来演示这些实验。以计算机为代表的信息化资源具有信息量大、智能化、虚拟化等特点，可以反复呈现实验现象，便于学生观察。还可以利用化学软件设置计算机仿真模拟实验，学生可在计算机前自由操作，进行模拟实验仪器的选择、实验仪器的安装和拆卸顺序等，从而进一步了解实验原理、实验用品和实验装置图等，增强了实验的新鲜感。为了使学生的实验课前预习和课后复习更加方便，我们可以利用校园网建立完善的有机化学实验网络课程平台，实现教学资源的共享。平台内容可以涉及有机化学实验课程的基本情况、电子教案、多媒体课件、参考文献、网上答疑系统等，既有助于教师备课，也能够极大地扩展学生的学习空间，培养学生探索和创新能力。

四、完善教学评价体系，合理评价教学过程

有机化学实验教学功能的有效发挥，学生创新能力的培养，都离不开化学实验教学评价观的更新、评价内容的完善以及多样化的实验考核方式。实验成绩的评定制度是否合理会直接影响到学生对实验课程学习的态度，如果实验评价体系不够完善，学生也就不会对实验课加以重视。合理的实验成绩评价体系可以充分调动学生学习的主动性和积极性，培养学生的综合素养和创新能力。

1.倡导新的有机化学实验教学评价观

传统的实验课的成绩评价通常是以学生的预习报告和实验报告为依据，结合简单的操作考试和期末实验笔试成绩来评定，其中笔试成绩占有较大的比重，这种评价方式不能正确评价学生的真实水平，不利于创新能力的培养。新的有机化学实验教学评价观要求建立促进学生全面发展的评价体系，提供多样化的评价方式，既考查学生有机化学实验基础知识的掌握程度，又注重评价学生的实验探究能力和创新能力，使学生成为实验的主体。

2.构建开放性的考试内容

有机化学实验考试不应仅考查学生的基础知识和基本技能，片面注重实验结果，而应对学生进行综合全面的考核与评价，更多地关注学生科学素养的主动全面发展，注重学生在实验过程中所运用的方法，以及所体现的情感态度和价值观，注重对学生的实验考核做出形成性的评价，而不仅仅是总结性评价。考试内容包括预习、课上回答问题情况、实验报告、设计实验方案、实验操作考试等，增加创新元素在总成绩中的比例。把单纯的知识考试变成知识、技能、方法、态度和价值观的全面考查，设计开放性的考试内容，学生可以按照自己的观点和想法做出新颖独特的解答，重视学生的个性差异和科学素养基础，鼓励学生的创新性回答。

3.实施多样化的考核方式

有机化学实验课程的最终成绩分为三部分，包括平时成绩（30%）、设计性实验成绩（30%）和期末笔试成绩（40%），使学生在化学实验过程中有创新的机会[10]。

平时成绩根据实验预习、课内讨论、实验操作的认真程度以及实验报告的内容和质量来评定，占总成绩的30%。要求学生的实验报告中体现创新因素，即能对实验现象及实验失败的原因发表自己的新见解，解释合理可行则给高分。

设计性实验成绩占总成绩的30%。对设计性实验的考核，主要从文献查阅、实验方案设计、实验操作、数据处理和实验结果分析等方面进行考查，对别出心裁和新颖独特的实验方案进行适当加分，以鼓励学生能够积极思考和创新。教师可以在课程结束前3周给出设计性实验的题目，要求学生利用课外时间运用多种手段查阅资料和搜集信息，进行实验方案的设计等工作，然后统一在规定的时间里独立完成自己的实验设计，教师对每位学生的实验操作及完成情况进行评分。通过设计性实验的考核，学生会更加注重有机化学实验课程的每一个环节，激发学生对有机化学实验学习的热情和动手操作能力。

期末笔试成绩主要考核有机化学实验的一些基础知识，实验成功的关键和注意事项，常见化学药品和化学仪器的性质、规格和使用条件，一些重要有机化学实验的操作原理及装置图以及实验中的思考题等。可以在笔试题目中设置开放性试题，启发学生创新思维。

五、小结

合理的有机化学实验教学系统可以有效地培养学生的创新能力，要把学生作为实验教学过程中的主体，充分发挥学生的创新能力，在教学内容、教学方法和教学评价方面深化改革，着眼于学生创新能力的培养。

[参考文献]

[1]郑长龙.化学实验教学新视野[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]班睿.有机化学实验教学中学生创新能力培养的探索[J].广州化工，2010（10）.

[3]陈木娟等.有机化学实验教学改革和学生创新能力培养初探[J].实验室科学，2012（06）.

[4]王丽波，徐雅琴.有机化学实验课程与学生创新能力培养[J].实验科学与技术，2010（01）.

[5]郑春满，韩喻，谢凯.有机化学实验教学改革与学生创新能力培养的研究[J].高等教育研究学报，2011（02）.

[6]凌绍明，史兵方.有机化学实验教学与学生创新能力培养[J].广州化工，2010（09）.

[7]郭玲香，周钰明，雷立旭，王国力.基于创新能力培养的有机化学实验教学体系研究[J].长春理工大学学报，2009（12）.

[8]张永华，郭长彬，张国玺.在有机化学实验教学中培养学生的创新能力[J].首都师范大学学报，2007（28）.

[9]方晓玲.化学实验教学中学生创造能力的培养[J].杭州教育学院学报，1999（04）.

[10]薛蒙伟等.有机化学实验教学中学生创新能力的培养[J].化工时刊，2011（12）.