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摘要:
化學實驗是培養合格化學教師的重要方法和手段。本文分析了目前高等師范院校有機化學實驗教學中存在的問題，提出了開設自主設計實驗的必要性，并闡述了開展自主設計實驗過程和方法。希望通過有機自主設計實驗的教學，激發學生的學習興趣，培養和提高化學教育專業學生綜合實驗素質。
關鍵詞:
化學教育;實驗技能;有機化學實驗;自主設計
化學是一門以實驗為基礎的學科，在培養學生的綜合素質上起著重要的作用［1，2］?；A教育課程改革綱要(試行)中強調學生應通過實踐，增強探究和創新意識，學習科學研究的方法，發展綜合運用知識的能力［3］。新課改的實施對教師的教學能力提出了更高的要求，尤其是化學教師，要求不僅要有堅實理論基礎知識和過硬的基本操作技能，還要有優秀的實驗教學組織能力。才能在教學過程中起到言傳身教的作用［4］。但是受多種因素影響，高等師范院校特別是地方高師對學生實驗技能的培訓重視不夠，因此許多化學教育專業的學生實驗能力令人擔憂，如何加強學生實驗能力的培養已經迫在眉睫。有機化學實驗作為化學教育專業學生的必修課程在對學生的實驗技能培養上起著重要的作用，本文就如何在有機化學實驗教學中開設有機自主設計實驗以提高學生實驗技能提出自己的思考和建議。
目前，我國實驗教學的目標多數仍停留在“三基層面”，即要求學生掌握實驗基本原理、基本知識和基本操作，規范操作得出正確的數據和結論［2］，師范院校為了達到基本教學要求，只強調實驗技能的訓練而忽視了學生綜合科學素質的培養，導致所開設的實驗內容刻板、枯燥。而且在教學過程中，教師為保證實驗過程的安全及學生完成實驗的成功率，將實驗過程中的每一個細節和現象都告訴學生，并反復強調，學生只需像機器人一樣由教師輸入程序就準確無誤的完成實驗。這種不動腦、機械的操作很難激發學生學習有機化學實驗的積極性，也無法發揮學生的主動性和創造性［5］。
二、有機化學實驗開設自主設計實驗的必要性
有機化學實驗作為基礎化學實驗之一，其教學目的除掌握基礎有機實驗技能和對課本知識的驗證之外，對高師化學教育學生而言，其更重要的功能應該是如何激發學生的學習熱情，調動學生學習的主動性和積極性［6］，培養學生的科研意識，切實提高學生的動手能力及獨立組織和完成實驗的能力。這些素質和能力是一個中學化學教師能否進行探究性實驗教學的基本要求。但按現有的有機實驗教學模式很難達到上述培養目的，因此如何改變高師化學教學的實驗教學培養模式是高師化學教學工作者的教學研究的重要內容。自主設計實驗是以學生為主體，通過查閱文獻，立足現有實驗條件，自主設計實驗項目、單獨或以團隊合作方式完成實驗的一種新的教學模式。這種教學模式有別于“研究性實驗”，提倡學生為主體，強調的是自主性和團隊合作。這種教學模式對于有機實驗教學來說優勢十分明顯，它既能改變過去實驗教學“照方抓藥”所帶來的種種弊端，還能極大的提高學生綜合科研素質。因此該教學模式對于高師培養“研究型教師”意義非常重大。
三、自主設計實驗的設計與實施
自主設計實驗的實施是一個系統工程，對實驗時間、場地、學生實驗技能基礎、教師的引導及評價等都要有一定的要求。自主設計實驗能否能順利實施和實驗指導教師的經驗密不可分，以下是筆者開設自主設計實驗過程中的一些體會，希望能對高師有機化學實驗教學的同行有一定的幫助。
1．進行自主設計實驗的前提條件
自主設計實驗的設計及開設前提條件為安全、經濟、高效、科學、直觀。因此要滿足以上五點要求必須要有與之配套的實驗時間、實驗場地、實驗耗材、實驗設備及實驗者基礎技能等要求。安全是首要前提，要充分考慮整個實驗過程中會出現的安全問題，一定要在設計之初盡可能的將一切不安全的因素考慮詳細，保證過程的安全、可控。要提倡實驗的綠色化。經濟是必要因素，自主設計實驗是教學實驗不能等同科研實驗，必須要考慮實驗成本，要給學生提出“原子經濟性”這一觀點，要提倡實驗小量化、微量化。高效就是要求實驗的效率要高，反應速度要快，不能讓實驗的時間過長?？茖W就是實驗項目設計要具有科學性、實用性、創造性，能夠緊密聯系日常生活為佳，可實施性要強。直觀就是要求實驗過程直觀、實驗結果直觀，并要求立足地方高師的實驗室條件進行實驗結果的驗證。
2．自主設計實驗的實施
開設有機自主設計實驗是一個循序漸進的過程，通過長期的教學摸索，筆者認為分為四個階段比較合適。基礎技能訓練階段:該階段一般在大二上學期前半段完成，該階段十分重要，要求教師耐心、細心的完成對學生的實驗指導工作。學生必須在個人防護、實驗危險預防、實驗危險處理等方面做到熟悉、熟練，能夠臨危不亂、從容應對任何突發事件。此外還要做到實驗操作規范、數據處理精確，為后期的實驗開展打下扎實的基礎。綜合訓練階段:該階段以有機合成實驗為主，通過教師的引導，如布置課前文獻查閱任務，讓學生以小組討論的形式探討教材中給出的實驗項目其發展趨勢、注意事項，實驗成功的關鍵點等。并通過教師講解，介紹該實驗課本的設計思想以及單個實驗項目中設計者的基本思路，教會學生學會實驗研究的一般方法，從而切實提高分析問題、解決問題的能力。給定項目的自主設計實驗階段:該階段是完全自主設計實驗的過渡階段，一般安排在大二下學期中段，由教師給定2－3個非課本中實驗項目。項目的指導原則是可實施性要強，能夠通過文獻檢索查到實驗方法。實驗項目的設計可以是兩步以上的有機合成實驗或植物中活性成分的提取實驗。開設給定項目的自主設計實驗的目的是讓學生逐步適應并學會如何自主設計實驗。因為通過文獻檢索得到的實驗方案要比課本中實驗方案更簡練，所以學生在設計實驗方案過程中必須要學會思考和處理文獻中的方法和數據，找出實驗的關鍵點和注意事項，并根據現有實驗條件科學合理的設計實驗方案和安全、高效的完成實驗過程。全自主設計實驗階段:該階段一般安排在大二下學期末實施，關于實驗項目教師可以通過與學生交流，引導學生完成一些難度適中的小課題，如合成熒光小分子、合成一系列不同香味的酯等。要求以團隊的形式完成，團隊要有明確分工。實驗時間為兩周，第一周為設計時間，團隊成員通過文獻檢索，以小組討論的形式完成實驗項目的設計，第二周的時間為實驗時間，學生通過實驗反復修改設計思路并確定實驗方案，最后以實驗報告的形式提交完整的實驗方案和實驗數據。
3．教師的作用
教師是自主設計實驗的引導者和指導者，教師的科研素質和個人魅力對學生的影響非常大。從基礎訓練開始，教師就要從嚴要求，規范學生的實驗操作，養成學生嚴謹認真的科研素質，為后期實驗打好基礎。綜合實驗階段教師的作用是，進一步鞏固和規范學生的操作技能，通過揣摩課本中實驗項目的設計思路，教會學生如何去確定反應條件、選擇適量的實驗試劑，最終制定實驗方案。還要在課堂中引入綠色化學和微型化學的概念，在實驗過程中有意識的教導學生科學處理實驗污染物排放，培養學生綠色環保意識和可持續發展意識［7］。設計實驗階段需要全程引導，從實驗項目的確定、實驗設計過程的審核、實驗過程的監控、實驗結果的考核教師必須全程參與，通過教師的學識和經驗，讓學生能夠安全、順利的完成其設計的實驗項目。由上可見，教師是決定自主設計實驗成敗的靈魂人物。
四、有機自主設計實驗實施過程中要注意的問題
有機自主設計實驗的教學目的是培養高師學生綜合科研素質，對學生而言不僅要培養其實驗設計能力，更要培養其實驗組織能力及嚴謹的實驗作風。自主設計實驗的實施是一個系統的過程，不能一味強調自主而盲目的設計，好的設計思路固然重要，但是如果沒有扎實的基本實驗技能，學生在實驗實施過程中就會出現操作不當、方法錯誤、對問題處理不合理等問題。其最終結果是，教師反復糾正指導，效率低下，學生逐漸在實施過程中喪失耐心和積極性。最終自主設計實驗流于形式，難以達到預期目的。所以在有機自主設計實驗中，學生是實施自主設計實驗的關鍵因素。
五、結語
在開設有機自主設計實驗過程中會遇到過各種困難，但是這些困難都不能阻擋學生求知的欲望。而且在攻克難關的過程中，既鍛煉了學生的團隊協作能力，還能讓學生獲得更多成功的喜悅。通過三年的自主設計實驗教學發現，自主設計實驗的開設對學生的創新能力、文件檢索能力、組織及團隊協作能力等綜合科研素質的提高有著積極的作用。相信學生也會將自主設計實驗中所學到的知識，應用于未來的中學化學教學中，用探究性的實驗教學方法激發中學生學習化學的熱情，為國家培養出更多的綜合性人才。
作者：高濤 周彩新 劉顯明 楊緒紅 曾志剛 孫紹發 單位：湖北科技學院核技術與化學生物學院
參考文獻:
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［2］張樹永，張劍榮，陳六平．大學化學實驗教學改革的基本問題和措施初探［J］．大學化學，2009，24(4):24～28．
［3］基礎教育課程改革綱要(試行)．教基［2001］17號
［4］徐明波，呂洪杰．淺談高中化學創新實驗設計［J］．湖北師范學院學報(自然科學版)，2013，33(3):77～79．
［5］沈星燦，唐力．基礎教育化學新課程改革對大學化學教學的啟示［J］．大學化學，2015，30(5):11～15．
［6］尚國香，張欣．高中化學新課程與大學化學教學銜接研究———有機化學性質主題［J］．大學化學，2016，31(2):15～19．
［7］高濤．綠色化學實驗室建設探討［J］．咸寧學院學報，2007，27(6):77～79．
