林彩霞 鄢劍鋒 袁耀鋒 林佳麗 吳韶華
(福州大學(xué) 化學(xué)學(xué)院/化學(xué)化工國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,福建 福州 350108)
隨著科技和知識(shí)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)高等教育進(jìn)入了注重質(zhì)量、內(nèi)涵發(fā)展的新時(shí)期,國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提出了更高的要求[1]。福州大學(xué)化學(xué)學(xué)科是由著名化學(xué)家、原全國(guó)人大常委會(huì)副委員長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院原院長(zhǎng)盧嘉錫院士于1958年創(chuàng)建,是“211 工程”重點(diǎn)建設(shè)的一級(jí)重點(diǎn)學(xué)科,擁有國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及國(guó)家工程中心等一流的學(xué)科平臺(tái)。1928年,盧嘉錫先生的恩師張資珙教授在課堂上鄭重寫下一個(gè)奇怪的化學(xué)式“C3H3”,并告訴大家:“這不是碳?xì)浠衔锏姆肿邮?,而是化學(xué)家的分子式”;其中C3 與H3的寓意是——Clear head(清醒的頭腦)、Clever hands(靈巧的雙手)、Clean habit (潔凈的習(xí)慣)[2]。盧嘉錫一直將這三個(gè)治學(xué)要素銘記心中,不僅身體力行,還不遺余力地向?qū)W生傳授[3]。自創(chuàng)辦以來,福州大學(xué)就堅(jiān)持秉承嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的嘉錫精神,將其作為人才培養(yǎng)鏈條的重要文化基因予以傳承,并不斷賦予“C3H3”新的內(nèi)涵,形成了“科學(xué)思維、科學(xué)能力、科學(xué)素養(yǎng)”——“三科”訓(xùn)練貫穿人才培養(yǎng)全過程的福大化學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[4]??茖W(xué)思維,即培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、批判性思維和國(guó)際視野;科學(xué)能力,即培養(yǎng)學(xué)生的信息加工能力、學(xué)科交叉能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力;科學(xué)素養(yǎng),即培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和職業(yè)規(guī)范。在嘉錫精神指引下,福州大學(xué)探索出了地方高?;A(chǔ)學(xué)科拔尖人才培養(yǎng)之路,化學(xué)學(xué)科成為國(guó)內(nèi)外化學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要基地。2017年,化學(xué)學(xué)科入選“雙一流”建設(shè)學(xué)科名單;2019年,獲批國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn);2020年,化學(xué)專業(yè)入選基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗(yàn)計(jì)劃(簡(jiǎn)稱“拔尖計(jì)劃”)2.0 基地。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)精神至關(guān)重要的環(huán)節(jié)[5]。有機(jī)化學(xué)的快速發(fā)展及與其他學(xué)科的不斷交叉滲透,要求有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也需與時(shí)俱進(jìn)地深化改革,加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[6]。傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題主要有:(1)重知識(shí)傳授和技能培養(yǎng),缺乏科學(xué)思維訓(xùn)練。(2)重實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià),缺乏實(shí)驗(yàn)過程的把關(guān)。(3)本科生實(shí)驗(yàn)與科研脫節(jié),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表征局限于簡(jiǎn)單測(cè)試,沒有把現(xiàn)代波譜實(shí)驗(yàn)分析給本科生開放[7-10]。一直以來,國(guó)內(nèi)許多學(xué)者持續(xù)對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革探索,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容[11]、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法[12]和實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念[13]等方面都取得了一系列的成果。例如,南開大學(xué)趙衛(wèi)光[8]教學(xué)團(tuán)隊(duì)提出在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)利用“思想實(shí)驗(yàn)”實(shí)現(xiàn)對(duì)科研素養(yǎng)的培養(yǎng),采用以學(xué)生為中心的線上線下相結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,設(shè)計(jì)了多元化有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案[14]。李厚金教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了持續(xù)的改革探索,重視有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生科學(xué)能力的培養(yǎng)[15],研究培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法[16],采用集體備課制度[17]等。強(qiáng)根榮教授在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有資深的經(jīng)驗(yàn)[12,18-20],構(gòu)建了“三階段、四層次、一體化”的化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[21]。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教研教改從以往側(cè)重強(qiáng)調(diào)三基(基本概念、基本理論和基本技能的強(qiáng)化訓(xùn)練),逐漸向以學(xué)生為中心,探索能夠支撐化學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系轉(zhuǎn)變。如何將化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和化學(xué)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)緊密聯(lián)系起來,是各高校一直研究的課題。基于此,本文以有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例,介紹了近年來福州大學(xué)圍繞“C3H3”化學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo),以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)能力和科學(xué)素養(yǎng)(三科)為核心,從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行了一系列化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐?!癈3H3”可操作性強(qiáng),容易踐行在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)(圖1)。以培養(yǎng)科學(xué)思維為導(dǎo)向,探索“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)—綜合性實(shí)驗(yàn)—探究性實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革;以培養(yǎng)科學(xué)能力和科學(xué)素養(yǎng)為核心,采用問題導(dǎo)向的教學(xué)方法,綜合性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和好奇心,使其能夠扎實(shí)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí)、積極參與實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽和科研實(shí)訓(xùn),提高科研創(chuàng)新實(shí)踐能力,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于探索的科學(xué)精神,并樹立正確的人生觀和價(jià)值觀。
圖1 “C3H3” 教育理念下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路
有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是我?;瘜W(xué)、化工、制藥、材料、生物工程、環(huán)境工程及其他近化學(xué)類專業(yè)學(xué)生必修的一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。我?;瘜W(xué)化工國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心每年面向全校10 個(gè)專業(yè)約900名本科生,開展近3.5 萬人學(xué)時(shí)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。隨著化學(xué)學(xué)科的迅速發(fā)展,人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高要求有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容由傳統(tǒng)的“流程式、單一式、驗(yàn)證式”的基本操作實(shí)驗(yàn)課程向“規(guī)范性、設(shè)計(jì)性、探究性”的綜合實(shí)驗(yàn)課程轉(zhuǎn)變[22]。2013年之前,福州大學(xué)化學(xué)專業(yè)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程主要分為兩個(gè)學(xué)年完成。二年級(jí)第一學(xué)期完成有機(jī)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(60 學(xué)時(shí)),二年級(jí)第二學(xué)期完成有機(jī)性質(zhì)與鑒別實(shí)驗(yàn)(12 學(xué)時(shí)),三年級(jí)第一學(xué)期完成有機(jī)化學(xué)合成與制備(72 學(xué)時(shí))。然而,有機(jī)化學(xué)的理論課程則安排在二年級(jí)完成。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排不利于學(xué)生理解多步的、復(fù)雜的有機(jī)合成方法,不利于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際,分析問題和解決問題的能力,也不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。基于此,2014年開始,以嘉錫化學(xué)創(chuàng)新人才實(shí)驗(yàn)班為試點(diǎn),我們對(duì)化學(xué)專業(yè)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了改革。將原有的有機(jī)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和有機(jī)性質(zhì)與鑒別實(shí)驗(yàn)合并為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)J(上)(72 學(xué)時(shí)),于二年級(jí)第一學(xué)期開課;原有的有機(jī)化學(xué)合成與制備實(shí)驗(yàn)更改為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)J(下)(72 學(xué)時(shí)),調(diào)整為二年級(jí)第二學(xué)期開課。這樣有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)就能和理論教學(xué)相互補(bǔ)充、相互促進(jìn),加深學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)原理的理解,同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)態(tài)思維和批判性思維。另一方面,在保證有機(jī)合成基本操作培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的前提下,按照經(jīng)典合成、前沿反應(yīng)、有機(jī)合成新方法、綠色化學(xué)四種類型,通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)更新、科研反哺教學(xué)、以賽促改等措施將有機(jī)化學(xué)學(xué)科的新理論、新方法和新技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué),對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新和替換,進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)思維的培養(yǎng)[23]23。
1.夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí),發(fā)展綠色化學(xué)
寬厚扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ),是拔尖創(chuàng)新人才首要必備的條件,是創(chuàng)新的基石和保障[24]。福州大學(xué)作為地方“雙一流”高校,學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)水平參差不齊,有的甚至在高中階段都沒有接觸過化學(xué)實(shí)驗(yàn)?;诖耍覀兊膶?shí)驗(yàn)教學(xué)改革遵循“夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí),加強(qiáng)能力培養(yǎng),重視思維訓(xùn)練”的原則,而不是一味地追求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的創(chuàng)新性和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的高階性。結(jié)合現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)科研工作和行業(yè)發(fā)展的需求,經(jīng)過對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的深入剖析,我們梳理出有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須完成的教學(xué)目標(biāo):有機(jī)合成所需的基本操作——常壓蒸餾、簡(jiǎn)單分餾、水蒸氣蒸餾、萃?。ㄒ骸狠腿『凸腆w物質(zhì)的萃?。?、過濾、重結(jié)晶(單一溶劑重結(jié)晶和混合溶劑重結(jié)晶)、升華、薄層色譜技術(shù)、無氧操作、快速柱層析分離技術(shù)、手性化合物的拆分;有機(jī)化合物常用的表征手段——熔點(diǎn)的測(cè)定、折光率的測(cè)定、紅外光譜表征、色譜純度測(cè)定(液相、氣相色譜)、核磁共振及質(zhì)譜分析等。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)J(上)側(cè)重學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)和基本操作技能訓(xùn)練,主要內(nèi)容包括:有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全教育和導(dǎo)論、蒸餾(乙醇、乙醚)和分餾(甲醇和水)、苯甲酸和間硝基苯胺的分離(液—液萃取)、茶葉中咖啡因的提取(固體物質(zhì)的萃取、升華)、乙酰苯胺的制備(分餾、重結(jié)晶)、乙酸正丁酯的制備(分水器的使用、萃取和蒸餾)、肉桂酸的制備(水蒸氣蒸餾、重結(jié)晶)、色譜技術(shù)(薄層色譜、柱層析技術(shù))等。隨著全球環(huán)境污染形勢(shì)日益嚴(yán)峻,發(fā)展“綠色化學(xué)”及“綠色化學(xué)工業(yè)”已經(jīng)勢(shì)在必行。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)使用的藥品中很多都是易燃易爆且具有較大的毒性,不僅對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,也對(duì)人體健康有害。在保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)的前提下,將有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綠色化,實(shí)驗(yàn)方法綠色化,減少化學(xué)三廢的排放,將環(huán)保意識(shí)融入有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是需要認(rèn)真考慮的問題。2014年,福州大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心以承辦福建省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)夏令營(yíng)為契機(jī),搭建了符合現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)發(fā)展的小微量有機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),建設(shè)了現(xiàn)代有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)室,配有旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、雙排管、冷肼、液氮罐、低溫循環(huán)泵、紫外分析儀等。同時(shí),我們將化學(xué)專業(yè)原有的12 學(xué)時(shí)有機(jī)性質(zhì)與鑒別實(shí)驗(yàn)(高毒性)替換為小微量有機(jī)化合物的分離與提純。包括兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——“微量有機(jī)物的萃取、干燥以及溶劑旋除”(分離混有無機(jī)鹽的100 mg 三苯基膦,主要訓(xùn)練旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀及油泵/雙排管的使用)和“微量有機(jī)混合物的柱層析分離”——(分離100 mg 二苯醚與25 mg 苯甲酸甲酯的混合物,主要訓(xùn)練薄層色譜技術(shù)和加壓柱色譜分離微量有機(jī)化合物的基本操作)。通過小微量有機(jī)化合物的分離與提純,可以將本科生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與后續(xù)科研工作相銜接,不僅學(xué)習(xí)了旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除溶劑、薄層色譜跟蹤反應(yīng)、柱層析分離等現(xiàn)代有機(jī)基本實(shí)驗(yàn)操作,更進(jìn)一步加強(qiáng)了綠色環(huán)保的意識(shí)。事實(shí)上,微量化實(shí)驗(yàn)和常量實(shí)驗(yàn)是相輔相成的。常量實(shí)驗(yàn)雖然污染大卻便于操作,適合剛剛學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生;微量實(shí)驗(yàn)綠色環(huán)保然而藥品量小、操作難度較大,需要更高的實(shí)驗(yàn)技能和技巧,所以積極推行微量實(shí)驗(yàn)時(shí)只能循序漸進(jìn)慢慢增加實(shí)驗(yàn)的難度,而不是完全拋棄常量實(shí)驗(yàn)?;诖?,按照常量—半微量—小微量的順序,我們對(duì)部分經(jīng)典有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目藥品的劑量做出了調(diào)整,例如“2-甲基-2-己醇的制備、環(huán)己烯的制備、肉桂酸的制備、甲基橙的制備、乙酰二茂鐵的制備”等(表1)。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,經(jīng)典有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目藥品用量半微量化與常量化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在產(chǎn)率及純度上并無明顯的差別。半微量、微量實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比,具有試劑用量少、三廢排放少、能源消耗低、實(shí)驗(yàn)時(shí)間短、實(shí)驗(yàn)效率高、安全性高等諸多優(yōu)勢(shì),且有利于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,也能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感[25]。
表1 調(diào)整后的部分有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目產(chǎn)量對(duì)照表
2.以賽促改,加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)
通過對(duì)國(guó)內(nèi)外各高校的調(diào)研,并結(jié)合我校化學(xué)專業(yè)的實(shí)際情況,我們發(fā)現(xiàn)積極承辦化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽和組織學(xué)生參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽是培養(yǎng)本科生創(chuàng)新實(shí)踐能力的一個(gè)有效手段[23]22。實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽為學(xué)生提供了一個(gè)展示自我的機(jī)會(huì),有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力,從而提高自身在實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)中的標(biāo)準(zhǔn)和要求。承辦實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽則有利于促進(jìn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的快速提升。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師可以按照實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的要求對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步規(guī)范和豐富,按照競(jìng)賽命題模式組織教師教學(xué)研討,按照競(jìng)賽評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作。另一方面,通過組織實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽,有利于促進(jìn)學(xué)科科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽試題,并進(jìn)一步融合轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)志趣和探究精神。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽項(xiàng)目?jī)?nèi)容一般涵蓋了有機(jī)合成的基礎(chǔ)操作知識(shí)和有機(jī)化合物表征鑒定的現(xiàn)代物理化學(xué)測(cè)試方法(如核磁、色譜、紅外光譜表征等),既考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,又考查學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題和解決問題的臨場(chǎng)應(yīng)變能力和自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ染C合素養(yǎng)[26]。2016年,我們承辦了第一屆福建省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽。2018年,作為地方高校首次承辦了第十一屆全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽。全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽是我國(guó)高等學(xué)?;瘜W(xué)學(xué)科最高級(jí)別的本科賽事,其競(jìng)賽操作試題大部分來源于各校在化學(xué)學(xué)科前沿領(lǐng)域的代表性科研成果[27]214。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一般引入了現(xiàn)代有機(jī)合成的新理論和新方法,且由于實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽面向的對(duì)象為本科生,實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的難度和實(shí)驗(yàn)時(shí)間也比較符合本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。目前,我們?cè)陂_的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)J(下)項(xiàng)目中,有3 項(xiàng)分別來源于第九屆、第十屆和第十一屆的全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽試題。第九屆大化賽試題為“2-(4-氯苯基)苯并噁唑的合成”。通過該實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以學(xué)習(xí)自由基反應(yīng)的原理;學(xué)習(xí)席夫堿、雜環(huán)化合物苯并噁唑的合成方法;熟練分水器的使用,鞏固薄層色譜跟蹤反應(yīng)、快速柱層析分離純化方法;學(xué)習(xí)通過核磁譜圖鑒定、分析產(chǎn)物的純度。第十屆試題為“4,4’,5-三甲氧基-[1,1’-聯(lián)苯]-2-甲醛的合成”。通過該實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以學(xué)習(xí)過渡金屬催化Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)的原理與方法,掌握使用三通閥進(jìn)行無氧操作,鞏固快速柱層析分離提純有機(jī)化合物的方法。第十一屆全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作試題“2-三氟甲基-1-四氫萘酮的制備”,通過該實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以學(xué)習(xí)三氟甲基化的原理,學(xué)習(xí)自由基反應(yīng)機(jī)理研究方法,學(xué)習(xí)通過雙排管進(jìn)行無氧操作、柱層析分離技術(shù)等。此外,鄭州大學(xué)舉辦的第十二屆大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽有機(jī)試題為“L-叔亮氨醇的合成和表征”[28],該實(shí)驗(yàn)為氨基酸的還原反應(yīng),目前經(jīng)過一線實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員轉(zhuǎn)化,也即將增加到有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)J(下)的項(xiàng)目庫中。
3.科研反哺教學(xué),重視思維訓(xùn)練
隨著化學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展,新的有機(jī)反應(yīng)類型、新的有機(jī)合成方法、新的有機(jī)合成技術(shù)不斷涌現(xiàn),將有機(jī)化學(xué)學(xué)科前沿知識(shí)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué),是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的有效途徑[29]。傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容停留在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的階段,且實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容缺少現(xiàn)代有機(jī)合成的新技術(shù)和新方法的研究。這樣不利于學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng),也不利于學(xué)生科學(xué)思維和探究精神的培養(yǎng),學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室或者研究機(jī)構(gòu)工作還需要花不少的時(shí)間和精力來適應(yīng)。例如,傳統(tǒng)的有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目如甲基橙的制備、環(huán)己烯的制備、乙酸正丁酯的制備等,學(xué)生只要按部就班地操作就可以得到產(chǎn)品,但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,實(shí)驗(yàn)完成后很少對(duì)產(chǎn)品的純度進(jìn)行測(cè)試。隨著福州大學(xué)化學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展,越來越多的科研平臺(tái)和大型儀器都可以應(yīng)用到本科教學(xué)中。在保證學(xué)生扎實(shí)基礎(chǔ)的前提下逐步增加實(shí)驗(yàn)的難度和深度,依托學(xué)科優(yōu)勢(shì)、科研平臺(tái)讓學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代有機(jī)合成的新技術(shù)、新方法、新思路,從簡(jiǎn)單的有機(jī)合成操作訓(xùn)練向有機(jī)合成反應(yīng)原理探究—有機(jī)合成應(yīng)用拓展。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)J(下)有1/3 的項(xiàng)目為科研成果轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)。第十一屆全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作試題“2-三氟甲基-1-四氫萘酮的制備”來源于袁耀鋒、李毅教授課題組科研成果。此外,我們選取了“酚類化合物的電化學(xué)氧化C-H 胺化反應(yīng):三芳胺衍生物的制備”作為本科生實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)來源于武漢大學(xué)雷愛文教授課題組的研究成果[30]。通過該實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以學(xué)習(xí)電化學(xué)有機(jī)合成的新技術(shù),學(xué)習(xí)三芳胺衍生物的性質(zhì),了解通過電化學(xué)循環(huán)伏安法研究電化學(xué)合成反應(yīng)機(jī)理。經(jīng)過多輪實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,原料便宜易得,反應(yīng)時(shí)間短,學(xué)生們非常感興趣。在開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中,“脯氨酸催化不對(duì)稱羥醛縮合反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)來源是2021年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主L.Benjamin[31],我們實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的廖賽虎教授就是該課題組建立之初的成員。通過該實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以進(jìn)一步了解不對(duì)稱催化技術(shù),掌握不對(duì)稱化合物的分離與鑒定。另一方面,學(xué)生覺得自己離頂尖化學(xué)科學(xué)家的距離近了,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣有很大的幫助。事實(shí)上,我們每年都會(huì)從有機(jī)化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域的代表性科研成果中轉(zhuǎn)化一兩個(gè)新實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充進(jìn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)J(下)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目庫。學(xué)院每年都會(huì)拿出近百萬經(jīng)費(fèi)用于支持教師進(jìn)行教學(xué)改革研究,尤其鼓勵(lì)教師將最新科研成果轉(zhuǎn)化成本科生化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件建設(shè)。我們還鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生在課余時(shí)間申請(qǐng)學(xué)院的化學(xué)一流學(xué)科測(cè)試中心和實(shí)驗(yàn)中心儀器分析實(shí)驗(yàn)室的大型儀器對(duì)自己合成的產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步的表征分析。除了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)J(上)和有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)J(下),三年級(jí)第一學(xué)期的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)也有部分依托福建省有機(jī)合成與功能實(shí)驗(yàn)室完成的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該課程為個(gè)性化培養(yǎng)課程,三年級(jí)的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),也通過化學(xué)前沿講座(一、二年級(jí)要求完成2 學(xué)分的課程)及其他學(xué)術(shù)講座初步了解了有機(jī)化學(xué)學(xué)科前沿,還有部分學(xué)生通過暑期科研訓(xùn)練計(jì)劃(SRTP)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練等進(jìn)入科研導(dǎo)師的課題組進(jìn)行訓(xùn)練,大部分對(duì)科學(xué)研究已經(jīng)有了一定的了解。因此,學(xué)生可以根據(jù)自身興趣在科研導(dǎo)師的課題組完成該課程,也可由科研導(dǎo)師推薦到國(guó)內(nèi)外高?;蚩蒲性核瓿伞W(xué)期末根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)總結(jié)論文進(jìn)行學(xué)分認(rèn)定。此外,得益于學(xué)校的“雙一流”學(xué)科建設(shè),近年來依托“能源與環(huán)境光催化創(chuàng)新引智基地”地方高校“111 計(jì)劃”創(chuàng)新引智基地,本科教學(xué)與國(guó)際知名院校的交流越來越密切,學(xué)生的國(guó)際視野也開闊了不少。日本大阪府立大學(xué)安保正一教授每年在我校講授不少于16 學(xué)時(shí)的科學(xué)導(dǎo)論課。另外,學(xué)院目前已經(jīng)與8 所國(guó)外高水平大學(xué)及科研院所簽訂合作協(xié)議。項(xiàng)目實(shí)施至今,共選拔41名學(xué)生進(jìn)入世界頂尖學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和學(xué)科進(jìn)行訪學(xué)和交流,包括美國(guó)加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校、劍橋大學(xué)、德國(guó)凱澤斯勞滕工業(yè)大學(xué)、美國(guó)阿克隆大學(xué)等。
1.問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法
傳統(tǒng)的教學(xué)模式以知識(shí)傳授為中心、以教師為主體,強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的普遍性和規(guī)范性,缺少鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考問題的意識(shí)和解決實(shí)際問題的能力,不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)能力。“授人以魚,不如授人以漁”,我們提倡以問題為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,通過翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)、研討式教學(xué)等手段提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。不僅鍛煉學(xué)生文獻(xiàn)閱讀、文獻(xiàn)總結(jié)和寫作的能力,也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。通過翻轉(zhuǎn)課堂將基礎(chǔ)操作實(shí)驗(yàn)教學(xué)從傳統(tǒng)的“教師講—學(xué)生做—教師評(píng)”向“學(xué)生問—學(xué)生做—學(xué)生答—教師評(píng)”轉(zhuǎn)變,重視學(xué)生批判性思維的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)前,結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù),通過教師錄制實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻,合理利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。目前,有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)錄制12 個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻,并通過實(shí)驗(yàn)中心的網(wǎng)站向本校學(xué)生開放。實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般采用小班授課(每班不超過20 人),并將學(xué)生按3~5 人/組進(jìn)行分組。實(shí)驗(yàn)前要求學(xué)生查閱文獻(xiàn),就實(shí)驗(yàn)的目的、原理、步驟和注意事項(xiàng)進(jìn)行充分了解。實(shí)驗(yàn)過程中,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,積極主動(dòng)地分析和解決遇到的問題,避免學(xué)生“照方抓藥”,機(jī)械性地重復(fù)實(shí)驗(yàn)。對(duì)于科研成果轉(zhuǎn)化的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,例如2-三氟甲基-1-四氫萘酮的制備、2-(4-氯苯基)苯并噁唑的合成、4,4’-5-三甲氧基-[1,1’-聯(lián)苯]-2-甲醛的合成、電化學(xué)合成三芳胺衍生物、脯氨酸催化不對(duì)稱羥醛縮合反應(yīng)等,學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后,要求學(xué)生以小組為單位,根據(jù)興趣選擇一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研,了解該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究進(jìn)展,就已完成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論并提出可能的實(shí)驗(yàn)優(yōu)化方案,從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和好奇心,全方位鍛煉學(xué)生的科研能力和批判性思維。
2.重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)育人
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)專業(yè)本科生實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的主戰(zhàn)場(chǎng)。2020年教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》提出,“課程思政建設(shè)要在全國(guó)所有高校、所有學(xué)科專業(yè)全面推進(jìn)”[32]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中融入課程思政元素是培養(yǎng)學(xué)生家國(guó)情懷、科研誠(chéng)信、職業(yè)規(guī)范等科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑[33]。一方面,在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)論課向?qū)W生介紹有機(jī)化學(xué)史上國(guó)內(nèi)外著名的有機(jī)化學(xué)家。例如介紹德國(guó)化學(xué)家李比希、韋勒,美國(guó)化學(xué)家伍德沃德等;講好我國(guó)著名有機(jī)化學(xué)家的故事,例如黃鳴龍、楊石先、邢其毅、戴立信等。利用福州大學(xué)地方高校的特點(diǎn),講好閩籍有機(jī)化學(xué)院士的故事,例如莊長(zhǎng)恭、黃維垣、林國(guó)強(qiáng)、陳茹玉、楊錦宗等,讓學(xué)生從科研先輩的身上體會(huì)科學(xué)精神和家國(guó)情懷。另一方面,挖掘具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的思政元素,通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法等將思政元素“潤(rùn)物細(xì)無聲”地融入日常教學(xué)中。例如,我們?cè)凇氨郊姿岷烷g硝基苯胺分離(液—液萃?。睂?shí)驗(yàn)中,引入我國(guó)第一位獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)家屠呦呦成功研制青蒿素的案例,讓學(xué)生了解中國(guó)傳統(tǒng)文化“中醫(yī)”,增強(qiáng)了學(xué)生的民族自豪感,提升學(xué)生的愛國(guó)熱情和家國(guó)情懷,同時(shí)也引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)老一輩科學(xué)家艱苦奮斗、勇攀科學(xué)高峰的崇高品質(zhì)。
要求學(xué)生尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí),培養(yǎng)學(xué)生科研誠(chéng)信和職業(yè)規(guī)范。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生客觀全面地看待問題,不唯書本、不唯教師、不隨大流。有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)常常存在各種各樣的副反應(yīng),實(shí)驗(yàn)過程中即使實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)方法相同,略微的操作差異仍有可能引起實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,產(chǎn)品的產(chǎn)率和純度不同的結(jié)果。對(duì)此,我們要求學(xué)生客觀記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù),絕不允許弄虛作假,要培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,樹立正確的人生觀和價(jià)值觀。實(shí)驗(yàn)過程中,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師也會(huì)一一記錄學(xué)生的原始實(shí)驗(yàn)結(jié)果(一般包括產(chǎn)品外觀、產(chǎn)量、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、折光率等),一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)造假,給予學(xué)生該實(shí)驗(yàn)零分處理。另一方面,鼓勵(lì)開放式結(jié)果,加大實(shí)驗(yàn)過程評(píng)分占比。既加強(qiáng)了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng),同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題和解決問題的能力。
要求學(xué)生節(jié)約藥品,規(guī)范處理實(shí)驗(yàn)廢棄物,培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)。隨著我國(guó)高校辦學(xué)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、教學(xué)科研的快速發(fā)展,化學(xué)類實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢棄數(shù)物量逐年激增,成分越來越復(fù)雜,對(duì)環(huán)境造成的污染也越來越大。因此,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中傳授綠色化學(xué)的理念是非常必要的[34]。首先,我們對(duì)所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目調(diào)整了實(shí)驗(yàn)方案,推行常量實(shí)驗(yàn)向半常量—半微量—微量實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變。其次,進(jìn)一步科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的循環(huán)利用。再次,督促學(xué)生按需領(lǐng)取藥品,嚴(yán)格做好“三廢”的回收,嚴(yán)禁將實(shí)驗(yàn)廢液、廢氣、固廢隨意排放。每次實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師會(huì)監(jiān)督學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況取用藥品,例如洗滌或者柱層析用的溶劑要求少量多次量取。此外,要求實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢液嚴(yán)禁直接倒入下水道,需分類回收到指定的廢液桶,產(chǎn)生的固體廢渣回收到專用的化學(xué)固廢回收桶內(nèi),產(chǎn)生的廢氣采用尾氣吸收裝置盡可能少排入大氣中,沾染藥品的實(shí)驗(yàn)垃圾也要求回收到專門的垃圾桶。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與安全環(huán)保意識(shí)的有機(jī)結(jié)合,在給學(xué)生傳授專業(yè)知識(shí)和培養(yǎng)實(shí)踐能力的同時(shí),也激發(fā)了學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感,養(yǎng)成了良好的職業(yè)道德規(guī)范,樹立了社會(huì)責(zé)任意識(shí),同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、科研素養(yǎng)為導(dǎo)向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)改革,實(shí)現(xiàn)多方面、開放性、綜合性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)??茖W(xué)合理的考核方法有利于提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的重視程度和學(xué)習(xí)興趣,從而保障學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[18]129。實(shí)驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一規(guī)范,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師給學(xué)生的評(píng)價(jià)容易受主觀因素影響,且容易傾向根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量好壞打分。學(xué)生也容易思想上不重視,認(rèn)為只要實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫得整齊美觀就能得到高分。實(shí)驗(yàn)前不預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)中不思考,應(yīng)付式地完成實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)操作急躁且不規(guī)范,不僅無法掌握相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能,還有可能出現(xiàn)不必要的實(shí)驗(yàn)事故。2014年,以籌備福建省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽,籌備第十一屆大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽為契機(jī)[27]214,我們確立了全過程、全方位的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核辦法,完善了教學(xué)檔案管理制度,確定了實(shí)驗(yàn)成績(jī)由預(yù)習(xí)情況(10%)、實(shí)驗(yàn)操作(30%)、產(chǎn)品表征(40%)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告(20%)四個(gè)部分組成(表3),并以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為單位制定了評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),要求實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師做到“一項(xiàng)目一記錄,一課程一檔案”。該考核標(biāo)準(zhǔn)重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程和成效,其中實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作過程比例達(dá)40%,且產(chǎn)品表征不是單一的產(chǎn)率和外觀,還增加了產(chǎn)品的純度考核。實(shí)踐證明,產(chǎn)品結(jié)果表征中考核純度是非常必要的。例如,2-甲基-2-己醇實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,我們通過核磁表征考核學(xué)生合成產(chǎn)物的純度。經(jīng)分析,115 個(gè)樣品中有19 個(gè)樣品純度為0。近年來,我們進(jìn)一步完善了有機(jī)化學(xué)本科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的大型儀器設(shè)備。除了升級(jí)更新常用的阿貝折射儀、熔點(diǎn)儀外,還配備了多臺(tái)高效液相色譜儀、氣相色譜儀、液質(zhì)聯(lián)用儀、圓二色光譜儀用于本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)。此外,化學(xué)學(xué)科一流學(xué)科測(cè)試中心的400/500 兆核磁共振波譜儀、X 射線粉末衍射儀、X 射線單晶衍射儀、場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡和原子力顯微鏡等大型分析儀器設(shè)備,也都面向本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放。
有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要包括有機(jī)合成與有機(jī)分析。目前大部分本科生有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)教材重點(diǎn)放在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的介紹上,沒有強(qiáng)調(diào)如何靈活應(yīng)用這些技術(shù),致使學(xué)生對(duì)合成有機(jī)化合物時(shí)所產(chǎn)生的混合物的分離提純不夠重視,在綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及科研訓(xùn)練過程中無法獨(dú)當(dāng)一面,遇到有機(jī)混合物的分離提純時(shí)一籌莫展。有機(jī)混合物的分離與鑒定技能的掌握不僅需要有堅(jiān)實(shí)的化學(xué)理論基礎(chǔ),而且也需要在相關(guān)基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中明白如何進(jìn)行純化分離、需要哪些實(shí)驗(yàn)技巧。基于此,我們以有機(jī)混合物分離純化的問題為導(dǎo)向編寫了《有機(jī)混合物的分離與鑒定》教材。與過去出版的各種《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材不同,該教材盡量少講有機(jī)物分離純化原理及技術(shù),而是結(jié)合各種有機(jī)混合物的純化分離實(shí)驗(yàn)進(jìn)行介紹。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目附有產(chǎn)物純化分離路線圖和產(chǎn)物核磁表征譜圖,是有機(jī)合成與有機(jī)分析實(shí)驗(yàn)的綜合與集成版。
基于“C3H3”嘉錫教育理念,立足福州大學(xué)化學(xué)學(xué)科的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),通過夯實(shí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研反哺教學(xué)、以賽促改等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)改革,激發(fā)學(xué)生的好奇心與創(chuàng)造力,拓寬學(xué)生的知識(shí)面,開闊學(xué)生的視野,全方位培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力、批判性思維和創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)積極性和興趣大大提高,且能夠理論聯(lián)系實(shí)際,結(jié)合理論知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異?,F(xiàn)象提出質(zhì)疑,并通過文獻(xiàn)調(diào)研進(jìn)一步設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),并加以總結(jié)成文。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生對(duì)化學(xué)科學(xué)研究有了一定的認(rèn)識(shí),科學(xué)思維和科學(xué)能力得到了訓(xùn)練,科學(xué)素養(yǎng)得到了提高,有效支撐了“C3H3”化學(xué)創(chuàng)新人才的培養(yǎng),為國(guó)內(nèi)外高水平院校輸送了一批優(yōu)質(zhì)的研究生生源,也為社會(huì)培養(yǎng)了一批社會(huì)責(zé)任感強(qiáng)、有理想有擔(dān)當(dāng)?shù)墓ぷ髡摺W(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力不斷提升,我校化學(xué)專業(yè)學(xué)生在全國(guó)高?;瘜W(xué)學(xué)科本科生的各類競(jìng)賽中取得了優(yōu)良的成績(jī)。2014年以來,本科生獲得全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽二等獎(jiǎng)3 項(xiàng)、三等獎(jiǎng)5 項(xiàng)、特別獎(jiǎng)3 項(xiàng)。學(xué)生參與科研及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練400 余項(xiàng),本科生為主要作者發(fā)表SCI 學(xué)術(shù)論文170 余篇,作為第一作者80余篇,包括國(guó)際著名期刊Organic letters、Analytical Letters、Chemical Communications等?;凇癈3H3”嘉錫教育理念的福州大學(xué)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐在高等教育出版社承辦的“2021年高等學(xué)校有機(jī)化學(xué)教學(xué)研討會(huì)”上以口頭報(bào)告的形式進(jìn)行了分享[35],教學(xué)成果得到了國(guó)內(nèi)同行的肯定。隨著信息爆炸時(shí)代的到來,科技發(fā)展日新月異,各學(xué)科之間不斷交叉滲透,化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新理論、新方法和新技術(shù)也越來越多,發(fā)展也越來越快。我們必須在教學(xué)理念上不斷與時(shí)俱進(jìn),在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上不斷改革探索,才能落實(shí)新時(shí)代對(duì)化學(xué)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求,才能為完成科教興國(guó)和科技強(qiáng)國(guó)的使命做出貢獻(xiàn)。