科研思维融入有机化学实验教学的实践
陈冬生 刘家言
摘 要：以二苯羟乙酮的合成实验为例，在有机化学实验教学中引入合成方法学的研究方法，让学生通过文献查阅设计正交试验，考查加热方式和反应时间对实验结果的影响，并对实验结果分析讨论，将科研思维融入有机化学实验教学。
关键词：科研思维; 创新能力; 实验教学改革
中图分类号：G642? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? 文章编号：1006-3315（2020）10-095-001
有机化学实验是医药学本科院校教学中的一门基础实验课程[1]。科研思维是开展科学研究必须具备的、运用一定的科学方法进行思考的过程，可以有效保证创新过程的合理性。实验教学侧重于对学生动手能力、观察能力、科学记录和数据处理等综合能力培养，学生初高中阶段进实验室自己动手做实验的机会较少，大部分同学对实验充满了浓厚的探究欲和学习兴趣，此时教师再精心设计实验，将科学研究中的思想有针对的引入实验教学，将大大提升学生的创新思维，并提前具备一定科研能力，对学生后续参加或主持类似大学生创新创业的项目有很大的帮助。在科研工作中我们常用有机合成方法学筛选最佳的反应条件，笔者的思路是依据现有的教学设施，对部分实验内容调整设计，在实验教学中引入合成方法学理念，让学生知晓科学研究的方法，培育学习兴趣，拓展科研思维和提高创新能力。
二苯羟乙酮俗名安息香，通常由两分子苯甲醛在稀碱催化下制备。传统的教学模式中，教师先讲授实验原理、步骤及相关操作注意事项，然后将课堂交给学生，让学生按照教材流程进行操作。在笔者实际的教学经验中发现，大部分学生只是实验步骤的“操作工”，他们不会去主动思考实验步骤每一步设计更深层次的原因，这种教学模式仅能够培养学生浅层次的动手能力，远未达到对基本实验技能的要求，更不利于训练学生的科研思维[2]。为此，本文以二苯羟乙酮的合成为试点实验，让学生在正常实验的基础上，强化文献查阅，自行细化和调整实验步骤，对实验结果进行大数据分析等，探索将科研思想中的合成方法学引入实验教学。
1.實验预习
在实验预习环节，首先向学生讲述美国的ACS数据库、Willy数据库、英国化学会的RSC数据库和中国的知网、万方等常见的中外文数据库，然后再介绍J. Am. Chem. Soc.、Chem. Rev.、Org. Lett.、J. Org.Chem.等知名的有机化学期刊，要求学生去学校的图书馆查阅相关的纸质和电子的期刊数据库，充分了解近几年来微波反应在化学反应上的应用，并将查阅所得的相关文献资料简要记录在预习报告上。在文献查阅过程中，可以充分锻炼学生文献查阅和知识收集的能力，使他们掌握在有机实验中可以针对不同的实验使用不同的热源，一般低于100℃采用水浴，100℃～200℃采用油浴，更高的温度可以采用沙浴等等，对实验内容有更深刻的理解，并打下了一定的科研文献的检索基础。
2.实验内容
在实验内容方面，依据原课本的实验的条件进行两次改变，第一次将加热时间缩减为60分钟，第二次将上述实验的热源由热水浴改为常压微波合成反应仪，其他条件都不变。在教师的指导下，学生依照反应时间、加热方式的不同，先自行正交设计实验内容，然后由教师进行指导修改。将全班同学进行随机分组，两名同学为一组，同组学生的实验内容随机确定，然后将同组学生的实验条件对调进行实验。与之前的实验教学模式相比，不仅能增加每个学生的操作次数，而且学生课前都不知道实验内容和结果，需专注的投入到实验中，认真实验得到数据，学生的实验兴趣高，可充分调动学生的积极性。该教学模式与合成方法的研究方法有机融合，将科研思维直接用于教学实践，实验探索性高，对学生实验技能的培训、创新能力的培养、科研思维的培育起到重要作用。
3.实验结果
在实验结果分析方面，由于学生对数据综合处理的能力欠缺，缺乏科学思维的能力，一般只进行简单的收率计算，和理论收率进行比较，而不会对收率的高低进行认真分析，不会分析实验中的问题，不会分析、总结实验结果，更谈不上提出科学的推论和见解[3-4]。而我们研究型新教学模式，每个小组的学生在不同的或是相同的实验条件下会得到不同的实验结果，这样就会激发学生对产生该结果更深层次原因的进行总结和探究，对实验结果进行分析讨论。实验结束后，教师将全班所有同学的实验数据进行汇总统计，并发给所有学生，教师可以从大数据中对教学效果进行总结并发现不同学生的实验操作能力的差异，从而进行有针对的辅导和提高，学生可以从大的实验数据库和其他组同学对比自己组的实验结果，从加热方式、反应时间对收率的影响进行更深一步的总结，对不同实验条件下的实验结果有更多的探讨和领悟。
4.结语
本文以二苯羟乙酮的合成为试点实验，从实验预习、实验步骤设计及实验结果处理与讨论等方面对有机化学实验教学中引入科研思维模式进行了探索。同传统教学模式相比，该实验教学模式能够大大增加学生参与实验的积极性与主观能动性，在学习中探索，在探索中学习，培养学生对实验的主人翁意识，激发学生对实验的学习兴趣，从而提高创新能力和综合科研素质，为国家培养更优秀医药人才。
基金项目：南京医科大学康达学院2018年度教育研究立项项目“基于合成方法学研究的有机化学实验教学改革与实践” （KD2018JYYJYB028）
参考文献：
[1]张瑶，秦书芝.中药学实验教学改革探索[J]广东化工，2013，3，175
[2]陈淼，李阳， 李智豪等.基于合成方法学研究的有机化学实验教学改革与实践——以苯甲酸乙酯制备为例[J]大学化学，2017，32（7）：23-27
