有机化学实验课程入选教育部虚拟仿真实验教学创新联盟应用示范课程

    目前，“基础化学实验Ⅱ-有机化学实验”课程教学对象为化学、化工、制药及其它近化类共20个本科专业，包括化学工程与工艺、应用化学、材料科学与工程、制药工程、环境工程、生物工程、生物技术、高分子材料与工程、给排水科学与工程、能源化学工程、食品科学与工程、安全工程、药学等13个国家级一流本科专业（建设点）。每届约36个班级、1100名学生、7万多人时数。采用课程负责人主编的浙江省高校“十三五”新形态教材—《新编基础化学实验Ⅱ-有机化学实验（第三版）》作为主要教学用书。

    长期以来，有机化学实验课程教学组持之以恒进行课程建设。在课程内容建设方面，从经典的“验证性、操作性”实验发展为现代的“基础规范性实验—综合设计性实验—研究探索性实验”三层次实验，以“学习实验基本技能和验证、巩固课堂上所学的有机化学反应”为目的向“旨在培养学生既有扎实的基本技能、又有创新研究的初步能力”转变。在网络资源建设建设方面，一方面，将实验视频、教学大纲、授课教案、实验课件、习题等已发布在中国大学精品开放课程“爱课程”（https://www.icourses.cn/sCourse/course_2619.html）网，另一方面，教材在12个基本操作实验中嵌入二维码，学生扫码即可观看实验视频，将实验教材、实验课堂、教学资源三者融合。教材中新增有机化学实验10套试题，通过扫码查看答案，用于自查对实验知识的掌握情况。2020年，“基础化学实验Ⅱ-有机化学实验”被认定为省级线下一流课程，课程建设具有突出的特色与创新点。
    特色1  构建了有机化学实验课程思政教学体系
    课程负责人主持的“有机化学实验课程融入思政教育的探索”是浙江省第一批课程思政教学项目。通过发掘有机化学实验课程中的思政元素，重构教学设计，更新教学内容，润物细无声地进行课程思政教育，从而使课程精准抓住了课程思政教学的最佳时机，无缝融入了课程思政教学的丰富元素，有效彰显了课程思政教学的传导效果。每次有机化学实验教学一般长达一整天，教师与学生“密切接触”的时间较多。在这过程中手把手地教会了学生基本操作，面对面地教会了学生思考问题、解决问题的方法，心碰心地启迪了学生实验创新的思维，避免了思政教育“直白说教”的窘境，容易碰撞出心灵的火花，更易被学生接受和消化，思政教育的效果大大提高。2022年，“基础化学实验Ⅱ-有机化学实验”被立项为省级课程思政示范课程。
    以乙酰苯胺的制备与重结晶实验为例，将“科学创新精神”“生态文明与环保意识”“质量互变规律”“对立统一观点”“家国情怀”五种思政元素通过五个途径融入教学中，达到四个专业教学目标、四个思政教育目标（简称“5544”架构）。

图1  乙酰苯胺的制备及重结晶课程思政教学图例

    有机化学实验课程思政教育的创新点：（1）研究建设将思政教育“无缝”融入化学实验课程之中的教学体系、教学模式，推动“思政育人”与实验能力培养有机融合。（2）多角度、全方位研究建设颇具特色的思政元素资源库，促使“课程思政”系统化、长期化，保障思政教育落地生根、开花结果。（3）多方位发掘思政元素，既有马克思主义基本原理，又有新时代鲜明特色，同时取自于生产、生活实际，让学生加深认识和理解生活中的化学原理，体会化学专业在人类衣食住行方面的重要性，增强专业自豪感，激发学生学习化学实验的热情。
    特色2  创建了有机化学实验专题式教学方法
    “理论与实践贯通的专题式有机化学实验教学改革探索”是浙江省2013年高等教育课堂教学改革项目。在专题式教学中，实行“从单元合成到多步合成，再进入具有科研性的系列合成”过程，层层扩展，不断深入。教师在讲述实验课程时，需要结合理论化学和实验技能让学生全方位巩固化学知识。实验前要求学生预习专题实验内容所涉及的理论知识和实验基本操作。实验技能方面要求学生根据合成的目标化合物的不同选用不同的反应装置，学会各种装置的使用方法和应用范围，并且明确各个反应装置的作用，安装反应装置时应注意的事项等。在实验过程中必须利用基础理论知识解决一些常见的问题。实验结束后，根据文献查阅、各专题小组实验情况进行讨论，比较实验方案的利弊，解释实验结果，并对实验结果给出比较和评价，在拓宽学生知识面的同时，把学生初步引入到科学研究的轨道上来。
    “专题式教学”首先对学生强化与实验内容相关的理论知识学习，帮助学生从理论上分析实验过程可能出现的现象和结果，使理论与实践贯通。在实验过程中，将某一化合物的“制备实验、应用实验、同类型拓展实验”等组成一个专题，形成“理论与实践紧密结合、知识与能力协同提高”的实验组合群。如在现有有机化学实验教学内容的基础上，按化合物种类划分若干专题，如卤代烃、醇、酮、酸、酯、胺等。每一个专题中包含该类化合物的“制备实验”、“应用实验”、“拓展实验”等。实验反应机理、实验条件、实验中出现的相关问题等要求学生从理论的高度给予正确解释。在“应用实验”、“拓展实验”中进一步增大实验的信息量，将相关的新技术、新方法引入实验教学中，通过基本实验的学习，再进行拓展实验和应用性实验。

    有机化学实验专题式教学法的创新点：有机化学实验专题式教学法组织的课程内容是多维立体的，理论学习覆盖到每一个维度，整个教学过程随学生自身需要、学力水平、知识经验的变化而变化，以教学的终极目标为核心，向多个维度“聚合←→辐射”。与传统的单元式教学法相比，具有组合更新优势、综合交叉优势、协同提高优势和自主教学优势。
    特色3  建立了“理（论）工（程）一体化、理（论）实（践）一体化”教学模式
    充分利用实验中心的有利条件，进一步强化多元融合，学科基础与专业训练紧密衔接，以某一“产品（或任务）”为纽带，组建化学化工一体化实验项目组群。在学科基础实验阶段，着重探究科学规律（例如，物质的制备方法、物理化学性质的测定方法、化学反应机理，等等），在专业基础实验阶段，着重各单元操作的工程技术基础（例如，不同分离方法对比和因素影响，等等），在专业实验和工程实训阶段，着重单元操作的组合运用，以此推动了“理（论）工（程）一体化”、“理（论）实（践）一体化”教学。
    以“乙酸苄酯的合成”为实施案例。实验过程是：（1）采用不同催化剂合成乙酸苄酯；（2）从实验研究量放大到中试规模生产量；（3）从化学实验基本操作—专业基础实验，考察反应条件、检测方法—化工生产过程控制。

图3 “理工一体化”教学实施案例：乙酸苄酯的合成

    有机化学实验“理工一体化”教学模式的创新点：组建了化学化工一体化实验项目群，既使实验教学能独立自成体系，又与理论教学、科学研究、工程实践紧密结合；既注重培养学生的扎实基础，又强调培养学生的实验能力、科研能力、创新能力和协作能力，使化学化工实验教学向“教学研究型”和“工程实践型”转型，营造了适应创新人才培养的主、客观环境，实现了“由注重学科教学向注重学科研究、工程应用”的转变，是与“新工科”建设要求相吻合的理科实验教学新模式。
    有机化学实验课程建设的成果直接受益于学生综合实践能力的提高，学生多次在全国大学生化学实验邀请赛、全国大学生化学实验创新设计竞赛等重要赛项中获得优良成绩，促进了学生多样化成才。同时，也提高了教师的教学研究水平和教学能力，课程负责人作为“教育部化学实验教学研究虚拟教研室”核心成员已多次在“教育部化学实验教学研究虚拟教研室”“全国高校化学实验技术交流会”“浙江省高校化学化工实验教学中心联席会”等多种场合作了“有机化学实验课程融入思政教育的探索”交流报告，推动了课程思政优质资源应用与共享。在《实验室研究与探索》《实验技术与管理》《大学化学》《高等理科教育》等重要教学期刊上发表了一系列教研论文。以化学化工一体化实验教学模式为重要内容的成果在《高等工程教育研究》《中国大学教学》等重要期刊发表教学研究论文多篇。“专题式有机化学实验教学”等教学案列入选教育部高等学校实验教学指导委员会组编的《高等学校实验教学典型案例汇编》（高等教育出版社）。同时，课程建设和教学改革成果的示范性不断扩大，已接待了国内20多所高校来访交流。教改经验和成果在《浙江教育报》、《中国教育报》、中国教育新闻网等媒体得到报道，教改的理念、方法和成果得到国内同行的认可和关注。