大学化学, 2016, 31(9): 20-23 doi: 10.3866/PKU.DXHX201601002

教学研究与改革

大类培养模式下非化学化工专业有机化学教学改革

吴爱斌,, 李鹏飞, 陈银, 龚银香

Reform of Organic Chemistry Teaching in Non-Chemistry & Chemical Engineering Specialty under Large Training Mode

WU Ai-Bin,, LI Peng-Fei, CHEN Yin, GONG Yin-Xiang

通讯作者: 吴爱斌, Email: abwu@yangtzeu.edu.cn

基金资助: 湖北省教育厅教学研究项目.  2012256

Fund supported: 湖北省教育厅教学研究项目.  2012256

摘要

针对非化学化工专业学生在学习有机化学时出现的“有机化学无用论、乏味论和繁难论”等现象,对有机化学课程教学的各个环节(包括绪论设置、新课导入、课堂教学内容编排、教学手段、考核方式)进行改革探索,旨在为“促进非化学化工专业有机化学教学改革,提高学生学习效率”提供相应的研究思路和方法。

关键词: 非化学化工专业 ; 有机化学 ; 教学改革 ; 大类培养

Abstract

Students of non-chemistry & chemical engineering majors often think that organic chemistry is useless, dull and troublesome, causing inefficiency in organic chemistry teaching. With an attempt to solve the problem, this paper makes some reform of organic chemistry teaching, including the introduction setting, the lead-in, the arrangement of teaching contents, the teaching methods and assessment of the course. We hope that the reform practice in the organic chemistry course could provide us corresponding research ideas and methods in the organic chemistry teaching for the non-chemistry & chemical engineering specialties, and as a result, improve the students' learning efficiency.

Keywords: Non-chemistry & chemical engineering specialty ; Organic chemistry ; Teaching reform ; Large training mode

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吴爱斌, 李鹏飞, 陈银, 龚银香. 大类培养模式下非化学化工专业有机化学教学改革. 大学化学[J], 2016, 31(9): 20-23 doi:10.3866/PKU.DXHX201601002

WU Ai-Bin, LI Peng-Fei, CHEN Yin, GONG Yin-Xiang. Reform of Organic Chemistry Teaching in Non-Chemistry & Chemical Engineering Specialty under Large Training Mode. University Chemistry[J], 2016, 31(9): 20-23 doi:10.3866/PKU.DXHX201601002

随着有机化学新理论、新机制、新方法的发展,有机化学研究范围不断地在扩大和加深,与其他学科之间的联系也日益紧密。面对如此繁杂的教学内容,如何在有效的时间内引导学生掌握扎实的专业基础理论知识,一直是有机化学教师在不断研究和探索的问题之一。大类培养是为实现社会所需的“宽口径、厚基础、强能力、高素质”人才培养目标,而对人才培养模式和教学组织形式的一种根本性改变,即强化基础、通识教育和综合课程。但是大类培养绝非相近专业的叠加,它涉及教育资源重整、课程体系再构建、教学方法与手段变革、配套教育管理制度再造及专业建设等一系列问题[1]

我校有机化学课程就是在大类培养模式下对地质、地球化学、资源勘查工程、农学、园艺、茶学、动物科学/动物医学、医学等非化学化工专业开设的一门重要的学科基础课程。由于有机化学一般在大学二年级开设,因此学生在学习有机化学时对自己所在的专业并没有很深的了解,再加上有机化学本身具有抽象性、内容多、难理解且课时少的特点,学生在学习过程中往往会出现“有机化学无用论、乏味论和繁难论”等观点,会导致学生对有机化学不感兴趣、学习积极性不高和难于应付等现象,严重影响了有机化学的教学效果,更不利于学生后续专业课程的学习。因此对非化学化工专业有机化学教学进行改革显得越来越迫切和重要。为了帮助学生克服学习中的畏难情绪、避免传统教学中的弊病,我们紧紧围绕学生知识结构,针对不同的学科背景,以及化学基础参差不齐等实际问题,对非化学化工专业有机化学教学进行改革,主要从以下5个方面进行了实践探索。

1 绪论课设置

与化学化工类专业学生不同,非化学化工类专业学生在学习有机化学时往往认为有机化学与自己所学专业关系不大而学习积极性不高。因此,在有机化学绪论课上让学生感受到学习有机化学的必要性和重要性,从一开始就激发学生学习的兴趣和欲望就显得尤为重要。通过调查发现,当提到与学生密切相关或者学生很熟悉的内容时,学生更容易集中注意力学习后续内容,思维主动性会增强,学习兴趣也会提高[2]。实践探究表明,教师根据不同专业特点在绪论课内容设置上从学生熟悉的内容入手,合理编排和设计教学内容可以显著提高教学效果。例如,针对农林类专业学生,教师可从学生熟悉的农药/化肥等物质入手,介绍相关化合物的主要成分并提出其最佳合成路径,即用学生熟悉的化学物质引导学生,使学生带着浓厚的兴趣去学习有机化学;对于食品类专业学生,教师可结合食品领域的热点问题(如地沟油、增白剂、三聚氰胺、瘦肉精、塑化剂等)将有机化学课程学习的重要性渗透到学生的专业学习中去,激发学生的学习热情;医药类专业绪论课的内容可通过介绍相关临床药物分子的组成、结构和合成方法以提高学生学习兴趣。

教学实践表明,只有让绪论课内容的设置紧扣专业特点,做到贴近学生、贴近实际,让不同专业学生真实感受到有机化学与自己所学专业的密切联系时,才能有效消除学生中存在的“有机化学无用论”观点,才能使学生以极大的兴趣积极主动地投入到有机化学课程的学习中去。

2 新课导入

有机化学与我们日常生活息息相关,当下的许多热点问题也与有机化学知识紧密相连,教师在新课导入时充分利用与学生专业有关的热点问题是调动学生学习积极性的一种有效方式,从而将教学的应用性、趣味性与有机化学知识点结合起来,提高学生学习的积极性。例如,对农林专业学生介绍卤代烃章节时,教师可从六氯环己烷(六六六)入手补充介绍有机氯、有机磷、氨基甲酸酯等与农药相关的内容,列举2010年“毒豇豆”事件以及天然昆虫拒食剂、阿维菌素、多杀菌素等实例[3]来吸引学生的关注;对食品专业学生讲述烯烃之前,教师可从咖啡伴侣和植脂末中含有反式脂肪酸的特点引入“反式”的概念,在讲述芳烃之前,可从可口可乐事件入手引入“苯”的知识点,在讲述醇和酚之前,可从“酒的介绍”导入新课;对医药专业学生讲解对映异构(分子手性)前,教师可从对映异构体在生物活性上表现出的巨大反差来激发学生兴趣,如左旋氯霉素有药用疗效而右旋氯霉素却无效,维生素C只有左旋异构体可以治疗坏血病,中药麻黄碱只有右旋异构体才可以舒张血管、增高血压等。

实例列举,特别是与学生专业密切相关的热点问题,可大大提高学生的注意力,是引导学生主动学习的一种有效方式。运用这种有效方式从根本上使有机化学课程从“乏味论”转变为“趣味论”,就要求教师在导入新课前进行必须的相关资料收集和整理工作,在教学中加以灵活运用,方可达到调动学生学习积极性的效果。

3 教学内容

有机化学课程涉及的教学章节共有十五章,而非化学化工专业教学学时均相对较少(我校分为48学时和40学时),容易使学生对有机化学感到纷繁冗杂而难以应付,这极大地影响了学生对有机化学知识点的理解和掌握,也引起了我们教学工作者的反思。经深入调研和探讨,我们发现由于培养目标的差异,不同学科不同专业对有机化学知识需求的深度和广度也不同,因此授课教师可结合不同专业的培养需求,整合和精选教学内容,并对相关知识点进行归纳总结,让学生在有限的学时内学到适合学生专业发展的有机化学知识。

在整合和精选教学内容时,我们有选择性地略去教材(傅建熙主编《有机化学》48学时,汪小兰主编《有机化学》40学时)中部分陈旧繁琐的内容,适当压缩易理解和高中阶段已学过的内容(如某些有机物的物理性质、价键理论等),将重点放在学生理解有难度的杂化轨道理论和各种化学反应类型、反应机理等问题上;同时我们在教学中重视对有机化学基础知识和基本化学反应的归纳和总结,总结的内容涉及化学键理论、化合物命名、立体结构的表达、反应中间体、有机基本反应及历程、有机合成路线设计等。通过归纳和总结,有助于学生更好地掌握和运用这些知识点。

考虑到有机化学与许多非化学化工专业存在着广泛的学科交叉和渗透,我们非常注重在有机化学课堂讲授中与学生所学专业知识相结合。例如对农林专业学生,我们会在教学中贯穿绿色化学理念,传授学生防污减排的重要方法,如减量、减废、有机合成合理设计、催化剂再生和副产品利用等;对食品专业学生,我们将食品安全教育与有机化学教学紧密结合,如穿插包装材料(聚丙烯、聚氯乙烯)以及它们可能对食品造成的污染、羰基化合物的滥用(吊白块、西瓜膨大增甜剂、面粉增白剂、反式脂肪酸、增塑剂)等内容;对医药专业学生可引入具体事例,如水俣病是由于患者食用了被甲基汞污染的鱼类和贝类产品而引起的,还可与炔烃水合反应、卤代反应等有机地结合起来。教学实践表明,在对教学内容进行合理整合之后,学生学习时明显感到轻松,而且学习兴趣加大、学习积极性主动性增强,课程教学效果也得到了显著改善。

4 教学方法和教学手段

课堂讲授是目前我国高等院校教学的基本形式,在课堂讲授中适时变换教学方式和手段,灵活运用有效的教学方法,将大大提高课程的教学效率,促进学生的学习。

在有机化学课堂教学中,我们改革注入式教学,倡导启发式教学。注入式教学是应试教学的主要特征,不利于学生掌握知识和培养能力。目前我们在教学中普遍采用了启发式教学方式,主要内容包括:课前使学生明确学习目的并对学习任务进行思考,自己提出问题并通过查阅资料解决;课堂上采取提问和讨论的方式检查和巩固学习效果;课后布置一定数量有难度的习题,并指定适当的参考书供学生查阅、巩固、深化和扩展知识。启发式教学的实施,极大地提升了学生学习的主动性,培养了学生独立思考、分析问题和解决问题的能力,对学生以后的学习和发展也有着巨大的推动作用。

在有机化学课堂教学中,我们增加了“学生为主体”的教学环节。教学中增强学生主体地位也是改善教学效果的一种重要方式。我们采用的主要方式方法是设计课堂讨论环节,发挥学生的主观能动性,在相互讨论中形成自己的观点并走上讲台进行陈述。如在讲授立体结构时,鼓励学生利用身边的材料(废乒乓球、木棍、铁丝等)制备立体模型,并讲述该模型的结构特征以及物质结构与性能之间的关系等。“学生主体”教学环节的实施,促进了“教师主导、学生主体”教学模式的形成,激发了学生的学习兴趣,变被动学习为主动学习,使学习效果得到很大提高。

在有机化学课堂教学中,教师注重在讲授中运用合适的方法帮助学生理解记忆。从认知心理学的角度出发,在课堂讲授中采用类比法,可强化学生的认知能力[4]。如在讲述二烯烃分类和结构特点时,可根据两个双键的相对位置分为累积二烯烃、共轭二烯烃和隔离二烯烃,它们虽然都含有两个双键,但性质差别很大。教师在讲授中可以形象地将双键看成山峰,单键看成索道。累积二烯烃中两个山峰相连,位阻很大,不稳定;共轭二烯烃中两个山峰通过一个索道连接,便于π电子的流动而形成共轭体系;隔离二烯烃的两个山峰相隔较远,很难通过索道连接,π电子不能从一个山峰到达另一个山峰,性质与单烯烃相似。这种形象化的教学方法不仅适用于中小学生,也适用于越来越年轻化的大学课堂[5]。合适的记忆和理解方法在教学中的运用,可以引导学生将有机化学中“多且散”的知识点,进行有效整理,发现其间逻辑联系,找出内在规律,使学生所学的知识系统化。

在有机化学课堂教学中,我们充分利用现代教育技术,提高教学效率。随着科学技术的发展,现代教育技术在教学中的应用大大提高了教学效率。在探讨有机化学课程教学改革时,我们采取了一些行之有效的方法,如教学内容的CAI课件呈现、ChemOffice等软件模拟分子真实结构等,将复杂抽象的知识简单化、具体化,有效地解决了学生因缺乏空间结构想象力而难以理解有机化合物结构、反应机理和电子效应等的问题;我们采用多媒体技术插入图片和视频,将化学反应过程制作成形象有趣的动画,利用清晰的比较鉴别、逼真的主体画面使课堂变得更加活跃而提高学生学习的积极性;我们还充分利用网络(如电子邮件、QQ、微博、校园BBS等)搜索链接各种多媒体素材,将与专业紧密相关的热点问题或事件引入课堂以及进行网上答疑等,极大地拓展了教学的时间和空间,加强了师生的交流和互动,减少了教学盲区,真正做到“教学相长”。

5 考核模式

在教学的全过程中,考核是一个重要的环节。建立科学合理的考核模式有利于规范教师和学生在教学活动中的行为,保证教学工作顺利进行,提高教学质量。为了避免学生“平时学习不认真,考前突击就能过关”的现象发生,我们采用平时成绩和期末考试相结合的考核方法,平时成绩占20%,期末成绩占80%;综合成绩达60分为通过,不及格者按照学籍管理规定进行重修和补考。同时,为了促使学生注重平时的学习过程,平时成绩根据我们考查学生课堂出勤、课堂练习、课堂问答和课后作业等内容进行综合评定。在考试方面我们注重题型的多样化和灵活性,不断完善试卷内容,力求保证考试的客观、准确和公正,确保考试结果既能反映学生学习的真实情况,又可以反映教师的教学质量。考试结束后我们对每一次考试进行试卷分析和总结,了解学生对有机化学课程的学习情况即对各个知识点、重难点的掌握情况,这也为我们今后的课程教改工作提供了重要的参考数据和改革方向。

总而言之,影响有机化学教学效果的因素有很多,我们必须做好教学工作中每一个环节的编排和设计才能使教学工作顺利进行[6],在不断的实践、反思和总结中我们找到了一定的方法来完善非化学化工专业有机化学课程教学,但要取得更加显著的成绩,还需要进一步的深入研究和探索。

参考文献

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