大学化学, 2017, 32(3): 38-42 doi: 10.3866/PKU.DXHX201608028

教学研究与改革

有机化学实验双语教学课程体系改革与探索

刘睿,, 陈静, 宋广亮, 朱红军

Bilingual Course Construction and Exploration of Organic Chemistry Laboratory

LIU Rui,, CHEN Jing, SONG Guang-Liang, ZHU Hong-Jun

通讯作者: 刘睿, Email:rui.liu@njtech.edu.cn

基金资助: 南京工业大学教育教学改革研究课题
南京工业大学高等教育发展专项.  HED 2016002

Fund supported: 南京工业大学教育教学改革研究课题
南京工业大学高等教育发展专项.  HED 2016002

摘要

遵循前沿化、国际化、微型化、绿色化的原则,针对实验基础、基本操作实验、微型合成实验、综合实验4个部分开展有机化学实验双语课程体系改革。在建立双语实验预习制度及完善考核制度的基础上,着力训练学生掌握实验原理、明确实验目的、熟悉实验仪器与试剂及实验过程,并用英语完成实验预习报告。积极引导学生产生对有机化学实验的兴趣和学习专业英语的积极性,培育具有国际化视野、实验技能扎实、专业能力全面的创新人才。

关键词: 有机化学实验 ; 双语教学 ; 课程建设 ; 教学方法

Abstract

Following the idea of frontiers leading, internationalization, micromation and green teaching, the reform of organic chemistry laboratory bilingual course system has been focused on experimental basis, basic operations, micro synthetic, and comprehensive experiments. On the basis of the establishment of bilingual experiment preview system and the improvement of evaluation system, the students are demanded to master the experiment principle, understand the experiment objective, know the apparatus, reagents and procedures, and finish the preview report in English. This could make the students interested in organic chemistry experiments and professional English. The aim of the course is focused on the mastery and application of the basic theory and operation methods, as well as cultivating the students with international perspective, solid experimental skills and innovational consciousness.

Keywords: Organic chemistry laboratory ; Bilingual teaching ; Course construction ; Teaching method

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刘睿, 陈静, 宋广亮, 朱红军. 有机化学实验双语教学课程体系改革与探索. 大学化学[J], 2017, 32(3): 38-42 doi:10.3866/PKU.DXHX201608028

LIU Rui, CHEN Jing, SONG Guang-Liang, ZHU Hong-Jun. Bilingual Course Construction and Exploration of Organic Chemistry Laboratory. University Chemistry[J], 2017, 32(3): 38-42 doi:10.3866/PKU.DXHX201608028

有机化学实验是化学、化工、材料、生物、轻工、环境、医药、农药等诸多专业的基础实验课程,对相关学科具有重要的理论和实践指导作用,也是培养学生基本素质和科研能力的重要教学环节[1-3]。随着世界经济一体化的进程和我国“一带一路”的发展战略不断推进,与海外高校和科研机构交流合作、深入开展国际化合作办学,已成为我国高等教育发展的新常态。在国际学术化交流日益广泛、学科间交叉渗透日益频繁的今天,开展有机实验双语课程教学的研究与实践,既是适应我国教育全球化战略布局基本要求,也是我国教育改革和发展的必然趋势[4-6]

南京工业大学2012年入选国家首批“2011”协同创新中心高校以来,为加强具有协同创新能力的化学化工专业人才培养力度,在“综合性、研究型、全球化”的办学理念指导下,对有机化学实验的双语教学进行了探索。实践证明,有机化学实验双语教学内容、教学方式和考核方法的改革与优化,对培养具有学习能力、实践能力和协同创新能力的人才具有重要意义。

1 教学理念与目标

开展有机化学实验双语课程,对于促进化学化工类专业学生知识、能力和素质协调发展,更快地推动高等化学教育与国际接轨,培育具有深厚的有机化学理论功底、扎实的实践动手能力、全面的专业外语能力、开阔的学术视野、顺应全球化时代的专业人才,具有重要的理论和实践意义。基于此,对有机化学实验双语教学课程建设与改革探索主要围绕以下3个目标来进行:

(1) 以新加坡南洋理工大学为代表的海外高校的有机化学实验教学模式为参照目标,结合本校学科特色,针对性地充实微型化、绿色化的课程内容。在遵循前沿化与国际化原则的基础上,着重解决教学内容的先进性与实用性[7-9]

(2) 强化有机化学基础知识,提升专业英语水平,培养扎实的实验操作技能、养成严谨求实的研究态度,为学生今后的科研、工作、国际交流奠定必要的理论与实践基础。

(3) 探索培养具有深厚的有机化学功底、良好的专业英语水平、先进的实验方法技能、拥有创新思维、创新意识与创新能力人才的教学方法、措施与手段,提高教育教学质量和国际化办学水平。

2 教学内容与课程体系改革

2.1 教学内容

有机化学实验双语教学对于传统的有机实验而言,既是继承与发展,也是变革与突破。基于对有机化学实验前沿化与国际化的导向,对传统教学内容进行必要的取舍,并针对性地充实微型化和绿色化的课程内容。目前教学内容主要包括:

(1) 实验基础,包括实验室安全、报告格式、常用仪器、资源检索查阅等;

(2) 基本操作实验,包括熔点测定、蒸馏与分馏、重结晶、萃取、干燥、升华、色谱技术、波谱技术等;

(3) 微型合成实验,分为合成实验、提取实验、综合性实验三大类。其中合成实验包括:烯烃、卤代烃、醇、醚、醛酮、羧酸、硝基化合物、胺及季铵盐、重氮盐等化合物的制备,以及Diels-Alder反应、Cannizzaro反应、Grignard反应等实验操作。提取实验包括:天然产物提取分离、光学异构体拆分等。综合性实验包括:金属有机化合物、医药、农药的合成等。

目前课程教材以我校编写的《有机化学微型实验》(化学工业出版社,朱红军主编,第2版)为主,Kenneth L. Williamson主编的《Macroscale and Microscale Organic Experiments》(5th Edition)为辅,对有机实验常识、有机实验基本操作、单元实验等内容进行编排。并坚持结合学术前沿和生活实践,生动诠释实验经典理论知识与技术,既“高大上”,又“接地气”。例如在学习重结晶实验时,用简单的英文板书阐述操作流程(图1),并结合舌尖上的中国(A Bite of China)中介绍云南诺邓井盐和南海海盐的生产实践内容来介绍重结晶的原理。这样既能够达到实验教学目的,又能克服学生对双语教学的畏难情绪,有效活跃课堂气氛,提高教学效果。

图1

图1   重结晶流程


2.2 教学方式

2.2.1 营造双语教学环境

有机化学实验双语教学肩负培养学生专业实验技能和专业英语水平的双重任务,因此精心营造双语教学的环境尤为重要[10]。在实验入门时,用英文介绍常见实验室物品,有条件的话可在实验室张贴醒目的中英文标识。如实验室硬件条件中的通风橱(fume hood)、灭火器(fire extinguisher)、护目镜(goggle)、防毒面具(respirator)等;实验仪器中的烧杯(beaker)、圆底烧瓶(round-bottom flask)、冷凝管(condenser)、分液漏斗(separatory funnel)、布氏漏斗(Buchner funnel)、抽虑瓶(filter flask)等;化学试剂中的乙醇(ethanol)、乙酸乙酯(ethyl acetate)、丙酮(acetone)、苯甲酸(benzoic acid)等。同时可结合美国消防协会NFPA (National Fire Protection Association) diamond标识来介绍危险化学品等级,将教学内容与国际接轨。

此外,要求教师多使用英语板书,中英文结合进行讲解,同时注意观察学生的接受能力,控制讲授速度,并鼓励学生使用英语提问和回答问题,鼓励学生之间使用英语表达思想,循序渐进地激发学生双语学习的兴趣,增强双语实验课的效果。

2.2.2 实验预习制度

有机化学实验双语教学是一个系统的教学工程,不仅要求教师在实验知识讲解和专业英语表达两方面认真备课,同时也需要学生的积极配合。不同专业的学生普遍存在专业知识和英文水平参差不齐的情况,良好的预习效果也将使教师在后续教学中轻松很多,有助于提升课堂教学效果。为此,应建立起严格的实验预习制度,要求学生课前掌握实验原理(principle)、明确实验目的(objective)、熟悉实验仪器与试剂(apparatus and reagents)及实验过程(procedure),并用英语完成实验预习报告(preview report)。教师对学生上交的预习报告采取抽查、提问、批阅等方式进行审查,同时在期末考核体系中增加预习报告比重(10%)。通过对实验的认真预习,学生能够在掌握操作技能的同时进一步掌握专业英语知识,丰富专业词汇,培养文献查阅技能,提高应用英语的能力。

2.2.3 讲授方式

有机化学实验微型化与绿色化后,相比传统实验操作难度有所提升,对于教师和学生的实验动手与规范化操作能力也有更高的要求。在实验的讲授方式上应遵循以点带面、由浅入深、循序渐进的原则。对于重要操作或特别注意事项,教师要亲自示范,采用英语板书,中文讲解,并灵活掌握中英文讲授比重。在双语讲解时,可采取“互动教学”的模式,充分发挥教学双方的主观能动性,鼓励学生用英语提问、英语回答,通过营造一个活泼生动的语言氛围,使学生产生积极的情绪,激发学生的学习兴趣和热情。

此外,在教学中选择性地使用PBL (Problem Based Learning)教学法[11],以问题为基础,以学生为中心,培养学生的自学能力,发展学生的综合思考能力和解决实际问题能力。充分激发学生主动解决问题、查阅文献的积极性,有利于提高学生系统掌握知识的能力和良好的表达能力,培养学生综合应用知识的能力和创新能力。

2.2.4 实验报告要求

实验结束后要求学生用英文撰写实验报告,不但使学生能够充分理解和掌握实验目的与原理,提升实验技能,还能让学生的专业文献阅读能力和科研论文写作能力得到有效提升,培养出严谨的科学实践态度。实验报告的书写参照如下格式进行:(1) Expermient Title (实验题目)、(2) Objective (实验目的)、(3) Principle (实验原理)、(4) Apparatus and Reagents (实验仪器与试剂)、(5) Experimental Graph (实验装置图)、(6) Procedure (实验步骤)、(7) Record (实验记录)、(8) Results and Discussion (结果与讨论)等内容。高质量的实验报告不但有助于学生更好地巩固所学的实验知识,更能培养他们的综合思考与专业英语应用能力[12]。教师在批改实验报告时,也要对学生报告中存在的语法和词汇错误予以指正,并对其中存在的问题进行系统的归纳总结,积极与学生进行反馈沟通,不断提高教学质量。

2.3 考核方法

现行有机实验考核方法多为百分制或五级制(优秀、良好、中等、及格、不及格),教师指导力度不大,考核往往流于形式,不利于学生动手能力的培养以及专业英语的掌握。改革后的考核方法分为实验预习(10%)、实验操作(25%)、实验报告(25%)、卫生纪律(10%)、期末考核(30%)五部分,如图2所示。通过这种考核办法,有助于加强教师对实验教学的全程掌控,较好地激发学生对有机化学实验的兴趣和学习专业英语的积极性,反映学生真实的有机化学实验水平和专业英语水平。

图2

图2   考核体系安排


3 课程建设探索与思考

3.1 双语教学对教师和学生的要求

双语教学需要授课教师具有扎实的专业知识、精通的专业英语、流利的英语口语、良好的沟通能力,能使学生充分了解双语教学的目的和意义,激发学生产生学习兴趣。对学生而言,同样具有一些基本要求,包括掌握有机化学的基础理论和基本原理、掌握基本专业词汇、具有基本的“听、读”能力、具有一定专业水平等。因此,教师和学生在双语教学的过程中要互相促进,通过营造活泼向上的学习氛围,使教师产生积极的教学情绪,更激发学生自动自发的学习热情。

3.2 采用合理的双语教学模式与教学方法

双语教学模式与教学方法的选择一直是广大教师在双语教学过程中探究的重点和难点。教师应注意根据学生的实际英语水平来调整教学方式,首先帮助学生克服英语畏惧情绪,加强学生的情感互动和沟通,防止出现仅仅以教师为中心的教学局面。前期以英语板书结合中文讲解为主,有意识地向学生灌输专业词汇,培养兴趣,减少恐惧心理,并鼓励学生使用英语进行提问、回答和相互交流。后期逐渐加大英文授课比例,用英语表述专业知识、操作流程。针对讲解内容的难易程度,可采用交叉渗透式和完全渗透式的教学方式,提升课堂效果与教学质量。

4 结语

有机化学实验的双语教学课程建设,对于促进学生知识、能力和素质协调发展,推动我国高等教育与国际接轨具有重要意义。有机化学实验双语课程体系改革与教学内容优化是一项长期、系统的工程。作为一门以动手实践为主的课程,在教学过程中应结合各校实际情况与学科发展水平,正确面对部分学生有机化学基础差、英文底子薄等现状,因地制宜建设专业基础课程,采用科学合理的双语教学模式。在实验教学过程中强化活学活用,不断完善课程内容,迎合学科发展趋势,才能达到令人满意的双语教学效果。

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