大学化学, 2017, 32(4): 25-31 doi: 10.3866/PKU.DXHX201609018

教学研究与改革

化学化工类有机化学课程考试改革的研究与实践

黄玲, 钟世安,, 刘艳飞,

Research and Practice of Organic Chemistry Curriculum Examination Reform for Chemistry and Chemical Engineering Majors

HUANG Ling, ZHONG Shi-An,, LIU Yan-Fei,

通讯作者: 钟世安, Email:zhongshiancsu@163.com刘艳飞, liuyf@csu.edu.cn

基金资助: 2014年中南大学教学改革研究项目.  中大教字[2014]32号
中南大学开放式精品示范课堂计划立项.  中大教字[2015]51号
2016年中南大学教育教学改革研究项目.  2016jy08

Fund supported: 2014年中南大学教学改革研究项目.  中大教字[2014]32号
中南大学开放式精品示范课堂计划立项.  中大教字[2015]51号
2016年中南大学教育教学改革研究项目.  2016jy08

摘要

当前理工科院校有机化学教师教学、学生学习以及课程考试三者之间的矛盾日益突出,而课程考试作为高校考查学生是否达到教学要求的一种基本评价方式,其必要性和重要性不容置疑。为了保证教学质量,提高学生的学习能力,本文针对有机化学课程考试中所存在的问题从多方面进行了改革和完善。

关键词: 素质教育 ; 有机化学 ; 课程考试 ; 评价方式 ; 改革

Abstract

In current engineering colleges, the conflicts among teaching, learning and curriculum exams in organic chemistry are increasingly prominent. There is no doubt about the necessity and importance of examination for college students, which is always a basic evaluation method to investigate whether they have achieved the teaching requirements. In order to ensure the quality of teaching and improve the learning ability of students, the problems existing in the course of organic chemistry examination are reformed and perfected from various perspectives in this paper.

Keywords: Education for all-round development ; Organic chemistry ; Curriculum examination ; Evaluation method ; Reform

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黄玲, 钟世安, 刘艳飞. 化学化工类有机化学课程考试改革的研究与实践. 大学化学[J], 2017, 32(4): 25-31 doi:10.3866/PKU.DXHX201609018

HUANG Ling, ZHONG Shi-An, LIU Yan-Fei. Research and Practice of Organic Chemistry Curriculum Examination Reform for Chemistry and Chemical Engineering Majors. University Chemistry[J], 2017, 32(4): 25-31 doi:10.3866/PKU.DXHX201609018

有机化学不仅是化学、化工、医学、药学等专业学生的一门重要的专业基础课,而且是一门实践性很强的学科,它给予学生的不仅仅是有机化学的相关理论知识,更重要的是使学生能正确和熟练地掌握有机化学实验的基本技能,培养严谨的科学态度和实事求是的科学作风[1]。学好有机化学将为诸多专业的进一步学习打下坚实的知识基础,这是一个非常关键的学习环节。因而,如何获得良好的教学效果一直是高校教师们不断探求的目标[2, 3]。然而近年来,随着有机化学各方面研究取得了重大进展,有机化学教材内容大幅增加,而各专业课的基础课授课学时却减少很多,讲授内容、学时及课程考试之间的矛盾日益突出[4]。如何使考试达到与教学目标一致,即既反映出学生能力素质,便于教师在教学过程中进行针对性教学;又有利于学生自我评价,激发学生创造思维,从而调动他们的积极性、创新性[5],这是当前有机化学考试改革的出发点和目的。

1 课程考试改革的实践基础

多年来,中南大学有机化学课程组以国家级精品课程建设为龙头,推动各类各层次有机化学课程的建设与改革,不断地探索和实践课程考试改革,具有良好的考试改革基础。例如:2012年下学期,响应学校关于“中南大学本科考试改革试点”的号召,积极申报“化学化工类本科专业有机化学实验考试改革”项目,认真组织实施,顺利完成,已提交内容详实的结题报告,并于2013年上学期在“生物医学类有机化学实验课程”考试考核中推广应用,效果良好;2013年上学期,对有机化学理论课的考试考核试行改革,选择“化学化工类”(330名学生)与“生物医学类”(近1000名学生)两大类有机化学课程进行考、教分离的改革,涉及1300多名学生、13个教学班、12位主讲教师,由担任生物医学类课程和化学化工类课程的教授们交叉负责化学化工类及生物医学类有机化学试题的拟定,对应教学要求,使试题难度适中,符合教学大纲、试题编制规范,无任何泄题漏题现象,考核结果能反应学生的真实情况。

2 课程考试改革的目标及其存在的问题

2.1 课程考试

根据目的的不同,课程考试包括形成性考试和总结性考试。形成性考试是在教学过程中进行的各种测试,主要目的是了解教学效果,及时发现教学过程中存在的问题,以便改进,并为平时成绩的评定提供依据。总结性考试是在课程结束后进行的,主要目的是督促学生全面系统地复习,并对学生的学习效果和教师的教学效果作出评价。从当前高校课程考试的实际情况看,总结性考试的组织、管理比较规范,学生重视程度高,考前大多会认真复习,考试成绩也基本上客观、真实地反映了学生的勤奋程度,这是目前课程考试已经起到的不可否认的积极作用。

2.2 课程考试所存在的问题

从课程考试的目的和功能的角度衡量,还明显存在着如下问题。

(1)课程考试的评价功能过分夸大。课程考试是一种水平认定考试,它是以既定的教学目标为标准,评定学生是否达到了教学目标的基本要求以及达到教学目标的程度。以现代教育理念看,课程考试的目的不仅仅是为了评价教学效果,更主要的是督促、引导学生学习。只有这样,课程考试才能真正成为促进学生知识和能力增长的有效工具。但是,现在的实际情况却是过分夸大了课程考试的评价功能,严重淡化了督促和引导功能。历年的考试管理制度都是将重点放在如何使评价做到尽可能的“科学、客观”上,如要求阅卷教师严格按照标准答案中的步骤给分,做到一分不差,考试分数要符合正态分布等等,而考试内容、难度和次数的要求却反而没有受到足够的重视。

(2)考试内容及考核办法不够完善。《南京大学关于考试改革的若干意见》中,对学生考试内容提出了三方面的要求:“一是基本知识、基本理论和基本技能;二是综合分析问题、解决问题的能力;三是创新意识和创新思维”[6]。既然如此,课程考试就应该按照课程教学的要求,在这三个层次都有恰当的体现。然而,由于多方面的原因,目前的课程考试大都明显地侧重于低层次的“三基”考核,分析问题和解决问题的试题分值很少,对创新意识和创新能力的考核更是基本上没有涉及。有些题型(如问答题)虽然可以同时对知识和能力进行考核,但评卷标准却只按知识点给分。这种考试必然将学生引入死记硬背和生搬硬套的歧途,使得本应充满乐趣的学习变得枯燥乏味。这不仅不利于应用能力和创新能力的培养,而且还会诱发学生的厌学情绪。

(3)督促的时效性不强。学习过程是知识逐渐内化为能力和素质的过程,要达到知识、能力和素质同步增长的课程教学目标,就必须重视对学习过程的评价和督促。但是,目前的课程考试对学生平时学习的督促作用不强。其原因是形成性考试(平时考试)成绩对课程总成绩的影响无足轻重,而总结性考试又可以靠临时突击应付。往年平时成绩占课程总成绩的30%,而形成性考试的成绩又只占平时成绩的三分之一左右(其他为作业、课堂表现等)。这样,不少学习目的不够明确的学生,对形成性考试(包括作业)毫不在乎,只关心总结性考试,平时不认真学习,期末则套题猜题,然后通宵死记。这种“考试靠运气、考后全忘记”的现象,不利于知识的掌握和能力、素质的提高,不利于良好学习习惯的形成,还有可能滋长投机心理和浮躁作风。

(4)反馈信息的失真和滞后。现代教育评价理论认为,课程考试的评价功能应该主要用来诊断问题、改进教学,教学信息的及时反馈是提高教学质量的重要途径之一[7]。形成性考试是一种很好的诊断工具,利用这一工具,不仅能够发现教学过程中存在的不足,而且能够在课程结束前及时加以改进。目前高校已有开展形成性考试的要求,但普遍缺乏有效的管理和指导。实际操作中,常常存在着考试次数偏少、难度偏低、监考不严等问题,再加上学生对形成性考试不重视,造成考试的信度和效度很低,反馈的信息严重失真,不能为教学工作提供帮助。总结性考试虽然组织管理严密,考试的信度和效度相对较高,但由于考试时课程已经结束,教学中的不足已难以弥补。现在高校的课程教学中,比较普遍的缺乏教学互动,这与教师没有及时掌握反馈信息不无关系。

(5)评价的单向性。从理论上分析,在试卷的内容和难度符合教学大纲的前提下,一个班级的平均成绩应该只与该班级的学习风气和教师的教学效果相关,那么,就可以将一门课程的平均成绩在全班所有课程成绩中的相对值作为教师教学效果的评价依据。虽然这一相对值不能对教师的教学工作和教学质量做出唯一的、全面的评定,但至少可以构成诸多评估因素中的一项,使目前以学生评教为主的教学质量评价制度更加完善。然而,目前课程考试的评价功能只针对学生,并没有用于评价教师的教学质量。这样,不少任课教师就产生了这样的想法:自己的份内工作就是传授知识,至于学生爱不爱学、学得怎样与己关系不大。因此,教师不愿意花太多的时间和精力督查旷课、抄作业等学风问题。而这类问题如果任课教师不解决,其他人也不可能掌握和解决,所以学风建设很难落到实处。

2.3 课程考试的改革目标

基于以上这些问题,有机化学教学课程组明确了当前课程考试改革的目标:以现代教育理念为指导,以学生为主体、教师为主导,重新定位课程考试的目的和作用;按照时代对人才培养的要求,完善考试内容及考核形式,矫正考试的导向功能,均衡反馈、督促和评价功能,使课程考试真正成为促进学生知识、能力和素质全面发展的有效工具。

3 往届学生考试情况分析

查阅近三年本课程的考试考核情况,发现学生的课程通过率为65%-90%,即补考人数占10%-35%,2011级最多,补考率高达34.95%。2012级有所好转,但一般为20%以上,2011级考试后课程组向本科生院递交了分析报告。原因分析如下:

(1)实行大类招生,学生管理跟不上。上课班级与行政班级不一致,学生自我管理、学生管理部门的管理和教师管理难度增大,缺课和迟到现象严重。新生专业教育和行政管理也是十分重要的一环。

(2)学生学习劲头不足。对大多数学生来说,高考一般是学习努力程度的顶点。进入大学后,由于没有父母的督促、高考的压力,没有自主学习的习惯和风气,部分学生就不可避免地放任自己,不努力学习,并且学习努力程度也会持续下滑。另外,从本届学生上课回答老师提问的积极性和课后问问题的主动性上,我们也明显感觉到他们的学习劲头较前几届又有下降。一部分学生没有把主要精力放在学习上,笔记没有、习题不做、不懂预习、不愿复习等等,最终造成考试不及格。

(3)学生学习方法不当。高中的学习方法和大学的学习方法有很大的差异,在高中,老师一节课反反复复地讲很少的知识点,并且布置大量的习题来巩固。而有机化学由于教学内容非常繁多,而学时却一再减少,老师一节课只好讲许多的知识点,因此有些固守中学学习方式的学生感到无所适从,不知道如何学习。大一下学期学有机化学Ⅰ-1时还可以“吃老本”,靠高中的基础维持,考试还能勉强应付。而到了大二学有机化学Ⅰ-2时就显得勉为其难了。等适应了教师的授课方式,可能时间已过学期大半,造成许多知识学习不好,掌握不牢,所以更容易考试不及格。

(4)学生学习方向不明。有的学生说:“上高中是为了上大学。考上大学了,却不知道为什么而读书,失去了方向。”课间我们也与一些学生交流过,对“大学你想学什么?毕业后你想干什么?”学生大都摇头说不知道,或感到困惑,也就是说大多学生学习没有目标。由于没有学习目标,也没有了学习压力,这些学生内心非常空虚,课余时间或上网打游戏,或参加各种各样的活动,或谈恋爱来打发时光。考试时,有些课程可能背背、突击一下就能通过,可有机化学课程靠突击却难奏效,所以也造成许多学生考试不及格。

考试结果对任课教师是一个很大的警示,在传授好专业知识的同时,也要求我们花更多的时间和精力抓学生的学习风气,帮助学生掌握正确的学习方法和树立良好的学习目标;改进教学方法,指导学生自主学习;改革并完善考试和考核办法,更好地发挥其对教学质量的导向和调控作用,同时学校、学院学工部和本科生院等行政管理部门也要加强对学生的监督管理和学习目的教育。

4 改革总体思路及特色

要达到上述课程考试改革的目标,需要更新考试理念,完善管理制度,明确考试标准,创新考试形式,改革考试内容。理念上:课程考试不仅仅是评价教学效果的工具,更主要的是为了引导学生提高能力和素质。因此,在课程考试的管理理念上确立“导向高于评价”的原则,即首先要保证考试检测目标的准确性,然后再考虑试题评分的精确性,以考核促进学生自主学习。形式上:根据行为引导型教学法的质量控制要求,应该更加突出形成性考试(平时测验)的作用,加强对形成性考试的管理和指导。形成性考试应该以综合、分析和应用能力的考核为主,考试形式为开卷与闭卷相结合。在课程成绩的构成比例中,增加形成性考试的权重。内容上:注重基本理论和基本反应规律的理解和应用能力的考核,适当进行创新思维和意识的考核,减少识记内容的考核。命题时尽量少出填空题、选择题、判断题,多出综合性思考题、分析题、论述题、一题多解题,使每一个学生在解题时都有知识的深层理解、分析、比较、融会贯通的过程。课程考试改革目标明确,理念先进;教学方法、考试内容、考试方式融为一体,同步改革;改革力度大,受益面大,推广价值高。

5 改革具体办法

5.1 增大平时成绩所占比例

设立小考和段考。平时成绩和期末总结性考试各占50%。平时成绩中形成性考试占80%(小考占40%;段考两次,占40%),作业检查占10%,到课率占10%。

5.2 实施办法

2014年下学期开始在制药工程班级进行试点,计划2个教学班,4个学期;在2016年下学期开始,在应用化学、制药工程8个教学班推广,2个学期。具体实施办法如下:

(1)修订教学大纲,按掌握、熟悉和了解三层次提出教学要求。将教学内容按必讲、自学和备查一一列举,着重突出教学重点,如各类化合物的命名,主要是系统命名法;各类异构现象,特别是立体异构现象;各类化合物的结构特点和代表性反应(如加成、取代、消除、重排反应、氧化和还原反应等)、反应机理及其变化规律等。课程组组织实施并及时告知学生。

(2)设立习题讨论课两次(习题课含在计划课时中)。课程组集体编写典型教学案例,以突出重点、突破难点,启发思维。例如关于酚能与三氯化铁显色的反应,配制一瓶清亮的三氯化铁水溶液,发现苯酚与该试剂不显色;若配制一瓶略带浑浊的三氯化铁溶液,发现显紫色。通过此案例让学生理解在清亮的三氯化铁水溶液中,因加入过量的盐酸来抑制水解反而抑制了苯酚的解离,反证了该紫色物质是酚氧离子与三价铁离子的配合物。为调动学生的课堂积极性,可使学生通过讨论、辩论等方式相互探讨问题的原因。此外,在习题讨论课上对测试题进行点拨,可以有效巩固重点知识并扩展学生的知识面[8]

(3)小考。每学期安排两次,以开卷形式进行,定期上交。考核内容以主观题为主,可以是开放性的,三人一组,也可以是章节小结或综合性思考题。比如在探讨醛酮缩合反应的反应条件的学习中,做了水杨酸与苯胺的缩合反应,按文献,一般在乙醇中进行,但却总是反应不完全,后来将溶剂换成醋酸,反应完全,为什么?能否用盐酸调节?(翻阅教材可知,醛酮缩合反应适宜在pH=3-5的环境中进行,原因是羰基的质子化有利于胺基的亲核加成,但酸不能太强,否则胺将质子化丧失其亲和能力。)再比如在学习醛酮类化合物时,向学生介绍在工程实际中常见的有机化学问题,如山苍籽油,其主要成分为柠檬醛(包含顺式柠檬醛与反式柠檬醛,总含量为65%-75%),其他成分主要有甲基庚烯酮、α-蒎烯、莰烯、苎烯、α-蛇麻烯、香叶醇等。若采用减压精馏法从山苍子油中分离柠檬醛,分离出来的总柠檬醛仅为94%,始终达不到97%的国际标准。经检测,主要杂质是与柠檬醛沸点相近的甲基庚烯酮、香叶醇和α-蛇麻烯。然后让学生设计一个采用有机化学方法从山苍子油中分离纯化总柠檬醛的方法,写出其工艺流程,并且探讨怎样定性分析鉴定该产品就是柠檬醛(可已知柠檬醛(顺式与反式)、香叶醇、α-蛇麻烯的分子结构)。像此类问题就要求学生严格分析反应的条件限制,用辨证的观点综合思考,启发学生的创新思维和创新意识,既能测试学生基础知识的掌握程度,又能检验学生运用知识解决问题的能力。

(4)段考。每学期安排2次,课程组组织实施,为本科生联系安排考场(学时外),考、教分离。考试形式提倡灵活多样,采取开卷、闭卷、口试、笔试、面试、操作、讨论、论文等多种形式相结合。如在考核学生基础章节知识点的简单运用时可采用闭卷考试的形式;在考查学生基础实验仪器(如分水器、索氏提取器等)的使用情况时可采用开卷和现场操作的考试形式;在探究某类物质(如脂肪酸类)的作用及在生活实际中的应用,或是探索有机化学在制药工程领域中从研发到生产过程中有何应用等可以采取讨论和小论文结合的形式。

(5)到课率。每学期5次,可采取清点总人数后,由班干部上报缺席人数,也可做几个练习题,5-10分钟上交,以抽查到课情况。缺一次扣2%。

(6)作业抽查。每学期5次,抽查登记,每缺一次扣2%。

(7)及时交流与信息反馈。期初,任课教师与有机化学教师交流,了解学生的学习情况;期中,段考后,召开学生代表座谈会,师生交流教学情况。建立班级QQ群,要求班级每个学生加入,确定在某一时间段由任课教师在QQ平台上在线交流。在QQ平台上,任课教师及时发放教学资料以及“讨论式”教学提纲,要求学生及时预习,学生课堂上的疑难问题与重点问题及时在线交流解答。并采取发放调查表的形式对本项目研究作问卷调查。

5.3 期末考试试卷的拟定

有机化学有别于其他课程,反应众多、变化无常、特点鲜明,要出好一张针对有机化学特点的有机试卷,应既能测试学生掌握基础知识的程度,又能检验学生运用知识解决问题的能力,我校在有机化学试卷拟定方面所采取的措施如下:

(1)制定统一的考试大纲,试题内容要求覆盖面广,包含多种题型、分值分布合理、难易适度、题量适当,有一定的区分度和效度,能全面考核课程所要求学生掌握的知识和能力。

(2)试卷题型结构包括选择题、填空题(如命名和完成有机反应)、问答题、有机合成、反应机理和推断结构6个部分。其中选择题与填空题的分值由原来的60%变为40%,新增了反应机理题和推断结构题,后面的综合题分值升至60%。其中,问答题设置2个,分值占16%,除了课本上基础知识原理的解答外,一般都应联系生活实际来进行补充作答,例如怎样快速定性检测区分地沟油和食用油等;有机合成题共占分值20%,包括2个简单人名反应的有机合成和1个已知某些反应特征信息来设计以某种反应物为原料合成某一产物的合成路线;反应机理题共2个,分值占14%,考查学生对不同反应机理进行区别和比较;推断结构题作为试卷的最后一个题,占分值10%,考查方式主要是已知某一化合物能发生的特定反应以及反应产物,再结合已知的核磁共振氢谱或红外光谱数据来推测该化合物的结构。

(3)坚持考教分离(个别专业课程因师资不足除外)的原则,主管教学院长、教研室(系、所、中心)主任负责选定命题教师。而且命题教师应是未参与课程讲授但熟知该课程特点、经验丰富的资深教授,命题教师须依据考试大纲的要求进行命题。此外,须准备难度相当、覆盖面相同、不得有相同试题的两套试卷,一套用于期末考核,一套作为备用。

6 试点班级改革结果反馈

我校是一所综合性的大学,化学化工学院按“化工与制药类”招生,涵盖化学工程与工艺、制药工程和应用化学3个专业,在全国各省市统一按照高水平、高素质的标准严格招收优秀学子,能够进入中南大学就读同一学院不同专业,证明了他们的综合素质都很过硬,且大致相同。由于地域差异,中南大学在各个省市的投档线可能会有不同,如2015年中南大学化学化工学院在湖南省内的投档线为614分,在广东省的投档线为626分,但学院内各个专业的录取分数线基本是相同的。为了解考试改革的效果,我们调取了我校化学化工学院14级应用化学专业6个班(非试点班级)和制药工程专业2个班(试点班级),15级应用化学专业6个班(试点班级)和制药工程专业2个班(试点班级)的有机化学期末考试(裸分)成绩,其中,14级学生共223人,15级学生共227人。经统计,其有机化学期末考试卷面成绩(裸分)的结果分析如表1所示。

表1   有机化学期末考试成绩统计表

年级 应用化学 制药工程
及格率 优秀率 及格率 优秀率
14级上学期 46.75% 0.59% 67.31% 1.92%
14级下学期 57.89% 5.26% 77.36% 7.55%
15级上学期 65.27% 10.78% 66.13% 12.90%
15级下学期 64.26% 8.92% 67.38% 20.37%

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为了进行平行对比,我们另外调取了14级和15级相对应班级分析化学及无机化学期末考试成绩(分析化学及无机化学的知识点相对少些,不分上下册,均在上学期一学期内上完即进行考试),以此观察与未进行考试改革的其他化学学科相比,进行了考试改革的有机化学学科是否真正突显出改革的作用。经统计,其分析化学及无机化学期末考试卷面成绩(裸分)的结果分析分别如表2表3所示。

表2   分析化学期末考试成绩统计表

年级 应用化学 制药工程
及格率 优秀率 及格率 优秀率
14级上学期 65.46% 1.21% 66.67% 1.85%
15级上学期 62.11% 2.48% 52.83% 1.88%

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表3   无机化学期末考试成绩统计表

年级 应用化学 制药工程
及格率 优秀率 及格率 优秀率
14级上学期 71.42% 2.96% 66.67% 3.70%
15级上学期 77.20% 5.26% 80.77% 3.85%

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以上结果表明,就有机化学课程来说,14级学生中进行了考试改革的制药工程专业的两个班,其及格率和优秀率明显高于没有进行考试改革的应用化学专业班级;从15级开始,应用化学和制药工程专业8个班全部推行考试改革,其及格率和优秀率都有了明显的提高。而相比之下,14级和15级学生在分析化学及无机化学课程考试中的成绩却是大致相同的,并没有与有机化学课程考试的成绩分布相对应。相应地,这也说明我们在有机化学考试改革中所采取的一些具体措施得到了学生们的高度认可,收到了很好的效果,达到了预期明显的考试改革的目的。

7 推广价值

(1)课程内推广。中南大学有机化学课程有三个层次,除化学化工类外,还有生物医学类和冶金材料类,共有近2000名学生。试行两年后,计划在生物医学类推广。

(2)课程外推广。有机化学是基础性课程,它的改革具有普适性,改革的经验便于推广至院内其他化学基础课程、校内乃至校外的其他基础课程的考试改革。

8 可能导致的问题及解决措施

全面性地推广考试改革的过程当中,可能出现的问题有:(1)更加注重平时的考核,学生可能不习惯;(2)教师付出精力更多。与此同时我们可以采取一些相应的解决措施,比如:(1)通过个别交流与座谈的形式,多了解学生的学习动态,帮助学生端正学习态度;(2)选派教学效果好、教学认真的教师担任试点班的主讲,课程组团队成员共同努力。相信随着学校和国家对教育教学的重视程度的增加,课程考试改革可持续发展。

9 结语

在有机化学课程考试改革中,我们及时透彻地分析了其中所存在的问题,准确掌握了学生的考试情况,制定并完善了一系列具体的改革实施方案。同时有机化学课程考试改革的实践证明,教师和学生对改革后的方案接受度较高,效果反映明显,有很大的推广应用价值。但考试改革是一个涉及素质教育的系统工程,我们在以后的有机化学考试改革中仍需要不断探索与尝试,总结和完善。

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基础有机化学

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