農(nóng)藝教育專業(yè)有機化學(xué)教學(xué)研究與實踐
——以江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)藝教育專業(yè)有機化學(xué)教學(xué)為例

吳蘇琴，陳金珠，熊萬明，付凌

江西農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)系，南昌 330045

農(nóng)藝教育專業(yè)以培養(yǎng)掌握大田作物高產(chǎn)栽培措施，病蟲害防治等的基本理論和技能；具有從事現(xiàn)代農(nóng)業(yè)教學(xué)、生產(chǎn)、技術(shù)開發(fā)與推廣等工作能力的復(fù)合型應(yīng)用人才為目標。而植物生長調(diào)節(jié)劑的研制，病蟲害防治藥物的開發(fā)及農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)等都離不開有機化學(xué)。本文就農(nóng)藝教育專業(yè)對有機化學(xué)知識的需求，結(jié)合當(dāng)前復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)特點，通過實證研究課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式在有機化學(xué)課程教學(xué)中的具體應(yīng)用和實踐效果。這對學(xué)生就業(yè)及未來發(fā)展有著非常重要的現(xiàn)實意義。

1 農(nóng)藝教育專業(yè)有機化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀及改革必要性

當(dāng)今的農(nóng)藝教育專業(yè)人才不僅要有扎實的理論知識，更要具備一定的實踐能力。實踐性較強是農(nóng)藝教育專業(yè)課程的顯著特征，教學(xué)過程中不僅要傳授理論知識，還需要進行生產(chǎn)實踐訓(xùn)練，將理論與實踐整合起來，整體提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

目前，農(nóng)藝教育專業(yè)有機化學(xué)課程教學(xué)主要存在以下困境：

(1) 農(nóng)藝教育專業(yè)學(xué)生主要來自技校、中?；蚵毟?，很多學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)知識儲備不足。由于基礎(chǔ)薄弱，學(xué)生的認知能力存在一定的難度，大多數(shù)學(xué)生在課堂表現(xiàn)、自主學(xué)習(xí)能力、授課方式適應(yīng)能力等方面都有待加強。而有機化學(xué)內(nèi)容繁雜、理論性強，有限課堂時間內(nèi)學(xué)生無法充分理解理論知識。近年來有機化學(xué)教學(xué)引入了多種教學(xué)模式改革，如“翻轉(zhuǎn)課堂”“慕課”“微課”“混合式教學(xué)”等[1–4]。往往由于學(xué)生化學(xué)知識欠缺，課前準備不足和課堂時間有限，難以達到預(yù)期教學(xué)效果。而有機化學(xué)的實驗設(shè)計未考慮知識的應(yīng)用性，缺少理論知識的應(yīng)用背景，無法將理論與實驗建立聯(lián)系，不符合農(nóng)藝教育專業(yè)人才培養(yǎng)要求。因此，為了提升有機化學(xué)教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生綜合能力，對農(nóng)藝教育專業(yè)有機化學(xué)教學(xué)模式的研究是非常有必要的。

(2) 由于近年來高校教學(xué)改革，農(nóng)藝教育專業(yè)由5年制改為4年制，導(dǎo)致大學(xué)課程總學(xué)時數(shù)大幅度削減，有機化學(xué)課程學(xué)時數(shù)也不得不壓縮，在學(xué)時數(shù)大量減少的情況下，將無法保證學(xué)生有效地掌握有機化學(xué)知識，對學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識的儲備影響較大，學(xué)生在專業(yè)知識學(xué)習(xí)中不能很好地運用有機化學(xué)知識。構(gòu)建新的教學(xué)模式是培養(yǎng)應(yīng)用能力和實踐精神較強的農(nóng)藝教育專業(yè)人才當(dāng)前的迫切需求。

2 課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合教學(xué)模式的有益效果

課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，將實驗內(nèi)容融入到課堂教學(xué)中，對提升教學(xué)質(zhì)量將具有積極意義。

(1) 有效利用課堂時間。在進行實驗教學(xué)的過程中，教師可以選擇一些能跟平常生活相關(guān)的實驗內(nèi)容，提高學(xué)生的興趣，激發(fā)出他們的學(xué)習(xí)熱情。這能夠讓學(xué)生在課外自主鉆研知識，主動吸收知識，從而能夠減少教師在課堂的知識傳授時間。

(2) 有助于提高學(xué)生的課程參與度。在實驗的設(shè)置中，實驗內(nèi)容可適當(dāng)增加與農(nóng)藝教育專業(yè)知識相結(jié)合的綜合性、設(shè)計性實驗，學(xué)生分小組通過資料查詢等方式解決問題，能鞏固課堂所學(xué)理論知識。

(3) 有利于師生協(xié)作性探究。課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式使得教學(xué)過程不再是被動傳授，而是師生通過實驗進行協(xié)作性探究的研究過程，從而增強學(xué)生的分析能力和實踐能力。

3 基于課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合教學(xué)模式的課程設(shè)計

3.1 課程內(nèi)容設(shè)計

教育理念和教學(xué)目標的實現(xiàn)要以教學(xué)內(nèi)容為載體。專業(yè)不同有機化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的標準不同，可根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標合理精簡、整合教學(xué)內(nèi)容，以便學(xué)生在限定的課時內(nèi)掌握符合本專業(yè)對有機化學(xué)知識需求的內(nèi)容[5]。農(nóng)藝教育專業(yè)有機化學(xué)課堂教學(xué)總學(xué)時48學(xué)時，在短學(xué)時條件下，為了讓學(xué)生能更好地領(lǐng)會、汲取和理解抽象的理論知識，將實驗教學(xué)由原來的24學(xué)時調(diào)至32學(xué)時，在課堂和實驗室之間完成知識的內(nèi)化，使課堂教學(xué)與實驗教學(xué)緊密結(jié)合。

通過整合、優(yōu)化已有的教學(xué)資源，再根據(jù)理論與實踐兩者相結(jié)合的特點，對資源進行補充，不斷完善教學(xué)內(nèi)容。為了達到優(yōu)質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計標準，教研組提出了教學(xué)內(nèi)容設(shè)計。

(1) “酚”課堂教學(xué)與“阿司匹林的制備”實驗相結(jié)合。酚在生活生產(chǎn)中有一定的實用性，只靠課堂上講解酚的性質(zhì)，學(xué)生時常反映對酚的內(nèi)容領(lǐng)會不夠，容易忘記。出現(xiàn)這一問題的根源，正是因為學(xué)生對酚缺乏感性認識。針對這一問題，以水楊酸為原料設(shè)計退熱、鎮(zhèn)痛藥“阿司匹林的制備”實驗，水楊酸是從植物中提取出來的一種解熱鎮(zhèn)痛藥品，由于其酸性較強，對胃腸道有刺激作用。如果將水楊酸中的酚羥基轉(zhuǎn)換成酯基得到阿司匹林，酸性明顯減弱，副作用降低。課堂上講授酚的酯化性質(zhì)以后，讓學(xué)生進到實驗室進行實驗操作，教師引導(dǎo)學(xué)生運用課堂教學(xué)中的理論知識分析實驗中的問題，學(xué)生通過動手和思考，增強對理論知識的領(lǐng)悟。

(2) “醛、酮”課堂教學(xué)與“苯甲醇和苯甲酸的制備”實驗相結(jié)合?！叭⑼笔怯袡C化學(xué)的重要章節(jié)之一，課堂上講解醛酮的性質(zhì)時，由于理論性強且抽象，學(xué)生感嘆枯燥又難學(xué)。鑒于此選取以苯甲醛為原料合成苯甲醇和苯甲酸，其合成原理運用了醛酮理論知識的歧化反應(yīng)，我們利用理論知識指導(dǎo)實驗，反過來實驗操作對課堂理論知識的認識與理解起到強化鞏固作用，課堂內(nèi)容與實驗內(nèi)容的有效結(jié)合，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興致。

(3) “羧酸”課堂教學(xué)與“乙酸乙酯的制備”實驗相結(jié)合。羧酸是許多動植物代謝的重要產(chǎn)物，也經(jīng)常用于臨床藥物、香料和日用化妝品，是一類重要的有機化合物。如何讓學(xué)生掌握其廣泛的化學(xué)性質(zhì)，僅僅依靠課堂上介紹其化學(xué)性質(zhì)，學(xué)生常常感到空泛，因此開設(shè)了“乙酸乙酯的制備”實驗。在課堂教學(xué)講授羧酸的性質(zhì)之后進行實驗教學(xué)，通過實驗學(xué)生可提高學(xué)習(xí)興趣，加強對課堂理論知識的理解，最終達到理論與實踐的融會貫通。

課堂教學(xué)為學(xué)生提供了豐富的理論知識，指導(dǎo)學(xué)生實驗訓(xùn)練；而與理論相匹配的實驗訓(xùn)練則加強理論知識深化穩(wěn)固。

3.2 課程教學(xué)設(shè)計

課堂理論教學(xué)需要通過實驗獲得必要感性知識，實驗則需要以課堂教學(xué)的理論為指導(dǎo)得到提高和創(chuàng)新，兩者相輔相成，最終培養(yǎng)具有清晰思路和實踐水平的應(yīng)用型技術(shù)人才。根據(jù)農(nóng)藝教育專業(yè)的特點，通過長期的教學(xué)實踐和探索，課程組提出了如圖1所示的有機化學(xué)課程教學(xué)過程。

圖1 農(nóng)藝教育專業(yè)有機化學(xué)教學(xué)過程

(1) 教師課前準備，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。在傳統(tǒng)的課程教學(xué)中，學(xué)生做課前預(yù)習(xí)的時候，由于難以抓住重點和難點，缺乏學(xué)習(xí)主動性，課前階段發(fā)揮的作用非常少。在課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式中，課前，教師選擇一些能跟平常生活相關(guān)的實驗內(nèi)容，提高學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，可以減少課堂知識傳授時間。

以“酚”的學(xué)習(xí)為例，與酚相匹配的實驗是“阿司匹林的制備”。課前，教師指出阿司匹林是一種常用的消炎、止痛、退熱藥物，以生活中的實例引起學(xué)生的興趣，使學(xué)生有了解這種藥物結(jié)構(gòu)的愿望。教師提出思考題“阿司匹林的合成需要什么原料？原料的結(jié)構(gòu)和用途是什么？這些原料在什么條件下怎樣反應(yīng)得到這種藥物？”讓學(xué)生帶著問題在課前查詢相關(guān)藥物制備的資料，通過資料查詢了解阿司匹林的制備原理為酚羥基的酯化反應(yīng)。那么酚的酯化是怎樣發(fā)生的呢？酚還有什么其他的化學(xué)性質(zhì)呢？這些問題在接下來的課堂教學(xué)中將進行探討。

(2) 學(xué)生課中提問，教師分析講解。課堂教學(xué)中教師為學(xué)習(xí)指導(dǎo)者，學(xué)生是學(xué)習(xí)的真實主體；通過課前的學(xué)習(xí)和探索，課中，教師組織學(xué)生發(fā)言，提出問題，教師對問題進行歸納，在課堂教學(xué)時，重點講述這部分內(nèi)容。

如阿司匹林的制備中為什么水楊酸中的酚羥基不能直接和乙酸成酯？而要用乙酸酐才能進行酯化？怎么判斷反應(yīng)已經(jīng)完成了？怎么檢驗反應(yīng)的進度？這些問題學(xué)生不能完全弄清楚，教師在課堂上進行分析講解，突出酚的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，加深學(xué)生對酚的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的理解和掌握。

(3) 學(xué)生通過實驗，加強課堂教學(xué)內(nèi)容理解。實驗教學(xué)是連接理論與實際運用的紐帶，有助于學(xué)生對所學(xué)知識的活學(xué)活用，并可以進一步提高動手能力以及發(fā)現(xiàn)問題和分析問題、解決問題的能力[6]。為了課堂教學(xué)與實驗教學(xué)更好地融合在一起，定期組織教研組討論實驗的內(nèi)容設(shè)計、儀器改進等問題；實驗教學(xué)內(nèi)容安排與課堂教學(xué)內(nèi)容對應(yīng)，學(xué)生在進行實驗之前,掌握了一定的理論知識，有助于實驗的理解和操作；反過來實驗又鞏固了理論知識。

如阿司匹林的制備實驗，安排在酚這節(jié)內(nèi)容的課堂學(xué)習(xí)后進行，經(jīng)過課堂學(xué)習(xí)學(xué)生對酚的性質(zhì)已經(jīng)有一定了解。實驗教學(xué)時教師提問，該制備反應(yīng)為什么要在無水的條件下進行？溫度為什么要控制在70–80 °C？濃H2SO4有什么作用？讓學(xué)生回答，學(xué)生通過對這些問題的思考，進一步理解理論知識。通過實驗課學(xué)習(xí)，學(xué)生既能嫻熟地掌握藥物合成的實驗技能，又加強了對理論知識的理解和消化。

(4) 教師課后總結(jié)，學(xué)生提交作業(yè)。課堂教學(xué)和實驗教學(xué)結(jié)束后，教師對重點、難點進行歸納總結(jié)。如酚重點內(nèi)容：酚的命名、結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)(包括酸性、與FeCl3的顯色、酚的酯化和成醚反應(yīng)及芳香環(huán)的親電取代等)；實驗的重點是掌握酚酰化成酯，運用理論知識解釋實驗問題。經(jīng)過教師總結(jié)，學(xué)生對本章理論知識已經(jīng)成竹于胸，同時實踐能力也得到了培養(yǎng)；最后，教師布置作業(yè)并要求提交，根據(jù)學(xué)生作業(yè)情況，教師及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)存在的問題，并給出指導(dǎo)。

每輪課程教學(xué)結(jié)束后，教研組進行綜合評估，發(fā)現(xiàn)問題并提出整改方案，保證課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式得到不斷優(yōu)化。

4 教學(xué)成效

課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式實施對象為2016–2018級學(xué)生，經(jīng)過3年的教學(xué)實踐，采取問卷調(diào)查和成績考核的形式，對教學(xué)效果進行評價。問卷調(diào)查隨機發(fā)放48份，回收有效問卷43份。調(diào)查內(nèi)容為查閱資料能力、對課程學(xué)習(xí)的興趣和主動性、自主學(xué)習(xí)能力和探索精神、實驗綜合能力及對知識掌握的程度等方面。

調(diào)查結(jié)果顯示，90%的學(xué)生認為查閱資料能力提高了，85%的學(xué)生認為對課程學(xué)習(xí)的興趣和主動性增強，88%的學(xué)生認為自主學(xué)習(xí)能力和探索精神得到了提升，超過75%的學(xué)生認為實驗綜合能力得到提高，對知識掌握的程度更牢固。超過80%的學(xué)生對課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式比較認同，但是也發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)方案設(shè)計還存在有待改進的地方。

成績考核包括理論考試和實驗考試，課程結(jié)束以后學(xué)生進行理論課程考試，并對考試結(jié)果進行統(tǒng)計,統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示。近3年的成績顯示，70–89分之間的學(xué)生所占人數(shù)比較多，不及格人數(shù)較低，由此看出大部分學(xué)生成績良好，理論知識掌握比較牢固。

圖2 理論課程考試成績統(tǒng)計結(jié)果

實驗考試為設(shè)計性實驗，由學(xué)生自己查閱文獻資料，運用所學(xué)的理論知識和實驗技術(shù)，獨立設(shè)計實驗方案，主要考查學(xué)生查閱文獻資料和獨立實踐的能力，提高學(xué)生分析問題和解決問題的綜合能力。實驗考核全部達到了課程的教學(xué)目標，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到全面提高。從考查結(jié)果看，課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式有其優(yōu)越性。

5 結(jié)語

農(nóng)藝教育專業(yè)有機化學(xué)教學(xué)緊跟學(xué)科專業(yè)需求，具有更為明確的教學(xué)目標和意義。通過對農(nóng)藝教育專業(yè)有機化學(xué)教學(xué)開展課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，用理論知識對實驗實際問題進行處理與分析，有效提升了學(xué)生對課堂的參與度，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，實現(xiàn)對學(xué)生思維能力和探索精神的培養(yǎng)，促進了學(xué)生對有機化學(xué)知識的掌握和應(yīng)用，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)創(chuàng)造條件。實踐結(jié)果表明，課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式值得推廣，可運用到更多學(xué)科的教學(xué)中。