新工科背景下有機化學的教學探索*

黃海燕, 狄玉麗, 羅 茜

(西昌學院理學院，四川 西昌 615013)

新工科建設(shè)是在新經(jīng)濟背景下提出的推動科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新等的教育發(fā)展新思路，在新工科背景下需要培養(yǎng)適應(yīng)新經(jīng)濟發(fā)展形式的創(chuàng)新型高質(zhì)量復(fù)合人才，這就要求學生提升創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力，具有分析和解決問題的科學思維[1-3]。有機化學作為材料科學與工程專業(yè)、食品科學與工程專業(yè)、動物科學專業(yè)、制藥工程專業(yè)、水產(chǎn)專業(yè)等眾多理工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，提升有機化學的學習成效，顯得尤為重要。王洪偉等[4]利用信息化技術(shù)與現(xiàn)實課堂相結(jié)合的教學方式，使學生成為教學主體，大大地提升了學生的學習興趣。虞虹等[5]采用異步SPOC+騰訊課堂+QQ群方式，根據(jù)線上線下教學優(yōu)勢劣勢分析，重塑了有機化學教學體系，培養(yǎng)了學生自我管理能力和自主學習意識，為推動教育改革取得了一定成效。陳修棟[6-8]等提出當今教育混合式教學是教育發(fā)展的必然趨勢，且將混合式教學應(yīng)用于有機化學課程，取得了較好的教學效果。為解決有機化學教學中存在的學習興趣不高、動力不足，達成課程目標效果不理想等問題，借助雨課堂及學習通教學平臺對有機化學教學體系進行重構(gòu)，以期得到較好的學習效果與提升。

1 《有機化學》課程教學目標

《有機化學》作為眾多理工科專業(yè)課程體系的重要組成部分，是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過有機化學教學過程的實施，應(yīng)使學生達到以下培養(yǎng)目標：①知識目標：讓學生了解有機化學最新成果和發(fā)展趨勢；掌握有機化合物的分類、命名；各類有機化合物的主要制備方法；各類有機化合物的主要性質(zhì)及用途；各種官能團的特征和在一定條件下相互轉(zhuǎn)化的機理和反應(yīng)規(guī)律。②能力目標：讓學生學會獲取知識、研究問題、解決問題能力。③思政目標：培養(yǎng)學生實事求是、勇于創(chuàng)新的科學精神、學科素養(yǎng)；培養(yǎng)學生家國情懷及文化傳播意識、提高民族自信；幫助學生樹立正確的人生觀和價值觀；培養(yǎng)學生社會責任感、職業(yè)素養(yǎng)。但由于《有機化學》存在課程內(nèi)容復(fù)雜，難于理解等特點，難以激發(fā)學生學習興趣，教學效果不太理想。

2 《有機化學》教學現(xiàn)狀

《有機化學》作為西昌學院眾多專業(yè)的公共基礎(chǔ)課，是理論與實驗一體化的課程，總學時為72學時，其中理論48學時，實驗24學時。根據(jù)教師教學反思及各年級教學成效分析，對有機化學教學現(xiàn)狀進行總結(jié)。

2.1 教學中存在的主要問題

2.1.1 課程學時不足

《有機化學》理論部分知識內(nèi)容較多，涵蓋從有機物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)到氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等共19章教學內(nèi)容，在教學過程中要同時達到知識、能力、思政三維目標難度較大。任課教師雖在教學過程中根據(jù)專業(yè)特點對授課內(nèi)容進行篩選，但由于目前課時設(shè)置，理論課課時較少，無法在規(guī)定學時內(nèi)完成教學大綱要求內(nèi)容。

2.1.2 學生缺乏學習興趣

《有機化學》課程總體知識難度較大，導(dǎo)致學生學習興趣較低，自主學習動力、能力不足；傳統(tǒng)教學方式單一，大多以教師為教學主體的填鴨式教學，且課程考核方式簡單，平時成績主要以出勤、課后練習為依據(jù)，導(dǎo)致學生課后學習動力不足，不利于促進學習成效提高及培養(yǎng)學生自主學習的能力[9]。

2.1.3 課程思政較弱

在三全育人背景下，為達到立德樹人教學目標，思政元素的融入必不可少，但介于專業(yè)課教師缺乏思政專業(yè)知識，對于課程思政的實施過于生硬，且由于時間問題經(jīng)常簡單帶過，導(dǎo)致學生難以理解，不能真正做到入腦、入心。

2.1.4 學生實驗操作能力差

《有機化學》實驗課程預(yù)習單靠書本上的文字和圖片，很難將平面的東西轉(zhuǎn)化為立體鮮活的，致使學生不能達到理想的預(yù)習效果；課堂上大部分時間用于教師講解，導(dǎo)致學生完成實驗時間不足；學生對實驗原理及步驟理解不透徹，實驗結(jié)束就將所學內(nèi)容忘得一干二凈[10]，不利于培養(yǎng)學生動手及創(chuàng)新能力；不同專業(yè)開設(shè)實驗項目相同，未體現(xiàn)專業(yè)特色和適用性；實驗未單獨列為一門需要考核的課程，導(dǎo)致學生對于實驗課的重視不夠，在完成實驗過程中不注重提升實驗技能，只在乎盡快結(jié)束實驗。

2.2 學情分析

有機化合物種類較多，包含脂肪烴、芳香烴、醇、酚、醚、醛酮、羧酸及衍生物、含氮化合物、雜環(huán)化合物、碳水化合物等，每類化合物都需學習其結(jié)構(gòu)、命名、性質(zhì)、制備、用途、反應(yīng)機理等知識點，學習任務(wù)重難度大；部分內(nèi)容比較抽象，如反應(yīng)機理就是其中最難理解的重點，親電反應(yīng)、親核反應(yīng)等均不相同。有機化學開設(shè)時間為大一第二學期，學生停留在高中階段以教師為核心引導(dǎo)的學習方式，不能適應(yīng)大學自主學習。各專業(yè)學生知識背景差異較大，以筆者授課的水產(chǎn)、動科、制藥三個專業(yè)為例，水產(chǎn)專業(yè)學生為文理兼收，僅有不到5%為理科生，沒有高中化學知識及理科思維的支撐，致使學生喪失學習興趣和自信心；動科、制藥專業(yè)學生雖為理科背景，但在高中階段化學學科選課方向不同，學習能力也有差異。不同專業(yè)學生所關(guān)注學習內(nèi)容不同，相同的教學內(nèi)容，難以激發(fā)學習興趣。

3 重構(gòu)有機化學教學體系

基于以上情況，傳統(tǒng)教學模式下《有機化學》課程教學，不能達到應(yīng)有課程目標。如何在規(guī)定的教學時數(shù)內(nèi)確保課程內(nèi)容完整的情況下，彌補傳統(tǒng)教學的不足，激發(fā)學生主觀能動性及培養(yǎng)學生相關(guān)能力，是授業(yè)者在教學過程中必須深思的問題[11]。筆者針對校內(nèi)相關(guān)專業(yè)《有機化學》課程教學進行教學體系重構(gòu)，將現(xiàn)代化信息技術(shù)平臺雨課堂與學習通同時融入教學過程中，根據(jù)傳統(tǒng)教學中存在的問題對理論教學體系、實驗教學體系、課程考核評價體系都做出相應(yīng)改革。具體情況如圖1所示。

圖1 有機化學教學體系結(jié)構(gòu)圖

3.1 《有機化學》理論課程教學體系

基于理論課程教學過程中存在的難點與痛點，在教學過程中采取“課前-課中-課后”三段式教學設(shè)計，在不同教學階段利用不同信息化教學資源進行教學改革。

3.1.1 基于學習通平臺的課前預(yù)習

教師通過學習通教學平臺，利用現(xiàn)有MOOC課程資源選擇與本校教學大綱最為符合課程，開設(shè)異步SPOOC課程。在課前將教學視頻公共資源向?qū)W生推送，學生可以結(jié)合自身情況安排最適宜的時間進行視頻觀看，提升學生參與度。針對學情差異，達到為不同學生制定個性化學習方案的目標，減少傳統(tǒng)教學因?qū)W生知識背景差異，使部分學生課堂上不能跟隨教師授課節(jié)奏而導(dǎo)致差距越大學習興趣越低的不利情況。學習通平臺對每個學生的視頻觀看情況進行記錄，教師根據(jù)觀看進度，提醒學生在課前完成預(yù)習作業(yè)，解決傳統(tǒng)教學中無法監(jiān)督學生預(yù)習情況的問題；根據(jù)學習通內(nèi)完成的每個知識點相關(guān)自測題情況，初步掌握學生預(yù)習過程中存在的問題及難點，課堂教學時針對此部分知識點進行著重講解。在發(fā)布預(yù)習視頻時，除學科知識點相關(guān)視頻外，加入課程思政內(nèi)容相關(guān)案例，以故事、新聞等形式在課前給學生埋下伏筆，引發(fā)學生興趣，提高課程思政關(guān)注度。例如，講解有機化學的定義和發(fā)展歷史前，發(fā)布著名化學家維勒與他的老師柏則里之間關(guān)于生命力學說的故事，可以引起學生學習興趣的同時培養(yǎng)學生實事求是、敢于創(chuàng)新的精神。

3.1.2 基于雨課堂的現(xiàn)場教學

現(xiàn)場教學時采用雨課堂輔助形式進行。課堂教學中利用雨課堂進行簽到，減少教師考勤花費時間，把有限時間花在刀刃上；每個重要知識點后利用雨課堂在教學PPT中嵌入1～2個課堂測試題，講完該知識點內(nèi)容，立即通過雨課堂發(fā)送練習題，學生在規(guī)定時間內(nèi)完成作答，這就要求學生在上課過程中注意力集中；教師還可根據(jù)答題正確率，分析該知識點掌握情況，實時調(diào)整教學方案；學生可通過雨課堂中的彈幕、標注PPT等形式及時向教師反饋知識點掌握情況，真正做到教與學同步，避免傳統(tǒng)教學中教師在講臺上滔滔不絕，學生卻在下面周游世界的局面。

3.1.3 基于QQ群的課后輔導(dǎo)及答疑

因任課教師教學任務(wù)重，各班級學生課表時間安排各不相同，在集中地點時間進行面對面輔導(dǎo)答疑困難度較高，故每個班級都建立有機化學學習QQ群，教師在群內(nèi)發(fā)布教學課件、課后作業(yè)，并進行知識答疑。

3.2 《有機化學實驗》課程教學體系

3.2.1 基于專業(yè)背景的實驗項目設(shè)置

目前開設(shè)的有機化學實驗項目，覆蓋實驗基本操作、液體有機物合成、固體有機物合成、天然產(chǎn)物提取、物質(zhì)分離純化等幾個模塊，從知識面分布來看，基本能滿足課程教學要求，但在實驗項目選擇時，所有專業(yè)開設(shè)有機化學實驗項目均相同，具體如表1。

表1 有機化學實驗項目

新的教學體系中，針對不同專業(yè)調(diào)整部分實驗項目，讓實驗內(nèi)容與專業(yè)相關(guān)，激發(fā)學生學習興趣，做到學以致用。例如，在制藥工程專業(yè)中增加磺胺類藥物乙酰苯胺的制備，在化工專業(yè)中增加精細化學品染料甲基橙的制備[12]，在材料科學與工程專業(yè)中增加脲醛樹脂的制備，在動物科學專業(yè)中增加昆蟲信息素的合成等。

3.2.2 基于信息技術(shù)的實驗視頻推送

《有機化學實驗》學生預(yù)習僅通過紙質(zhì)教材完成，很難在實際操作中將預(yù)習內(nèi)容立體化、現(xiàn)實化?；诟骶€上平臺《有機化學實驗》課程MOOC資源與本校實驗課程開設(shè)情況有較大差距，故未建立異步SPOOC課程，而是將實驗預(yù)習視頻通過微信、QQ等進行推送，并在視頻觀看后要求完成預(yù)習報告，根據(jù)預(yù)習報告分析預(yù)習情況，對預(yù)習效果進行監(jiān)控，并通過微信、QQ等進行線上答疑。

3.2.3 基于創(chuàng)新培養(yǎng)的實驗教學課堂

傳統(tǒng)教學中實驗項目是在教師講解基礎(chǔ)上，按照實驗教材步驟依次完成，不能培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力?？蓪⒉糠謱嶒烅椖坑沈炞C性實驗改為設(shè)計性實驗，課前發(fā)布實驗項目，將學生按4人一組進行分組，每組同學各自查閱資料，小組討論分析各實驗方法的特點，確定各組實驗方案。課堂教學時，教師分組指導(dǎo)，結(jié)束后將各組實驗結(jié)果進行比較，讓學生對各組實驗方案的優(yōu)缺點進行分析總結(jié)。經(jīng)過資料查閱、討論分析、確定實驗方案、實驗結(jié)果對比等過程，學生自主學習能力、開拓創(chuàng)新思維都得到鍛煉。

3.3 課程評價體系

針對傳統(tǒng)教學中課程考核方式單一等情況，為激發(fā)學生學習積極性，《有機化學》課程考核為平時成績20%、實驗成績30%、理論考試成績50%。平時成績由傳統(tǒng)的靠考勤和作業(yè)判定，改為考勤20%、雨課堂測驗30% 、作業(yè)30% 、學習通視頻觀看20%組成。實驗成績由預(yù)習20%、 操作40%、實驗報告40% 組成。此種評價體系更能體現(xiàn)學生自主學習及獨立思考能力，對培養(yǎng)學生學習能動性有促進作用。

4 效果與反思

通過教學體系重構(gòu)，教師教學理念發(fā)生變化，從教師為中心逐步向?qū)W生為中心轉(zhuǎn)變，讓每一個學生都積極參與到教學過程當中，在有限的課堂時間內(nèi)，獲得了較為理想的教學效果。根據(jù)各專業(yè)學生反饋，90%以上同學喜歡此種教學形式，且普遍反應(yīng)新的教學體系更能增強學習主動性，對自主學習能力的提升有較大幫助。從課程考核成績來看，學生卷面成績及格率由不足55%提升到了68.75%，綜評成績及格率達到100%。但有機化學教學體系重構(gòu)過程中還存在不少問題，例如，理論教學部分預(yù)習視頻主要依靠學習通平臺現(xiàn)有的MOOC課程資源，存在所選課程與本校教學內(nèi)容及教學次序安排不符情況。在后續(xù)課程改革中，教師應(yīng)根據(jù)選用教材、學生知識背景、專業(yè)背景等創(chuàng)建適合各專業(yè)的線上課程。又如，線上評價機制僅靠學習平臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)，難免存在虛假情況，后續(xù)建立科學有效的評價方式是必然趨勢。在新時代教育改革浪潮中，教學改革任重道遠，每位教師都應(yīng)在日常教學中根據(jù)時代要求、具體學情等，找到適合的教學模式。