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根據教學的安排,新年伊始,有機化學課就要開篇。學生剛從輕松的假期進入到緊張的新學期學習中,良好的開始和過渡是最重要的。有機化學的第一章就是緒論,第一節課教師一般會講三個方面:第一,教師的自我介紹;第二,介紹該學科的發展簡史及一些基本概念,有機化學對醫學藥學的重要性;第三,有機化學課的特點,對學生的具體要求以及教師的具體授課方法等。第一節課對學生是最重要的,良好的開始是成功教學的基礎。增加學生的興趣,教師的引導是至關重要的。教師在自我介紹的時候不必要太過謙虛,應該實事求是的介紹自己,像自己的學歷、研究工作、出國經歷、發表過的論文以及課題等,尤其對自己擅長的科研工作要詳細介紹,給學生打開一扇近便的求知和探索之門。甚至能向一些學生發出邀請參與自己的課題,與學生在以后的學習中探討一些科研問題。該方法能盡快的縮短與學生之間的距離,給學生一種親近感,從而激發學生的學習興趣和動力。把有機化學大的框架知識和發展史介紹給學生,能使學生對有機化學有個全面的了解。回顧有機化學的發展史,首先講到有機化學一詞是1808年瑞典化學家柏齊利烏斯提出來的,經過300多年的發展,現在人們已知的有機化合物達到3,000多萬個,常用的化學反應達到200多個。從1902-2005年共97次Nobel化學獎中,約有25項是有機合成領域的杰出貢獻而獲獎。有機化學的發展經歷了三個重要的階段:一是從19世紀初到1858年有機化學的“萌芽”時期;二是從1858到1916年的“經典”有機化學時期;三是從1916年至今的現代有機化學時期。有機化學經歷了高速的發展階段,正在不斷地改變人民的生活。現代有機化學不是局限于以前的純有機化學,與其他學科的交叉融合日趨嚴重,先后出現了天然有機化學、有機合成、元素有機化學、物理有機化學、有機分析和立體化學。把有機化學課程與交叉學科的相互密切關系一一簡介。使學生了解有機化學對其專業學習的重要性,引起學生對有機化學的高度重視。讓學生了解醫學醫藥類科學與有機化學有著密切的關聯。最后教師要鼓勵學生克服畏懼心理,掌握科學的學習方法,樹立起能學好有機化學的信心。
2參與式教學法,激發學生成就動機,促進自主學習
大學學習過程中學生自主學習是一個很重要的環節。在教學過程中,教師要更多地采用正確的行之有效的教學方法和激勵方法,引導和鼓勵學生自覺學習、自己來解決問題,進行自主學習。引導學生往自主學習的方向發展,改被動接受的思想和意識為自主學習。如何激發學生的自主學習的動機、培養學生自主學習的積極性,全力提升學生自主學習的能力,教師的引導和鼓勵顯的尤為重要。在一般的教學考核中,教師一般將成績分為考試成績和平時成績,考試成績主要來源于期中和期末成績;另外一種重要的成績就是平時成績,平時成績主要來源于考勤、作業、實驗成績。平時成績的合理給分能有效地促進學生的自主學習。在多年的教學中,作者一直有一個特色的評分方式。針對選用的教材,鼓勵大家在發現教材中的錯誤,哪怕是標點符號的錯誤。在這個實施過程中,學生為了找到教材中的錯誤,必須仔細地研讀課本,同時還要找相關的專業書比較,反復的閱讀、理解、考慮才能判斷一個錯誤。同樣的錯誤先提出的同學得到加分,所以大家能獨立自主的學習,不會像做作業一樣出現抄襲的現象。實驗成績的給分主要注重學生的動手操作,而不是只看實驗報告。在每個學期的學生糾錯課本中,學生一般會找到明顯的標點符號錯誤或文字錯誤20余處,介紹知識點錯誤2-3處,課外習題或答案不嚴謹10余處。通過教學內容、教學方法和教學手段的改革,將教師由知識傳授的主導者轉變為教學活動的組織者、引導者;每個學期可以根據授課內容設置幾個專題給同學們自學,查閱資料,相互探討。最后在課堂講解自己的所學所想所得。這一過程可以歸納為,設置專題-查閱資料-學生整理資料-小組探討-學生課堂講解-教師點評。學生能很好的參與教學的章節是第六章醇酚醚,因為在高中階段大部分學生對醇酚的性質有了比較深刻的理解。因此每個小組都能自己查閱資料,并做出漂亮的PPT,能簡單詳細地介紹醇酚的結•127•構、命名和主要化學性質。但是醇分子內脫水成烯,伴有重排的反應是本章的難點,學生還是難于講透,教師需要在后面的總結中強調。讓學生成為自己學習的主人,激發學生學習有機化學的積極主動性,為今后其他學科的學習和終身發展奠定良好的基礎。
3教師與學生角色互換
教學傳統的教學方式是教師講,學生聽,學生被動,學習熱情不足。上課時有睡覺的,玩手機的、看電腦的、玩游戲的,可謂言者諄諄、聽者藐藐。如何激發學生的學習主動性,讓學生來做課堂的主人,我的課堂我做主?教師可以和學生進行角色互換,比如每次講解新內容之前對上節課講的內容進行復結,承前啟后,加強記憶的同時為本節課新內容的講解做準備。這個過程可以讓學生來完成,教師從旁指導。學生可以根據教師上節課的課件進行改編,自己重新總結,用自己的語言把前面講過的內容重述總結出來,教師最后可以進行補充完善。還有就是化合物的命名,每個章節基本上都有化合物的命名,書上的命名原則講的已經很清楚,很有條例。教師可以給出分子結構式,給出自己的PPT,讓學生預習后來給大家講命名的步驟并給出結果,在講完之后,允許學生糾錯,同時允許其他學生補充遺漏,這樣不僅調動了每個學生的積極性,而且記憶深刻。讓學生參與到簡單教學工作中來,充分發揮學生的積極主動性和多樣性,實現師生互動,師生互換,氣氛融洽,能很好的跟學生溝通。能有限地減少厭學、逃學現象的發生;通過每學期不定時的點名10次,發現學生很少出現無故缺課逃課現象。學生自主參與教學同時為學生展示自己魅力提供了平臺,為鍛煉學生提供了最好的舞臺。通過多層次多渠道提高學生的學習興趣,對近4年來同一專業的學生學習成績進行分析,發現:從2010-2011學年開始注重激發學生的學習興趣,學生考試成績有大幅提高,平均分由原來的60多分提高到了70多分,將近80分;考試通過率超過90%。
4科研教學,鼓勵參加各種化學類的相關競賽
“科學素養”這一名詞是伴同20世紀五六十年代美國的課程變革運動而建立起來。把科學素養作為科學教育的目標與意義,已在世界各地取得共識。西方理論的教育理論中關于“科學素養”存在著兩個意思:一個是指有學問,另一個是指可以瀏覽,可以書寫,目標是日常的普通大眾。我國關于科學修養的理解是人在處理與自然、社會的關聯中應當具備的知識、精神因素和實際本領,即人具有的科學文化知識和利用科學文化知識處理問題的能力。我國學者對科學素養從四個方面來進行分析與闡述:一是科學知識、技能和科學方法,二是科學本領,三是科學觀,四是科學品質。科學素養是在家庭、學校和社會的教學情況中逐步形成的,是一個耳濡目染的過程。不能不強調的是,科學素養的內涵是動態的,是隨著人們意識的不斷深入和社會條件的變化而成長的。
二、阻礙學生科學素養提升的因素
從對周圍從事有機化學教學相關人員的教學工作之觀察,以及相關同人的交流與探討,造成當前大學生科學修養不高的因素是多方面的,首先國內缺少培養科學素養的泥土,其次是教育體制弊病、教學活動主體思想認識偏差等要素。筆者結合幾年來從事有機化學的教學以及科研的實際情況,認為在有機化學教學中主要存在以下因素阻礙學生科學素養的提升。
1.受中小學教育的影響。
我國目前在中小學的教學中實行的是應試教育,這類教育體制具有兩個致命缺點:其一是中小學不看重科學素養教育的習慣在高校中被延續;其二是學生長時間疲于應對考試成為測驗機器,即使到了進修環境相對輕松的高校也依然沿用以往在中學時形成的學習方法和學習態度,對于科學素養養成的重要性認知不足。現在,全國大部分的高校仍缺少針對大學生的專門科研活動,只有部分高校將大學生科研活動作為一項長效機制固定并且堅持下來,但是,缺乏專門機構做出引導和安排,在某種意義上這類體制上的遺憾使得大學校園缺少濃郁的科學素養氛圍,不利于大學生科學技術的磨煉與培育。
2.教材內容陳舊、難學的問題。
有機化學是一門應用性、實踐性較強的學科,有必要將有機化學的最新動態、前沿理論引入教材。然而,現在各個高校所使用的有機化學的主流教材基本上是相對比較經典的有機化學內容,其中反映現代科學技術前沿的內容很有限;方程式和人名反應繁雜,難以理解和記憶;立體化學和反應機理抽象,難以掌握理解;有機化學的課時數相對較少,使得在課堂上教師與學生之間缺乏有效的互動,從而使得教學效果不理想。
3.部分教師科研觀念淡薄,無法實現有機化學教學與科研相長。
目前,在有機化學教學與科研人員的配置中,仍然存在這一現狀:長期從事教學的教師基本不搞科研,而大量從事科研工作,并且成果非常優秀的教師基本不擔任講授任務。這樣的人員配置有利于實現人才的專業化和高水平科研成果的產出。但是,教學與科研的完全脫離,使得科研無法促進教學;而在教學中發現的問題,也無法為科研提供有效素材和動力。
4.多媒體教授方式與傳統講授方式缺乏有效整合。
目前,有機化學存在傳統教學和多媒體教學兩種方式,二者各有利弊。多媒體教學在有機化學中的應用能夠實現從平面式教學向立體式教學的轉變,有利于學生加倍形象地、直觀地了解分子結構特點;從靜態展示向動態模擬的轉變,有利于學生提高對化學反應機理的理解;從封閉式教學向開放式教學的轉變,有利于豐富有機化學教學內容。不過,多媒體教學可能會阻礙師生的有效交流,造成教學中的形式主義。因此,需對有機化學多媒體講授形式與傳統講授形式進行優化整合,發揮各自的比較優勢。但是,從有機化學的教學實踐來看,有些教師偏重于多媒體教學模式,有些教師偏重于傳統教學模式,二者缺乏有效整合。
三、提高學生科學素養的途徑
在有機化學教學中對學生科學素養的培養與提升,要求學生對有機化學中的基本概念、科學方法、反應機理等等具有充分的認識和理解,形成穩定的心理素質。因此,在有機化學教學中,提升大學生們的科學素養與品德,可從以下幾個方面進行考慮。
(一)編寫與時俱進的有機化學教材
建立有機化學教材的定期更新機制,積極更新有機化學教材,將有機化學發展中的前沿理論、前沿知識、最新動態引入有機化學教材中。在20世紀90年代初,為了解決傳統有機合成方法以及傳統有機合成工業對環境造成的巨大污染與破壞,化學家們提出“綠色化學”的概念,即從源頭減少、甚至消除污染的產生,通過鉆研和改良化學化工工藝,從本質上減少和消除副產物的產生,達到保護和改善環境的目的。在有機化學教材的編著中就可以引入“綠色化學”的內容。在有機化學教學中,適當增加與有機化學相關的社會熱點問題、事件,比如三聚氰胺事件,激發學生的學習熱情及興趣。現在高等學校所開的有機化學方面專業選修課以及必修課內容枯燥,專業性強,不利于化學專業以外的其他需要學習化學課程的相關專業學生學習,提不起學生在選修課中對化學或者有機化學的興趣,就更別談提高科學素養。因此應該加大有機化學中與生活密切相關的教學內容,例如糖為什么是甜的?醋為什么是酸的?以及生命現象的起源等等,這些內容不僅可以讓學生更深入了解身邊的生活,更讓學生增強對有機化學的學習興趣,進而提高學生的科學素養。
(二)創新有機化學教學方式
充分發揮多媒體與傳統教學法這兩種教學法的各自優勢,克服各自的缺點,最大限度地提高教學效果。精心設計多媒體課件,利用多媒體豐富多彩的表現形式,有利于模擬反應進行的過程,從而使學生了解反應機理。將相應的化學反應、發明、應用及相關歷史資料短時間內呈現給學生,提高學生對有機化學的學習興趣,擴大學生的知識面。在基礎有機化學課程教學中將原理與案例結合起來,采用案例作為解釋、證實實驗原理和方法的資料,使學生學得更加靈活與自如,理解知識能夠更加全面和深入。激發和培養學生的創新精神。
(三)強化有機化學實驗的教學改革
實驗教學能夠激發起學生學習的興趣,從而培養學生動手本領,增強科研能力,提高學生綜合水平,培育學生的創新能力。改革傳統實驗教材,使實驗教材與理論課講授結合更加緊密。在當今相當一部分高校中,有專門選拔一些對化學有興趣,并通過一定考核的本科學生,使他們直接進入該校的特定課題組,在組內協助研究生及導師完成他們所承擔的科研項目,并取得一定的學分。此方法不僅使學生增強了動手本領,更使學生提早接觸科研氛圍,有利于學生綜合能力的提高。
(四)培養學生的問題意識,倡導“探究取向”
1.我國的綠色化學教育行動相對遲緩。
大多數學校尚未涉足,若想使全社會公眾形成綠色化學意識,單靠幾所高校開課、幾個研究所進行研究是遠遠不夠的。若想改變公眾缺乏綠色化學意識的狀況,只有通過高師畢業生在基礎教育當中去開展綠色化學教育,這樣才能逐步影響到大眾。真正的綠色化學教育的精髓是在綠色化學原則的指導下把綠色化學融合于化學教材改革、化學教學改革、化學實驗改革等系列化學教育綠色化的創新過程。
2.各項政策不到位。
建議政府、化學界、環保界,尤其是教育界應根據實際情況設立綠色化學及綠色化學教育獎項,提出各種綠色化學教育的政策法規,建立合理的綠色化學化工教育考核制度。相信有各種政策的保障,各種獎項的頒發,必將會加速全社會綠色化學意識的形成,實現人類社會的可持續發展。
3.教育體系不完善。
教師在課堂教學、實驗教學過程中應始終貫徹綠色化學思想,要讓學生了解綠色化學,樹立起綠色化學意識,培養其從事綠色化學研究與開發的能力。然而,我國目前的高等教育機構還沒有形成完備的綠色化學教育體系,更不用說基礎教育了。因此應該建立起一系列合理的綠色化學教育體系,以促進綠色化學教育的順利發展。綠色化學的發展將對環境保護起重大作用,它為人類的可持續發展提供了技術保證。綠色化學進入教育領域,從而進入化學教育,符合時代的呼喚。
二、有機化學教學中開展綠色化學教育的策略
1.在有機化學課堂教學中滲透綠色化學教育。
面對化學學術界悄然進行的綠色革命,廣大的化學教育工作者不能無動于衷,尤其是將來作為社會的科技革命主動力的大學生更應該受到綠色化學教育,這就要求我們講究策略,指行動或行動計劃,以及為解決某問題或達到某目標而有意識做出的各種活動。可喜的是,目前已有部分重點大學如中國科技大學開始開設“綠色化學”課程。但是,仍然有不少高校的教師未能意識到將此重要的新信息傳遞給學生的重要性。另外,雖然有部分高校已開始著手為研究生或高年級本科生開設“綠色化學”課程,但在當前相當多的高校存在教學課時緊張的狀況下,又帶來了專門的教學時間難以安排的新矛盾。因此,在有機化學教學中進行綠色化學教育的滲透,不失為解決問題的好辦法。在有機化學教學中進行綠色化學教育的滲透。具體來說,就是在進行有機化學教學時,對教學內容涉及有關綠色化學知識的方面,給予適時地、適量地介紹,通過這種畫龍點睛的教學改革,可使學生在潛移默化中受到綠色化學教育。同時又不對原本非常緊張的教學安排造成新的沖擊。
2.在有機化學實驗教學中加強綠色化學教育。
化學是一門以實驗為基礎的學科。有機化學實驗是化學科學賴以形成和發展的基礎,是檢驗化學知識真理性的標準,是提高學生科學素養的重要內容和手段。有機化學實驗也是化學教育的最有效的教學形式。除此之外,有機化學實驗還具有重要的教育教學功能。從認識角度看,有機化學實驗是為學生提供化學教學認識問題的主要途徑,它為學生檢驗有機化學理論、認識有機化學科學知識、驗證有機化學假說提供了科學依據。從方法論角度看,有機化學實驗是培養學生掌握實驗操作過程、實驗方法的重要手段。從教學論的角度看,有機化學實驗能創設一定教學情景,轉變學生學習方式,有效激發學生學習興趣。學生可以從有機化學實驗現象中去認識有機物,并通過自己的操作來培養各種能力,進而促進思維的發展和綜合能力的提高。教師將有機化學實驗置于一定的化學教學情景下,為實現一定的化學教學目的,而展開的一系列教學活動,就是所謂的“化學實驗教學”。有機化學實驗教學是有機化學教學的重要組成部分,其對學生的科學思維、動手能力、創新意識的培養起著重要的作用。有機化學實驗教學與綠色化學的聯系最緊密、最直接,是培養學生“從我做起”的好陣地,也是培養學生綠色化學意識的重要途徑。有機化學實驗教學能促進學生在知、情、意、行等方面統一協調發展。有機化學實驗是有機化學學科的基石和學生可以直接感知的事實,通過有機化學實驗教學來培養學生的綠色化學意識是一個最好的切入點。在實驗教學中開展綠色化學教育是歷史的必然。當然,綠色化學與有機化學有著天然的血肉聯系。因此,在有機化學實驗教學中滲透綠色化學是最為合適的。學生在做實驗的過程中,通過自己親身體驗來理解綠色化實驗確實能減少或根本不產生污染,從而形成綠色化學意識。將一些傳統實驗方法與經過綠色化改進的綠色化實驗方法進行比較,以此來說明通過用改進的綠色化實驗向學生滲透綠色化學教育是有效的途徑。
3.立足課外,實踐綠色化學觀念提高綠色素質。
1.對口生學習態度不夠端正,學習自覺性不強對口生上課遲到、曠課現象嚴重,作業完成質量不高,抄襲現象普遍,字體潦草,錯別字出現頻率高。如把熔點寫成溶點、苯寫成笨、乙酸乙酯寫成乙酸乙脂、烯烴寫成稀烴、酮寫成銅等不勝枚舉。
2.對口生思維模式僵化,缺少質疑和創新精神通過與對口生的交談,發現他們在職業高中的學習主要以死記硬背為主,特別是專業課的學習,由于缺乏相應的基礎課作鋪墊,難求甚解,教師強調最多的就是背誦教材中的重點。可能受職高教學方法的影響,多數對口生對教師和課本過分崇拜,教材上明顯的錯誤不敢糾正,必須教師明確說明才敢改動。
3.對口生學習方法不當,學習能力不強80%以上的對口生沒有筆記本,半數以上的學生上課時除了教材連一張紙都不帶,還有個別學生連教材、筆都不帶。重要的知識點及教師拓展的內容不知道做筆記,課堂上的即時小練習和習題課的習題,不知道抄寫也沒有紙張用來抄寫,并且大多數學生很少問問題。對理論性較強的知識不喜歡深入探究和學習,往往只知其一不知其二,稍一變化就不會。
4.對口生化學基礎薄弱,缺少有機化學學習的動機和興趣講次序規則,很多學生不知道原子序數是什么;講馬氏規律,有一些學生可以把內容背下來,但是卻不會做題,原因是不知道哪個碳上含氫多,哪個碳上含氫少,最根本的是不知道有機化合物結構式中各個原子之間的位置關系;甚至學到最后都不知道在有機化合物中碳是四價,所以連寫對一個有機化合物的結構式都很難。另外,對口生對專業課不陌生,在職業高中就接觸過,只是內容多少、深淺不同,使他們產生錯覺,不會有機化學不影響專業課的學習。因此,有機化學在學生心目中就成了聽不懂、學不會、用不著的一門課程。
二、提高對口生有機化學教學質量的對策
(一)多關心對口生,幫助他們樹立自信心
對口生是大學校園中一個特殊的群體,他們更需要教育者的關注和引導。教師要利用課前、課間和課后的時間多和對口生真摯交流,對他們能考上大學有了再次深造的機會表示肯定和贊賞,幫助他們樹立自信心。對他們在學習中所犯的錯誤,要耐心講解和改正,并要明確告訴學生人都是在犯錯誤中成長和完善的,消除他們因為害怕犯錯產生對學習有機化學的畏懼心理。鼓勵學生多問問題,強調問題沒有簡單復雜高級低級之分,只要是不理解不會的地方都可以問,打消學生害怕老師笑話的顧慮。鼓勵學生利用業余時間多閱讀人文社科書籍,既提高了人文素養又促進了專業課的學習。在課堂上,教師要走下講臺,時常在教室中走動,特別是有學生不聽講時,輕輕的走近就是制止。教師無微不至的關心和鼓勵、平易近人的作風以及堅持不懈的努力,會讓學生從心底升起對知識的渴望并發奮努力。教師傳授給學生的知識固然重要,但學生更需要激勵,對他們的激勵才能真正改變他們的一生。
(二)理論聯系實際,讓對口生認識到有機化學的重要性
隨著社會的發展和科技的進步,有機化學的研究成果被廣泛應用到工農業生產及日常生活的各個層面。創造低毒、高效、環境友好的新農藥、植物生長調控劑的研制、農副產品深加工以及改變食品色、香、味的食品添加劑的生產等都離不開有機化學。在有機化學教學中,有許多理論知識都可以和實際生活建立某種聯系。如警察對司機進行酒精測試的原理是利用乙醇被重鉻酸鉀氧化的特性;“酒香不怕巷子深”,酒長時間存放香氣的產生是因為酒中的乙醇和乙酸反應生成了有香味的乙酸乙酯;苯因其特殊的穩定性難以氧化,屬于累積性中毒化合物,相反,甲苯因為甲基可以氧化,最終生成苯甲酸隨尿液排出體外,所以不具有累積性毒性,苯甲酸鈉常用作食品防腐劑。總之,通過理論聯系實際讓學生認識到,有機化學與人類的衣食住行密切相關,學好有機化學不僅是學好專業課的基礎,也是駕馭和創造物質世界的基礎。而且學好有機化學,通過掌握應有的化學知識和技能,還能有效地解決現代生活中遇到的一些問題。
(三)合理安排教學內容和學時比例,解決知識的銜接問題
對口生化學基礎薄弱,理論性太強的內容很難理解和掌握;再者受英語、數學等其他基礎課差的影響,絕大多數對口生進一步考研深造困難重重,畢業后主要從事應用性較強的工作。因此,有機化學課程應突出其實用性,不必過分追求學科知識的系統性和完整性,重點放在有機化合物的性質和應用上,對物質的結構、反應歷程、電子效應等理論性較強的內容略講。另外,在教學過程中,應根據學生的實際水平進行教學,適當增加一些必要的前續課程的內容,以彌補斷層,使學生的知識有一個良好的銜接。
(四)積極開展課外輔導活動,增強對口生學習有機化學的積極性
對口生整體化學基礎差,程度也不完全一致。有少數學生上大學之前化學基礎是零,也有部分學生是中途由普通高中轉入職業高中的,化學基礎相對較好。整齊劃一的教學內容和模式不能滿足所有學生的需求,特別差的學生僅靠課前、課后短時間的答疑不能完全解決他們的問題,程度好的學生也許會覺得課堂上所講內容太簡單不能滿足他們的需求。所以,教師應積極開展多種形式的課外輔導活動,除了每周固定時間答疑指導以外,還可以通過E-mail、QQ等形式與學生互動,及時解決他們的疑問。如果教研室有多位有機化學教師,可以建立輪流值班制度,這樣既滿足了學生課外輔導的需求,又節省了教師的時間。通過課外輔導與交流,學生學習道路上的困難和障礙被及時清除,有利于其學習積極性的提高。
(五)靈活選用教學方式和手段,培養對口生的學習能力、創新能力和質疑精神
變化是生活的調味劑,教學也是如此,一層不變的教學方法會使學生感到無聊和乏味,教師應針對不同的教學內容,利用一切有利于提高教學效果的方法和手段,吸引學生的注意力。
1.利用模型隨著多媒體教學的普及,越來越多的教師喜歡使用多媒體圖片展示物質的結構,其實模型比圖片更直觀和生動,并且有不理解的地方,課下學生可以自己對照模型進行學習,更有感性認識。
2.多采用啟發式教學法教學過程中應盡力避免向學生一點一點地灌輸事實,而應該鼓勵他們獨立思考,特別是一些有爭議的或尚處于發展中的理論,要把各種論點都展示給學生或以問題的形式布置給學生,讓學生通過查閱資料自己解決。如酮糖發生銀鏡反應的原因;乙烷交叉式構象比重疊式構象更穩定的原因;苯胺中氮原子采用何種雜化方式;鹵素是鄰對位定位基為什么對苯環有致鈍作用等。這樣既培養了學生搜集、閱讀文獻的能力又打破了他們答案唯一化的固定思維模式及過分崇拜教師和教材的僵化思維模式。
3.嘗試導入新課的不同方法新課的導入方法有很多種,經常使用的有承上啟下導入、直觀導入、提問導入、疑點導入等。筆者發現利用新聞熱點導入,更能引起學生對課堂內容的關注,如講含氮化合物和蛋白質時,可利用毒奶粉事件導入,利用所學理論解釋為什么不法分子要在奶粉中添加三聚氰胺這種有毒物質;學習羧酸時可用白酒塑化劑風波導入,揭示塑化劑的真面目;講偶氮化合物時,可用紅心鴨蛋事件引入,讓學生明白蘇丹紅(一號)是一種工業染料,有致癌性,并非食品添加劑。這種方法不僅能培養學生從化學角度理性分析新聞報道,增加生活常識,提高學習有機化學的積極性,還可以培養學生的社會責任感與使命感。
關鍵詞:有機化學;實踐與理論教學方法;自主學習能力
中國高校已由精英式人才培養模式轉向大眾化通識性教育,但相應的人才培養方案和課程體系結構調整不顯著.高等教育大眾化時代,學生就業意愿差異很大,加之人才需求多樣,學生始終從事一門專業的熱情大為削弱.作為普通高校如何培養學生的崗位知識與技能,如何使學生具備系統的知識結構,如何增強學生崗位的可塑性,成為高校教師面對的主要問題.有機化學是化工、醫藥、輕化、材料和環境等專業必修的基礎課,在全面提升學生實踐創新技能方面起著舉足輕重的作用.關于單獨有機化學理論和實踐課程教學的工作進行較多[1-4],本文則側重于有機化學理論和實驗教學融合,提高授課質量,培育學生的自主學習能力的方面.
1有機化學教學現狀
有機化學內容主要包括各類有機物的結構、性質、制備、應用和相應的基礎理論知識,為學生后續專業課程的學習起到承上啟下的作用.該課程知識體系臻密,基本理論和概念抽象;反應類型簡單,但機理復雜,反應式不易把握;有機物與生活密切相關,但化合物種類繁多結構多樣,理論講解略顯生澀.隨著高校招生規模擴大,大學生整體素質有所下降,特別是部分獨生子女對家長和教師的依賴性強,獨立解決問題、自主學習和耐挫折能力明顯缺失.認為有機化學理論課程內容繁雜深奧,難懂難記,大部分學生在中學沒做過實驗,害怕試劑的毒性和腐蝕性,不會用實驗裝置,動手能力弱.實驗按部就班,缺少學習的積極性和主動性.面對知識不斷更新,就業競爭激烈,生源的素質下降,如何讓學生具備良好的知識結構和實踐技能,是師生共同思考的問題.只有克服畏難倦怠,培養學生自主學習能力,進行終身學習,才能在競爭中立于不敗之地.
2教學模式改革
2.1提綱挈領,因材施教
重視學生基礎知識的差異、學習能力個體差異和智力發展不均衡等問題.如果學生聽不懂、不會用所學的課程,就會產生厭學心理.通過問卷調查和交談了解學生對知識的掌握程度、學習習慣和智力等水平,調整教學重點和深度,授課時聯系以往知識點,銜接新內容.從基礎知識共價鍵的斷裂方式演繹出有機反應類型以及反應試劑的分類,即自由基型和離子型.化學反應進行的動力就是生成更穩定的化合物,自由基反應就是形成穩定的自由基,離子型反應就是形成穩定的離子;而反應速率的快慢與活化能大小有關,反應是動力學控制還是熱力學控制由反應機理決定,而動力學控制反應可以通過改變反應介質和催化劑等來改變反應速率.離子型反應多為酸堿反應,共軛酸堿理論可以幫助判斷反應取向.這就構成了有機化學性質的主干,把各化合物的化學性質作為分枝進行講解,提綱挈領,深入淺出,克服畏難情緒,使學生認識到有機化學有章可循,能把握內在規律,逐漸培育興趣.不同層次的學生注重學思結合,因材施教,采用不同的授課方法.對于二表的學生在理論教學中側重于反應機理的引入以及逆合成分析法的應用,在實驗中突出反應原理和實驗方法的設計原理,讓學生知其然,更知其所以然.而三表的學生則注重基礎知識的講解,側重于習題練習和實際運用過程中的注意事項.
2.2設計問題,講練結合
在后續專業課學習時,學生無論是對理論課還是實驗課都存在印象不深的問題,表明有機化學的基礎不扎實.要想記牢所學的知識,必須要設計問題,講練結合.在烷烴性質實驗時,將甲烷分別通入溴的四氯化碳溶液中,其中一只包上黑紙,結果包黑紙的溶液顏色沒褪,說明有光照時甲烷的鹵代反應才進行,用自由基機理解釋實驗現象.講解酯化反應機理時,結合制備乙酸正丁酯實驗無水生成時加入濃硫酸后,分水器中水面會上升的現象,說明酸催化的歷程.使原本抽象的親核加成再消除的反應機理變得生動具體.芳烴的親電取代反應取代基的定位規律貫穿了芳香族(酚、醛酮、硝基化合物和芳胺)和雜環化合物等章節,是有機化學反應的重點和難點,通過誘導效應和共軛效應解釋取代基的定位規律.在講解有機化合物結構表征時,通過苯酚、苯胺、硝基苯和苯甲酸的1HNMR化學位移論述定位效應.在講解重氮鹽偶聯反應時,合成甲基橙的原料是無色的,而產物卻是金黃色,可作為酸堿指示劑,讓學生課后查資料找原因.用抽象的理論知識解釋具體的實驗現象,前后呼應,反復運用,強化記憶,提高了學生運用所學知識解決實際問題能力,培養了自主學習的能力,使學生認識到有機化學是實用性和趣味性很強的學科.
2.3營造活躍的課堂氛圍
對映異構的內容概念多且抽象,重點把握手性碳構型的R,S標記,采用左右手來判別構型,大家積極參與,講述“反應停”事件使大家了解手性化合物的重要性,化合物是否有手性可采用旋光儀測定,整章內容全盤托出.在講解醇的性質時,介紹硝酸甘油和諾貝爾及諾貝爾獎的由來,著重描述諾貝爾的科學精神和對世界科學文化發展的促進作用.有機化學的人名反應里,很多都是諾貝爾獎獲得者,簡述他們的故事,展示有機化學對社會發展做出的貢獻,學生喜歡聽,增加了他們對有機化學的興趣,活躍了課堂氣氛,在愉悅中學習.
2.4優選課程內容
目前,部分學生的學習狀態是課前不看,課后不練,考前突擊,掌握無幾.上課能聽懂,做題就發懵,不會就放棄.習慣于教師教、學生聽的授課方式,但教學效果不佳.優選課程內容,請學生參與知識點的理解和運用過程,激發他們的學習興趣,促進自主學習.把難點內容反應機理和反應的影響因素在課堂上講解,要求記筆記,具體的物理性質、化學性質及實驗的操作步驟課前預習,課堂上做練習和實驗,引導學生主動地去學習新知識來解釋實驗現象,遇到困難時教師應啟發指點,不直接給出答案,使他們能順利完成.通過因人而異的提問,演練結合的方式,使學生獲得成功,鼓勵他們自我總結本次課程的要點和解釋實驗現象.在課后思考題中穿插生活實例,如汽油抗爆劑甲基叔丁基醚合成方法,司機酒駕的檢測,香料β-紫羅蘭酮的合成,抗炎藥物布洛芬的合成路線,染料茜素黃的制備,瘦肉精的制備等,查資料設計多條合成路線,比較方法的優缺點.
3結論
激發學習有機化學的興趣是手段,弄懂學會應用才是目的.培養自我學習能力是關鍵,這項工作任重道遠,要想取得成效,需要師生共同努力.讓學生經歷解決問題的過程磨煉,使學生得到較為系統的科學研究方法的訓練,培養了學生自主學習能力.
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關鍵詞:有機化學實驗;教學改革;實踐
中圖分類號:G642.423 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)22-0042-02
化學是一門實驗性的科學,而有機化學實驗是一門獨立的化學基礎課程,該課程目的在于訓練學生基本的有機化學實驗操作技能,讓學生掌握簡單有機化合物的合成、純化及結構測定方法;加深學生對化學基礎理論、基本知識的理解,提高觀察、分析和解決實際問題的能力,培養學生嚴謹和實事求是的科學態度。在高等師范院校化學專業教學計劃中,有機化學實驗所占的學時比重比較大,實驗教學對于培養化學專業人才的重要性是人所共知的,所以有機化學實驗的教學不容忽視。在過去的二十多年教學過程中,我們深刻體會到在有機化學實驗的教學中首先要強化技能訓練。下面談談我們在有機化學實驗教學改革與實踐的體會。
一、改革實驗教學內容,突出操作技能訓練
1.弱化性質實驗,增加制備及綜合性實驗。有機化學實驗一般由性質實驗、基本操作實驗、制備實驗所組成。而目前高師通常所用的教材為華南師大等五校合編的?有機化學實驗?(由高等教育出版社出版),此種實驗類型只是驗證了原先從教材中得知的結論,學習過程相對來說缺乏探索的樂趣。因此,在教學改革過程中增加設計性實驗成了當前教學改革的一個重要方向。通過這種改革,我們淡化了原有有機化學實驗教學的知識體系,而更注重于學生的基本操作、制備及綜合性實驗操作技能和產物的分離提純方法等能力的訓練上面。
2.增加開放性質實驗。我們在實際教學過程中,根據中學化學教師教學的實際需要,對有機化學實驗教材中的性質實驗由傳統的驗證型性質實驗改為設計型性質實驗,在實驗室的開放時間段,讓學生有所選擇地完成有機化合物性質實驗的操作。
3.規范實驗操作。高師化學專業是培養中學化學教師的搖籃,它要求學生有較強的動手能力。有機化學實驗作為培養優秀中學化學教師的一門重要課程,它直接和長久地影響著學生的素質和能力。因而在有機化學實驗操作過程中要求學生操作規范化,隨著實驗課程的進行,教師的指導重點也應有所改變。通過每次實驗對每一個基本實驗操作的反復訓練,結果表明這種做法確實加強了本科生的實驗操作能力,而且使他們養成了良好的規范實驗操作的習慣。
二、開設設計性實驗,培養學生科研素質
1.增設設計性實驗,可以培養學生科研素質。有機化學實驗的目的不僅僅是使學生獲取知識,更重要的是要在以后的實際工作中提高分析問題和解決問題的能力。因此,在有機化學實驗教學過程中,要設計有益于學生探究的環節。高師院校化學專業學生在大二階段普遍地學習勁頭較足,特別是那些有意向報考研究生的本科生,會強烈要求有機會自己設計一些實驗探究的項目。這種情況下,我們可以讓這些學有余力的本科生在周末或其他課余時間來完成自己設計的有機化學方向的實驗以補充專業基礎課時間和實驗設施的不足。在實施實驗前要求學生做好充足的準備,實驗設計要求首先進行同學間討論,寫成預習實驗報告后交給專任實驗教師檢查,并讓專任教師提出建議后再形成完善的思路。選擇讓在進入實驗室前有充足準備的本科生進行探究實驗,這樣不僅有利于達到預期效果,也能防止實驗安全方面不良事故的發生。例如針對我校有機化學專業研究生有糖化學的研究方向,我們特開設了設計性實驗“2,3,5,6-二-O-異丙叉基-α-D-呋喃甘露糖的制備”。實驗課前要求先查閱文獻,根據前面所學知識和所查閱的文獻確定合成2,3,5,6-二-O-異丙叉基-α-D-呋喃甘露糖的路線。實驗實施前教師先通過檢查,認為實驗路線及步驟可行后再開始實施。實驗過程中若出現某些問題先要求學生自己解決,若解決不了,可以同學間或師生間進行討論,實驗結束后小組間進行比較和總結。通過此類設計性的有機化學合成實驗,可以培養學生有機合成實驗路線與步驟的設計、操作、結果分析及獨立解決實際問題的能力,全面系統地訓練學生有機化學實驗操作技能和科學研究的素質,為本科生以后的工作及繼續深造打下堅實的基礎。有機化學(及實驗)的兩大支柱為有機合成與有機分析,在有機合成過程中所合成的產物的分離提取及結構鑒定也離不開有機分析。如何從天然產物中進行分離提取某一有機化合物大學有機化學實驗教材中只涉及了生物堿的提取,如黃連中提取黃連素和茶葉中提取咖啡因。這兩個實驗只涉及簡單的回流及升華法進行分離提取,以及薄層色譜技術,尚未涉及天然產物分離提取研究中普遍采用的柱層析(或稱為柱色譜)分離技術,而且如何進行產物的結構鑒定尚未涉及。因此,在有機化學實驗教學中開展生產實踐性實驗內容,是提高學生實踐能力、提高學生考研與就業競爭力亟待解決的一個關鍵問題。為此我們增加了一個以類胡蘿卜素的分離提取及結構鑒定的設計性實驗。以從蕃茄中分離提取蕃茄紅素或胡蘿卜中提取胡蘿卜素為研究目標,要求學生通過文獻查閱和優選實驗條件,尋找出一種適合于實驗室學生實驗的低成本、綠色環保的實驗方案。通過專職教師的檢查后再實施。通過本實驗,學生掌握了天然產物分離提取常用的柱層析技術,學會了用薄層色譜檢測有機化合物的技術,并學會用旋轉蒸發儀進行濃縮的技術,以及用波譜分析法測定有機化合物結構的方法。通過該實驗教學,也使本科生的有機化學實驗教學緊密與現代科學研究相結合,從而提高學生分析問題、解決問題的實踐能力。
2.高水平科研教師參與實驗教學。有機化學綜合性實驗和設計性實驗對高等院校培養創新人才是非常關鍵的,此類實驗具有所需專業知識多、需要綜合運用和實驗難度大等特點。開設此類實驗的目的是要提高本科生綜合運用多學科知識與實際工作中分析問題和解決問題的能力,培養學生的創新能力,鍛煉學生對專業知識綜合運用的能力,以及實事求是和嚴謹的科學態度。如果能充分利用現有的高校科研資源,將科研背景、專職的科研教師融入有機化學實驗教學中,可以幫助本科生在較短的時間內完成一些綜合性設計實驗,將對學生專業知識的運用及創新能力的提升起到非常大的幫助。高校科研教師參與有機化學實驗教學也能保證實驗教學隊伍的穩定和實驗教學水平的提升,也可為有機化學實驗教學注入新的研究方式和實驗教學思維,并有力地促進有機化學實驗課內容和教學思想的更新。在設計性實驗指導過程中如果能有較高水平的科研教師在有機化學實驗思路和實驗方法上給予適當地指導,對本科生的科研能力、創新能力的培養將有很大的幫助,這樣培養出來的學生才能滿足社會對創新型、實用型人才的需求。
總之,我們經過多年的有機化學實驗教學改革與實踐證明,高師有機化學實驗教學改革是今后高師化學教學中的一項長期而艱巨的任務,培養化學專業本科生的創新精神和創造能力是當前和今后的教學目標,是當今時代的需要,也是化學教育的新課題。因此,高校教師需要更新教育理念,當好主導,把握新的機遇,迎接新的挑戰,積極探索,努力實踐,為社會培養出具有綜合能力和創新能力的人才。
【關鍵詞】 醫學有機化學; 實驗課; 綠色化學
1 引言
醫學有機化學實驗是醫學有機化學教學的重要環節,它對醫科學生科學思維、動手能力、創新意識的培養起著重要的作用。然而許多化學實驗都會產生廢氣、廢液和廢渣等污染,影響周圍的環境和學生的身體健康。因此,如何使化學實驗綠色化是化學教育工作者要面對的一個嚴峻課題[1]。近年來,我們以綠色化學作為實驗教學的指導思想,結合醫學專業的特點,開展醫學有機化學實驗綠色化的探索與實踐,取得了明顯的效果。培養了學生的綠色化學思想,減少了有機實驗對環境污染和學生身體健康的影響,提高了醫學生的綜合素質和社會責任感。
2 精選實驗內容
首先以綠色化學理念,精選實驗內容,對醫學有機實驗內容進行整體規劃,使之進一步突出醫學有機實驗的特點,并減少有機實驗對環境的污染和對學生健康的影響。我們將教學重點放在有機化合物提取、純化、鑒定、制備和物理常數測定等基本操作上,刪去部分對學生健康和環境影響較大,而對實驗能力訓練作用較小得性質實驗,如烷烯炔、芳香烴、鹵代烴、醛酮等性質實驗。增加一些與生命有關物質的性質實驗內容,如糖、脂類、氨基酸及蛋白質等與醫學專業相關的內容。并對一些污染較大的制備實驗進行了替換,選擇毒性小、以水為溶劑制備實驗和微型制備實驗,還通過引入新技術和新的合成路線,減少環境污染,提高實驗效率,提高和開闊學生的眼界和思維,培養學生的綠色化學意識。
3 引入新技術
微波輔助加熱具有可顯著加快反應速度、提高加熱效率和降低能耗等諸多優點,是一種經濟而環境友好的新興技術[2]。有機制備實驗是培養學生綜合能力的一個重要環節,由于醫科學生的課程較多,學時緊,因此在教學安排上,每次的實驗學時數較少,這對有機制備的內容的選擇有較大的限制。我們曾選做乙酰苯胺的制備實驗,乙酰苯胺又叫退熱冰,曾用作解熱鎮痛藥,開設乙酰苯胺的制備可激發醫科學生的學習興趣,且苯胺與乙酸酐的反應快,在規定的時間里可以完成乙酰苯胺的制備與精制,但苯胺的毒性較大,對環境和室內的空氣污染嚴重。
乙酰水楊酸(阿司匹林)是人們所熟悉的、廣泛使用的解熱鎮痛、抗風濕類藥物,可由水楊酸和乙酸酐反應得到,其環境污染比較小,比較適合于替代乙酰苯胺的制備實驗,但它存在著反應速度慢、乙酸酐用量大和副產物多(合成收率僅57.5%)等缺點[3]。為此,我們將微波輔助技術和綠色化學思想用于合成和水解乙酰水楊酸,設計了新型大學有機化學實驗,獲得了很好的實驗效果,反應僅需幾十秒的時間即可完成。采用微波輔助制備乙酰水楊酸不僅反應時間短,而且合成收率高(92.0%),同時物耗低及污染少,該實驗很受學生歡迎。我們還將微波技術引入到天然產物煙堿提取實驗中,以堿酸浸取法來替代常規酸浸取法,也獲得了很好的實驗效果,使浸取時間由原來煮沸20min降至微波1min,同時顯著減少酸堿的用量。
通過這些新技術和新思路引入,減少了實驗的污染和試劑的使用,讓學生親身感受到新技術和新路線的運用所帶來的明顯進步,激發和培養了學生的創新意識和綠色化學理念。
4 回收利用實驗產品
通過設計循環或系列實驗,回收利用學生的實驗產品。如,將乙酰水楊酸制備實驗的產品和重結晶廢液(含乙醇)回收,乙酰水楊酸用于微波水解實驗,可進一步練習了微波水解反應、重結晶操作和學習乙酰水楊酸的性質,又回收得到水楊酸原料,實現了化學試劑的循環利用;后者用于常壓蒸餾實驗回收95%乙醇。而水解乙酰水楊酸的廢液(含乙酸)又用于萃取實驗。減少了廢物廢液的排放,降低了實驗消耗。又如,將柱色譜分離甲基橙與亞甲基藍實驗中的含乙醇廢液用于常壓蒸餾回收95%乙醇;回收的95%乙醇又可重新用于柱色譜分離實驗,也實現了化學試劑的循環利用。在這些回收、循環利用實驗中將實驗方法和技能連貫使用,不僅提高了學生的分析問題、解決問題的能力,而且還彌補了少學時不能開展多步實驗的不足。同時又能起到強化學生綠色化學和環境保護意識的作用。
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5 實驗微型化
微型化學實驗是美國的Mayo博士及同事自1982年開始試用的一種新型實驗方法。它所具有的優點是:① 節省試劑;② 節省時間;③ 減少事故;④ 對環境的污染減少;⑤ 儀器損耗率低;⑥ 更好地體現了當代實驗技術,其藥品用量正好可與現代分析測試手段相匹配、相適應、相融合;⑦ 有利于培養良好的實驗習慣和作風等等[4,5]。
將微型實驗技術引入醫學有機化學實驗教學中,其效果非常顯著。隨著實驗試劑用量的減少,減少了實驗“三廢”,提高了安全度。另外,微型實驗試劑用量減少,實驗成本也顯著降低,對于一些用到貴重試劑的實驗可以酌情開出,擴大了學生的實驗領域和視野。同時由于實驗儀器微型化,試劑的用量是常規實驗試劑用量的幾十分之一,實驗操作必須步步謹慎,減少轉移,防止泄漏才能達到比較好的實驗效果,而且微量分析和操作的訓練對醫科學生的培養具有特別重要的意義。通過開設沸點測定和環己烯制備等微型實驗,學生對實驗的認真程度和細致操作技能都得到明顯提高,同時微型儀器的新奇新性也激發了學生的學習興趣。因此,擬進一步加大實驗微型化的實施力度。
6 結合醫學專業教育
醫學模式是人類健康與疾病的特點和本質的哲學概括,是在不同的社會經濟發展時期和醫學發展階段,認識和解決醫學所遇見問題的思考。現代醫學模式,即生物心理社會醫學模式,它要求未來的醫生具有社會、人文、心理等廣泛的知識領域,有較寬的專業知識面及較強的社會適應能力[6]。因此,在我們的教育過程中更應注重綜合素質的教育和培養,提高醫科學生的社會責任意識和運用新理論、新知識和新技術能力。通過聯系醫學專業教育,尤其是預防疾病在現代醫學模式中的重要地位,再結合醫學有機試驗教學,進行綠色化改革,使學生們從中認識到綠色化學是“防”,消除環境污染是“治”的關系,從思想上重視預防環境污染的重要性。在實驗中養成不隨意亂扔亂倒廢渣、廢液的良好習慣,并把綠色化學視為防病治病的重要環節。
7 結語
化學為人類社會文明進步發展做出了巨大貢獻,推動了人類文明進步。但在造福于人類的同時,化學對人類生態環境的負面影響也是顯而易見的。綠色化學已成為當今化學發展的主要方向,是化學發展的更高層次。作為化學教育工作者應該肩負自己的職責,只有將綠色化學教育不斷地溶入到教學中去,從點滴入手,不斷探索和實踐化學的綠色化,培養學生的綠色化學和環境保護意識,從根本上切斷污染源,才能保護我們人類賴以生存的環境。
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[關鍵詞]MOOC;翻轉課堂;教學模式;有機化合物波譜解析
1前言
MOOC(massiveopenonlinecourses)是一種大型的開放式網絡課程,近年來國內外知名高校不斷設立MOOC課程,它以其優質的教學資源,帶來了信息時代教育模式的改革,受到了廣大教育工作者的關注。翻轉課堂是一種運用現代的教育技術實現知識的傳授與內化相互顛倒的教學模式[1],學生在課前通過觀看教學視頻自主學習新知識,而在課堂上完成作業、交流互動、鞏固練習等過程,并且由教師當堂引導來解決重難點知識點,從而完成翻轉課堂的學習過程。這種教學模式是一種師生互動,生生互動,激發學習興趣的有力手段,真正實現“以學生為中心”,被稱為大勢所趨的“課堂革命”[2-3]。近年來,結合MOOC與翻轉課堂各自的優勢開設的課程逐漸引起人們的關注。有機化合物波譜解析是介于分析化學、有機化學和結構化學之間的邊緣學科,它是化學類專業的一門選修課程。開設此課程的目的在于使學生學習和掌握建立在近代波譜學基礎上的有機化合物結構分析的基本原理、基本知識和基本方法進行有機化合物結構解析。作者所在單位是一所地方普通高等院校,很多課程包括有機化合物波譜解析都存在優質教師資源缺乏、高層次的精品課少,學生學習也有一定的局限性,因此可以考慮采用基于MOOC的翻轉課堂模式。當前,國內高校中湖南大學和武漢大學的波譜解析課程是國家級精品課程,而且它們都有MOOC,各地的學生都可以通過互聯網免費獲取,這為開展基于MOOC模式的翻轉課堂提供了資源。
2《有機化合物波譜解析》課程的教學現狀
《有機化合物波譜解析》作為一門應用型的基礎課程,主要面向化學類等相關專業開設,它對學生的創新思維和實踐能力培養起著重要的作用[4]。該課程一般采用傳統的教學模式,教學手段單一,注重理論知識的講授而輕實踐,學生被動接受,這對于知識的理解和應用缺乏主動性和探索性。以作者從事此課程多年來的教學經驗來看,目前有機化合物波譜解析課程的教學存在以下問題:
2.1教學課時數少
以筆者所在的學院為例,有機化合物波譜解析課程被安排在大三的第二學期,課時數僅為32學時。而此課程所涉及的基本原理較多、數據龐雜且相對抽象,如若系統教學則會面臨課時不足的情況。因此為了在有限的課時內完成教學內容,任課教師不得不縮減部分教學內容,這就造成了學生學到的理論知識淺而不精,更不用說將理論知識應用到實際中。
2.2課程知識難度大
有機化合物波譜解析課程是有機化學、無機化學、儀器分析等的交叉學科,涉及到的理論多而雜,同時有許多數據需要記憶。而且,由于該課程開設在大三第二學期,距離四大化學的學習間隔時間偏長,如果學生前期基礎打的不牢,則會難以理解課程的重難點,造成學生有學習挫敗感,從而對該課程產生畏難和厭學情緒。
2.3學生重視程度低
有機化合物波譜解析課程作為一門選修課程,很多學生往往會忽視它的重要性,以懶散松懈的態度對待,在課上聽講敷衍不認真,課后抄作業不練習,因而無法充分理解和掌握老師所講的知識點,應用實踐對其來說更是難上加難。與其他專業課程的學習類似,傳統的課堂講授枯燥無味,學生難以提起興趣,學生的學習效果不明顯。因此,要在有限的課時內完成高質量的教學,可以考慮采用新的教學模式,而基于MOOC的翻轉課堂則是合適的選擇。
3基于MOOC的翻轉課堂在有機化合物波譜解析教學中的應用
《有機化合物波譜解析》主要應用四種光譜分析手段(紫外光譜、紅外光譜、核磁共振波譜和質譜)對有機化合物的結構進行表征和成分進行分析的一門課程。本課程要求學生掌握四種譜學的基本原理、基本知識、特征規律和圖譜解析技術,以及應用提供的信息與化合物結構的對應關系進行相應的結構解析[5-7]。傳統的“課堂授課+課后作業”模式存在重理論輕實踐的問題,采用基于MOOC的翻轉課堂模式,首先需要從豐富的MOOC資源中挑選合適的課程內容,再將其改良后與翻轉課堂模式進行結合。將此教學模式應用于《有機化合物波譜解析》課程,取得了較好的教學效果。
3.1篩選資源,錄制微課
學生課前的微視頻學習,直接決定了翻轉課堂能否成功進行,所以教師需要根據課程的內容錄制短小精悍、主題突出、內容具體、針對性強的高質量微視頻。我院使用學習通作為MOOC平臺,課前教師在該平臺上錄制微課。微課雖然時長短,但它是圍繞著課程的重難點知識進行展開的,可以利用微課傳授課程的主要教學任務。教師可以根據教學大綱的要求,對教學內容進行精心地選擇和細化。本課程使用裴月湖主編的《有機化合物波譜解析》(第四版)教材,共有六章內容。由于理論知識的學習枯燥難懂,在制作微課視頻時盡量使內容通俗易懂,便于學生理解,在譜圖解析時,重點演示解析過程。有機物的立體結構對其理化性質和生物活性都有影響,但由于比較抽象難以理解,教師可以將抽象的物質結構制作成動畫使其更加形象,便于學生認識和學習。在課上重點引導重難點知識的學習及討論,將一些簡單的、非重點的教學內容制作成有趣的微視頻供學生課后學習,達到知識遷移、舉一反三的效果,也使得教學重難點突出,提高教學質量[8]。
3.2學生自主學習,課前練習
教師根據教學大綱在課前將微視頻發到學習通上,并且提出學習的任務。與一般意義上的課前預習不同,這是在師生的互動中完成的。學生按照要求完成自主學習和練習,并通過平臺將遇到的問題與教師交流[9],這樣教師對學生學習中的問題也有一定的了解,做到心中有數,這為教師在課堂中對學生進行有針對性的指導打下了基礎,有效地提高了課堂效率。
3.3課中交流討論,答疑解惑
課前學生通過微課對課堂的主要內容有所了解,教師可以通過匯報和討論的方式了解學生的學習情況。首先各小組成員指出本次課程的重難點內容,并演示解決的思路,其它人進行點評,教師對涉及的共性問題集中講解,并對課程的其它內容進行補充。最后,教師要找出學生產生疑問的根源,即學生知識的薄弱之處,然后結合課堂內容進行有針對性的強化練習,實現知識的再鞏固。通過這種小組合作、互相學習的方式,在提升了學生的自主學習和語言表達能力的同時,小組成員之間相互協作共同解決問題也有效地促進了同學之間的關系,而且對學習自主性較差的學生也起到了督促作用。在此過程中,教師需要引導學生了解傾聽和思考的重要性,學會從傾聽中學習,在思考中質疑,在質疑中探討,這在小組合作學習中是很重要的。
3.4課后擴展知識,教學反饋
課堂學習之后,教師可以將課堂知識所涉的近期文獻上傳至學習平臺,這樣學生就能夠將學到的知識實時地進行應用。在這一過程中,學生通過查閱文獻不僅加深了對所學知識的理解和應用,也鍛煉了自身文獻檢索的能力。教師也可以設置一些開放性課題,讓學生體會到有機化合物波譜解析課程的實用性。在每一章的課后布置作業,并進行全批全改,了解學生對知識的掌握程度,從而有助于教師適時調整教學進度。
3.5多元化考核,合理評定成績
以我院的有機化合物波譜解析的課程考核為例,以前采用閉卷的形式,平時成績和期末成績分別占30%和70%。期末考試的知識點涉及全部課程的重難點,題型主要包括選擇題、簡答題和譜圖綜合解析等。采用單一的試卷評定學生的學習效果,缺乏層次性和多樣性,這樣的評價機制不能夠全面反映學生的實際掌握情況。在引入基于MOOC的翻轉課堂模式以后,我們對課程的考核模式進行了改革,使用多元化方式評價學生對課程的掌握程度。在期末考試之外,增加課堂參與、小論文撰寫等方式,安排學生對學習內容進行拓展研究,學生之間互相打分,教師綜合學生的互評成績和表現進行評價,給定一個分數,作為期終考核的一部分。這種方式有利于激發學生的思考能力和創新能力。
4結論
將基于MOOC的翻轉課堂模式應用于有機化合物波譜解析課程中,采用多元化的方式對學生的表現進行評價,得到了廣大學生的接受和認可。采用此教學模式需要學生在課前按時觀看微視頻,在課堂上積極參與討論,在課后及時進行總結和反思,有助于培養學生良好的學習習慣。采用基于MOOC的翻轉課堂教學模式,有助于改變地方普通高校教學模式陳舊和教學資源不足的問題,增加教學方式的靈活性,使學生真正成為學習的主體,提高教學質量,培養出社會需要的優秀人才。
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關鍵詞: 網絡 傳統教育 醫學化學
醫學化學包含基礎化學和有機化學兩部分,是連接化學與醫學、生命科學的重要的公共基礎課程,是醫學類的各個專業(臨床、護理、麻醉、影像、口腔、藥學、檢驗等)的必修課程,并為各專業后續學科(生物化學、藥理學、免疫等)的學習奠定基礎。因此,醫學化學學習直接影響到后續課程的學習和實踐能力、創新能力的培養。
一、網絡教學和傳統教育的特點
網絡是信息傳輸、接收、共享的虛擬平臺,通過它把點、面、體的信息聯系在一起,從而實現資源的共享。網絡會借助文字閱讀、圖片查看、影音播放、下載傳輸等軟件工具從文字、圖片、聲音、視頻等方面給人們帶來極其豐富和美好的展示方式和享受過程。網絡教學是隨著信息技術的發展而發展的,尤其是近兩年來Mooks的發展,使網絡教學在社會各種教育形式中具有極大優勢,它為人們提高了多種學習的渠道,豐富了人的感官和想象,缺點是無法在實體感受方面體會人的感受,不能進行必要的情感交流。
傳統教育以課本為基礎,以教師授課為主要方式,學生只能被動接受知識。近年來,課堂教育引入了PPT、投影等現代教育技術,但對于學生而言,在整個教育過程中仍處于被動的位置,甚至PPT只是替代黑板的工具。傳統教育的方式有明顯優勢:師生能夠面對面交流,理論知識可以通過實驗加以檢驗,所以它仍然是目前主要的教學方式。因此,網絡教育教學方法與傳統教育教學方法的優勢互補是將來教學發展的重要方向。
二、醫學化學面臨的問題
(一)在教學內容上,醫學化學的內容多、課時少、理論性強,枯燥無味。教材中的理論和應用多為化學知識,鮮有與醫學相關的內容;實驗內容、方法比較陳舊,不適用于當前醫學和化學的發展。
(二)在學生方面,醫學化學為大一新生的必修課,作為從高中到大學的銜接知識,很多學生普遍反映學習進度快、難度大、太過抽象。甚至有些醫學生認為學好和“醫”相關的課程即可,其他學科無所謂[1],對化學課興趣不濃厚。為解決這些問題,提高教學質量,我們采用網絡和傳統教育模式相結合的方式,取得了一些寶貴的經驗和成果。
三、將網絡和傳統教育方式相結合的具體實施
(一)優化教學內容
現代醫學與化學的聯系越來越緊密。化學的發展推動了醫學的進步,醫學的新難題促使化學的研究向生命科學領域繼續延伸。化學中的理論、公式、反應方程式是化學在醫學應用的基礎,也是重點和難點。為提高醫學生的學習興趣,我們在每一章教學中,都增加了醫學化學案例,提高化學在醫學學習中的重要性。如在講緩沖溶液時,我們提前讓學生在網絡中收集酸中毒和堿中毒的癥狀,在課堂上分析酸中毒和堿中毒的原因,討論如何從化學的角度治療,為學生早期接觸臨床打下基礎[2]。近年來,人們對食品、藥品的安全、疾病的防治等認識有了很大提高。在講原子結構和元素周期表時,我們增加了各種元素在人體的作用,從醫學的角度認識元素的化學性質。如組織學生收集發生“毒大米”、“鉈中毒”的癥狀和原因,分析解毒方法涉及的化學反應。在講解有機化學時,根據網絡上出現的新案例,從早些年的三聚氰胺事件、甲醛致白血病事件到最近的“病毒靈”事件,我們從這些有機物相關的官能團性質入手,降解它們的化學性質,分析它們在人體內可能的化學反應。現代化學儀器在醫學中有越來越廣泛的應用,我們在講氧化還原與原電池時,加入了擴展內容,如心臟起搏器、植入式耳蝸、血糖檢測儀等,幫助學生了解醫學發展的前沿。
(二)更新教學手段
教育技術的發展促使教師的講課不僅僅局限于黑板和粉筆,很多網絡多媒體工具還可以幫助我們更新教學手段,充分調動人類學習的最有效途徑――視覺和聽覺,大大提高學習的效率[3]。教師可以從一些網站中通過免費共享、在線付費等方式獲得視頻和動畫。例如我們在講滲透壓時,加入了動畫演示,對比不同溶液,滲透過程不一致,加深學生對等滲、低滲、高滲的認識。在講授理論性、抽象性知識點時,運用動畫可幫助學生理解相關理論。如在講現代價鍵理論和分子間作用力時,加入雜化軌道形成過程的立體動畫,效果更加直觀。除傳統的課堂教育以外,我們建立了精品課程網絡中心。該中心有對抽象理論的詳細講解,我們把這些知識點劃分成片段并組織有豐富教學經驗的老師錄像。這樣,學生可進入網絡中心對自己的薄弱環節進行補習,每個知識點大約10~15分鐘,避免時間過長導致學生厭煩而不愿觀看。在醫學院校,化學課畢竟只是一門公共課程,學校對化學實驗室的建設投入有限;但是,化學又是一門發展的學科,需要新方法、新儀器做教學的支撐。如果實驗內容陳舊、實驗儀器老套,學生就會覺得做實驗沒有意義。在有限的財力下,要想人手一臺儀器不可能實現,如何解決這個問題?我們建立了化學虛擬實驗室,依托校園網絡中心,學生可通過在線學習的方式,自由選擇實驗項目,進行虛擬實驗操作。在虛擬實驗室,認識新儀器,學習新方法,實現最大限度的教學資源共享,充分體現個性學習。經過虛擬實驗室的先期訓練,學生可以分批次或者通過自主學習的方式進入真實實驗室,大大提高學習效率[4],節約辦學成本。
(三)改革教學模式
探索應用“課堂―網絡―問題―討論”四結合的教學模式,在傳統教學模式中引入網絡教育,將醫學、生活中的案例應用于化學課堂教學中。指導學生通過網絡收集資料,自行解決問題后再進行課堂討論,學生由被動地聽為主動地學,在收集資料的過程中進一步體會醫學與化學的聯系,提高學習興趣,鍛煉學生獨立自主學習的能力。例如,在講授“醇”時,提出“假酒”為什么對人體有害?通常的有害成分是什么等等,讓學生分組討論,最后教師總結。通過問題探究,有助于學生理解和掌握有關教學內容,激發學生的創新思維[5]。在講縮醛形成的反應時,指導學生收集醫學熱點研究領域:藥物包裹及靶向給藥,討論如何將藥物分子轉化成縮醛分子,或將藥物用縮醛包裹形成納米膠囊,這些藥物如何利用其抗堿性、抗氧化還原特性,將藥物傳輸到病變部位(如癌變組織),再利用該組織的酸性環境和縮醛不耐酸的特性將藥物釋放,達到靶向給藥和條件控制釋放的目的[6]。通過這些理論的學習,學生不再認為化學是一門孤立、枯燥的理論,而是實實在在地與醫學有著緊密聯系的課程。
(四)促進師生交流
網絡課程中心的建立,促使學生在學習過程中除了面對面交流外,還可以有其他交流方式。學生在業余學習時間可登錄校園網學習,在學習中發現的問題可以通過留言的方式提問,教師定期瀏覽,及時回答學生的提問。學生還可利用QQ[7]、微信、微博等教學輔助網絡平臺進行交流。在這些交流空間里,教師和學生的角色不再那么清晰明確,學生敢于在這個平臺上給教師提意見,教師會結合教學進行反思和改進,促進教學質量的提高。
(五)完善考試制度
考試成績不再簡單地以期末考試成績為單一證據。我們結合學生收集網絡資料的情況、登錄課程中心學習的反饋、虛擬實驗室和具體實驗的操作綜合評定學生平時成績。最后結業考試的總成績中,期末考試占60%,平時成績占40%。促使學生積極展開自主學習,培養自我學習能力。
(六)取得的成果
化學課堂自2009年來連續兩屆被評為校級精品課程、校級重點學科。在過去的幾年中,化學教學團隊分別編寫了《基礎化學》(案例版)(已經過二次再版)、《醫學化學》和《醫學化學實驗》,化學教學團隊被學校評為優秀教學團隊。2013年,我們對網絡精品課程中心的內容進行全部更新,增加師生互動、醫學化學最新研究進展、實驗視頻等,取得省級教學研究項目兩項,校級教學成果二等獎。
四、結語
網絡正在影響和改變著人們的教育和生活,這種趨勢是不可逆轉的。網絡技術和網絡教育作為一種教學輔助手段,盡管它還不完善,但能彌補傳統教育教師為主體,學生被動接受的不足。針對醫學化學這種動手能力偏強的學科,傳統教育手段的作用不容忽視,所有理論必須經過實驗才能得以檢驗,這恰恰能夠彌補網絡教育只能看不能做的不足。當今醫學和化學是不斷發展的,教師通過網絡把教學新案例、新手段用于課堂,豐富了教學內容,拓寬了學生視野,為培養新時代的學習型醫科學生起到了積極的作用。
參考文獻:
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