基于“慕課+翻轉課堂”的藥物合成反應混合教學改革*

蘇 適，柴寶麗，王雙俠

(綏化學院食品與制藥工程學院，黑龍江 綏化 152061)

當前，信息時代給社會發展和生活帶來了前所未有的改變，影響著各種行業的發展，傳統高校的教育模式在大數據時代面臨著多重的機遇與挑戰[1]。慕課和翻轉課堂誕生以后迅速的進入各高校的大學課堂，使得傳統課堂教學形式隨之發生了重大變革。“慕課+翻轉課堂”混合教學模式在廣泛的應用于教育教學中，大學教育從關注教師的“教”逐漸向關注學生的“學”轉變，構建一種新型教學的模式[2]。

《藥物合成反應》是制藥工程專業的核心課程，在臨床疾病治療中最常用的藥物仍以化學合成藥物為主，藥物及其中間體的合成已經成為了國內外新藥開發的熱點，該課程的教學改革對制藥工程專業有著重要意義。《藥物合成反應》主要研究合成路線的反應機理、反應條件與反應試劑等，課程內容涉及的知識面寬、不同反應間系統性差、反應機理多變，不同反應類型又具有一定的相似性。其中，合成反應機理的學習尤為重要，是藥物合成反應成功的決定性因素。但反應機理較為抽象，學生普遍感到學習難度較大，導致對課程的學習興趣降低。因此，激發學生學習興趣、提高藥物合成反應教學質量，成為了高校教育改革的重要方向[3]。

1 精選授課內容

《藥物合成反應》主要是學習藥物合成反應的方法，以整體藥物結構為目標，化合物的化學結構貫穿整個教學內容，在藥物中間體及目標物的合成中探討反應機理、反應條件、反應試劑和影響因素等。根據《藥物合成反應》教材內容編排的特點，在授課過程中以單元反應類型為主線講授，學生比較容易掌握不同類型化合物進行同一類反應的不同特點，便于進行機理和應用的比較。在教學改革中，除了保障教學內容的完整性，教學內容也要因材施教，對零散的知識點提煉共性、化零為整、總結規律，教學內容動態更新，合理安排該課程教學內容，才能更好地提高該課程的教學質量[4]。傳統授課內容較多、反應機理枯燥容易導致學生精力分散，對學生的創新思維訓練不夠[5]。因此，根據當前制藥行業的發展現狀，針對課程內容多以及實踐性強的特點調整課程大綱和授課的內容，如Friedel-Crafts烷基化反應要求學生重點掌握，熟悉反應機理；Tiffeneau-Demjanov 重排反應難度較大，不要求學生掌握，在調整課程內容的同時也要保持授課內容的連續性。藥物合成領域發展快和相應的合成技術更新換代迅速，新的研究成果也層出不窮，授課中教師將藥物及中間體合成的研究成果引入到各類反應中，使學生接觸到藥物合成研究方面的前沿領域，激發學生的學習興趣。例如，2016年美國斯克里普斯研究所報道了一種全新的藥物分子修飾技術，為合成復雜的藥物分子提供了新的途徑，學生對于合成新技術有一定的認識后，引導學生課外查閱資料進行擴展學習。

2 “慕課+翻轉課堂”的教學模式建構

圖1 “慕課+翻轉課堂”的實施流程Fig.1 The implementation process of “MOOC+Fliped Classroom”

教師授課最終目的是讓學生掌握并運用知識。教育學家研究并提出了學習效果金字塔林論。該理論認為，如果學生僅僅是被動地聽教師講授，其24小時后存留的知識僅僅能達到其所聽講的5%，而通過閱讀、視聽、演示等手段進行學習，則分別能達到10%、20%和30%，即被動學習的學習成效只能達到30%左右。而若要提高學生學習成效，則就需要調動學生主動學習，即讓學生參與討論、參與實踐以及讓學生教授他人，這樣有了學生的主動參與，則學習成效可以提高到50%、75%，以至90%。新一代學生更好地適應了互聯網的生活和學習，隨時可上網獲取知識，廣度性的知識、淺層面的知識，通過互聯網更易于獲得。而大學教育不僅僅是傳授知識，更需要培養學生的深度思考與深度學習能力，這種“深度思考，深度學習”如果沒有學生的互動與主動，則是很難達到。通過翻轉課堂能夠實現傳統學習模式的改變，“慕課+翻轉課堂”是解決實體課堂教學矛盾的重要手段。傳統上，課程學習是通過實體課程來完成的，而實體課堂始終存在著“內容不斷膨脹、學時不增反降、基礎參差不起”的矛盾。藥物合成反應課程難度大，內容多，知識傳授可以更多地通過慕課來完成，而思維教學則可以通過實體課堂來完成，二者相互結合來解決“知識傳授與思維學習”時間不夠的問題。慕課可以有效體現教師對知識對思維的講授，而實體課堂則可以有效地增加師生互動、生生互動，促進學生的主動學習與練習。“慕課+翻轉課堂”教學設計如圖1所示。

2.1 課前教學環節設計

系統化學習是大學教育對課程的基本要求，《藥物合成反應》系統的專業知識學習是慕課課程必須要滿足的。這種線上線下融合學習的新模式，將傳統實體課堂和不受時空限制可自主學習的網絡課堂實現了有機結合，共同促進以學生學習為中心的教與學。翻轉課堂是一種可以和慕課互補的教學模式，可以通過協作式學習、問題式學習、項目式學習、探究式學習等實現，讓學生課下通過網絡學習充分地參與到教學過程中。學生做好課前翻轉課堂的學習是知識內化學習的重要一個環節。在藥物合成課程內容中涉及到各種反應底物、催化劑、試劑等結構復雜的化學結構，學生要提前熟悉有機化學方面的背景知識，在課堂學習和討論上才能實施探究式和創新式思維的培養。慕課以微視頻為主要教學資源，以混合學習、任務驅動學習和碎片化學習為主要措施，促進學生在課前的學習。由于課堂時間有限，教師可以在視頻制作加入國內外報道的藥物及中間體合成的實例與研究成果，或者藥物合成實驗視頻，使學生的專業知識體系不斷更新，了解了藥物合成領域的最新研究進展，直觀觀看藥物合成的過程。同時，制藥生產安全也可以通過圖片和視頻的方式上傳，通過直觀的材料加深學生對生產安全的印象，讓學生在工作前樹立安全責任意識。

圖2 混合式教學模式教學設計Fig.2 Teaching design of mixed teaching model

2.2 翻轉課上教學環節設計

《藥物合成反應》課程知識點分散，教師著重在章節內容上增強條理性，從教學框架結構上使教學內容合理，課上講授學生接受更合理科學。課堂教學是第一課堂，是學生學習能力養成的關鍵，對翻轉課堂的實施是否成功起到了決定性作用。當前，信息環境內的知識內容豐富、綜合和開放，翻轉課堂的建設就要求教師具備信息化的教學觀念，要有構建信息化教學和應用信息化平臺的能力。慕課要為學生提供課程教學大綱、教學進度、學習網站的鏈接，給學生發布多樣化的在線訓練與自動測試題目，培養學生學習的自覺性，使學生完成作業中強化知識體系。在課程體系設計中還需要考慮到課程之間以及課程本身的銜接性，既要融合課程教學特色，又結合地方高校的學生學習特點，使慕課教學“本土化”。教師制作的學習微視頻要有針對性，時長控制在15～20分鐘，便于學生利用碎片化時間進行學習，視頻內容要體現本節的基本知識點，各知識點間的內在聯系，如第一章鹵化反應，要體現鹵化反應機理、在藥物合成中的應用、與第二章烴化反應之間的聯系等，有利于提高學生的學習興趣和學習積極性。此外，教師授課中還要向學生傳遞綠色化學和安全責任的觀念。如，在講授藥物合成路線時，藥物舉例時引導學生在實際生產中，盡量做選擇合成步驟短的合成路線、反應試劑可循環使用、副反應少的合成路線。

3 翻轉課堂教學優勢

3.1 增強教學中師生的互動性

翻轉課堂的教學方式靈活多樣，可以采取“課中預習+當堂翻轉”的模式[6]。翻轉課堂模式與傳統的教學模式不同，要求學生課外通過慕課提前學習吸收新知識，再通過課堂與同學和老師之間的交流鞏固深化知識。教師既要重點培養學生獨立探究能力，鼓勵學生獨立解決學習中的問題；又要利用開放式學習、任務驅動學習等進行問題解決和協作探索，提高學習能力。教師根據學生選擇的課題按問題進行分組，或者按學生人數和課堂活動時間進行分組，教師要善于組織學生之間在線上和線下的討論，通過討論可以使教師獲取學生對教學內容與方法的認識程度，了解學生的興趣點和學習中的短板。教師通過研究，構建以完整的知識體系和探究學習能力培養為目標的教學方案，翻轉課堂活動主要通過討論、探索式學習完成，以自主學習活動為主要評價策略。讓學生充分參與課堂的教學，如第三章反應酰化反應，在烴第一章鹵化反應和第二章酰化反應學習的基礎上，酰化反應機理學生學習較容易，且基本原理在有機化學中均已講授。翻轉課堂中把章節較簡單的幾部分讓學生分組進行預習。每組的組長在課堂上有10分鐘講解，不同組學生之間進行互評討論，教師則充當點評員的角

3.2 增強學生的綜合能力發展

“慕課+翻轉課堂”混合式模式可以實現網絡與各現實教學要素的融合，教師和學生在課上課下共同完成教學任務。在網絡高度發達的互聯網時代，培養具有發現問題并能解決問題能力的制藥工作者。在課上以任務式學習為驅動，在整個學期中安排2～3次課上任務式討論，學生可以按照自己的興趣在已講授的知識范圍內選題，教師也可以給出一些備選的課題，例如，對于某個藥物性質改進的設計或是某個藥物合成方法的改進等。在教師的指導下，學生選擇不同的課題進行分組討論，課前收集材料準備討論內容，和教師進行探討課題的主要思路，然后把小組方案制作成PPT，教師在討論的過程中進行必要的引導，觀察學生的討論情況，對其進行指導，對學生學習中出現的問題進行適當地講解，學生的創新精神和探究能力得到了培養。除了注重課前討論議題的合理規劃和課上適當引導，教師要對學生學習情況做好歸納總結，藥物合成反應知識點分散，反應機理學習上難度大，要善于發現學生知識結構上欠缺的地方，有針對性地進行集體講解。混合式教學實踐中，短視頻不能體現全部的知識，由于時間段展現的內容淺表化，單純依靠課外學習不能實現知識的傳遞，因此，教師也需要指導學生在課前對教材進行學習，才能掌握學科完整的知識體系。

4 結 語

《藥物合成反應》實施教學模式改革目的是培養學生成為制藥行業的應用型人才，具備一定的化學制藥創新能力。翻轉課堂能夠活躍課堂教學氛圍，通過不同形式的翻轉課堂能夠充分發揮學生的主動性和探究性，這就要求學生有學習主動、協作能力、探究能力。教師充分利用慕課資源和翻轉課堂，根據地方高校生源的特點根據具體情況和《藥物合成反應》的知識特點來設計課堂教學，激發學生學習熱情和探索精神，培養適合大藥學時代的創新型人才。除課上教學外，授課教師也要不斷加強專業知識和信息技術的學習，完善慕課資源，圍繞課程的人才培養目標，結合制藥行業的發展需求，在教學內容、組織教學、課外教學環節以及考核評價等環節靈活運用教學方法，提高教學效果，使學生更好的理解不同反應類型在藥物合成中的應用，提高課程的教學質量，達成課程及專業的人才培養目標。