“精細有機合成原理”課程中“索授式”教學模式的構建與實施

＊郝素娥 姚忠平 范瑞清 李文旭 唐冬雁

（哈爾濱工業大學 化工與化學學院 黑龍江 150001）

21世紀最需要的是人才，是善思、博才、高能的具有可持續競爭力的復合型創新人才，人才的培養離不開高等院校，而高等院校中課程的設置和課程的教學效果是影響人才培養的關鍵因素[1]?！熬氂袡C合成原理”以有機合成反應為中心，介紹各類單元反應的基本原理和應用，并結合精細化學品合成實例，講述逆向合成原理與方法、工藝技術和產品用途等內容，為學生從事精細化學品的合成設計和新材料的開發應用奠定了理論和技術基礎。隨著精細化學品的高經濟效益及市場需求的迅速增長，精細有機合成的作用越來越重要。因而在高等院校的化學、化工及材料類專業開設精細有機合成類課程具有重要意義。為了提高該課程的課堂教學效果，突出對學生創造性思維和綜合能力的培養，我們在該課程授課過程中構建和實施了“索授式”教學模式，并取得了較好的教學效果，希望對其它課程的教學有推廣和借鑒作用。

1.“精細有機合成原理”課程“索授式”教學模式構建與實施的必要性

哈工大的精細有機合成課程開設于1993年，原名為“精細有機合成單元反應”，是為哈工大精細化工專業本科生和專科生開設的專業基礎課。當時課程執行學時為72學時。1999年根據國家的專業目錄調整，哈工大的精細化工專業更名為化學工程與工藝專業，2001年又成立了應用化學專業，為適應專業調整后的專業性質變化，突出理科特色，以應用化學課指委提出的教學計劃為背景，將“精細有機合成單元反應”課程改名為“精細有機合成”，學時改為60學時。2006年又針對本科生上課總學時減少的實際情況，結合教學目標定位，課程名稱調整為“精細有機合成原理”?！熬氂袡C合成原理”課程適應專業范圍寬，對于化學、化工、材料都有重要意義，其應用可覆蓋染料、醫藥、農藥、表面活性劑、顏料、助劑、涂料及香料等化工生產領域?！熬氂袡C合成原理”課程不僅內容豐富，包括了有機化合物的制備、結構、物理與化學性質、反應機理及相關理論；又強化了有機合成的理論深度，尤其是通過逆推思想的建立使學生能夠全面整合有機物、官能團、結構、反應性質、轉化、合成之間的關系，更系統、更深刻的認識有機合成的內在聯系和創造價值。課程的理論性、系統性、應用性很強，并且與人們的衣、食、住、行等日常生活緊密相連，同時也與生命科學、國防科技、信息技術、新能源、新材料等前沿學科密切相關，是一門發展迅速的學科。在授課學時不斷縮減的情況下，為了保證和提高課堂教學時效，非常有必要對“精細有機合成原理”課程傳統的教學內容與模式進行探索與實踐，建立新的教學模式，以滿足社會發展需要，實現課程價值塑造、能力培養、知識傳授“三位一體”的人才培養目標。

目前高校的學生學習狀況也不容樂觀，普遍存在著學習態度松懈，學習動力不足等問題，絕大多數學生并沒有把“培養思維、學習知識、掌握技能”作為目標，更多地是關注“考試分數”，能不能通過考試順利畢業；能不能考取研究生；能不能獲得高GPA出國留學？因此就不乏僅僅為分數而學的學生，不注重平時課堂效果，只注重期末考試的臨陣磨槍。這些學生即使獲得了合格的分數，但也僅僅是對知識的表面理解，難以實現對知識的融會貫通和升華運用。必然導致這些學生就業后難以適應；讀研后能力不足；出國后茫然無措。問題的出現，不僅僅是學生的原因，教學思想的老舊僵化和教學模式的單調古板也難辭其咎。在目前高校課堂上，新型教學模式也不斷涌現[2-4]，雖然也大力提倡啟發式教學，但由于教學資源的欠缺以及傳統師生關系的影響，提出問題的還是老師，學生仍然處于被動思考狀態，學生很少主動向老師提出問題，主動參與程度有限，難以真正提高學生發現問題和解決問題的能力，也難以實現真正的人才培養，更難以達到高層次創新人才的培養。因此，在目前形勢下，我們提出在“精細有機合成原理”課程中構建和實施一種新模式—“索授式”教學模式也是非常必要的。并希望能夠推動本科生，甚至是研究生教學模式的創新，以及教師教育理念的發展，為高校教育的創新發展提供參考和借鑒。

2.“索授式”教學模式的內涵闡釋和理論基礎

“索授式”教學模式（Demand-based Teaching）的核心概念就是“索”和“授”。

“索”的主體是學生。學生通過預習、思考，索尋對知識的需求。學生在預習中思考問題，并向老師提出問題，然后在課堂上解決問題?！笆凇钡闹黧w是教師。教師根據學生的“索求”，將學生所需的知識“傳給”學生，是有的放矢地講解相關教學內容。

傳統的教學屬于早期的行為主義、認知主義，側重講授知識、作業練習等，要求學生記憶、理解、應用，學生學習往往處在被動過程中；教師則靠測驗、考試等驅動學生來學習?！八魇谑健苯虒W模式則屬于建構主義和連接主義，從制度上給學生一定的學習壓力和動力，引導學生問中學、學中問。在培養學生自我引導學習的基礎上，更充分發揮教師的積極作用，教師因問施教，據索而授，真正做到“傳道、授業、解惑”。

“索授式”教學模式的構建遵循教育學、教育管理學、教育心理學等理論基礎[5-7]，主要以下面3種基本理論為指導思想和事實依據。

人本主義理論：由美國心理學家A.H馬斯洛創立，其核心假設為：“每個人均天然存在一種內在傾向，這一傾向促使個人對環境及知識進行探索，并致力于更加充分發揮自身的功能、體現自身的價值。”馬斯洛認為無論在什么樣的環境中，每個人均存在一種傾向，即“充分發揮自身功能”，提倡以學生為中心，反對以知識為中心、以教師為中心等將學生置于次要地位的教育方式?！八魇谑健苯虒W模式的構建就是基于人本主義理論，“以學生為本”貫穿教學過程，“以學生問題”引導課堂教學內容。

建構主義學習理論：建構主義理論的代表學者皮亞杰認為，學習的四大要素包含“學習情境”“合作”“討論交流”和“知識建構”。學習應當是學習者進行積極主動的知識建構過程。“索授式”教學模式將學生不再視為被動接受外界灌輸知識的容器，而是在學生自己認知的基礎上，根據學生對知識的積極需求，將知識有針對性地傳遞給學生，實現學生對知識結構的有效構建。

學習動機理論：學習動機是直接激發學生進行學習活動的內部動力，美國心理學家奧蘇貝爾將學校學習環境中的發展動機分為認知內驅力、自我提升內驅力和附屬內驅力三個方面。學習動機是學生能否高效完成學習任務的重要影響因素?！八魇谑健苯虒W模式能夠調動學生學習的內驅力，激發學生的內在需求，實現學生對知識的主動探索。

“索授式”教學模式，不僅強調“學”，也更強調“教”，只不過這種教，是有的放矢地教，是教師根據學生的需求進行講授。在這種模式中，不僅能充分調動學生的積極性和主動性，也更能發揮教師的主導和關鍵作用，這種模式更適應目前形勢下學生的真實狀況，有利于提高課堂知識傳授的有效率和深入度。

3.“索授式”教學模式的實現途徑

“索授式”教學模式的關鍵過程是通過以下6個步驟實現的：內容預留→學生預習→提出問題→教師講授→解決問題→深入討論。具體實施過程如下：

（1）教師根據教學大綱要求，把教學內容布置給學生。

（2）學生在明確的學習目標指導下進行自主學習，可以廣泛涉獵、自由聯想和獨立思考，并在預習中發現問題、提出問題，形成自我的觀點和需求。

（3）同時教師進行積極備課，并對學生提出的問題做出充分預案。

（4）教師根據學生的需求和提問，進行相關知識內容的講授和解惑，實現學生對基本概念、基本原理的深入理解。

（5）在教師的引導下，進行師生互動，對教學重點、教學難點進行深入討論，學生經過課堂教學，可以評價自己的觀點，對于知識的掌握不再是被動地接收，而是更加深刻的理解和認知。

（6）在解決學生所提問題的基礎上，教師提出更深層的問題，帶動學生更深一步進行探討，實現對學生創新性思維和知識運用能力的培養。“索授式”教學模式的研究技術路線如圖1所示。

圖1 “索授式”教學模式的研究技術路線

“精細有機合成原理”課程內容多，課時緊，傳統教學模式難以達到教學內容的豐富性和理論知識的深入度，通過“索授式”教學模式，學生在預習過程中可以自行解決部分難度較小的問題，然后提出難度大、有深度的問題，由教師在課堂上進行講授和系統總結。這種模式不僅加深了學生對重點、難點問題的理解，增強了學生學習的自覺性、目的性；而且教會了學生如何學習，如何思考，可以引導學生的思考方向，提高思維層次；更有利于根據教學內容和學生已經掌握的知識，提示矛盾，鼓勵學生質疑問題，發表獨立見解，培養學生發現問題、提出問題、解決問題的能力；同時也根據學生需求，在課堂上有效地將國內外生產、科研中的相關最新研究成果以及有機合成化學研究的前沿領域及時地充實到教學內容中，潛移默化的擴展了學生的知識面，使學生感受到精細有機合成化學與日常生活和科技發展息息相關，從而引起他們的社會責任感，更加主動地學習有機合成化學的相關知識，啟發學生的創造性精神。

4.“索授式”教學模式的實施效果

我們2018年開始在“精細有機合成原理”課堂教學中進行了“索授式”教學模式的應用嘗試，在教學過程中學生能夠積極配合，取得了較好的教學效果。同學們認為“索授式”教學模式與傳統教學方法比較，能激發課堂學習欲望，對提高課堂教學效果，培養學生探索精神有很大幫助。課程結束后由學校教務部組織進行的學生對課程的匿名教學評價結果如圖2所示。

圖2 索授式教學模式實施前后精細有機合成原理課程學生評教對比圖

從圖2可以看出，在實施“索授式”教學模式后的2018年，2019年，2020年與2017年相比，在“師德風范”“指導及時”“學習投入”三項指標上變化不明顯，但在“吸引學生”“學習出勤”2項指標上有所提高，而在“目標清晰”“啟發創新”“知識前沿”“設計合理”“學習興趣”“學習成效”多項指標上有顯著提高。應用結果表明，“索授式”教學模式有利于激發學生的學習興趣，使學生學習目標更清晰，學生不再只是被動地學，而是積極主動投身到教學過程中，真正做到了師生互動，并實現了教學相長，學生真正學到了有效知識，并加強了對知識的深層次理解、擴展和應用。

通過“索授式”教學模式在“精細有機合成原理”課程教學中實施，極大地吸引了授課班級同學對有機合成的興趣，很多學生不僅在課堂上積極參與，在課后還進一步進行討論和探索。不但使學生的基礎知識掌握更扎實有效了，學生學習的主動性和探索性也顯著提高，并增進了學生進一步學習的渴望，激發了學生對知識的深層次挖掘和探索。一些學生在課程結束后，還不斷和老師進行交流探索，并進行實踐活動。所授課班級的學生有90%以上同學都參加了科技創新活動，并有多項獲獎，例如“稀土改性麥飯石水性防霾導電涂料的研制”獲哈工大科技創新二等獎；“麥飯石/EVA復合多功能香片的制備”獲哈工大科技創新一等獎。還有許多同學在本科、碩士、博士中選擇了和有機合成相關的課題進行研究，發表了高水平的研究論文，例如“In Situ Self-Assembled Cationic Lanthanide Metal Organic Framework Membrane Sensor for Effective MnO4-and Ascorbic Acid Detection，Analytica Chimica Acta,2021”“Metal-Organic Framework-Derived N-Rich Porous Carbon as an Auxiliary Additive of Hole Transport Layers for Highly Efficient and Long-Term Stable Perovskite Solar Cells，Solar Rrl，2020”等。

以上研究表明，“索授式”教學模式在“精細有機合成原理”課程教學中效果顯著，我們希望在目前研究基礎上，進行更深入的研究，并應用于更多的實際課堂教學中，使“索授式”教學模式得到進一步完善、發展和推廣應用。