“新農科”背景下農林卓越班有機化學(英文)課程內涵新體系的構建和實踐

湯江江，袁茂森，王鳳，王小平，王俊儒,＊

1西北農林科技大學化學與藥學院，陜西 楊凌 712100

2西北農林科技大學創新實驗學院，陜西 楊凌 712100

有機化學是研究碳及碳的化合物的科學，其使命是發現和創造有機分子并服務于人類社會各個方面，呈現出與生物、醫學、材料、信息、人工智能等多學科相互交叉滲透、融合發展的特點。有機化學作為農林生物類專業的核心基礎課，構筑大學生在農林生物學、生態環境、生物醫藥、自然資源和農林工程技術等相關領域分子層次的結構認知、功能理解、專業應用視野和創新基石。隨著我國主導的一帶一路戰略實施，國際競爭加劇下社會發展對國際化人才的新需求[1–3]，就需要加強農林生物類創新人才的厚基礎優化培養。自2003年起西北農林科技大學基地班有機化學開展雙語教學試點，到2015年農林卓越班采用全英文授課，通過使用原版教材、更新基本內容模塊、拓展分子主題研討等舉措，從各屆教學反饋看，多數學生主動學習熱情高漲，科學視野開闊，探索生命現象奧秘下化學本質的興趣被激發，學術起點變高[4,5]。但是，近幾年高考招生制度持續改革不斷調整，入學時農林卓越班生源有高達20%學生化學知識存在缺陷，分子認知不足；國際社會發展動蕩以及不同文化背景的國家科技間競爭加劇，我國高等教育“雙一流”、新四科、課程思政等對大學生的“素質、能力和知識”三位一體化的培養有了高要求，人才發展多學科綜合能力需求增強，這些對大學生的當前學習和未來發展提出了更復雜的選擇和更高需求[6,7]。特別是在高等農林教育的新形勢下，“新農科”建設為高等農林院校人才培養指明了方向，需要基礎課教學為推進農林現代化人才的培養需求做出更大貢獻[8]。

2021年底，教育部聯合農業農村部共同確定推介百所鄉村振興人才培養優質校，大力培養高素質農民。將“一村一名大學生計劃”升級為“鄉村振興人才培養計劃”。推進卓越農林人才教育培養計劃2.0，支持建設196個涉農國家級一流本科專業建設點，加快培養急需緊缺涉農專業人才。面臨上述人才培養挑戰，有機化學教育教學就需要在解決以往教與學多方殘留核心問題的同時，主動對接學生未來發展需要，引導關注學科交叉融合，通過有機分子三維立體結構常態化表達、生命體系分子構象變換表達能力、生命反應規律的化學本質探討，并強化分子在農林生物、新材料、醫學等領域的應用基礎認知和應用能力培養，賦予課程教學的創新性和挑戰度內涵模塊，構建新時期教育教學目標，提升課程教學質量[9,10]。創新班有機化學一般在春季學期開課，因此在2020年放寒假前，課程組和創新學院對接研討共同研判教學挑戰，提前布局安排寒假預習前置環節，后來全球新冠疫情突發并持續影響至今，全英文有機化學教學主動迎接在線授課及線上線下混合教學的新挑戰，從而推動教學目標發生深刻變化。因此，課程組開展教學策略、理念更新、環節設計、教學內容模塊優化、優質資源支撐和綜合考核等多方面研究，及時總結實踐效果并優化內涵提升質量實踐過程，在此基礎上，從教與學兩方面對未來發展進行反思與展望，以促進后續教學創新。

1 教學對策與創新設計

1.1 理念更新

主動迎接挑戰，堅持核心價值觀育人導向，傳承創新教學理念，從“化學理論與技能培養相結合，基礎化學與農林專業相結合，化學與生物科學相結合”的“三結合”教學理念，到“思政元素、分子應用元素、前沿交叉元素融進全程”的“三融合”新理念，通過提升課程內涵、構建教學新體系和新模式，以及建立多維度反饋機制，以達到高起點育人(圖1)。全英文教學容量比中文教學大得多，同時，學校新學制實施，導致在同樣學時下全英文教學新內涵覆蓋度和挑戰度更大，因此，就需要與時俱進，更新充實教學理念，為優質教學提供重要保障。

圖1 教學對策與創新設計

1.2 教學環節精細設計

主動出擊，利用新媒介和云平臺，精密設置預習前置、課前調查、課件準備、教學組織、案例與例題選擇、課后作業、分子前沿研討、拓展資源、學科引導、最美筆記比賽等環節，配合課堂教學，保證教學內涵，提升課堂教學時效，從多個方面主動調查反饋和改善優化教學效果。設置預習前置環節的初衷是應對學生生緣分化嚴重、識記有機化學前幾章專業英文詞匯提前進入角色。因此，通過QQ群等途徑將有機化學專業詞匯、電子教材等相關學習材料在寒假前發給學生，使學生利用寒假時間主動預習，熟悉課程背景和相關內容。又如，為訓練學生英文口頭和書面表達能力，課程中設置分子研討主題，并結合編譯的新版國外主流教材中的多學科交叉融合的主題，課內-課外相銜接開展拓展專題學習。學生自行組成3–5人小組，根據發布的研討主題“Two Sides of the Molecule：The Bad and the Good”，自行查詢資料，選擇歷史上或現在非常重要或著名的有機分子，做成PPT進行全英文展示匯報和討論。討論匯報的內容包括：(1) 背景，包括分子結構特征、發現歷史、功能應用、現狀和重要性；(2) 該分子的壞處；(3) 該分子的好處；(4) 前景展望，小組的獲益或啟發。每組匯報時間限定在5 min之內，討論3–5 min左右。在小組參閱和制作PPT過程中，任課教師對制作技巧、素材取舍策略、圖文美化、架構優化、匯報注意事項等提出建設性指導建議。在學生匯報和討論過程中，教師和全體學生依據撰寫和匯報兩方面簡明標準進行評分，計入平時成績。通過小組合作形式訓練合作能力，提升學生的英文口語表達能力。同時，課堂教學和課外拓展相銜接，組織外教開設“Life and Organic Chemistry”暑期分子化學研討課程，采用小班(10–15人)引導、即時閱讀、分組研討和課后研讀關聯文獻相結合的方式，創建探索型教學新模式。主題選自Science、Nature等頂級期刊眾多學科交叉的分子研究。通過引導講解和分組研讀討論，結課時跨學科分子文獻研讀超過30篇，強化學生化學綜合素養、英文簡潔表達和多學科視野。

1.3 優化模塊化內容輔以混合模式教學

課程組利用McMurry專為生物類學生編寫的英文原版教材[11]，參考原版課件，從中英規范命名、結構、性質與功能，到分子的生物應用等重構豐富模塊化內容。命名體系單獨成章，突出有機分子命名和認知規范；重點講解難點和典型案例，恰當融入國內外分子層次多學科育人元素，黃鳴龍院士敗而不餒、鍥而不舍的求真精神成就了Wolff-Kishner-黃鳴龍還原反應，又如天然紫杉醇的發現、高效治癌藥用及楊震教授等國內外專家所做的接續研究，從而實現其人工全合成突破等。

參考國內外有機化學經典教材，編譯分子功能和多學科應用的典型案例，形成中英文對照形式的教輔學習資源和學科融合拓展的電子資源素材，豐富和優化教學內容，利于學生自主拓展學習。

利用上述形成的模塊化內容體系，通過課內-課外、線上-線下、講授-討論、國內-國外、教材-教輔多途徑推動混合式教學，激發學習主動性，提高分子應用創新思維；對于英語基礎差的學生，借助建設的有機化學國家一流在線課程資源，自主開展學習；在疫情非常時期，以團隊在線教學為主，結合在線板書，輔助以課堂討論、分組匯報、師生互動研討以及最美筆記比賽等形式，并行推進個性化和群體化學習。針對大班(40–50人)課堂學時有限，英文教學難度大，而學生主動學習能力不足的問題，主課程結束后，暑期小班由外教授課，中方教師協同，更注重師生互動，提升學生英語應用自信心。

1.4 優質資源建設和支撐

在有機化學全英文課程教學資源建設中，引入圣智學習平臺資源，推送新編全章節英文詞匯，精心編譯與生物、醫學、材料等學科融合的分子應用等“有機化學+”拓展教學資源，強化分子多學科應用研討，提升課程質量內涵。相關資源包括：(a) 按章序編成的關鍵詞和詞匯手冊；(b) 編譯有機分子在生物、醫學、材料、食品等學科前沿的功能認知探索和應用課外拓展教輔材料116篇；(c) 與重要分子研究相關的諾貝爾獎案例和科學故事；(d) 編制每章核心內容，精煉講義。其中，新課件引入與蜈蚣、射炮步甲、帝王蝴蝶遷徙等生物學現象密切關聯的分子研究案例、諾貝爾獎前沿案例等25例進教學，豐富生物醫學交叉融合內容；(e) 撰寫以“前沿脈搏、以史為鑒、分子辯證、綠色分子、一生一分子、分子新用、分子新時代”等為欄目主題的分子跨學科研究專題35個構成思政案例集融入教學。

1.5 實施多元化綜合考核

主動與學院精準管理服務相結合，在前述一系列教學創新探索基礎上，鞏固“基礎夯實-模塊重構-內涵提質創新”的三段教改實踐，突出分子在農業科學及生命活動中的應用價值導向。期末安排教師到書院坐班答疑，主動走近學生；平時、期中、期末三段考核均通過線上或線下測試進行，章節作業、摸底測驗、平時問答、最美筆記評選、分子研討等納入平時成績考核。其中平時成績包括摸底測驗成績10%、作業10%、最美筆記評選成績10%、課堂問答與研討10% (問答5%，研討5%)；期中測驗通過隨堂閉卷方式進行，占20%；期末考試根據學校統一安排閉卷考試方式進行，占40%。通過增大平時成績的考核比重，促進學生課堂內外相結合的自主學習(圖2)。

圖2 創建的有機化學課程內涵新支持體系

2 實踐效果及其優化

2.1 支撐課程內涵提升的新型體系構建

基于從三結合到三融合理念的實踐轉變，課程組在模塊化內容教學基礎上，支持學生自主開展分子研討，生物醫學交叉融合的分子應用拓展資料學習等，結合主動學習和即時學習(Just-in-Time Learning)策略，注重各類型題目用英語解答的基本訓練，選用合適實例，引導學生活學活用，提高學生專業英語的應用和表達水平，拓寬學習興趣和學術視野，開展素質、能力和知識三位一體化培養，輔以混合教學模式和多元化綜合考核，重構新時期具備學科交叉融合創新人才培養特色的有機化學課程全英文教學體系，支撐開放式課程內涵不斷提升。

2.2 因材施教可持續改進

通過紙質問卷、在線問卷、反饋座談會等多途徑持續跟蹤調查，從教材、課堂內容、學生、師資多方面進行動態反饋，教學團隊與學院管理層跟進研判，解決教與學的問題，及時調整和改善學習效果。2018–2021年持續調查表明(圖3)，開課時認同摸底測試的學生比例占72%以上，贊同開展“線上線下、課內外混合式教學”的占比75%–80%，贊同寒假預習前置有92%；認同多樣化考核方式的占88%以上，認同開展分子拓展討論的超77%，同時認為應該強化交流互動方式，并認可教學創新方式的學生均達90%以上。

圖3 有機化學課程調查結果

創新教學的效果不僅僅停留于關注高比例的學生認同感，更應該關注不認同的學生所提出的問題，解決他們的期望所在，挖掘個性潛力才是公平教育和師生共同進步的關鍵點。學生反饋中對未來教學預期要求最多的3點分別是：加強英語專業詞匯引導和學習、機理更清晰以及更貼近相關生物學的分子化學應用內容；同時2021年在近40人的回訪座談會上，學生反映，英文教學有利于大學生科創實驗更早開展，也能提高保研面試水平。

這些與我們在教學創新設計時從預習前置到多學科分子前沿引導的初衷是一致的。以培養學生未來國際化視野和跨學科分子創新能力為目標，不斷豐富內容完善體系，多途徑解決存在的突出問題，提升課程內涵和個性化發展培養水平，這也是全英文教學培養創新人才的必由之路。

2.3 完善多元化考核公平性

在教學中兼顧學生主動參與學習的過程和效果。在疫情風險嚴重開展在線教學的同時，在創新學院支持下舉辦2賽段制“最美筆記比賽”，全員參與并引入學生評委，從準確性、邏輯性、專業性、方法性、反思性、整潔性等6個方面進行評價，將其作為一個環節納入成績考核。通過最美筆記評選、分子研討等環節設置，在促進靜心學習、提升學術視野的同時，加強自主學習探索、獨立思考的能力培養。

經過統計，農林卓越班學生從2018屆至2021屆，大學生科創涉及分子項目的比例一直保持60%以上，后續選學生命與有機化學分子研討課的學生深造率一直保持100%，表明分子層次研究一直是學生科研活動的主體領域，有機化學全英文三段式教學在其中起了引導促進作用，學生在學習策略、批判性思維、自我更新知識能力和解決問題的能力等方面有明顯提升。

3 反思與展望

通過近5年多的全英文教學創新實踐，相關創新積淀獲校教學成果獎4項，其中1等獎以上2項，并獲得首批校級有機化學虛擬教研室建設試點和2021年度有機化學系列課程教學創新團隊榮譽。但反思團隊所嘗試的實踐過程，仍有不足之處。

3.1 引導學生拓寬學術視野并自主吸收先進的分子科技營養

國內高校中包括有機化學在內的自然科學基礎課所采用的英文教學仍處于不斷探索發展階段，而在新時代，化學與生物、醫學、食品、農業、材料、信息、人工智能、運動健康等多學科交叉融合復合應用是科技發展的特征之一。因此在“新農科”背景下，在農林生物類一流人才培養奠基階段就需要幫助學生構筑起點高而寬闊的科學視野，借助多形態的融媒體和教學策略，引導學生主動學習，重點提高學生的有機分子(立體)結構(甚至材料結構)、分子轉化(反應)的認知水平和鑒賞能力，通過循序漸進學習各類小分子結構與性質，再充分理解生物分子的功能，再到理解重要分子的生物學應用，自主吸收消化大量先進的分子科技營養，為更長遠的目標提供豐厚的素質、知識和能力發展支撐。

3.2 主動提升教師自身的認知理論意識和能力運用

教師的研究生學術生涯為教學內容導向提供了較為豐厚的知識土壤，但受自身社會心理學或應用心理學知識的缺乏，及高效組織管理能力的限制，往往使得教師在教學實踐中采用過多的教學形式追逐教學效果，教與學投入了更多精力和時間，而在課程內涵、學習時效性方面提升不足，從而無法聚焦促進學生自身獲得感增強和個性化快速發展進步。

因此，面對“新農科”及未來發展新挑戰，團隊師資要主動發展，融合其他學科分子新進展，突破布魯姆教學理論和建構主義等框架束縛，優化提升課程內涵和教學的時效性，保障教學目標的實現。

3.3 通過構建有機化學的知識、能力和素質圖譜助力學生三位一體個性化發展

通過基礎有機化學課程教學，主動結合專業人才培養高要求，需要從分子微觀結構認知、功能理解、生物應用等三方面的有機融合，把學生從分子角度引到相關農林生物學科領域。及時更新教學模塊化內容，加強分子前沿和應用研討，激發學生探索生命奧秘背后分子行為本質的興趣，適度應用教育新技術、新方法和新媒體技術，持續推進主動學習、即時學習以及個性化教學策略運用，加快構建有機化學課程學習中的素質圖譜、能力圖譜和知識圖譜，同時在教學環節和模塊中融入學生人格塑造，豐富課程內涵，加強學生“素質、能力和知識”三位一體個性化發展，整體推動教學質量提升。