新工科背景下有機化學課程教學實踐與探索

武宏科，王紅，劉幸海

(浙江工業大學化學工程學院，浙江 杭州 310014)

0 引言

在新工科背景下，有機化學教學改革已成大勢所趨，也是培養多元化、創新型卓越工程人才，適應并滿足未來新興產業和新經濟需要具有更強實踐能力、創新能力、國際競爭力的高素質、復合型人才[1-4]的需要。有機化學是高校化學化工相關專業必修的基礎課程之一，其基礎理論對現代化學化工行業具有重要的指導作用。從目前情況來看，教師難教和學生難學是普遍存在的現象[5-8]。一是有機化學本身存在知識點繁多、反應式復雜、反應機理晦澀難懂等特點；二是現在的有機化學教學工作主要是“老師講授為主，學生參與度低”的模式，容易導致課堂氣氛不夠活躍、師生互動少、學生缺乏學習熱情，影響教學質量。本文以有機化學課程為例，將啟發式、互動式、問題式和比較教學等應用到教學工作中，借助現代科技手段，采用多媒體模式，輔以網絡資源進行教學，激發了學生的學習興趣，提高了學生的課堂參與度，活躍了課堂教學氛圍，培養了學生發現和解決問題的能力。無論是從教學效果來看，還是學生的參與度、認可度和支持度都取得不錯的效果。

1 有機化學教學現狀

1.1 化學基礎薄弱

浙江工業大學大化類院系包括“6+1”學院都要開設及對應的實驗課程，由于浙江省新高考選科模式的推廣，有部分進入大化類學院的學生高考選考并沒有選化學這門學科。因此，在高中化學會考結束后，就與化學作別，高考前沒有再進行相關化學知識的學習，對于這一部分學生的化學基礎薄弱的學生，要在規定的教學時間內(第一學期48 課時，第二學期32 課時) 完成天津大學有機化學教研室的趙溫濤等編著的《有機化學》 (第六版)教材的教學任務是相當困難。所以，為了克服教學的難點，則需要花費更多的時間去講解，導致后期時間比較緊張。如果按照正常的教學計劃，則會導致那些化學基礎薄弱的學生一知半解，造成“夾生飯”。而有機化學的學習從上冊和下冊各章節內容，環環相扣，緊密相連。如果前期的有機化學基礎不夠扎實，那么后期的章節學起來就更加吃力，純粹靠簡單記憶、死記硬背和題海大戰根本無法順利完成相應的教學任務。

1.2 各專業特點迥異，對教學需求不同

有機化學作為一門大類基礎必修課課程，涉及化學工程與工藝、應用化學、能源化學工程、生物工程、藥物制劑、背景工程、材料科學與工程、食品科學與工程等諸多本科專業，每個專業對有機化學課程除了基礎知識的掌握，還提出專業更高的要求。諸如，化學工程與工藝和制藥工程側重合成、生物化學和生物技術側重糖和氨基酸、材料科學與工程和高分子材料與工程側重聚合、食品科學與工程側重有機化合物性質及應用、應用化學和食品質量與安全側重有機分析等[9-12]。如果教師在課程講授過程中，未考慮實際情況，千篇一律、無差別化授課，勢必很難達到預期的教學目的和要求。

1.3 前沿學科內容融入太少

受有機化學課程自身特點影響，加之課時有限，教師只能按照正常的授課計劃開展教學工作，無暇顧及有機化學新進展、新動態和新成果，不能實現前沿學科領域的交叉學習。在課堂以有機化合物命名和官能團為主線，通過有機結構及原子結構理論揭示有機化合物結構與性質的關系，學習有機化合物官能團之間轉化及規律，培養學生在學習過程中科學思維的訓練，提高分析問題和解決問題的能力，能掌握運用有機化學基礎知識、原理和規律，解決專業相關的科學研究和生產實踐中的問題，為后續專業學程的學習打下堅實基礎[13-15]。與此同時，有機化學發展迅速。教師為了完成教學任務，著重講解基礎知識和重點難點，如果借助現代化的信息載體，讓學生了解、關注該領域的前沿知識，既可以激發學生的興趣，也可以發揮學生的主觀能動性，提高教學質量。

2 有機化學課程教學改革

在教學過程中優化課程內容，利用數字化技術，進行模塊化教育，設計有機化學教學改革研究路線。通過前沿介紹、難點講解、結合專業、融入科研和知識拓展等形式的教學理念，以課堂教學為主，課前預習和課后鞏固為輔，結合現代化信息技術，構建各種教學平臺，打造師生互通式教學模式。思考審視教學中各個環節的問題，通過教學評價等反饋學生課堂效果，建立一種“新工科”背景下有機化學教學方法，應用于教學工程中，提高該課程的教學效果，以解決目前在教學中所存在的問題，培養更多具有更強實踐能力、創新能力、國際競爭力的高素質、復合型人才。

為適應“新工科”背景人才培養要求，針對培養目標要求，對有機化學教學進行改革已勢在必行。教學上主要包括三個環節：課前預習、課堂講授和課后鞏固。構建學習通、騰訊、微信、釘釘等各種在線教學平臺，通過布置任務、自主學習、發現問題、查閱資料、歸納總結、多元評價、及時檢查等環節完成課前預習環節；利用啟發性、直觀性、循序漸進和理論聯系實際等教學原則，通過前景回顧、新課引入、知識講解、師生互動、問題交流、分組討論等形式完成課堂講授環節；以作業講評、組織討論、在線解答、習題訓練和定期復習等多種形式進行課后鞏固。在學生充分預習后，有備而來，在課堂上就能對講授內容進行很好地吸收，積極參與討論，達到講授與討論的有機整合，實現了“教法”與“學法”的對立統一。把講練結合、精講多練、合作學習、翻轉課堂、自主課堂、高效課堂、項目化教學、項目式學習的教學(PBL)、案例教學等多種教學法的優點集合，構建了一種全新的教學模式[16-17]。從如何教到如何學？從課前預習、課堂講授、課后鞏固到教學評價，形成了與傳統教學有著本質性的變革。它既非純粹“以教師為中心”，也非純粹“以學生為中心”，是一個“教”“學”互動的過程，使高校的“教”與“學”真正成為一個雙向互動過程，讓學生參與其中，培養自主學習和創新思維的能力。

2.1 課前強化預習

“凡事預則立，不預則廢”。課前學習是學生在上課之前自覺地運用所學相關知識和學習能力，對新知識主動進行了解、求疑和思考的求知過程。美國教育心理學家布魯納認為，學生的學習是一個主動發現的過程，而非被動接受；學習是認知結構的組織和重建，學習者是主動獲取知識，將新舊知識建立聯系并進行結合。課前預習可以讓學生的自主性得到了極大程度的發揮，使之能夠獨立地、有效地開展學習活動。

同時，“新工科”背景下，培養學生的核心素養已經成為學科教學育人價值的集中體現，重視培養學生學會學習，強調教育中培養學生“學會學習”的能力的重要性與必要性。教學上，課前學習不僅是一個重要的學習環節，更是一個重要的學習方法和自主學習形式，一個培養學生“學會學習”能力的過程。

關于課前預習的范圍，可以是一整章或一節課的知識內容，也可以是針對某一有機化學概念、有機反應或者某一段內容。通過教學平臺，提前布置課前預習的學習任務，讓學生課前對新課進行探索，發現問題、獨立思考、查閱相關文獻資料、自主運用知識、歸納總結相關知識內容。利用多元化評價體系及時檢查學生預習的效果，有助于提高自學能力，培養學習品質與學會學習的能力。充分發揮學生學習的積極性和主動性，有助于進行新舊知識整合，并形成有機化學知識網絡體系，有利于學生在課堂教學中自始至終處于積極參與的主動狀態；有利于教師課堂教學的順利開展，提高教學質量。

2.2 課堂提高效率

課堂是學生學習的場所，是教師給學生授課的地方，進行各種教學活動的場所，也是育人的主渠道。在課堂講授環節中，教師要根據教學實際需求，創設必要的情境，將語言表達與情境、表情、動作相結合，運用自己的智慧和創造力，挖掘蘊涵其中的無限生機和活力，在一個愉快的學習氛圍下，向學生傳授知識，為學生提供課內互動的機會，讓學生在特定的背景中進行實踐體驗，挖掘科研潛力，培養創新能力，使其成為未來新興產業和新經濟需要的高素質、復合型人才。

課堂是學生學習的主要場所，學生是學習的主體，亦是學習的主人。教師通過講授的藝術與駕馭能力，發揮和挖掘講授法的傳統優勢與功能，引入新的講授方法和模式，通過直接講述、誘導啟發、交流討論等形式，避免教師單一化講解，豐富講授內容，改革講授方法，使其煥發新的能量。

在有機化學教學課堂中，通過前景回顧、新課導入、知識講解、師生互動、問題交流、分組討論等形式的課堂講授模式。既能對前期所學知識進行復習的功能，又能通過新穎、生動的形式引入新知識，避免學生產生枯燥感。充分發揮學生學習的積極性和主動性，讓學生積極主動參與課堂教學活動，查缺補漏，有助于進行新舊知識整合，防止遺漏，讓學生慢慢學會并掌握有機化學的學習方法，保障教師課堂教學的順利開展，從而提高課堂學習的效率。

課堂講授不只是教師的事情，學生也要積極參與其中。教師作為課堂講授的主體，要根據“新工科”背景下的有機化學需求，通過課前預習環節，讓學生對課堂內容有所了解，便于新的知識教學工作展開。前景回顧，既能幫助學生對前期所學知識進行復習，又能幫助學生加強有機化學知識體系掌握，起到一舉兩得的作用，便于新的知識教學開展。新課導入，可以激發學生的學習興趣和學習熱情，起到承上啟下的作用，為新知識的學習做好鋪墊，也可以調動學生的學習積極性，讓學生產生學習新知識的需求，這樣學生就會順其自然地以最佳的學習狀態投入到課堂學習中，為一堂課的成功奠定了基礎。知識講解，逐層深入地對有機化合物的命名、結構、制法、物理性質、波譜性質、化學性質一一展開講解，強調有機化合物的結構與化學性質的關系，通過具體的分析講解，理解該類化合物的反應，掌握反應機理，避免死記硬背，強調在理解的基礎上記憶。師生互動，教師作為課堂教學活動的組織者、調控者和引導者，靈活運用文字、符號、聲音、圖形、動畫和視頻圖像等多媒體信息，使有機分子的結構和空間形狀形象化和直觀化，從聽覺、視覺等方面加大對學生的刺激，讓學生融入課堂教學中，實現交互式教學，提高學生學習的積極性，讓學生慢慢學會并掌握有機化學的學習方法。問題交流，圍繞課程內容就所提問題引導學生回答，控制問題的難易，對學生共性的問題進一步講解。分組討論是課堂講授的最終環節，既是前面幾個環節學習的檢驗和反饋，也是同學之間、師生之間交互學習的一種形式，讓學生通過分組討論、交流，掌握課堂知識的內容。在這個環節學生是知識的交流者，就教師布置的討論題目，通過分組討論、課堂交流，闡述自己觀點，總結歸納，分享自己的學習體會和經驗，從而真正掌握課堂相關的內容。

2.3 課后鞏固復習

“新工科”背景下人才培養目標對教學過程也提出了新的要求，如：要求學生主動參與、樂于研究、勤于動手、培養學生自主學習的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、創新能力以及國際交流競爭的能力等。課后鞏固，是課堂教學的延續，毋庸置疑是教學過程中重要的一個有機組成部分。適時、適量、適度的作業后講評、習題訓練，教學平臺的在線解答，組織學生進行相關的知識的討論并定期復習。行之有效的課后鞏固，既能幫助學生加強鞏固對所學習內容的理解，防止遺忘，又能培養學生良好的思維品質。

對教師而言，通過作業，可以檢驗課堂教學效果，調整和改善教學內容、教學方法，保證更好的教學效果。對于難點、重點的相關知識，進行針對性的習題訓練，加深對其理解；因人而異，因材施教，對于個別有問題的或者有難度的學生，通過先進的信息技術搭建的教學平臺，如騰訊、微信、學習通等，在線解答學生的困惑，防止形成知識漏洞，為后面知識的學習鋪平道路。通過學生的討論，可以發現學生在所學知識上理解的共性和個性的問題，在討論中解惑，進一步講解，加深印象，讓學生掌握相關的知識。有機化學的章節設置環環相扣，所以定期復習特別是一個章節學完之后非常必要。通過定期復習可以幫助學生把本章知識的重點、難點以及知識體系構架進行梳理，讓學生熟悉本章的教學大綱，掌握相應的知識點。

3 結語

新工科背景下有機化學課程教學探索與實踐，對課程體系、教學大綱、教學內容、教學任務等進行修訂，通過布置任務、及時檢查、在線答疑以及多元評價等形式開展自主學習、發現問題、查閱資料及歸納總結的課前預習，提高學生的自主學習能力，發揮學生學習積極性。通過前景回顧、新課導入、知識講解、師生互動、問題交流、分組討論等形式的課堂講授模式，改善課堂教學效果，豐富課堂教學內容，使學生融入課堂教學中，強化學生在教學中的主體地位。通過作業講評、習題訓練、在線解答、組織討論、定期復習等形式的課后鞏固復習，讓學生掌握重點難點，深化教學過程，使學生從“接受學習”到“發現學習”，從“機械記憶”到“興趣學習”的轉換。這種新的模式，讓學生對有機化學產生濃厚的學習興趣，鍛煉學生的自主學習能力，提高有機化學的教學效果，培養學生的探究意識和創新思維能力，使其適應并滿足未來新興產業和新經濟需要，成為具有更強實踐能力、創新能力、國際競爭力的高素質、復合型人才。