案例教学法在“绿色化学”课程教学中的实践

薛智敏　马明国　李明飞

(北京林业大学材料科学与技术学院，北京　100083)



案例教学法在“绿色化学”课程教学中的实践

薛智敏马明国李明飞

(北京林业大学材料科学与技术学院，北京100083)

摘要：绿色化学是化学学科新的分支，是化学化工进展的主要研究方向之一。“绿色化学”课程的特点和现有的教学模式导致“绿色化学”课程教学中存在一些需要克服的问题。作为教学方法改革的尝试与探索，针对“绿色化学”课程的特点，结合其教学目标，将案例教学法引入“绿色化学”课程教学中并实施。详细探索了“绿色化学”教学中存在的问题、案例法教学的定义、实施案例教学法的意义、案例教学法的效果。教学实践结果表明，案例教学法不但能够提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，而且也能够提升教师的知识面、业务水平等综合素质。

关键词：绿色化学；案例教学法；教学质量；教学方法改革

绿色化学是近20年产生和发展起来的化学学科的新分支，传统化学和化工过程是“先污染后治理”，而绿色化学则采用“从源头上防止污染产生”的手段，因而过程和终端均为零污染[1]。目前，很多国家把“化学的绿色化”作为化学化工进展的主要方向。鉴于绿色化学的重要性，国内很多高校开设了“绿色化学”课程。由于木质纤维素的利用为绿色化学的重要组成部分，所以笔者所在北京林业大学材料科学与技术学院的林产化工专业近年来也增设了“ 绿色化学”的选修课程。

“绿色化学”是一门新兴的课程，在教学过程中面临诸多问题。首先，近年来绿色化学的发展突飞猛进，新理论、新体系、新方法层出不穷，而图书出版发行周期比较长，导致许多教科书刚出版就已经落后于科研进展，致使“ 绿色化学”课程教学内容与学生现实生活中的高科技发展差距较大，造成学生对“绿色化学”课程认识的误区；其次，“绿色化学”课程涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学、物理化学等多个学科的内容，新的原理以及规律较多，因此学生通常会觉得“绿色化学”课程内容杂乱、不易掌握；最后，“绿色化学”课程现有“教师讲、学生听”的教学方法不能使学生积极主动地拓宽知识面，而是被动地接受知识，没有突显学生的主体地位，影响了学生对“绿色化学”课程的兴趣，不利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。鉴于上述问题，为了提高“绿色化学”课程的教学质量，笔者对现有“绿色化学”课程的教学方法进行了改革。

一、“绿色化学”课程教学实施案例教学法的可行性

(一)案例教学法的定义及优势

案例教学法最初是由哈佛商学院倡导的，它是指在教师的引导下，根据教学目标和课程内容需要，以案例为基本教学素材，将学生引入特定的情境中，教师通过对案例的分析与讨论，引导学生理解和掌握理论知识，激发和培养学生创新性思维能力、多维性解决问题能力的一种开放式、互动式教学方法[2]。

案例教学法不仅提倡学生“学”，更强调教师“导”，注重的是学生思路的扩展、能力的培养。以案例为基础，教师设计案例，鼓励学生积极参与讨论。在教学过程中，教师的教重在选择案例和学习材料，并组织和引导学生参与学习活动；而学生的学则重在领悟、分析、参与讨论和分享大家的思想成果。案例教学法并不要求指向统一的、标准的答案，而是要从案例的分析和讨论中获得启示和知识，从而提高学生分析、解决问题的能力[3]。总之，案例教学法以其高参与性、教学内容的实践性等特征，发挥了其他教学方法所不能发挥的作用。

(二)“绿色化学”课程教学实施案例教学法的可行性

绿色化学作为化学领域的新兴学科，其新知识、新理论和新技术日新月异，但是相应的“绿色化学”课程知识的更新却不及时。同时，“绿色化学”课程涉及多学科的内容，知识点广泛，增加了学生掌握知识的难度。而在案例教学法教学中，教师可以通过文献中的最新知识以及最新发生的事例设计相关的案例，使学生接触绿色化学领域发展的前沿知识。另外，教师通过案例设计，可以在一个案例中包含多个知识点，便于学生对“绿色化学”课程理论知识的系统掌握。因此，在“绿色化学”课程教学中实施案例教学法是可行的。

虽然案例教学法已经在法学、医学、经济学、商学等学科的教学过程中得到了广泛的应用，并取得了非常好的教学效果[4]，但在“绿色化学”课程教学中应用还很少，需要进一步探索。

二、案例教学法在“绿色化学”课程教学中的实践

(一)确定授课方式

为了在“绿色化学”课程中应用案例教学法，笔者在广泛查阅文献的基础上，将“绿色化学”课程的授课内容分成如下5个主题：基本原理、绿色合成技术、绿色溶剂、生物质转化和利用以及绿色化学品。同时，将学生分成5个小组，每个小组负责一个主题。教师在介绍“绿色化学”课程相关理论知识前，首先把案例介绍给相关小组的学生，让学生利用课外时间查阅资料，分析案例，得出自己的观点；其次每个小组选出代表进行课堂讲授，并与其他组学生进行讨论；最后教师根据学生的讨论，讲授与“绿色化学”课程有关的知识点，加深学生对“绿色化学”课程相关知识的理解。

(二)设计案例

案例教学法的核心是案例，能否顺利有效地开展案例教学关键在于案例的合理设计和选择[5]。因此，笔者通过深入研究“绿色化学”课程的教学内容和教学目标，围绕“绿色化学”课程的关键知识点及最新理论知识，通过查阅最新的文献资料以及与绿色化学相关的事例，设计和编写了案例。鉴于案例在案例教学法中的关键性，笔者在设计案例时遵循如下5条原则：①具有典型性；②具有时代性；③贴近学生兴趣点；④难易合适；⑤大小合适。其中，上述每个主题选择讲授6个案例，例如在讲述绿色化学12原则时，笔者将最新的“美国总统绿色化学挑战奖”的各奖项作为案例，让学生进行课堂讨论，分析这些奖项的获奖原因，得出相关结论，并与12原则进行对照，从而加深了学生对知识的理解。

笔者通过设计案例将多个知识点包含在一个案例中，避免了学生对相关知识点的分散记忆，加强了学生对“绿色化学”课程理论知识的系统掌握。例如在讲授“生物质转化和利用”相关知识时，笔者结合《Science》《Green Chemistry》等国际著名期刊的最新研究成果，设计了“离子液体中碳水化合物转化为5-羟甲基糠醛”案例。该案例包含了生物质转化、绿色溶剂、绿色催化剂等知识点，学生通过课堂上的讨论，加深了对这些知识点的理解。

(三)研究与讨论案例

案例教学法并不是通过简单的实例进行相关理论的解释，而是通过教师设计合适的案例，引导学生对案例中的问题进行思考、讨论和解决的过程[6]。在教学过程中，笔者以具体的实例向学生提供一个或多个实景，引导学生应用所学的“绿色化学”课程知识，分析解决实际问题。例如，笔者在讲授绿色化学品相关内容时，首先将“白色污染”“氟利昂替代”以及“二氧化碳替代光气”等作为案例引入到教学中；其次提出“白色污染的成因”“如何克服白色污染”“氟利昂怎么影响环境”“光气的危害及机理”“二氧化碳为什么能够代替光气”“这些案例中包含了哪些绿色化学知识点”等问题；再次让学生根据课前准备、小组讨论、课堂阐述等多种形式分析并解决问题；最后引出二氧化碳转化、可降解塑料合成等拓展性内容。这不仅激发了学生学习新知识的兴趣，而且使学生对“绿色化学”课程重要性和必要性有了深刻的认识。

三、“绿色化学”课程教学实施案例教学法的效果

总结与评价是案例教学法实施过程中的一个不可或缺的重要环节。通过问卷调查和自身体会，笔者发现案例教学法不仅提高了学生的学习兴趣，而且也提高了教师的业务水平和综合素质。

(一)对学生的影响

在案例教学法中，学生需要通过网络、文献等手段查阅资料，围绕案例进行思考、分析、讨论，最终给出自己的观点或者解决问题的办法[7]。通过这种主动式、自由式的探索，学生体验到了自主探究知识的乐趣。在“绿色化学”课程进行中和课程结束后，笔者就案例教学法分别对学生进行了问卷调查，其中有效问卷数皆为30份，调查结果见表1和表2。“绿色化学”课程中期学生对案例教学法的兴趣比期末高，原因是因为案例教学法对学生来说是一个新鲜的事物，学生感觉比较有趣。学生对知识的系统掌握，自学能力、记忆能力和创新思维能力的提高的重要性的认识期末比期中有了一定的改观。对于合作精神方面，学生给了最积极的评价。另外，学生对案例教学法接受的意愿期末比期中改善很多，这是由于学生对“绿色化学”课程日益熟悉，并且教师对案例设计的难易程度进行了一定程度的调整。因此，在“绿色化学”课程后期，有90%的学生认为案例教学法有利于他们对“绿色化学“课程知识的系统掌握；对于案例教学法在提高学生自学能力、记忆能力、创新思维能力、合作精神等方面，学生评价均高达86%以上；学生对于案例教学法实施的意愿更是提高到了94%。这些结果表明，学生对在“绿色化学”课程教学中实施案例教学法是认可的。

虽然在“绿色化学”课程中实施案例教学法得到了学生的正面评价和认可，但是在授课过程中笔者发现仍存在一些问题。首先，很难保证每位学生都能积极、有效地参与。在分组讨论时，由于学生的学习积极性不同，有些学生不愿意参与讨论。其次，学生知识面和能力差别较大，导致一些学生跟不上这种互动式教学的节奏。最后，案例教学法需要学生拿出大量的课外时间。受大学生课外活动时间的限制，学生很难有充足的时间对案例进行研讨，从而影响“绿色化学”课程的整体教学效果。

(二)对教师的影响

笔者根据授课过程中的亲身体会发现，案例教学法给教师的教学提出了更高的要求。教师需要根据具体课程的教学目标、内容以及进度设计案例，并明确每个案例的具体实施时间。因此，教师必须熟悉每个案例的内容，了解相关资料以及案例讨论过程中可能遇到的问题，并提出相应的对策。案例教学法需要授课教师系统地掌握本学科的基础知识，深入地了解学科的发展动态以及与所设计的案例相关的其他学科的知识，只有这样，教师才能在课堂上游刃有余，提高自身的业务水平和综合素质。

另外，教师还需在授课过程中设计适应面更广泛的案例，进一步调动学生的积极性，以提高“绿色化学”课程的教学效果。对教师来说，如何保证在有限课时内完成教学任务，提高教学质量，需要教师在案例的选择、设计上下功夫。教学实践经验证明，在“绿色化学”课程中采用案例教学法，学生的学习兴趣得到了很大的提高，做到了“教学相长”。

参考文献

[1]ANASTAS P T，WARNER J.Green chemistry theory and practice[M].Oxford：Oxford University Press，1998：30-30.

[2]李学峰，赵艳茹.案例法在物理化学教学中的应用[J].大学化学，2012，27(5)：14-16.

[3]王华荣.以案例教学推动大学课堂教学模式改革的实践与探索[J].中国大学教学，2011(4)：62-64.

[4]李寒梅.案例教学在教师教育课堂教学中的观察与启示[J].中国大学教学，2013(6)：70-72.

[5]宋青，俄燕，张磊.案例教学在大学物理教学中的探索与实践[J].兰州交通大学学报，2014，33(5)：160-162.

[6]汪茗，章尧，凌烈锋，等.案例教学法在医学院校“生物化学”教学中的应用[J].生物学杂志，2012，29(2)：103-105.

[7]许丹.案例教学中的学生行为分析[J].江西财经大学学报，2008(6)：113-117.

(责任编辑孙艳玲)