秦亚娟,黄长高,厉廷有
(南京医科大学,江苏南京 211166)
有机化学是主要研究有机化合物的结构、性质及反应机理等问题的一门学科。它与人们的生活息息相关,例如中学化学就有如下题目:“蒸馒头时,在发酵的面团里加入一些纯碱,其作用是什么?”答案是既除去面团里发酵生成的酸,又通过中和反应生成的CO2使馒头蓬松而体积增大,生活的点点滴滴渗透着有机化学的知识。“有机化学”是临床药学专业的主干课程之一,同时也是医学专业的基础课。它对于后续课程,例如“生物化学”“药物化学”“临床药物化学”“天然药物化学”“药理学”“微生物学”等后续课程的学习具有重要作用。
自2003年起江苏省实行“3+2”高考考核机制,对于江苏考生来说,必考的3门科目是:语文、数学和英语,化学并不是必考科目,这就直接导致了大一新生化学基础参差不齐,水平悬殊。未选考化学的大一学生普遍有以下4个特点:(1)思想压力大;(2)知识接受速度慢;(3)理解程度低;(4)考试成绩差,高分段学生人数偏少,平均分偏低[1]。深知自己化学功底差,担心考试挂科对奖学金评定和毕业造成影响,对于“有机化学”课程普遍有畏惧心理。同时,由于高中基本没有学习化学,知识结构上存在盲区,在化学解题技能方面所接受的训练也不够,未学会走,直接学习奔跑,学习过程中困难重重。例如“有机化学”第一章的内容分子轨道理论是个难点,同时也是一个重点,在后续章节中都有渗透,但是化学功底薄弱的学生却在此频频翻车,学的云里雾里。加之“有机化学”相对抽象,知识点繁多,而课时量少,多重打击加重了学生的心理负担,使得学习的兴趣减弱。
目前,“有机化学”普遍的教学方式是以授课为基础,主要以老师讲授,学生听的方式,教学是以教师为中心,学生处于被动接受知识的地位。整个学期下来,老师讲完,学生忘得也差不多了。考试模式的不足主要体现在以下几点:(1)考试形式单一,多采用课程结束时一锤定音的期末闭卷考试制。一方面,学生的总评成绩=期末考试80%+平时成绩20%,如果是大于100名学生的大班教学,在课程内容繁多,课时量有限的情况下,占20%的平时成绩就如同虚设。另一方面“一考定成败”容易造成学生学习的目的是为了考试过关,上课不认真听讲,考前临阵磨枪,死记硬背,知识学的不扎实,基础不牢,主要以短期记忆应对考试,考完很快就忘记了。例如平常问问题的学生很少,每节课后,只有1~2个学生问问题,但是临近期末考试,成群结队的团团围住任课教师问问题。又例如上学期醛和酮章节学习的羟醛缩合反应,在下学期学习碳负离子的反应章节中提到时,80%以上的学生不记得羟醛缩合反应的机理,这就造成了知识点的脱节。(2)考试内容偏窄,一次笔试难以按教学大纲的要求覆盖课程的主要知识点,难以体现“有机化学”课程的特点。(3)命题缺乏科学性,“有机化学”课时量大,属于基础课,选修的学生人数多,命题时几个专业用相同的试卷,不同专业成绩参差不齐,命题时往往会降低考试标准,评分标准也不太合理。例如针对临床药学专业、药学专业、临床专业的“有机化学”试卷侧重点应有差异[2]。
目前,高校教师招聘主要是教学科研岗,承担“有机化学”课程教学的主力是青年教师。青年教师群体普遍科研压力较大,同时又面临着组建家庭、生育子女等诸多事宜,使得教学上投入时间、精力有限。由于慕课、微课等需要花费大量时间和精力,教师往往会觉得心有余而力不足。
为适应现代药学教育的发展,本文分析了现行“有机化学”教学的不足,结合教改实践,对临床药学专业“有机化学”教学方法、考核模式等进行了改革实践,并对进一步开展教学改革提出思考。
对临床药学专业未选考化学的新生,制定了一套行之有效的应对策略:(1)邀请临床药学专家举办学习讲座,讲述“有机化学”在临床药学专业体系的必要性和重要性,以及“有机化学”课程的知识构架和学习方法,一方面激发学生学习的兴趣和热情,另一方面教授学生学习方法,增强学生学习的信心。(2)开设药物合成反应选修课,使学生在学以致用中体会学习的乐趣,同时夯实基础。(3)通过课程学习网站、微信群等方式定期推送“有机化学”知识点的文章,查漏补缺。
针对考核模式的不足,结合本校实际情况和其他兄弟院校的成功经验,进行尝试。教师实行统一备课,针对不同专业设置针对性教学考试大纲。增加平时测验次数、增加期中考试,降低期末考试比重、加强实验考察项目,实验考试实行机考和实操两项,一方面考察学生的实验知识,另一方面考察学生实际操作能力,考试成绩由原来的总评成绩=80%期末成绩+20%平时成绩,改革为总评成绩=50%期末成绩+20%实验成绩+20%期中成绩+10%平时成绩,任课教师在开学第一次上课时向学生公布,使学生做到心中有数。
构建课程网站实行:(1)在线作业发布和提交,教师可以在课程网站上传发布作业,老师可以随时查看学生作业提交情况、提交时间、提交次数等信息。作业批改之后,再返还给学生,教师可以总结归纳学生的知识点学习程度,查漏补缺。(2)在线答疑论坛,学生进入讨论组后,发言提问,教师进行答疑,同时学生之间可以互相答疑,增强师生的互动。例如,我们团队“有机化学”课程网站上答疑论坛的“有机人名反应接力游戏”,题目要求是:跟同学们做一个小游戏,大家依次跟帖,列举一个有机化学人名反应,备注:所列举的人名反应必需是楼上没有列出来的。当天的论坛有133个人次的学生参与了此游戏的互动。例如,有学生回答了,“Beckman重排:酮与羟氨反应生成酮肟,后者在PCl5或浓硫酸等酸性试剂作用下生成酰胺”,同时也画了Backman重排的机理。参与互动的老师跟帖“加鸡腿!”立即有学生跟帖Cope消除反应的反应机理。师生的互动,极大地提高了学生学习的热情,有利于激发学生学习的主动性和积极性,提高学生的参与度。(3)在线考试,例如实验安全培训结束后,开展实验安全知识考试,只有通过的学生才有进入实验室的资格,未通过的学生只有通过再次测评达到要求后才能取得资格。(4)在线自测题库,老师在每个章节设定相应的习题,安排学生在固定的时间内自测,可以帮助学生及时巩固知识点。构建课程学习网站,可以实现教师与学生的一对一学习。
以授课为基础的学习、以案例为基础的学习(CBL)、以问题为基础的学习(PBL)教学的引入,有利于激发学生学习的主动性和积极性,提高学生的参与度。例如,在手性化合物章节开展PBL教学,学生带着问题学习该章节。在羧酸章节的案例教学:阿司匹林(Aspirin)是临床上常用的药物,应用范围极广,包括治疗感冒发热、关节痛、风湿病等,预防短暂脑缺血发作、心肌梗死、人工心脏瓣膜和静脉瘘或其他手术后血栓的形成等。由于副作用小,适用范围广,阿司匹林被赋予了“神药”称号[3],阿司匹林的结构是乙酰水杨酸,给学生设置的问题是:(1)阿司匹林的合成路线有哪些?合成原理是什么?比较不同路线的优缺点?比较不同酰化试剂的反应难易程度?(2)如何鉴别反应结束?反应产生的副产物主要有哪些?如何提高阿司匹林的产率?(3)后处理:混合溶剂重结晶的原理是什么?重结晶过程中应注意什么?(4)纯度鉴定:阿司匹林纯度如何检测?水杨酸如何检测?除熔点测定外,鉴定阿司匹林纯度还有哪些可行的方法?
通过几个问题使学生认识药物合成的流程,从前期合成路线调研,反应监测、后处理到纯度分析有一个整体的学习。通过查阅文献,学生们设计的路线主要有3种(见图1),大部分学生都以水杨酸为起始物,选择不同的酰化试剂合成阿司匹林。第一种路线产率较低,反应温度高,需要用到硫酸做催化剂,同时副产物较多。第二种路线反应的产率较高,反应温度80~90℃,要求无水,也需要浓硫酸或者浓磷酸做催化剂,副产物较少,产物纯度高。第三种路线产率较高,常温反应,对无水的要求比较高,无需催化剂,基本没有副产物,产物纯度高。通过比较3个反应,可以让学生深刻学习到酰化试剂的反应难易程度为酰氯>酸酐>酸。同时给学生们讲述酯化反应在药物合成中的重要性,在药物合成中常利用酯化反应将药物转变为前药,用以改变药物的生物利用度、稳定性等。通过此类教学方法,增强学生学习“有机化学”的主动性和系统性。
图1 阿司匹林的合成路线
南京医科大学实行了优秀本科生科研导师制,成绩优异的学生选择了药物化学实验室,接手课题,查阅文献,选择合成路线,同时老师给予建议和指导,把课本上理论知识应用到实践。例如本学期在本课题组实习的学生,做了很多芳香胺制备的反应,各种方法的尝试,对于氨的制备章节有了更深的认识。不仅如此,学院每年都有省级、校级大学生创新训练计划,学习优秀的学生有机会从课堂走进实验室,从理论走进实践。发展教、学、研深度融合的教学方式对于学生和教师来说是互惠共赢的,不仅学生可以增加学习的兴趣,深入学习课本理论知识,还可以实现师生产生共同的科研成果,成效显著[4]。
在信息化迅速发展,现代教学改革不断深入的背景下,虽然“有机化学”的教学遇到的问题诸多,但耐下心来,针对临床药学专业的特点,借助信息化的教学手段,必然取得立竿见影的效果,相信在不断的实践与改革过程中,“有机化学”的教学会取得师生都比较满意的效果。