高校“有机化学”课堂教学改革的探索

彭进松 赵公元 李 雪 陈春霞 史瑞欣

(东北林业大学 化学化工与资源利用学院,黑龙江 哈尔滨 150040)

在新时期大背景下,拔尖创新人才的培养是新农科建设的关键因素之一,“有机化学”课程是高等农林院校农学、林学、植保、林业工程和木材科学等多个学科和专业都涉及的基础性课程之一。通过“有机化学”课程不仅能使学生全面掌握有机化学的基本知识、理论和技能,还能培养学生的逻辑思维能力和研究能力[1]。“有机化学”作为一门重要的专业基础课程,具有化合物数量庞大、立体结构复杂多变、反应机理抽象难以理解、章节内容衔接不紧凑等特点,学生很难在短时间内掌握如此多的理论知识[2-4]。因此,为了提高课堂教学质量与效率,“有机化学”的课程改革势在必行。在日常学习中,课堂教学还是以传统的“教师讲,学生听”的填鸭式教学方法为主,这很难调动学生参与课堂教学的积极性,致使课堂教学效率较低,教学效果不佳。如何在有限的课堂时间内充分调动学生的积极性,使学生积极参与到课堂教学活动中,锻炼学生的观察能力和科学思维能力,全面促进学生综合能力的提高,并在课堂上实现从以教师为主导到以学生为主体的转变,已成为“有机化学”教育工作者关注的焦点[5,6]。

1 高校“有机化学”课堂教学现状分析

1.1 教学内容繁多,课堂时间有限

“有机化学”是一门难度系数高、知识体系复杂、理论抽象的基础课。多数有机化合物具有结构复杂、性质活泼等特点,所涉及的相关反应众多,而且反应机理晦涩难懂。更为不利的是,多数学生基础知识薄弱,很少有学生能真正灵活运用化学知识,学生在学习过程中普遍感到困难[7]。此外,随着教育教学体系的改革,提倡多元化培养学生,课堂授课时间一再压缩,每节课包含太多的知识点,在有限的课时内,学生很难及时理解、消化、吸收和掌握这些抽象的内容。长此以往,使得学生的学习缺乏积极性,同时对后续相关课程的学习产生了倦怠的情绪[8]。

1.2 教学模式单一,学生缺乏学习积极性

大多数高校“有机化学”课程采用传统的教学模式,主要包括理论教学、课堂实践、课后复习和实验验证。大多数停留在以教师“独白式”讲授为主的阶段,学生参与课程设计的机会很少,更多的是教师的独角戏,学生只能被动地接受知识,整个教学氛围处于单一的知识传递过程。在这样封闭的教学环境中,学生虽然记住了知识,但是大多数学生对化学知识的掌握只停留在“记忆”层面,不利于培养学生分析问题和解决问题的能力,严重抑制了学生主观能动性和创新能力,这种落后的教学模式和陈旧的教学观念急需改变[9,10]。上一轮的教学改革提出了教学过程应该是以学生为主要参与者的双向活动。学生才是认识的主体,教师仅仅起着引导作用的教育理念。因此,在教学过程的设计中,教师应该改变单一的教学模式,充分发挥学生的学习主动性和创造性,使学生保持较高的兴趣和良好的心理状态,在课堂上能够积极思考,敢于提问,勇于探索和创新,从而达到提高学习效果的终极目标。

1.3 课后问题较多,学生失去自主学习欲望

在传统的教学模式下,课堂教学效果不理想,学生对知识的理解和接受能力参差不齐,学生的学习积极性不高,复习不及时,在完成作业时经常遇到问题。调查结果表明,随着课程知识的加深,学生的听课效果下降。学生们遇到的问题积少成多,逐渐失去对有机化学的学习兴趣[11,12]。此外,教师通常有自己的科研任务和教学任务,在教学方法和教学理念上仍沿袭传统,教师在课堂上注重传授知识点,课后不能及时了解学生的掌握情况。对于学生不懂的地方,不能给予及时巩固复习,这使学生失去了自主学习的欲望。因此,我们需要在教学过程中不断探索,深化改革。在教学中不断调整教师的教学方法,注重学生的学习效果,让更多的学生做到课堂的知识在课堂中消化,课后的问题能够自我解决,让同学们看到自己的进步,更加有学习欲望,也提高了老师的教学质量和效率。

2 高校“有机化学”课堂教学改革和策略创新

2.1 优化课堂内容,突出学生在课堂中的主体地位

在新一轮的教学改革中,更加强调学生在课堂中的主体地位。首先,在有机化学的教学过程中,大学教师必须改变传统的教学观念,根据人才培养方案重构教学内容。教学内容主要有三点较为重要,即知识的广度、深度和延展性,通过对教学内容的重构有利于培养学生的发散思维与创新意识。在课堂教学过程中,不仅要注重理论知识的讲授,更要注重知识点的实用性,帮助学生消化、理解和运用知识,激发学生们的学习兴趣和欲望,充分调动学生学习有机化学的积极性,增强学生参与学习的主动性,有效提升学生的学习效果,真正体现学生在课堂中的主体地位。其次,在教学过程中,想让学生真正成为获取知识的主体,就必须让学生学会自己阅读,独立思考。同时,大学教师应将最新的科研成果与课堂教学相结合,激发学生对新知识和新事物的求知欲。在优化教学内容时,教师不仅要从多角度、多层次、全面地解读每一个知识点,还要研究学科的新知识、发展趋势和动态,并且将这些学科的前沿知识融入课堂设计中,使学生们对本学科的前沿动态有充分的了解,更好地调动学生们对于本学科的学习积极性[13]。课后,教师应提出问题并指导学生通过数据库检索相关资料,以便学生在大学期间掌握收集、整理和总结文献的方法。学生将来可以根据自己感兴趣的方向,利用互联网拓展前沿知识。这样可以提高学生的综合能力,凸显学生在课堂上的主体地位,打破学生被动听课的局面,最大程度地提高课堂教学的效果。

2.2 创新教学方法和手段,充分发挥学生主观能动性

目前,我国高等教育的教学大多采用传统的课堂板书与多媒体教学相结合的方式,教学方式较为陈旧。随着时代的发展,高校教师可运用的多媒体辅助教学也在不断更新,例如“雨课堂”“慕课”“超星学习通”等。将现代网络技术应用于有机化学教学的全过程,不但可将枯燥的知识变得更加生动,也能更大程度地调动学生的学习积极性,使课堂的教学质量得到更大的提升。

首先,在课堂教学设计中,根据教学内容,合理使用小组讨论的学习模式。老师提出系列问题供学生分组讨论。学生通过阅读课本和查阅资料,在小组内交换意见,共同分析问题、解决问题,改进和提高对知识的理解,最终达成共识,并向全班阐述本组的观点。在参与讨论过程中,学生对知识的理解存在问题会被暴露出来。而且在小组讨论和发言的过程,还可以提高学生解决问题和语言表达的能力。我们不仅要让每个人都积极参与,还要让讨论小组处于有组织的状态[14]。通过自由讨论的方式,充分发挥学生的主观能动性,挖掘和发挥学生的才能,培养学生的逻辑思维和语言表达能力,让学生感受到参与的成就感。最后,教师要进行总结和点评。这样,学生不仅可以掌握更扎实的知识,而且可以提高自己的独立思考能力、语言表达能力和组织能力,有利于学生的全面发展。

其次,在传统的教学中,教师仅仅通过板书和口述的方式来解释化学反应中复杂的反应过程、前线轨道理论、电子跃迁、不同官能团的反应机理等。现在教师可以利用多媒体图像,通过二维或三维动画模拟这些过程,使学生更容易理解这些知识点,有效地突破教学难点[15]。以前教师经常使用球棍模型演示复杂的立体化学结构,这有一定的局限性。例如,有机分子的三维立体结构是复杂难懂的知识点,现在教师可以利用多媒体播放更直观的视频片段把这些分子、原子结构色彩化、三维化、动作化,使晦涩的知识更丰富、更形象、更生动,加深学生对抽象知识的理解和记忆,加强教与学的互动,从而使课堂的教学效果得到更大地提升[16]。

在新冠疫情的影响下,线上线下混合式教学模式已然成为高等院校教学的必然趋势。各学校通过不断推进和深化课堂教学改革,将原有的线下教学模式逐渐扩展到网络教学和视频教学等线上模式,从而开启“后疫情时代”高校新型教学模式。教师可以根据教学内容和教学目标,通过制作专题视频来设计课堂内容。学生可以反复学习知识点,加深对知识点的理解[17]。高校还可以建立网络教学平台,学生可以查询和下载教学计划、点播多媒体课件、在线观看教学视频、在线完成练习测试、在线提交作业。而且高校教师也可以通过网络平台进行线上授课,线上讨论与答疑,线上批改作业等。网络教学模式极大地增加了学习的便利性,培养了学生利用网络获取、分析和处理信息的能力,从而有利于培养学生自主学习的能力。

2.3 深化课程改革,充分体现专业特色

有机化学是化学学科中极为重要的一个分支,也是化学、化工、材料、生物、医药等化学近源专业开设的一门基础课程。通过“有机化学”的学习不仅能促进学生对于化学基础理论的理解,也能培养学生分析问题、解决问题的能力。因此,深化课程改革,将教学内容与各学科紧密结合,具有十分重要的意义。在充分了解“有机化学”教学特点的基础上,结合专业特点,力求为不同专业的学生找到合适的教学方法。例如,对于药物化学专业的学生,主要解释和适当扩展有机化学中涉及药物分子合成的相关反应类型,并在实验教学和评估中增加药物合成实验。食品专业的学生应重点学习食品中常见物质的结构、理化性质、合成方法等基础知识,真正做到理论与实际相结合,学以致用,适应专业发展。最后,教师还应与学生分享与专业相关的最新科研成果,通过了解和学习前沿成果,不仅实现科研与教学的相互促进、相互影响、共同发展,也可以激发学生的学习兴趣,实现高效的课堂教学[18,19]。

2.4 采取多种形式考核方式,有效评价学习效果

教学评价与考核方式在高等院校的教学中起着至关重要的作用,采用何种考核方式才能更有效地调动学生的学习积极性是我们每一个高校教师应该研究的课题,特别是对于“有机化学”这样一门较为复杂的应用型基础课程来说更是如此。大多数学生觉得有机化学知识琐碎乏味,晦涩难懂,考试之前来一番“死记硬背”,考试之后忘得“一干二净”,已成为学生学习“有机化学”的行为习惯[20]。一直沿用的传统考核方式很难准确反映出学生对“有机化学”知识点的掌握情况。因此,高校应采用多种形式的考核,准确把握学生对有机化学知识的学习情况,不断更新考核方法,对整门课程进行全方位的评价。课前通过在线网络教学平台为学生安排教学任务,课前预习和线上答题,根据答题情况及时调整教学内容,多角度评估学生的学习情况。学完一章后,以综合题的形式对学生进行测试,避免仅依据平时的作业成绩作为学生的平时成绩。另外,通过布置读书报告或专题小论文等方式,考查学生对教学内容的理解以及运用知识分析和解决问题的能力,也可以提高学生的科研能力。对于期末考试,则主要考查学生运用基础知识的能力。通过科学、多角度的评估,了解学生的真实水平,从而进一步提升学生对有机化学知识和技能的掌握。

3 前景与展望

教学改革的工作是一项长期、复杂、艰难的系统性工程,并非一朝一夕可完成的,需要循序渐进地进行。要改变传统的教学内容体系和教学模式,必须大胆设想和努力尝试。在教学过程中,教师不仅要完成知识的传授,还要注意教学方法的改革。通过课堂讨论有利于充分发挥学生学习的主观能动性,增强学生的独立性和自主性。而多媒体教学解决了课时紧张的问题,使学生能在短时间内学习到大量的化学信息,突破了教学难点,提高了教学效率。理论与专业相结合、理论与实践相结合的方式,更有利于培养学生的科研和创新能力。采用多种形式的全面考核方式可以避免学生为了考试而学习,这是未来考试改革的方向,但要真正实现教、学、考一体化还是一个漫长的过程。

总而言之,课堂教学改革需要适应社会和时代的发展,体现出现代教育的思想和理念。虽然大学“有机化学”的课程改革还处于初始探索阶段,但各高等院校和广大教师有着较高的热情,只要大家能够始终贯彻课程改革的理念,改变教学方式,增加学生参与度,激发学生的求知欲与探索能力,不断探索,共同努力,发展和深化教学改革,一定会取得可喜的成绩,高校一定会培养出更多“有理想、有本领、有担当”的全面发展的人才。