有机合成课程采用对分课堂-网络协同教学模式对人才培养的影响

杨俊娟，王君文，郝朋飞

(山西师范大学化学与材料科学学院，山西 太原 030031)

0 引言

人类的生活越来越离不开有机合成，从以前的有机试剂、染料到近代的药物、维生素和高分子材料以及各种具有特殊性能的现代材料，大多数都是有机合成的产物[1]。培养优秀的有机合成人才，对国家科技发展具有重大意义。通过有机合成课程教学，教会学生专业知识同时，还可培养学生独立思考能力及通过已有的知识解决实际问题的能力。此外，有机化合物结构千变万化，极具魅力，也能培养学生从科学角度来欣赏美、创造美的能力，为此，教好有机合成对人才培养至关重要[2]。

1 有机合成课程学习现状及人才培养难点

随着现代科学的迅速发展，有机合成研究领域中新反应和新理论大量出现，使有机合成的教学内容发生了巨大变化。面对有机合成繁杂且庞大的存量学习内容及快速增长的增量知识，若想让学生充分学好有机合成并能融会贯通，对于有机合成化学老师来说，挑战巨大。同时，伴随着科技的迅猛发展，对有机合成人才培养也提出了更高要求，培养人才在具备扎实专业知识的基础上，还需具备较强的创新意识和实践能力。

1.1 有机合成教学挑战

(1) 教学内容多。有机合成内容庞杂、涵盖知识面宽、涉及有机化学反应类型繁杂，且各大类型反应间极易混淆、系统性差，学生普遍反映该课程难学、难记、难掌握。

(2)教学方式难以取舍。目前大学教学方式可分为两大类型：①讲授式。其特点是讲授知识量大，适用于内容较多、新知识较多的理科课程体系。教师是课堂知识的主体，而教学效果多依赖于教师的讲课方式。②讨论式。讨论式教学主打启发式教学，学生根据一个主题，在学科知识的基础上，进行头脑风暴，能培养创新意识。在该模式教学中，教师的讲解时间有限，学生若开展有效讨论，要课后预习，对学生基础及自学能力要求很高。而大学课程的专业性很强，在没有指引情况下自主预习很容易因受挫而草草了事。

1.2 有机合成人才培养难点

(1)培养人才技能需求难兼顾。作为师范院校学生，培养的学生毕业后去向不同，其对知识的需求也不同。这些学生一类是毕业去向企业，一类是参加考研升学及考编，另一类是免费师范生，毕业需去基层任教。考研学生希望多讲一些理论及和考研试题相关的知识，而企业及免费师范班学生希望能多些和生活相关的有机合成知识体验。这就导致了所培养人才对知识的需求不一，若要兼顾，实属不易。

(2)所培养人才创新意识和能力薄弱。传统教学以填鸭式为主，学生习惯于被动学习，不注重逻辑思维能力和独立思考能力的培养，学生的实践能力和解决问题能力不足，这均导致了学生创新意识和能力的薄弱，这将很难适应社会的快速发展，长久下来，将面临被淘汰的风险。

2 对分课堂教学模式简介

数年来，国内的有机合成教学工作者对传统有机合成教学中存在的问题进行了深入思考，结合自身多年的教学经验，提出了许多卓有成效的改革探索[3]。其中，“对分课堂”是普林斯顿心理学博士、复旦大学心理系教授张学新老师在2014 年提出的一种新教学方法[4]。“对分课堂”的核心理念是将课堂时间进行“对分”，一部分课堂时间分配给教师进行讲授，另一些时间分配给学生来进行讨论。该教学方法也称为PAD 课堂(PAD classroom)，是把教学过程分为三个阶段，分别为讲授(presentation)、内化吸收(assimilation)和讨论(discussion)。

目前，“对分课堂”在国内高校受到广泛关注，并取得了一系列教学成果[5]。将“对分课堂”教学方法应用到有机合成课程的教学中，将有望解决上述问题。“对分课堂”以学生自学为重点, 采用讨论和提问的方式对学生的自学情况进行检查和评估，提高“有机合成”讨论效率，同时也能促使学生课下主动学习，使学生充分发挥学习的主观能动性，有利于人才综合素质的培养。

3 线下课堂现状分析及网络教学多场景适应性

线下课堂，也即面对面授课，是一种传统且古老的教学活动方式，有以下优点：(1) 互动性强。教师和学生能够直接沟通和交流，教师能随时了解学生的学习状况，并及时调整自己的教学方法和内容；学生也可及时向老师反馈问题，学习效率很高。(2)实践性强。面对面地上课可以使学生更快地将理论知识与实践操作相结合，老师可通过实验、案例分析等方式强化知识应用，提高学生实践能力。(3)增强学生学习兴趣。浓厚的兴趣是学习的强大驱动力，而学习兴趣的培养离不开老师的启迪。线下教学有助于培养老师和学生的情感，学生可调动五官来学习知识，逐步培养学生学科敏锐性，从而提高学生探索知识的兴趣。

线下课堂有以下方面不足：(1) 课堂教学效果高度依赖学生和老师当天的状态，优秀的教师或学生会为好的课堂状态预备自己。但是也会存在诸如疲劳、亚健康、生理周期等情况，影响老师的课堂发挥及学生对课堂知识的吸收，致使教学效果受到影响。(2)学生学习方式及记忆能力差异大。课堂知识的理解有多个层次，深层次学习是知识背后对学科哲学的深度理解和范式思维模式养成。而这些深层次的内容是需要对课堂讲授知识思路的连贯性理解及课后复习而习得。学生对知识的诉求不同，个体学习方式及记忆能力也不一样，课堂一次性知识传授难以满足学生的多方面需求。部分学生会辅以课堂笔记形式来强化学习效果，但课堂记录笔记的过程会影响学生在课堂的深度思考及学习连贯性。(3) 一旦掉队，很难跟上。有机合成课程系统连贯性强，综合性也很强。学生一旦因病等请假，在没有老师引领情况下，仅靠课后自学，很难充分掌握知识，从而形成掉队现象，一旦掉队，就很难跟上，甚至导致后续挂科。大学课堂也应该多一些容错空间，当学生想要追赶时，提供更多的便利。如果能借助网络教学，将课堂授课过程形成影像资料存储并通过网络共享给学生，学生便可反复观看，有望解决这一问题。

同时，网络教学可不受时空限制，能适应多种环境，无论是平时，还是疫情等特殊环境，都可正常开展教学，具有“平急两用”的特点。

4 对分课堂与网络协同教学模式实施

4.1 有机合成“对分课堂”安排

有机合成共安排32 学时，16 次课，每周上课二次(周二和周四)，每次连续两节课，每节课45 min，其中最后一次课(2 学时) 为考试课；人数在30～40 人之间，将学生分成6 个小组。根据对分课堂理念，从第二次课开始实施对分课堂教学模式。根据有机合成课程的上课时间安排，在两次课上采用不同的交流讨论过程。周二安排为大讨论环节，第一节课组织学生对上周讲授的内容进行回顾讨论，探讨课程内容，并引导学生思考，对其进行逻辑思维能力训练，促进其深度学习，同时也通过提问、作业方式来评估学生对基础知识的理解程度。第二节课上，教师对新的知识框架、基本概念、重点难点进行讲述；下课后，老师将讲解内容转录为视频，借助网络教学平台分享给学生。学生调阅学习资料并回顾视频，借助作业对讲授内容进行深度的内化吸收，加深理解，也为周四的分组讨论课做准备。周四安排小讨论环节，分出约1/3 的时间带领学生复习重点及解决上次课学习中的难点；另外2/3 时间讲授新的知识，并作为下周二大讨论的主旨内容。

4.2 网络平台协同对分课堂助力教学效果

目前手机普遍程度非常高。课堂借助手机“对分易”教学平台，探索其对有机合成的助力作用，且已积攒一些经验并取得不错效果。“对分易”教学平台是一款互联网教学辅助工具(图1)，普适性强，可配合多种教学模式，有方便的作业批阅、快捷的微信互动、实时的课堂反馈及便捷的课堂分组特色。该教学平台节省了老师的时间，同时，将上课过程以PPT 幻灯片录制、腾讯会议、钉钉会议等模式转录为视频，上传到该平台的课程资源模块中，学生能够实时回放，从而课后回顾，进行查漏补缺，实现深度学习，强化学习效果[6]。

图1 “对分易”教学平台模块

4.3 “对分课堂”实施举例

以氧化反应为例，进行“对分”讲授，拟分配2 个学时(90 min)。分为三个阶段，安排如下：

第一阶段：讲授，时间45 min(包括安排讨论问题及课后学习内容)

在本阶段，先给学生讲述氧化反应的基本概念，让学生学会判断原料到产物所发生的反应类型；然后重点讲述醇、碳碳双键、碳碳键断裂、碳氢键的氧化反应产物及其氧化机理，让学生明白反应的具体发生过程。随后介绍氧化试剂的特点及其可氧化的底物(试剂特点包括但不限于氧化条件、区域选择性、氧化剂的改性)，该部分属于难点、易混点，故给其时间消化前面讲授的基础知识。

第二阶段：课后自学讨论(学生自行安排时间)

在本阶段，通过“对分易”教学平台的“习题”功能，向学生发送3 道作业题，写出由原料生成对应产物可选用什么氧化试剂，其依据是什么；举例说明在不同氧化试剂的作用下，可能产生什么样的副产物。

学生可在“对分易”教学平台上直接答题( 可利用学生的碎片化时间)，或在习题本上解答后拍照上传来答题。

同时，利用“对分易”教学平台的“随机分组”功能，将本班学生自动分为六组，指定组长并将分组结果一键“发送分组通知”给学生。

第三阶段：讨论时间安排45 min

本阶段为讨论部分，又可分成两小块：每个小组成员的小讨论(15 min)和大组间的大讨论(30 min)。小讨论的内容是这次布置的作业题，每两个小组讨论一个习题，课堂随机分配，学生以小组为单位课前自行安排座位。

上课开始后，通过“对分易”教学平台的“考勤”功能，利用15～30 s 的时间对班级学生进行考勤。

考勤结束后，介绍这次讨论学习的内容以及小组讨论习题分配。

在该讨论部分，小组成员彼此交换意见，小组提出问题，相互解答，标记出相互都解答不了的问题。

在大讨论阶段，每小组均选择一个代表来陈述自己小组讨论的结果，并提出其疑问；再选取另外一组同学，请其陈述自己选择的试剂是否和该组一样。如果一样，则要求第二组同学依据所学知识，对其内容进行评价，并回答第一小组的疑问，再提出自己小组的问题；如果不一样，提出自己小组讨论的结果及疑问。

其他小组按习题顺序，依次安排分别陈述。

六个小组均陈述完后，老师依据其共性问题和疑问统一讲解。

5 对分课堂与网络协同教学模式对教学效果及人才培养影响

有机合成课程中采用对分课堂与网络的协同教学模式取得了很好的教学效果，培养出来的学生具有较强的独立思考能力、思辨能力、实践操作能力和深度学习能力，创新意识也有所增强。

5.1 协同教学模式对课堂效果的影响

(1)节约时间，提升教学效果。采用线上“对分易”教学平台，节约了课堂上点名、分发作业、提交作业以及分组时间，在保障学生作业、考勤效果的基础上，极大程度地节约了课堂时间。同时，这种扁平化的作业提交、批改、信息发送的师生互动模式也拉近了学生和老师的关系，师生互动性增加，课堂上教师讲授知识更易入耳，这提升了教学效果。

(2)学生查漏补缺不掉队。查漏补缺是学习过程中很重要的一个环节，这能够提高学生学习效果。借助PPT 录课、腾讯会议等多媒体及网络工具，将课堂教授内容及学生讨论过程转换为视频资料，并上传至“对分易”教学平台资源模块，学生可随时回看，进行查漏补缺，充分考虑学生学习的个体差异。出现因病请假等情况，学生也不掉队。腾讯会议等网络平台也可以线上上课，故该模式也具有“平急两用”特点。

(3)学生有机合成知识扎实牢固，能有效融会贯通。此教学模式可激发学生学习热情，专业基础更为扎实，且在讨论过程中能够对所学知识更好地融会贯通。

5.2 协同教学模式对人才培养的影响

(1)增强人才自主学习能力和思辨能力。大学生处于风华正茂的年岁，身心均处于最佳状态，讨论能调动学生思考积极性。以老师教授的知识为中心，分组讨论，用头脑风暴形式激发学生上课思考的积极主动性。课堂上从老师敲黑板等督促学生学习的方式转变为学生积极主动参与教学过程，极大提高了学生自主学习能力。同时，课堂讨论及发言也锻炼了学生的思辨能力。

(2)增加培养人才的学习深度。对分课堂分为知识讲解和讨论运用两部分。课堂的讨论过程可培养学生的逻辑思辨能力和实践能力。同时计论过程是一种以问题为导向的学习方式，能够帮助学生深入研究知识的本质和内涵，能够在讨论过程中发现问题、解决问题，从而加深对知识的理解和掌握，提高学生学习深度。

(3)增强人才的创新意识。有机合成采用该教学方式后，所培养学生具有较强的学习主动性，掌握知识扎实牢固，学生学习有深度，独立思考能力和思辨能力较好，综合素质强。这均激发了学生的创新意识，毕业后无论从事何种工作，都能够胜任，其创新精神和独立自主学习能力也能适应社会的高速发展而不掉队。

6 结语

培养优质的有机合成人才对社会发展非常重要，这也需要教师和学生的双向努力。文章在有机合成课程中采用对分课堂和网络的协同教学模式来实现人才高质量培养。此教学模式环境适应性广，借助网络教学，可不受环境影响，具有“平急两用”特性。用此教学方法培养的人才有机合成基础知识扎实，融会贯通能力强；能够积极参加课堂讨论，学习意愿强，独立学习和逻辑思辨能力强，且能够深度学习，创新意识增强，进入社会后能适应多种工作场景。