如何提升矿物材料类有机化学教学质量的探讨*

冯 丽，杨春成

(河北地质大学 宝石与材料学院，河北 石家庄 050031)

有机化学是材料科学与工程专业的一门重要的专业基础课。我校的材料科学与工程专业的主要特色是矿物材料。矿物材料学是研究矿物原料的特性(矿物原料成分、结构、性能、产状及相互间关系)，矿物材料组成与结构、性能与使用效能、制备工艺、材料设计，以及它们之间关系的科学[1]。矿物材料学是材料科学与工程的一个重要组成部分，其研究的范畴也离不开材料科学与工程要研究的几个要素(材料的组成与结构、制备工艺、性能与应用等)，而研究这些要素都离不开有机化学的相关知识。

有机化学的知识含量丰富、有机化合物众多且结构复杂、有机化学反应机理抽象难懂。对于不同学校的不同专业，都需要根据专业特点和本专业的实际情况，探索适合自己的有机化学课程教学的方式方法。我们查阅了相关文献资料，目前对材料科学与工程专业的高分子材料、功能材料、新能源材料等方向的有机化学课程教学改革的探索较多[2-4]，很少有矿物材料类有机化学课程教学改革的探索或实践方面的文献资料。根据我们近些年的教学经验和实践，本文拟从教学内容、教学方法、考核方式等方面对如何提升矿物材料类有机化学课程的教学质量进行探索。

1 教学内容的精选

1.1 根据学生的知识储备进行选择

我校材料科学与工程专业的学生来自全国各地。有机化学的知识储备主要来自于中学阶段。经过调查问卷发现，学生中学学习的教材版本不尽相同，高考时所考的内容也不完全相同，所以学生的有机化学知识背景也有很大不同。另外，近几年入学的学生都是高考改革以后的考生，有的学生高考时未选择化学这门课程，这些学生的知识储备仅停留在高中毕业考试的阶段，所以这部分学生的有机化学基础较为薄弱。

鉴于每一届学生的学情不同，教学内容在不偏离教学目标的前提下，每年都会根据实际情况进行微调。调整时的依据主要有两个方面：一是根据对学生的调查问卷情况进行。二是根据授课时学生的反应情况进行实时调整。笔者认为，第二方面的依据是更重要、也更准确的。在授课过程中，学生有没有听明白，是否真正理解了所讲内容，可以根据学生的语言、表情等反应出来。如果学生真的听懂了，他们就可以跟教师有很好的语言互动，且表情是轻松愉悦的；如果没有听懂，多数时间学生会沉默不语，表情也会略显茫然。因此，教师应根据学生的实际反馈情况对教学内容进行实时调整。

1.2 根据专业特点进行选择

关于有机化学的教学内容，针对不同学校的不同专业，侧重点必然不同，这在其它文献中也有提及[2-4]。目前，对矿物材料的研究，主要集中于矿物材料的基础、环境矿物材料、能源矿物材料、医药用矿物材料、农业用矿物材料等方面[5]，即对于矿物材料的组分和结构、矿物材料的制备、矿物材料的性能和应用等都涉及有机化学的知识。因此，在教学内容的选择上，要重点选择跟矿物材料直接有关的内容，少选或不选跟矿物材料关系不太密切的内容。

1.3 根据学时情况进行选择

我校材料科学与工程专业的有机化学课程仅为32个学时。鉴于学时较少，我们选择了吕海霞主编的《材料有机化学》作为主要参考教材[6]。该教材的编排，注重基本理论和基础知识，删减了一些理论性较强、较难且跟材料类专业关联不太密切的内容。教材内容简明扼要、通俗易懂，既实用也够用。考虑到我校材料科学与工程专业学生的知识储备、教学时限、专业需求等情况，我们也对本教材的相关内容进行了调整和补充，具体如下：

1)删除了部分内容。教材第10章主要介绍β-二羰基化合物及其在有机合成的应用，本章内容跟矿物材料关联度较小，故删除了这部分内容。教材第13章主要介绍合成高分子聚合物，因后续开设的专业选修课高分子材料中会详细讲授这部分内容，故在有机化学课程中删除了该部分内容。

2)精简了部分内容。教材第5章对映异构这部分内容，跟矿物材料的关联度较小，因此教学内容只保留了对映异构、物质旋光性的基本概念及最简单对映异构体构型的表示和标记方法。教材第11章和第12章分别是含氮、磷化合物和杂环化合物，对于矿物材料的学生来讲，本科阶段仅需要掌握这些有机化合物的命名、结构和性质，而对于其合成方法可简单了解，所以在教学过程中对其合成方法进行了精简。

3)重点的教学内容。除了上述删除和精简的内容，教材的其他部分都是需要学生重点学习并掌握的。由于我们的大部分学生有机化学的基础较为薄弱，且学时较少，所以即使是重点教学内容也必须精之又精，也只能讲授和矿物材料相关性较大的，且符合学生学情的、学生能理解并能接受的最基本的概念、最基础的知识。根据我校的实际情况，我们重点讲授的内容包括：碳原子的杂化轨道理论，有机化学反应的基本类型，饱和烃、不饱和烃、芳烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、醌、羧酸及其衍生物的命名、结构与性质等。这些教学内容中的重中之重是让学生掌握有机化合物的结构决定性质，性质反应其结构这一特点。只有彻底明白了这一特点，才能深刻理解什么是官能团以及官能团的作用，才能以点带面的通过学习某一类型典型有机化合物的性质后而推导出其同系物的性质。因为有机化合物种类有几千万甚至上亿种，要想在短时间内对数目繁多的有机化合物有一定的认识，必须紧紧抓住结构决定性质这一主线。

4)补充的教学内容。教材是教学内容的主要参考资料，是为了便于学生学习的，但教师在备课时除了参考指定教材以外，还参考了其他相关教材、国家精品慕课、国内外最新文献资料等对教学内容进行适当补充。教师也会在授课过程中根据学生的反馈情况及时补充一些中学化学、无机化学、分析化学、材料学等方面的基础知识，以便于学生更好的理解有机化学的相关知识。

2 教学方法的多样性

为了提高学生的学习兴趣，激发学生学习的积极性，让学生愿意主动参与到课堂教学中来，教师在选择教学方法时应以学生为主体。根据学习金字塔理论[7]：听讲、阅读、视听和演示属于被动学习，24 h 后学习内容的平均留存率分别为5%、10%、20%和30%；讨论、实践和教授给他人属于主动学习，24 h 后学习内容的平均留存率分别可达到50%、75%和90%。为了提升有机化学的教学质量，达到更好的教学效果，我们对教学方法进行了逐步优化，在教学过程中尽量减少被动学习的教学方式，更多运用主动学习的教学方式。

2.1 被动学习的教学方法

尽管被动学习的学习留存率不如主动学习，但不能也不应该完全舍弃，因为有些内容必须采取这种教学方式。即使是同为被动学习，听讲、阅读、视听和演示的学习留存率也有很大差异。因此在采取被动学习的教学方式时，也可从以下方面着手提高学生的学习留存率：

第一，尽量减少教师讲、学生听的“填鸭式”授课模式。教师讲的内容应侧重于教学的重点或难点，或者是学生反馈需要讲解的内容。

第二，适当增加学生自主阅读的内容。可将教学内容中难度较低、易于理解的内容让学生自学，自学过程中有不懂的问题教师再进行个别辅导或集中讲解。

第三，更多的采用图片、视频等视听资料呈现教学内容。这些资料可通过教师自行制作，参考国家精品慕课，查找国内外文献资料等方式获得。

第四，能进行现场演示的就采取演示的方式进行教学。例如，有机化合物的结构、有机化学反应机理等内容较为抽象，需要一定的空间想象力，教师可通过结构模型、模具等现场演示的方式进行授课，以便于学生有更直观的视觉体验。

2.2 主动学习的教学方法

主动学习的方式主要有讨论、实践和教授给他人等，这种方式的学习留存率远高于被动学习的方式。因此在教学过程中，我们更多的采用了主动学习的教学模式。具体的教学实施方式有小组讨论、翻转课堂等。由于这些教学环节在前期准备、结果呈现和效果评价等方面都对时间有一定要求，而我们的教学课时较少，单个学生很难在规定时间内保质保量的完成整个教学环节，所以这些教学过程都是学生以小组的形式共同协作完成的。

具体的分组情况是：将全班同学分成几个小组，每个小组4～6人，设组长一名。根据我们的经验，小组成员过少，不容易进行“头脑风暴”，难形成讨论的氛围；小组成员过多，有可能造成个别成员不能充分表达自己的意见，或者造成有些成员不积极参与讨论而想着“蹭分数”的现象。经过我们的摸索，将小组成员控制在4～6人是合适的。设定一名组长，在整个学习过程中组长负责协调小组成员的任务分配，督促检查进度，实时跟老师沟通等，这样可以最大程度地保证教学过程的顺利实施。

小组讨论和翻转课堂这两种主动学习教学方式的具体实施过程如下：

1)小组讨论。课堂上教师选择容易混淆的概念、较复杂难懂的理论知识，或者多数学生觉得有疑惑的问题等进行分组讨论。讨论过程要求小组成员必须全部参与。讨论结束后由教师随机在各小组挑选一名成员将具体的讨论过程、讨论结果等进行汇报。所有小组汇报结束后，各小组之间进行互评，对意见不一致的问题进一步讨论、相互补充，得出相同或不同的结论。最后教师对各小组的表现进行点评，对讨论内容不完备的部分进行补充，对讨论中未获得一致结论的问题进行分析、讲解等。课后，各小组将讨论过程、讨论疑惑、讨论结果等整理成讨论报告提交。

2)翻转课堂。翻转课堂就是学习金字塔理论中的把知识教授给他人的一种学习方式，这种方式 24 h 后学习内容的平均留存率可达90%，所以在教学过程中尽可能多的采用了翻转课堂的教学模式。具体操作方法如下：教师给各小组指定难度适宜的学习内容；各小组在组长组织下进行分工协作，在课前通过阅读教材、学习相关慕课内容、查阅文献资料等途径熟悉学习内容，在充分理解学习内容的基础上制作PPT；教师课内随机在各小组挑选一人对PPT进行讲解。讲解后各小组组长和组员分别进行自我评价，各小组之间进行相互评价，教师对各小组的表现进行综合评价等，通过这些评价，学生能够更深入的理解学习内容。实践证明，对于翻转课堂的教学方式，学生的热情很高。只有点燃了学生的学习热情，才能激发学生的学习内驱力，从而获得更好的教学效果。

3 注重过程性考核的教学效果评价

教学效果如何、学生对知识的掌握情况达到了何种程度，都需要通过一定手段进行评价。为了更全面、更客观的对教学效果进行评价，也为了更好的激发学生的学习兴趣，使学生更积极的参与到课堂中，我们对学生的考核分成了过程性考核和期末考核两部分。

3.1 过程性考核

在早期的教学实践中，我们对过程性考核的重视程度不够，只有考勤和课后作业两种形式，且在总成绩中的占比仅为30%，这就造成了部分学生在学习的过程中心猿意马、敷衍了事，不仅未能夯实基础知识，也浪费了宝贵的课内时间。所以在后期的教学实践中，我们对过程性考核的方式进行了大幅度改进，采取了更加多元化的方式进行考核评价，如课前预习情况、课堂跟老师互动的积极性、课堂笔记的准确度、小组讨论的参与度、翻转课堂的完成情况、阶段测验的正确率、作业的完成情况等。可以看出，在这些过程性考核中，包括了课前、课内、课后三个部分，即包含了整个教学过程。

课前部分：对课前预习情况的考核有助于督促学生带着问题进入课堂，有针对性的进行听课、提问、讨论等，从而提高学生的学习效率和对相关教学内容的掌握程度。

课堂部分：课内考核跟老师的互动情况有助于学生紧跟教师思路、积极主动思考。考核课堂笔记在于督促学生将教学内容的重难点、自己的思考、感悟、疑惑等及时记录下来，便于以后整理、复习相关知识。考核小组讨论的情况可以了解是否所有学生都积极参与了讨论，学生对所讨论问题的掌握程度，所设置的问题在以后的教学中是否需要调整等等。考核翻转课堂的完成情况，可以了解学生查阅资料的权威性，PPT制作的完整性、准确性、美观性，讲解PPT的主讲人对内容的熟悉程度等情况，教师可以根据不同情况有针对性对学生提出改进意见和建议，或者根据翻转课堂的呈现情况判断设置的内容是否合理以及决定在以后的教学中是否对内容进行适当调整等。阶段性测验也是课内考核的一部分，一般是一章一测。测验内容通常是最基础的知识，通过测验结果学生可以了解自己对所考核章节基础知识的掌握情况，以便于在学习上“查漏补缺”，为以后的学习夯实基础。

课后部分：教师布置的课后作业通常不是一眼就能看出答案的，一般是需要学生经过思考分析、查阅资料或与同学讨论等才能知道如何解答。课后作业侧重于考核学生对所学知识的综合运用能力，通过完成课后作业，有助于学生将零散的知识“链接”起来，使所学知识完整化、系统化。

3.2 期末考核

期末考核不同于过程性考核。过程性考核侧重于评价学生对某一知识点、某一章节内容的掌握情况，期末考核则侧重于评价学生对整体教学内容的掌握程度。期末考核采用闭卷考试形式，因在阶段性测验中多采用客观题，所以期末测验的试题尽量多选用主观题。主观题的考核可以尽量规避学生不理解相关知识、不会运用相关知识、不能够将相关知识“活学活用”，只是靠死记硬背记住答案但“考完即忘”的现象，所以期末测验考核的是学生的综合能力，考核的是“硬实力”。

3.3 各种考核的成绩占比

在以上的考核方式中，除了期末测验外，其他均属于过程性考核。可以看出，我们更加注重过程性考核，而不是仅靠一次期末考试来决定学生的成绩，这样就大大减少了部分学生平时不认真学习，考前突击学习撞大运通过考试的情况。

注重过程性考核，还体现在其成绩占比上。我们将总考核成绩分为平时成绩(即过程性考核成绩)和期末成绩两部分，具体成绩的比例分配见表1。平时成绩和期末成绩由原来的各占30%、70%，调整为均占50%，调高了平时成绩的占比，调低了期末成绩的占比。平时成绩包含的各种过程性考核的成绩也有详细的比例分配，这不仅可以对学生进行更全面的过程性评价，也可督促学生注重学习的过程，激发学生的学习积极性。期末成绩采取闭卷考试的形式进行测验，卷面成绩必须达到50分以上，本门课的总成绩才有机会达到合格标准。这样大大减少了部分学生在过程性考核时跟着小组其他成员“混”了个不错的分数，认为期末考试随便应付一下就能蒙混过关的可能性。

表1 总考核成绩的比例分配

通过对学生平时成绩和期末成绩占比的合理分配，可使考核测评结果更客观、更准确的反应教学效果，教师也可更准确的对考核结果进行分析，从而确认教学目标的达成情况，发现教学中的经验和不足，继续完善自己的教学。

4 结语

本文论述了如何提高矿物材料类有机化学课程的教学质量。根据教学经验和实践，我们认为，可以从以下方面着手：首先，根据学生的知识储备、专业特点、学时情况等精选教学内容。其次，根据学习金字塔理论，尽可能多的选择主动学习的教学方法，减少被动学习的教学方法。最后，为了更全面、客观的对教学效果作出评价，更加注重多元化的过程性考核。在教学实践过程中，通过对有机化学的教学内容、教学方法、教学效果评价等方面持续更新迭代，激发了学生的学习积极性，锻炼了学生主动思考的能力，促进了学生团结协作的能力，提高了课堂的利用效率，从而也持续提升了课程的教学质量。