新工科背景下有机化学课程教学实践与探索

武宏科，王红，刘幸海

(浙江工业大学化学工程学院，浙江 杭州 310014)

0 引言

在新工科背景下，有机化学教学改革已成大势所趋，也是培养多元化、创新型卓越工程人才，适应并满足未来新兴产业和新经济需要具有更强实践能力、创新能力、国际竞争力的高素质、复合型人才[1-4]的需要。有机化学是高校化学化工相关专业必修的基础课程之一，其基础理论对现代化学化工行业具有重要的指导作用。从目前情况来看，教师难教和学生难学是普遍存在的现象[5-8]。一是有机化学本身存在知识点繁多、反应式复杂、反应机理晦涩难懂等特点；二是现在的有机化学教学工作主要是“老师讲授为主，学生参与度低”的模式，容易导致课堂气氛不够活跃、师生互动少、学生缺乏学习热情，影响教学质量。本文以有机化学课程为例，将启发式、互动式、问题式和比较教学等应用到教学工作中，借助现代科技手段，采用多媒体模式，辅以网络资源进行教学，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的课堂参与度，活跃了课堂教学氛围，培养了学生发现和解决问题的能力。无论是从教学效果来看，还是学生的参与度、认可度和支持度都取得不错的效果。

1 有机化学教学现状

1.1 化学基础薄弱

浙江工业大学大化类院系包括“6+1”学院都要开设及对应的实验课程，由于浙江省新高考选科模式的推广，有部分进入大化类学院的学生高考选考并没有选化学这门学科。因此，在高中化学会考结束后，就与化学作别，高考前没有再进行相关化学知识的学习，对于这一部分学生的化学基础薄弱的学生，要在规定的教学时间内(第一学期48 课时，第二学期32 课时) 完成天津大学有机化学教研室的赵温涛等编著的《有机化学》 (第六版)教材的教学任务是相当困难。所以，为了克服教学的难点，则需要花费更多的时间去讲解，导致后期时间比较紧张。如果按照正常的教学计划，则会导致那些化学基础薄弱的学生一知半解，造成“夹生饭”。而有机化学的学习从上册和下册各章节内容，环环相扣，紧密相连。如果前期的有机化学基础不够扎实，那么后期的章节学起来就更加吃力，纯粹靠简单记忆、死记硬背和题海大战根本无法顺利完成相应的教学任务。

1.2 各专业特点迥异，对教学需求不同

有机化学作为一门大类基础必修课课程，涉及化学工程与工艺、应用化学、能源化学工程、生物工程、药物制剂、背景工程、材料科学与工程、食品科学与工程等诸多本科专业，每个专业对有机化学课程除了基础知识的掌握，还提出专业更高的要求。诸如，化学工程与工艺和制药工程侧重合成、生物化学和生物技术侧重糖和氨基酸、材料科学与工程和高分子材料与工程侧重聚合、食品科学与工程侧重有机化合物性质及应用、应用化学和食品质量与安全侧重有机分析等[9-12]。如果教师在课程讲授过程中，未考虑实际情况，千篇一律、无差别化授课，势必很难达到预期的教学目的和要求。

1.3 前沿学科内容融入太少

受有机化学课程自身特点影响，加之课时有限，教师只能按照正常的授课计划开展教学工作，无暇顾及有机化学新进展、新动态和新成果，不能实现前沿学科领域的交叉学习。在课堂以有机化合物命名和官能团为主线，通过有机结构及原子结构理论揭示有机化合物结构与性质的关系，学习有机化合物官能团之间转化及规律，培养学生在学习过程中科学思维的训练，提高分析问题和解决问题的能力，能掌握运用有机化学基础知识、原理和规律，解决专业相关的科学研究和生产实践中的问题，为后续专业学程的学习打下坚实基础[13-15]。与此同时，有机化学发展迅速。教师为了完成教学任务，着重讲解基础知识和重点难点，如果借助现代化的信息载体，让学生了解、关注该领域的前沿知识，既可以激发学生的兴趣，也可以发挥学生的主观能动性，提高教学质量。

2 有机化学课程教学改革

在教学过程中优化课程内容，利用数字化技术，进行模块化教育，设计有机化学教学改革研究路线。通过前沿介绍、难点讲解、结合专业、融入科研和知识拓展等形式的教学理念，以课堂教学为主，课前预习和课后巩固为辅，结合现代化信息技术，构建各种教学平台，打造师生互通式教学模式。思考审视教学中各个环节的问题，通过教学评价等反馈学生课堂效果，建立一种“新工科”背景下有机化学教学方法，应用于教学工程中，提高该课程的教学效果，以解决目前在教学中所存在的问题，培养更多具有更强实践能力、创新能力、国际竞争力的高素质、复合型人才。

为适应“新工科”背景人才培养要求，针对培养目标要求，对有机化学教学进行改革已势在必行。教学上主要包括三个环节：课前预习、课堂讲授和课后巩固。构建学习通、腾讯、微信、钉钉等各种在线教学平台，通过布置任务、自主学习、发现问题、查阅资料、归纳总结、多元评价、及时检查等环节完成课前预习环节；利用启发性、直观性、循序渐进和理论联系实际等教学原则，通过前景回顾、新课引入、知识讲解、师生互动、问题交流、分组讨论等形式完成课堂讲授环节；以作业讲评、组织讨论、在线解答、习题训练和定期复习等多种形式进行课后巩固。在学生充分预习后，有备而来，在课堂上就能对讲授内容进行很好地吸收，积极参与讨论，达到讲授与讨论的有机整合，实现了“教法”与“学法”的对立统一。把讲练结合、精讲多练、合作学习、翻转课堂、自主课堂、高效课堂、项目化教学、项目式学习的教学(PBL)、案例教学等多种教学法的优点集合，构建了一种全新的教学模式[16-17]。从如何教到如何学？从课前预习、课堂讲授、课后巩固到教学评价，形成了与传统教学有着本质性的变革。它既非纯粹“以教师为中心”，也非纯粹“以学生为中心”，是一个“教”“学”互动的过程，使高校的“教”与“学”真正成为一个双向互动过程，让学生参与其中，培养自主学习和创新思维的能力。

2.1 课前强化预习

“凡事预则立，不预则废”。课前学习是学生在上课之前自觉地运用所学相关知识和学习能力，对新知识主动进行了解、求疑和思考的求知过程。美国教育心理学家布鲁纳认为，学生的学习是一个主动发现的过程，而非被动接受；学习是认知结构的组织和重建，学习者是主动获取知识，将新旧知识建立联系并进行结合。课前预习可以让学生的自主性得到了极大程度的发挥，使之能够独立地、有效地开展学习活动。

同时，“新工科”背景下，培养学生的核心素养已经成为学科教学育人价值的集中体现，重视培养学生学会学习，强调教育中培养学生“学会学习”的能力的重要性与必要性。教学上，课前学习不仅是一个重要的学习环节，更是一个重要的学习方法和自主学习形式，一个培养学生“学会学习”能力的过程。

关于课前预习的范围，可以是一整章或一节课的知识内容，也可以是针对某一有机化学概念、有机反应或者某一段内容。通过教学平台，提前布置课前预习的学习任务，让学生课前对新课进行探索，发现问题、独立思考、查阅相关文献资料、自主运用知识、归纳总结相关知识内容。利用多元化评价体系及时检查学生预习的效果，有助于提高自学能力，培养学习品质与学会学习的能力。充分发挥学生学习的积极性和主动性，有助于进行新旧知识整合，并形成有机化学知识网络体系，有利于学生在课堂教学中自始至终处于积极参与的主动状态；有利于教师课堂教学的顺利开展，提高教学质量。

2.2 课堂提高效率

课堂是学生学习的场所，是教师给学生授课的地方，进行各种教学活动的场所，也是育人的主渠道。在课堂讲授环节中，教师要根据教学实际需求，创设必要的情境，将语言表达与情境、表情、动作相结合，运用自己的智慧和创造力，挖掘蕴涵其中的无限生机和活力，在一个愉快的学习氛围下，向学生传授知识，为学生提供课内互动的机会，让学生在特定的背景中进行实践体验，挖掘科研潜力，培养创新能力，使其成为未来新兴产业和新经济需要的高素质、复合型人才。

课堂是学生学习的主要场所，学生是学习的主体，亦是学习的主人。教师通过讲授的艺术与驾驭能力，发挥和挖掘讲授法的传统优势与功能，引入新的讲授方法和模式，通过直接讲述、诱导启发、交流讨论等形式，避免教师单一化讲解，丰富讲授内容，改革讲授方法，使其焕发新的能量。

在有机化学教学课堂中，通过前景回顾、新课导入、知识讲解、师生互动、问题交流、分组讨论等形式的课堂讲授模式。既能对前期所学知识进行复习的功能，又能通过新颖、生动的形式引入新知识，避免学生产生枯燥感。充分发挥学生学习的积极性和主动性，让学生积极主动参与课堂教学活动，查缺补漏，有助于进行新旧知识整合，防止遗漏，让学生慢慢学会并掌握有机化学的学习方法，保障教师课堂教学的顺利开展，从而提高课堂学习的效率。

课堂讲授不只是教师的事情，学生也要积极参与其中。教师作为课堂讲授的主体，要根据“新工科”背景下的有机化学需求，通过课前预习环节，让学生对课堂内容有所了解，便于新的知识教学工作展开。前景回顾，既能帮助学生对前期所学知识进行复习，又能帮助学生加强有机化学知识体系掌握，起到一举两得的作用，便于新的知识教学开展。新课导入，可以激发学生的学习兴趣和学习热情，起到承上启下的作用，为新知识的学习做好铺垫，也可以调动学生的学习积极性，让学生产生学习新知识的需求，这样学生就会顺其自然地以最佳的学习状态投入到课堂学习中，为一堂课的成功奠定了基础。知识讲解，逐层深入地对有机化合物的命名、结构、制法、物理性质、波谱性质、化学性质一一展开讲解，强调有机化合物的结构与化学性质的关系，通过具体的分析讲解，理解该类化合物的反应，掌握反应机理，避免死记硬背，强调在理解的基础上记忆。师生互动，教师作为课堂教学活动的组织者、调控者和引导者，灵活运用文字、符号、声音、图形、动画和视频图像等多媒体信息，使有机分子的结构和空间形状形象化和直观化，从听觉、视觉等方面加大对学生的刺激，让学生融入课堂教学中，实现交互式教学，提高学生学习的积极性，让学生慢慢学会并掌握有机化学的学习方法。问题交流，围绕课程内容就所提问题引导学生回答，控制问题的难易，对学生共性的问题进一步讲解。分组讨论是课堂讲授的最终环节，既是前面几个环节学习的检验和反馈，也是同学之间、师生之间交互学习的一种形式，让学生通过分组讨论、交流，掌握课堂知识的内容。在这个环节学生是知识的交流者，就教师布置的讨论题目，通过分组讨论、课堂交流，阐述自己观点，总结归纳，分享自己的学习体会和经验，从而真正掌握课堂相关的内容。

2.3 课后巩固复习

“新工科”背景下人才培养目标对教学过程也提出了新的要求，如：要求学生主动参与、乐于研究、勤于动手、培养学生自主学习的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、创新能力以及国际交流竞争的能力等。课后巩固，是课堂教学的延续，毋庸置疑是教学过程中重要的一个有机组成部分。适时、适量、适度的作业后讲评、习题训练，教学平台的在线解答，组织学生进行相关的知识的讨论并定期复习。行之有效的课后巩固，既能帮助学生加强巩固对所学习内容的理解，防止遗忘，又能培养学生良好的思维品质。

对教师而言，通过作业，可以检验课堂教学效果，调整和改善教学内容、教学方法，保证更好的教学效果。对于难点、重点的相关知识，进行针对性的习题训练，加深对其理解；因人而异，因材施教，对于个别有问题的或者有难度的学生，通过先进的信息技术搭建的教学平台，如腾讯、微信、学习通等，在线解答学生的困惑，防止形成知识漏洞，为后面知识的学习铺平道路。通过学生的讨论，可以发现学生在所学知识上理解的共性和个性的问题，在讨论中解惑，进一步讲解，加深印象，让学生掌握相关的知识。有机化学的章节设置环环相扣，所以定期复习特别是一个章节学完之后非常必要。通过定期复习可以帮助学生把本章知识的重点、难点以及知识体系构架进行梳理，让学生熟悉本章的教学大纲，掌握相应的知识点。

3 结语

新工科背景下有机化学课程教学探索与实践，对课程体系、教学大纲、教学内容、教学任务等进行修订，通过布置任务、及时检查、在线答疑以及多元评价等形式开展自主学习、发现问题、查阅资料及归纳总结的课前预习，提高学生的自主学习能力，发挥学生学习积极性。通过前景回顾、新课导入、知识讲解、师生互动、问题交流、分组讨论等形式的课堂讲授模式，改善课堂教学效果，丰富课堂教学内容，使学生融入课堂教学中，强化学生在教学中的主体地位。通过作业讲评、习题训练、在线解答、组织讨论、定期复习等形式的课后巩固复习，让学生掌握重点难点，深化教学过程，使学生从“接受学习”到“发现学习”，从“机械记忆”到“兴趣学习”的转换。这种新的模式，让学生对有机化学产生浓厚的学习兴趣，锻炼学生的自主学习能力，提高有机化学的教学效果，培养学生的探究意识和创新思维能力，使其适应并满足未来新兴产业和新经济需要，成为具有更强实践能力、创新能力、国际竞争力的高素质、复合型人才。