基于“慕课+翻转课堂”的药物合成反应混合教学改革*

苏 适，柴宝丽，王双侠

(绥化学院食品与制药工程学院，黑龙江 绥化 152061)

当前，信息时代给社会发展和生活带来了前所未有的改变，影响着各种行业的发展，传统高校的教育模式在大数据时代面临着多重的机遇与挑战[1]。慕课和翻转课堂诞生以后迅速的进入各高校的大学课堂，使得传统课堂教学形式随之发生了重大变革。“慕课+翻转课堂”混合教学模式在广泛的应用于教育教学中，大学教育从关注教师的“教”逐渐向关注学生的“学”转变，构建一种新型教学的模式[2]。

《药物合成反应》是制药工程专业的核心课程，在临床疾病治疗中最常用的药物仍以化学合成药物为主，药物及其中间体的合成已经成为了国内外新药开发的热点，该课程的教学改革对制药工程专业有着重要意义。《药物合成反应》主要研究合成路线的反应机理、反应条件与反应试剂等，课程内容涉及的知识面宽、不同反应间系统性差、反应机理多变，不同反应类型又具有一定的相似性。其中，合成反应机理的学习尤为重要，是药物合成反应成功的决定性因素。但反应机理较为抽象，学生普遍感到学习难度较大，导致对课程的学习兴趣降低。因此，激发学生学习兴趣、提高药物合成反应教学质量，成为了高校教育改革的重要方向[3]。

1 精选授课内容

《药物合成反应》主要是学习药物合成反应的方法，以整体药物结构为目标，化合物的化学结构贯穿整个教学内容，在药物中间体及目标物的合成中探讨反应机理、反应条件、反应试剂和影响因素等。根据《药物合成反应》教材内容编排的特点，在授课过程中以单元反应类型为主线讲授，学生比较容易掌握不同类型化合物进行同一类反应的不同特点，便于进行机理和应用的比较。在教学改革中，除了保障教学内容的完整性，教学内容也要因材施教，对零散的知识点提炼共性、化零为整、总结规律，教学内容动态更新，合理安排该课程教学内容，才能更好地提高该课程的教学质量[4]。传统授课内容较多、反应机理枯燥容易导致学生精力分散，对学生的创新思维训练不够[5]。因此，根据当前制药行业的发展现状，针对课程内容多以及实践性强的特点调整课程大纲和授课的内容，如Friedel-Crafts烷基化反应要求学生重点掌握，熟悉反应机理；Tiffeneau-Demjanov 重排反应难度较大，不要求学生掌握，在调整课程内容的同时也要保持授课内容的连续性。药物合成领域发展快和相应的合成技术更新换代迅速，新的研究成果也层出不穷，授课中教师将药物及中间体合成的研究成果引入到各类反应中，使学生接触到药物合成研究方面的前沿领域，激发学生的学习兴趣。例如，2016年美国斯克里普斯研究所报道了一种全新的药物分子修饰技术，为合成复杂的药物分子提供了新的途径，学生对于合成新技术有一定的认识后，引导学生课外查阅资料进行扩展学习。

2 “慕课+翻转课堂”的教学模式建构

图1 “慕课+翻转课堂”的实施流程Fig.1 The implementation process of “MOOC+Fliped Classroom”

教师授课最终目的是让学生掌握并运用知识。教育学家研究并提出了学习效果金字塔林论。该理论认为，如果学生仅仅是被动地听教师讲授，其24小时后存留的知识仅仅能达到其所听讲的5%，而通过阅读、视听、演示等手段进行学习，则分别能达到10%、20%和30%，即被动学习的学习成效只能达到30%左右。而若要提高学生学习成效，则就需要调动学生主动学习，即让学生参与讨论、参与实践以及让学生教授他人，这样有了学生的主动参与，则学习成效可以提高到50%、75%，以至90%。新一代学生更好地适应了互联网的生活和学习，随时可上网获取知识，广度性的知识、浅层面的知识，通过互联网更易于获得。而大学教育不仅仅是传授知识，更需要培养学生的深度思考与深度学习能力，这种“深度思考，深度学习”如果没有学生的互动与主动，则是很难达到。通过翻转课堂能够实现传统学习模式的改变，“慕课+翻转课堂”是解决实体课堂教学矛盾的重要手段。传统上，课程学习是通过实体课程来完成的，而实体课堂始终存在着“内容不断膨胀、学时不增反降、基础参差不起”的矛盾。药物合成反应课程难度大，内容多，知识传授可以更多地通过慕课来完成，而思维教学则可以通过实体课堂来完成，二者相互结合来解决“知识传授与思维学习”时间不够的问题。慕课可以有效体现教师对知识对思维的讲授，而实体课堂则可以有效地增加师生互动、生生互动，促进学生的主动学习与练习。“慕课+翻转课堂”教学设计如图1所示。

2.1 课前教学环节设计

系统化学习是大学教育对课程的基本要求，《药物合成反应》系统的专业知识学习是慕课课程必须要满足的。这种线上线下融合学习的新模式，将传统实体课堂和不受时空限制可自主学习的网络课堂实现了有机结合，共同促进以学生学习为中心的教与学。翻转课堂是一种可以和慕课互补的教学模式，可以通过协作式学习、问题式学习、项目式学习、探究式学习等实现，让学生课下通过网络学习充分地参与到教学过程中。学生做好课前翻转课堂的学习是知识内化学习的重要一个环节。在药物合成课程内容中涉及到各种反应底物、催化剂、试剂等结构复杂的化学结构，学生要提前熟悉有机化学方面的背景知识，在课堂学习和讨论上才能实施探究式和创新式思维的培养。慕课以微视频为主要教学资源，以混合学习、任务驱动学习和碎片化学习为主要措施，促进学生在课前的学习。由于课堂时间有限，教师可以在视频制作加入国内外报道的药物及中间体合成的实例与研究成果，或者药物合成实验视频，使学生的专业知识体系不断更新，了解了药物合成领域的最新研究进展，直观观看药物合成的过程。同时，制药生产安全也可以通过图片和视频的方式上传，通过直观的材料加深学生对生产安全的印象，让学生在工作前树立安全责任意识。

图2 混合式教学模式教学设计Fig.2 Teaching design of mixed teaching model

2.2 翻转课上教学环节设计

《药物合成反应》课程知识点分散，教师着重在章节内容上增强条理性，从教学框架结构上使教学内容合理，课上讲授学生接受更合理科学。课堂教学是第一课堂，是学生学习能力养成的关键，对翻转课堂的实施是否成功起到了决定性作用。当前，信息环境内的知识内容丰富、综合和开放，翻转课堂的建设就要求教师具备信息化的教学观念，要有构建信息化教学和应用信息化平台的能力。慕课要为学生提供课程教学大纲、教学进度、学习网站的链接，给学生发布多样化的在线训练与自动测试题目，培养学生学习的自觉性，使学生完成作业中强化知识体系。在课程体系设计中还需要考虑到课程之间以及课程本身的衔接性，既要融合课程教学特色，又结合地方高校的学生学习特点，使慕课教学“本土化”。教师制作的学习微视频要有针对性，时长控制在15～20分钟，便于学生利用碎片化时间进行学习，视频内容要体现本节的基本知识点，各知识点间的内在联系，如第一章卤化反应，要体现卤化反应机理、在药物合成中的应用、与第二章烃化反应之间的联系等，有利于提高学生的学习兴趣和学习积极性。此外，教师授课中还要向学生传递绿色化学和安全责任的观念。如，在讲授药物合成路线时，药物举例时引导学生在实际生产中，尽量做选择合成步骤短的合成路线、反应试剂可循环使用、副反应少的合成路线。

3 翻转课堂教学优势

3.1 增强教学中师生的互动性

翻转课堂的教学方式灵活多样，可以采取“课中预习+当堂翻转”的模式[6]。翻转课堂模式与传统的教学模式不同，要求学生课外通过慕课提前学习吸收新知识，再通过课堂与同学和老师之间的交流巩固深化知识。教师既要重点培养学生独立探究能力，鼓励学生独立解决学习中的问题；又要利用开放式学习、任务驱动学习等进行问题解决和协作探索，提高学习能力。教师根据学生选择的课题按问题进行分组，或者按学生人数和课堂活动时间进行分组，教师要善于组织学生之间在线上和线下的讨论，通过讨论可以使教师获取学生对教学内容与方法的认识程度，了解学生的兴趣点和学习中的短板。教师通过研究，构建以完整的知识体系和探究学习能力培养为目标的教学方案，翻转课堂活动主要通过讨论、探索式学习完成，以自主学习活动为主要评价策略。让学生充分参与课堂的教学，如第三章反应酰化反应，在烃第一章卤化反应和第二章酰化反应学习的基础上，酰化反应机理学生学习较容易，且基本原理在有机化学中均已讲授。翻转课堂中把章节较简单的几部分让学生分组进行预习。每组的组长在课堂上有10分钟讲解，不同组学生之间进行互评讨论，教师则充当点评员的角

3.2 增强学生的综合能力发展

“慕课+翻转课堂”混合式模式可以实现网络与各现实教学要素的融合，教师和学生在课上课下共同完成教学任务。在网络高度发达的互联网时代，培养具有发现问题并能解决问题能力的制药工作者。在课上以任务式学习为驱动，在整个学期中安排2～3次课上任务式讨论，学生可以按照自己的兴趣在已讲授的知识范围内选题，教师也可以给出一些备选的课题，例如，对于某个药物性质改进的设计或是某个药物合成方法的改进等。在教师的指导下，学生选择不同的课题进行分组讨论，课前收集材料准备讨论内容，和教师进行探讨课题的主要思路，然后把小组方案制作成PPT，教师在讨论的过程中进行必要的引导，观察学生的讨论情况，对其进行指导，对学生学习中出现的问题进行适当地讲解，学生的创新精神和探究能力得到了培养。除了注重课前讨论议题的合理规划和课上适当引导，教师要对学生学习情况做好归纳总结，药物合成反应知识点分散，反应机理学习上难度大，要善于发现学生知识结构上欠缺的地方，有针对性地进行集体讲解。混合式教学实践中，短视频不能体现全部的知识，由于时间段展现的内容浅表化，单纯依靠课外学习不能实现知识的传递，因此，教师也需要指导学生在课前对教材进行学习，才能掌握学科完整的知识体系。

4 结 语

《药物合成反应》实施教学模式改革目的是培养学生成为制药行业的应用型人才，具备一定的化学制药创新能力。翻转课堂能够活跃课堂教学氛围，通过不同形式的翻转课堂能够充分发挥学生的主动性和探究性，这就要求学生有学习主动、协作能力、探究能力。教师充分利用慕课资源和翻转课堂，根据地方高校生源的特点根据具体情况和《药物合成反应》的知识特点来设计课堂教学，激发学生学习热情和探索精神，培养适合大药学时代的创新型人才。除课上教学外，授课教师也要不断加强专业知识和信息技术的学习，完善慕课资源，围绕课程的人才培养目标，结合制药行业的发展需求，在教学内容、组织教学、课外教学环节以及考核评价等环节灵活运用教学方法，提高教学效果，使学生更好的理解不同反应类型在药物合成中的应用，提高课程的教学质量，达成课程及专业的人才培养目标。