“新农科”背景下农林卓越班有机化学(英文)课程内涵新体系的构建和实践

汤江江，袁茂森，王凤，王小平，王俊儒,＊

1西北农林科技大学化学与药学院，陕西 杨凌 712100

2西北农林科技大学创新实验学院，陕西 杨凌 712100

有机化学是研究碳及碳的化合物的科学，其使命是发现和创造有机分子并服务于人类社会各个方面，呈现出与生物、医学、材料、信息、人工智能等多学科相互交叉渗透、融合发展的特点。有机化学作为农林生物类专业的核心基础课，构筑大学生在农林生物学、生态环境、生物医药、自然资源和农林工程技术等相关领域分子层次的结构认知、功能理解、专业应用视野和创新基石。随着我国主导的一带一路战略实施，国际竞争加剧下社会发展对国际化人才的新需求[1–3]，就需要加强农林生物类创新人才的厚基础优化培养。自2003年起西北农林科技大学基地班有机化学开展双语教学试点，到2015年农林卓越班采用全英文授课，通过使用原版教材、更新基本内容模块、拓展分子主题研讨等举措，从各届教学反馈看，多数学生主动学习热情高涨，科学视野开阔，探索生命现象奥秘下化学本质的兴趣被激发，学术起点变高[4,5]。但是，近几年高考招生制度持续改革不断调整，入学时农林卓越班生源有高达20%学生化学知识存在缺陷，分子认知不足；国际社会发展动荡以及不同文化背景的国家科技间竞争加剧，我国高等教育“双一流”、新四科、课程思政等对大学生的“素质、能力和知识”三位一体化的培养有了高要求，人才发展多学科综合能力需求增强，这些对大学生的当前学习和未来发展提出了更复杂的选择和更高需求[6,7]。特别是在高等农林教育的新形势下，“新农科”建设为高等农林院校人才培养指明了方向，需要基础课教学为推进农林现代化人才的培养需求做出更大贡献[8]。

2021年底，教育部联合农业农村部共同确定推介百所乡村振兴人才培养优质校，大力培养高素质农民。将“一村一名大学生计划”升级为“乡村振兴人才培养计划”。推进卓越农林人才教育培养计划2.0，支持建设196个涉农国家级一流本科专业建设点，加快培养急需紧缺涉农专业人才。面临上述人才培养挑战，有机化学教育教学就需要在解决以往教与学多方残留核心问题的同时，主动对接学生未来发展需要，引导关注学科交叉融合，通过有机分子三维立体结构常态化表达、生命体系分子构象变换表达能力、生命反应规律的化学本质探讨，并强化分子在农林生物、新材料、医学等领域的应用基础认知和应用能力培养，赋予课程教学的创新性和挑战度内涵模块，构建新时期教育教学目标，提升课程教学质量[9,10]。创新班有机化学一般在春季学期开课，因此在2020年放寒假前，课程组和创新学院对接研讨共同研判教学挑战，提前布局安排寒假预习前置环节，后来全球新冠疫情突发并持续影响至今，全英文有机化学教学主动迎接在线授课及线上线下混合教学的新挑战，从而推动教学目标发生深刻变化。因此，课程组开展教学策略、理念更新、环节设计、教学内容模块优化、优质资源支撑和综合考核等多方面研究，及时总结实践效果并优化内涵提升质量实践过程，在此基础上，从教与学两方面对未来发展进行反思与展望，以促进后续教学创新。

1 教学对策与创新设计

1.1 理念更新

主动迎接挑战，坚持核心价值观育人导向，传承创新教学理念，从“化学理论与技能培养相结合，基础化学与农林专业相结合，化学与生物科学相结合”的“三结合”教学理念，到“思政元素、分子应用元素、前沿交叉元素融进全程”的“三融合”新理念，通过提升课程内涵、构建教学新体系和新模式，以及建立多维度反馈机制，以达到高起点育人(图1)。全英文教学容量比中文教学大得多，同时，学校新学制实施，导致在同样学时下全英文教学新内涵覆盖度和挑战度更大，因此，就需要与时俱进，更新充实教学理念，为优质教学提供重要保障。

图1 教学对策与创新设计

1.2 教学环节精细设计

主动出击，利用新媒介和云平台，精密设置预习前置、课前调查、课件准备、教学组织、案例与例题选择、课后作业、分子前沿研讨、拓展资源、学科引导、最美笔记比赛等环节，配合课堂教学，保证教学内涵，提升课堂教学时效，从多个方面主动调查反馈和改善优化教学效果。设置预习前置环节的初衷是应对学生生缘分化严重、识记有机化学前几章专业英文词汇提前进入角色。因此，通过QQ群等途径将有机化学专业词汇、电子教材等相关学习材料在寒假前发给学生，使学生利用寒假时间主动预习，熟悉课程背景和相关内容。又如，为训练学生英文口头和书面表达能力，课程中设置分子研讨主题，并结合编译的新版国外主流教材中的多学科交叉融合的主题，课内-课外相衔接开展拓展专题学习。学生自行组成3–5人小组，根据发布的研讨主题“Two Sides of the Molecule：The Bad and the Good”，自行查询资料，选择历史上或现在非常重要或著名的有机分子，做成PPT进行全英文展示汇报和讨论。讨论汇报的内容包括：(1) 背景，包括分子结构特征、发现历史、功能应用、现状和重要性；(2) 该分子的坏处；(3) 该分子的好处；(4) 前景展望，小组的获益或启发。每组汇报时间限定在5 min之内，讨论3–5 min左右。在小组参阅和制作PPT过程中，任课教师对制作技巧、素材取舍策略、图文美化、架构优化、汇报注意事项等提出建设性指导建议。在学生汇报和讨论过程中，教师和全体学生依据撰写和汇报两方面简明标准进行评分，计入平时成绩。通过小组合作形式训练合作能力，提升学生的英文口语表达能力。同时，课堂教学和课外拓展相衔接，组织外教开设“Life and Organic Chemistry”暑期分子化学研讨课程，采用小班(10–15人)引导、即时阅读、分组研讨和课后研读关联文献相结合的方式，创建探索型教学新模式。主题选自Science、Nature等顶级期刊众多学科交叉的分子研究。通过引导讲解和分组研读讨论，结课时跨学科分子文献研读超过30篇，强化学生化学综合素养、英文简洁表达和多学科视野。

1.3 优化模块化内容辅以混合模式教学

课程组利用McMurry专为生物类学生编写的英文原版教材[11]，参考原版课件，从中英规范命名、结构、性质与功能，到分子的生物应用等重构丰富模块化内容。命名体系单独成章，突出有机分子命名和认知规范；重点讲解难点和典型案例，恰当融入国内外分子层次多学科育人元素，黄鸣龙院士败而不馁、锲而不舍的求真精神成就了Wolff-Kishner-黄鸣龙还原反应，又如天然紫杉醇的发现、高效治癌药用及杨震教授等国内外专家所做的接续研究，从而实现其人工全合成突破等。

参考国内外有机化学经典教材，编译分子功能和多学科应用的典型案例，形成中英文对照形式的教辅学习资源和学科融合拓展的电子资源素材，丰富和优化教学内容，利于学生自主拓展学习。

利用上述形成的模块化内容体系，通过课内-课外、线上-线下、讲授-讨论、国内-国外、教材-教辅多途径推动混合式教学，激发学习主动性，提高分子应用创新思维；对于英语基础差的学生，借助建设的有机化学国家一流在线课程资源，自主开展学习；在疫情非常时期，以团队在线教学为主，结合在线板书，辅助以课堂讨论、分组汇报、师生互动研讨以及最美笔记比赛等形式，并行推进个性化和群体化学习。针对大班(40–50人)课堂学时有限，英文教学难度大，而学生主动学习能力不足的问题，主课程结束后，暑期小班由外教授课，中方教师协同，更注重师生互动，提升学生英语应用自信心。

1.4 优质资源建设和支撑

在有机化学全英文课程教学资源建设中，引入圣智学习平台资源，推送新编全章节英文词汇，精心编译与生物、医学、材料等学科融合的分子应用等“有机化学+”拓展教学资源，强化分子多学科应用研讨，提升课程质量内涵。相关资源包括：(a) 按章序编成的关键词和词汇手册；(b) 编译有机分子在生物、医学、材料、食品等学科前沿的功能认知探索和应用课外拓展教辅材料116篇；(c) 与重要分子研究相关的诺贝尔奖案例和科学故事；(d) 编制每章核心内容，精炼讲义。其中，新课件引入与蜈蚣、射炮步甲、帝王蝴蝶迁徙等生物学现象密切关联的分子研究案例、诺贝尔奖前沿案例等25例进教学，丰富生物医学交叉融合内容；(e) 撰写以“前沿脉搏、以史为鉴、分子辩证、绿色分子、一生一分子、分子新用、分子新时代”等为栏目主题的分子跨学科研究专题35个构成思政案例集融入教学。

1.5 实施多元化综合考核

主动与学院精准管理服务相结合，在前述一系列教学创新探索基础上，巩固“基础夯实-模块重构-内涵提质创新”的三段教改实践，突出分子在农业科学及生命活动中的应用价值导向。期末安排教师到书院坐班答疑，主动走近学生；平时、期中、期末三段考核均通过线上或线下测试进行，章节作业、摸底测验、平时问答、最美笔记评选、分子研讨等纳入平时成绩考核。其中平时成绩包括摸底测验成绩10%、作业10%、最美笔记评选成绩10%、课堂问答与研讨10% (问答5%，研讨5%)；期中测验通过随堂闭卷方式进行，占20%；期末考试根据学校统一安排闭卷考试方式进行，占40%。通过增大平时成绩的考核比重，促进学生课堂内外相结合的自主学习(图2)。

图2 创建的有机化学课程内涵新支持体系

2 实践效果及其优化

2.1 支撑课程内涵提升的新型体系构建

基于从三结合到三融合理念的实践转变，课程组在模块化内容教学基础上，支持学生自主开展分子研讨，生物医学交叉融合的分子应用拓展资料学习等，结合主动学习和即时学习(Just-in-Time Learning)策略，注重各类型题目用英语解答的基本训练，选用合适实例，引导学生活学活用，提高学生专业英语的应用和表达水平，拓宽学习兴趣和学术视野，开展素质、能力和知识三位一体化培养，辅以混合教学模式和多元化综合考核，重构新时期具备学科交叉融合创新人才培养特色的有机化学课程全英文教学体系，支撑开放式课程内涵不断提升。

2.2 因材施教可持续改进

通过纸质问卷、在线问卷、反馈座谈会等多途径持续跟踪调查，从教材、课堂内容、学生、师资多方面进行动态反馈，教学团队与学院管理层跟进研判，解决教与学的问题，及时调整和改善学习效果。2018–2021年持续调查表明(图3)，开课时认同摸底测试的学生比例占72%以上，赞同开展“线上线下、课内外混合式教学”的占比75%–80%，赞同寒假预习前置有92%；认同多样化考核方式的占88%以上，认同开展分子拓展讨论的超77%，同时认为应该强化交流互动方式，并认可教学创新方式的学生均达90%以上。

图3 有机化学课程调查结果

创新教学的效果不仅仅停留于关注高比例的学生认同感，更应该关注不认同的学生所提出的问题，解决他们的期望所在，挖掘个性潜力才是公平教育和师生共同进步的关键点。学生反馈中对未来教学预期要求最多的3点分别是：加强英语专业词汇引导和学习、机理更清晰以及更贴近相关生物学的分子化学应用内容；同时2021年在近40人的回访座谈会上，学生反映，英文教学有利于大学生科创实验更早开展，也能提高保研面试水平。

这些与我们在教学创新设计时从预习前置到多学科分子前沿引导的初衷是一致的。以培养学生未来国际化视野和跨学科分子创新能力为目标，不断丰富内容完善体系，多途径解决存在的突出问题，提升课程内涵和个性化发展培养水平，这也是全英文教学培养创新人才的必由之路。

2.3 完善多元化考核公平性

在教学中兼顾学生主动参与学习的过程和效果。在疫情风险严重开展在线教学的同时，在创新学院支持下举办2赛段制“最美笔记比赛”，全员参与并引入学生评委，从准确性、逻辑性、专业性、方法性、反思性、整洁性等6个方面进行评价，将其作为一个环节纳入成绩考核。通过最美笔记评选、分子研讨等环节设置，在促进静心学习、提升学术视野的同时，加强自主学习探索、独立思考的能力培养。

经过统计，农林卓越班学生从2018届至2021届，大学生科创涉及分子项目的比例一直保持60%以上，后续选学生命与有机化学分子研讨课的学生深造率一直保持100%，表明分子层次研究一直是学生科研活动的主体领域，有机化学全英文三段式教学在其中起了引导促进作用，学生在学习策略、批判性思维、自我更新知识能力和解决问题的能力等方面有明显提升。

3 反思与展望

通过近5年多的全英文教学创新实践，相关创新积淀获校教学成果奖4项，其中1等奖以上2项，并获得首批校级有机化学虚拟教研室建设试点和2021年度有机化学系列课程教学创新团队荣誉。但反思团队所尝试的实践过程，仍有不足之处。

3.1 引导学生拓宽学术视野并自主吸收先进的分子科技营养

国内高校中包括有机化学在内的自然科学基础课所采用的英文教学仍处于不断探索发展阶段，而在新时代，化学与生物、医学、食品、农业、材料、信息、人工智能、运动健康等多学科交叉融合复合应用是科技发展的特征之一。因此在“新农科”背景下，在农林生物类一流人才培养奠基阶段就需要帮助学生构筑起点高而宽阔的科学视野，借助多形态的融媒体和教学策略，引导学生主动学习，重点提高学生的有机分子(立体)结构(甚至材料结构)、分子转化(反应)的认知水平和鉴赏能力，通过循序渐进学习各类小分子结构与性质，再充分理解生物分子的功能，再到理解重要分子的生物学应用，自主吸收消化大量先进的分子科技营养，为更长远的目标提供丰厚的素质、知识和能力发展支撑。

3.2 主动提升教师自身的认知理论意识和能力运用

教师的研究生学术生涯为教学内容导向提供了较为丰厚的知识土壤，但受自身社会心理学或应用心理学知识的缺乏，及高效组织管理能力的限制，往往使得教师在教学实践中采用过多的教学形式追逐教学效果，教与学投入了更多精力和时间，而在课程内涵、学习时效性方面提升不足，从而无法聚焦促进学生自身获得感增强和个性化快速发展进步。

因此，面对“新农科”及未来发展新挑战，团队师资要主动发展，融合其他学科分子新进展，突破布鲁姆教学理论和建构主义等框架束缚，优化提升课程内涵和教学的时效性，保障教学目标的实现。

3.3 通过构建有机化学的知识、能力和素质图谱助力学生三位一体个性化发展

通过基础有机化学课程教学，主动结合专业人才培养高要求，需要从分子微观结构认知、功能理解、生物应用等三方面的有机融合，把学生从分子角度引到相关农林生物学科领域。及时更新教学模块化内容，加强分子前沿和应用研讨，激发学生探索生命奥秘背后分子行为本质的兴趣，适度应用教育新技术、新方法和新媒体技术，持续推进主动学习、即时学习以及个性化教学策略运用，加快构建有机化学课程学习中的素质图谱、能力图谱和知识图谱，同时在教学环节和模块中融入学生人格塑造，丰富课程内涵，加强学生“素质、能力和知识”三位一体个性化发展，整体推动教学质量提升。