互动范式下以学生为中心的“有机化学”教学设计及实践

2022-09-28张建英张延琪刘学立

安徽化工 2022年5期

张建英，张延琪，刘学立

（滁州学院，安徽滁州 239000）

“有机化学”是化学、化工、生物、制药、食品等专业必修的基础课程，是有机化学工业、食品科学、环境科学、药物学、遗传学、染料化学、生物化学等学科的重要理论基础。近年来，日常生活和工业上越来越多的合成材料都来自于有机化学工业。“有机化学”和有机化学工业的发展，不仅为人们创造了丰富的物质财富，对于人们认识复杂的生命现象、控制遗传、征服顽症等更有着举足轻重的作用，它与我们的日常生活、工农业生产和国防建设等都有着密切的关系。

新冠疫情以来，为配合国家疫情防控，响应教育部“停课不停学”的要求，各地学校开展了大规模在线教学，钉钉、腾讯课堂、QQ网络课堂、超星学习通、腾讯会议等直播和录播线上教学纷纷兴起。后疫情时代，在线教育的发展和应用已成趋势，在此背景下，如何为社会培养高素质的应用型人才，对“有机化学”课程进行教学改革及实践迫在眉睫。

1 研究现状

1.1 教学内容复杂松散

传统“有机化学”教学内容比较复杂、分散，同时教学内容涉及面广，各章节间缺乏有效的联系性和逻辑性，缺乏与现实生活生产的联系，对学生的实践能力要求比较高。此外，“有机化学”课程教材内容更新速度较慢，缺少现代的新知识和新理论。

1.2 忽视学生的主体地位

传统“有机化学”教学中，片面注重教师的主导作用，强调教师的“教”，忽视了学生的“学”。教师作为教学的主体，采用传统“满堂灌”传授课本中的知识，学生只能被动灌输，机械接受，主体能动作用不能充分发挥，久而久之，学生会缺乏学习的积极性和主动性，影响学习效果。

1.3 课堂互动比较枯燥

长期以来，提问是教学过程中师生互动和相互交流的主要形式。传统的课堂教学，师生互动表现为师生“一问一答”，“师问生答”实际上是教师主导的师生互动。如教师说出上半句，让学生来接下半句，或者教师以“对不对？是不是？”等发问，学生机械地用“是、对”等来应付。这种互动枯燥乏味，课堂氛围缺乏活力，降低了学生学习的积极性和主动性。

1.4 考核评价片面

考核评价是教学工作中的重要内容，直接影响学生的发展和教师自我价值的实现。从目前情况来看，考核评价虽然较之前有了一定改进[1-5]，但评价形式还不够丰富，评价手段也比较单一，这使得学生在学习过程中只注重最终的学习结果，忽视学习过程。这种以考试为终极目标的考核评价，无法对学生的学习效果进行全面而准确的衡量。

2 以学生为中心的线上线下互动式教学课程设计及实践

2.1 有机化学课程教学中落实“以学生中心”的具体措施

2.1.1 以促进学生全面发展为目标，树立“以学生为中心”的教学理念

“以学生为中心”的教育理念首先由美国心理学家罗杰斯提出，在这一理念的引领下，美国的本科教育在教育教学方法和教育制度上进行了一系列的改革[6]。联合国教科文组织明确提出高等教育要向“以学生为中心”的新视角和新模式转变[7-8]。

学习的主体是学生，学生的自主学习才是重点。强调学生的自主学习，把学习主动权还给学生，才是真正的“以学生为中心”。但是，在大部分学生被动学习的现实状况下，如何让学生自主学习，这就要求教师首先要树立“以学生为中心”的教学理念，持续提高教学技能，不断创新教学方法，引导学生进行自主学习。

2.1.2 以培养学生核心素养为目标，精选整合教学内容

教学内容直接反映教学目的和人才培养目标。“有机化学”具有内容丰富、理论深刻、实践性强等特点，因此，必须结合专业特点，认真挑选教材及教学内容。我们在查阅大量参考书的基础上，按照科学逻辑和学生的认知特点，精心组织教学内容，如不断用国内外最新成果和教师自己的科学研究作为实例充实教学内容，积极创设开放的教学情境，引导学生探索研究动机；将教学内容生活化，穿插日常生活中与“有机化学”相关的问题和实例，拉近学生和“有机化学”的距离，激发学生学习“有机化学”的兴趣。

2.1.3 以引导学生自主学习为中心，开展线上线下教学活动

“以学生为中心”的自主学习就是要站在学生的角度，从学生的学习收获出发，帮助学生设计一条持续有效的学习路径。在学习过程中，学生不再被动听讲，而是要主动参与，增加学生主动参与的抢答、主题讨论、问题答疑等活动时间。我们已经在泛雅平台建立了“有机化学”网络课程，内容丰富，数据充实，包括课程介绍、教学队伍介绍、教学大纲、教学进度表、课件ppt、学习指导提纲、练习题、自测题及答案、有机化学实验讲义等，可满足学生在不同时间、不同地域进行学习，给学生提供了自主学习的有效路径。

2.2 实现教师与学生线上线下互动的具体措施

该模式的构建主要通过网络环境与课堂教学活动及实验教学的拓展，促进学生对知识进行内化。课程教学可以分为课前、课中和课后三个阶段，具体流程如图1所示。

图1 “以学生为中心”的线上线下互动式教学示意图

2.2.1 课前采用线上教学

以学生学习目标为导向，教师将每节课的学习指导提纲、学习重难点和任务清单发布到线上教学平台（学习通）。学生可以先行预习，在预习完成后可以在线讨论，有疑问的地方先行记录下来，等待课堂上听教师详细讲解。这种模式不仅有助于促使学生养成自主学习的好习惯，而且与现代人利用零散时间随时随地学习的习惯相适应。

比如针对“亲电加成反应”教学内容，学生可以通过线上学习了解到“什么是亲电试剂”“什么是亲电加成反应”“哪些化合物可以作为亲核试剂”“烯烃和炔烃的亲电加成有什么异同”等。

2.2.2 课中采用线上结合线下的教学模式

学生通过课前预习对教学重难点有了大致的了解后，在课堂上可以结合预习的内容提出疑问，跟同学、老师进行讨论与交流，然后进行小组汇报，教师结合学生的讨论情况进行针对性地答疑解惑，此外，教师针对重难点，精心设计题目，通过线上平台（学习通）的抢答、测验、问卷、主题讨论、分组任务等模块发布问题，积极引导学生参与到学习中来，这样不仅可以将学习情况反馈给教师，又能巩固课堂所学知识，还能让学生体会到自主学习的乐趣，提升教学效果。

比如针对“亲电加成反应”教学内容，学生在课堂上听教师详细讲解后，理解了亲电试剂、亲电加成反应等概念，在此基础上，教师可以有针对性地设置题目，如“烯烃和炔烃哪个更容易进行亲电加成反应？”“不同结构的烯烃发生亲电反应的活性相同吗？”等，检查学生是否已经真正掌握重点难点，还可以有针对性地进行答疑，深化学习效果。

2.2.3 课后采用线上学习方式

这个阶段，学生不仅要全面掌握课堂知识，还要举一反三，独立完成作业题。学生通过在线学习的方式对课堂内容进行梳理、复习，同时完成线上作业如练习题，还可以通过自测题进行自我检查，进一步拓宽学习的深度和广度。这样充分调动并体现了学生学习的积极性和主动性，实现了“以学生为主体”的自主学习过程。

2.3 “以学生为中心”的教学课程设计及实践

2.3.1 确定课程教学目标

本课程根据有机化学工业的市场需求和专业培养目标的要求，制定了如下教学目标：

教学目标1，构建“有机化学”理论知识框架，使学生掌握各类有机化合物的命名、结构、性质及制备，相互转化的条件和规律。

教学目标2，训练学生掌握有机化学实验的基本操作和技能，能根据实验内容独立完成实验并书写实验报告。通过实验中存在的问题和现象培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生实事求是和踏实严谨的科学态度。

教学目标3，培养学生树立环保意识和绿色理念，培养学生交流沟通和团队协作、崇尚科学、探究科学的学习态度。

教学目标1主要采用课堂讲授方式，其预期学习成果分别是培养学生掌握各类有机化合物的命名、结构、性质及制备、相互转化的条件和规律，并通过作业/测验/考试进行评价；教学目标2～3采用课堂讲授和分组实验方式，其预期学习成果主要是培养学生实事求是、踏实严谨的科学态度和团队协作、探究科学的学习精神，并通过预习报告/实验操作/实验报告进行评价。

2.3.2 设计教学活动

“有机化学”课程的主要目的是使学生系统地掌握有机化合物的结构、性质、制备及应用等基础知识、基本理论和基本实验技能，使同学们在“有机化学”学习中受到科学思维的良好训练，树立环保意识和绿色理念，掌握正确的方法论，提高分析问题、解决问题的能力。根据课程目标，就我校高分子材料与工程专业的“有机化学”课程内容，我们进行如下设计（见表1）。

表1 “有机化学”课程内容设计

5 6 7 8 9 10 11醛酮醌羧酸及其衍生物同分异构现象有机含氮化合物杂环化合物有机合成基础绿色有机合成醛酮醌羧酸羟基酸和羰基酸羧酸衍生物顺反异构对映异构构象异构硝基化合物胺重氮和偶氮化合物分类和命名结构和性质碳骨架的建立选择性控制有机合成路线设计绿色化学1.掌握醛酮的结构、分类及命名2.掌握醛酮的化学性质及其差异，亲核加成反应3.了解醌的结构、命名和性质活动一：多媒体教学通过多媒体学习醛、酮、醌的结构、分类、命名、物理性质、化学性质、制备及应用活动二：课程思政培养爱国主义精神与民族自豪感、文化自信活动三：课堂练习经典习题练习，学生互评，教师点评活动四：调查报告完成一份“室内装修空气污染”的调查报告，学生分组完成，教师点评1.掌握羧酸及取代酸的结构、分类、命名和化学性质，羧酸衍生物的结构、命名和化学性质，掌握乙酰二酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成中的应用2.熟悉重要的羧酸化合物3.熟悉诱导效应和共轭效应对羧酸酸性的影响活动一：多媒体教学通过多媒体学习羧酸及取代酸的结构、分类、命名和化学性质，羧酸衍生物的结构、命名和化学性质活动二：课程思政理论指导实践的科学方法活动三：课堂练习经典习题练习，学生互评，教师点评活动四：实验实训1.乙酸乙酯的制备；2.叔丁基氯的制备3.无水乙醇的制备；4.重结晶1.理解有机化合物的碳链、官能团位置、官能团异构和互变异构等构造异构现象2.熟悉顺反异构、对映异构和构象异构等基本概念3.掌握顺式和反式、Z式和E式及手性分子的R、S标记方法活动一：多媒体教学通过多媒体学习顺反异构、对映异构和构象异构活动二：模具教学利用原子模型做教具，讨论立体化学知识，师生互动活动三：课程思政认识化学结构与美学活动四：课堂练习经典习题练习，学生互评，教师点评活动五：实验实训1.熔点和折光率的测定；2.薄层色谱法1.掌握硝基化合物、胺类、重氮化合物的命名、结构和化学性质2.掌握胺类的碱性规律；掌握重氮盐的生成及其在有机合成中的应用活动一：多媒体教学通过多媒体学习硝基化合物、胺、腈的命名、结构、化学性质及其应用活动二：案例分析苏丹红染料，学生讨论，教师点评活动三：课程拓展硝酸甘油与诺贝尔，多巴胺，学生讨论，教师点评1.掌握杂环化合物的定义、分类和命名，五元和六元杂环化合物的结构及亲电取代反应2.熟悉苯稠杂环化合物1.了解有机合成的意义和要求，掌握碳骨架的建立2.理解逆合成法分析和合成路线的选择，理解选择性控制1.了解倡导绿色化学的意义2.了解绿色有机合成的具体体现活动一：多媒体教学通过多媒体学习硝基化合物、胺、腈的命名、结构、化学性质及其应用活动二：课程思政运用专业知识分析社会生活现象，培养职业判断力活动三：课程拓展完成一份科技小论文，选题为“青霉素或叶绿素或血红素的发现”“褪黑素与脑白金”，学生分组完成，教师点评活动一：多媒体教学通过多媒体学习各类官能团有机化合物的制备方法，掌握常见的保护基和导向基的应用活动二：课程思政运用专业知识分析社会生活现象，培养职业判断力活动三：课程拓展完成一份科技小论文，选题为“青霉素或叶绿素或血红素的发现”“褪黑素与脑白金”，学生分组完成，教师点评活动一：多媒体教学通过多媒体学习各类官能团有机化合物的制备方法，掌握常见的保护基和导向基的应用活动二：课程思政培养学生树立绿色理念和环保意识活动三：课程拓展完成一份科技小论文，选题为“布洛芬—镇静、止痛药的绿色生产”，学生分组完成，教师点评7 6 4 3 2 5 4

2.3.3更新教学方法

教学过程中体现“以学生为中心”，要从“教师教了什么？”向“学生学了什么？”“教师教学效果”向“学生预期学习效果”进行转变。为了充分调动学生学习的主动性，教师要不断更新教学方法，将讲授法、讨论法、案例教学法、翻转课堂教学法、课外阅读等多种教学方法在“有机化学”教学过程中进行有机结合。

讲授法重在讲解“有机化学”的基本原理和有机化合物的命名、结构、性质及制备等，出发点在于帮助学生构建有机化学理论知识框架，教会学生学习具体有机化合物的方法；而案例教学法则精选案例，如原子经济法，让学生通过阅读、思考和讨论，将“有机化学”基本原理和知识进行综合应用；讨论法是教师抛出一个中心问题，激发学生参与的积极性，从而实现以学生为主体，活跃课堂气氛和深化学习效果的目的。

2.3.4 建立多元考核评价体系

传统的评价方法“重结果、轻过程，重知识、轻能力”，强调通过“考试”评价学生的学习效果，不利于学生全面发展。事实上，“有机化学”课程除了考查学生对“有机化学”基本理论和基本知识的掌握和运用能力之外，还重在培养学生分析问题和解决问题的能力。因此“有机化学”课程考核应该是多元化的。

除了考试成绩以外，平时的课前预习、课堂讨论、随堂测试、课后作业、撰写科技小论文、参与课外科技活动等都可以计入“有机化学”课程成绩考核范围。例如撰写科技小论文，可以训练学生掌握文献查阅、科技论文书写的基本方法，参加课外科技活动可以加深学生理论知识和实验实训之间的联系，锻炼学生的实验操作能力等。多元化的考核方式能较真实地反映学生的水平和综合能力，避免了期末考前突击，考后忘得快的弊端，既扩展了学生自主学习的空间，又提高了学生的思维能力、动手能力和创造能力，有利于学生全面发展。