基于产学研融合的《有机化学》课程教学改革的探究与实践

陈锦杨,吴 燕

(长江师范学院 化学化工学院,重庆 408100)

《有机化学》作为很多理工科专业的基础核心课程,在制药工程、材料研发、环境保护等领域具有非常重要的应用[[1-2]。如果把与化学相关的学科比作一棵树,那么无机化学就是树根,有机化学是主干,沿着有机化学的主干而衍生出一系列的交叉学科,如精细化工、材料化学、农业化学、环境化学、化学生物学、分子生物学、生物化学、食品化学、药物化学和高分子化学等[3]。目前,高校《有机化学》课程教学方法主要存在以下问题:(1)教学方式过于陈旧,很多教师只侧重于理论知识的讲授,忽视理论与实践相结合,这种“填鸭式”的教学使学生逐渐失去学习兴趣。久而久之,学生便失去了学习的激情和主动性,教学效果不够理想[4]。(2)教学内容过于狭窄,部分授课教师自身并未从事相关科学研究,缺乏对学科领域热点问题的掌控。从而,在授课过程中只能讲授已有的课本知识,未能引领学生拓宽视野,未能将学科领域的重要成果有效呈现给学生。因此,教师在授课过程中只能简单地授予学生基础理论知识,不能激发学生的科研兴趣,未能帮助学生提升专业认同感。(3)考查方式过于陈旧,目前的考试形式主要以理论知识考查为主,学生通常通过简单的记忆也能获得较好的成绩,未能客观地考查学生利用理论知识解决实际问题能力和知识迁移能力。(4)目前《有机化学》课程教学过程中的教学思政元素匮乏,不利于激发学生爱国情怀和科学热情。基于产学研融合的《有机化学》课程改革的探索与实践是将科学研究前沿问题、工业生产实际需求与理论知识相结合,引导学生了解最前沿科研动态和国家发展急切需求,激发学生的学习兴趣及成就感,提升专业认同感,使学生在学习理论知识的过程中体会到科研的乐趣,培养学生学习的主动性。

基于以上论述,本文通过以实际应用为导向的产学研融合的教学模式,让学生在扎实掌握基础理论的前提下,提高分析问题、解决问题及知识迁移的能力;引导学生学会自主学习,成为既具备家国情怀、国际视野、可持续发展能力,又能脚踏实地、具备较强教学实践技能的“四有”好老师。

一、《有机化学》课程教学存在的问题分析

1.传统的教学模式过于偏重理论讲解,教师“一言堂”的现象没有得到有效解决,学生缺乏学习主动性。教师在授课过程中,往往容易忽略将生产、生活实际应用和国家发展急切需求与理论知识相结合,学生的知识体系中理论与应用脱节,久而久之,学生形成了学习理论知识就是为了考试这种错误的想法。以实际应用为导向的《有机化学》课程改革改变传统“机械化”的教学模式,帮助学生建立起理论知识和其应用之间的联系,充分认识到所学理论知识的价值,提升他们的学习兴趣和热情,增强专业认同感,实现以知识应用为目的的教与学。

2.在“新师范”背景下,社会对化学师范专业毕业生的要求进一步提升。传统的专业教学模式过于注重理论知识学习,使部分师范生存在知识割裂、创新能力不强、知识迁移能力薄弱等问题,导致他们上课时向学生传授相对狭窄的知识,难以将专业知识内化为能力,进而输出为高品质课程。

3.学生缺乏将理论知识与实际应用结合的锻炼机会。目前,本科生课程安排较为繁重,同时学生需要花费大量的时间参加社会锻炼活动,从而导致学生参与科研、实训的时间相对较少。尽管部分学生可以通过《有机化学实验》课程训练、参加教师科研团队、参与大学生创新创业项目和“互联网+”项目等形式获得一定的实训机会。但仅仅局限于少部分学生,对于大部分学生而言,几乎没有机会将自己所学的理论知识有效地与实际应用相结合。因此,为了进一步提高学生学习《有机化学》课程的兴趣,提升学生的学习积极性,培养学生的科研热情,对《有机化学》课程教学方式进行改革仍是非常迫切的。

本文基于产学研融合的新师范模式探究注重以实际应用作为导向,在授课过程中引入大量经典应用例子及学术前沿知识,让师范生学好专业基础课程的同时,熟知时代要求、学科和技术前沿知识,培养学科交叉、融合创新、课程输出的教学执行能力。

二、《有机化学》课程教学的改革方法

根据目前《有机化学》课程教学中存在的主要问题,需采取以下方法实施改革:

1.将生产、生活实际案例引入到课堂中,激发学生的学习兴趣。如在第一章绪论部分,通过课堂随机快速问答(你联想到第一个与有机化学相关的关键词是什么?),掌握学生对有机化学课程的整体了解。然后,举例与《有机化学》课程知识相关的反面例子(如苏丹红事件、三聚氰胺事件、瘦肉精事件等),并告诉学生这些都不是有机化学家创造这个物质的初衷,只是部分不良商家运用了有机化学家的成果制造了不良的社会后果。继而,列举与有机化学知识相关的正面例子(如制药工程、抗体药物、联合体抗癌药物等),使学生加深对有机化学课程的印象,提高学生的学习兴趣,增强专业认同感,为《有机化学》课程正名。同时,向学生推荐中国科学院化学科普片《我们需要化学》,让学生及其身边的亲朋好友进一步了解化学的应用,增强学生学习的兴趣。在讲授立体化学一章时,首先向同学们介绍世上最大的药害事件——“反应停”事件,让学生认识到有机化学中立体化学的重要性。所谓“反应停”事件就是19世纪60年代,孕妇在怀孕期间为了降低妊娠反应而服用一种名为“沙利度胺”的药物,该药物可以有效减少妊娠反应。但是,当时的科学家们并未注意到该药物存在两种不同的顺反异构体,该药物的R构型具有镇定作用(也就是能够降低妊娠反应),而其S构型则具有严重致畸作用,从而导致服用了该药物的孕妇所生产的婴儿四肢特别短小,被称为“海豹儿”。通过这个事件的引入,使学生深刻了解到立体化学的重要性,激发学生的社会责任感,对后续课程的讲解起到事半功倍的作用。

2.在授课过程中,增加有机化学领域杰出华人科学家的研究及其成长经历分享,提升学生的爱国情怀,激发创新意识和探索精神。如在讲授卤代烃一章时,首先让学生理解卤代烃作为烃和烃的衍生物的桥梁在《有机化学》中的重要性,引导学生分析传统卤化反应的不足,即烷烃卤化反应需要消耗大量的卤原子,不符合原子经济性要求。然后提出问题:有没有办法可以实现C-H键直接官能团化呢?继而,引出有机化学前沿性研究内容C-H键官能团化,介绍C-H活化关键性人物——余金权教授。通过分享余金权教授的主要科研成就及其成长经历,激励学生奋发学习,投身科研事业,为祖国科研创新发展贡献自己的力量。再如,在向学生讲授有机化学全合成的时候,重点介绍全合成领域重要有机化学家——北京大学深圳研究院杨震教授的个人事迹,以激发学生对我们化学科研工作者的敬仰之情,从而提升学生的科研兴趣及爱国情怀。杨震教授在美国斯克利普斯研究工作期间通过日以继夜的实验,实现了天然紫杉醇的首次人工全合成。然而,在后面的一次实验爆炸中重度烧伤,在经历两周昏迷康复后,杨震教授仍然坚持在科研工作一线,成为北京大学深圳研究院非常著名的有机化学家。通过对杨震教授的介绍,学生深刻体会到科研工作者的伟大,从而塑造一种对科研工作者的敬仰之情,激发学生投身科研工作的热情,对学生今后的人生规划具有重要的引导作用。

3.完善课程考核方式,增加综合性考题在试卷中的比例,系统考查学生综合运用理论知识的能力。在试卷内容设计上,增大应用类题目的占比,主要考查学生综合知识的掌握能力和知识点的迁移能力。应用类题目不再是题海中某些试题的复制与粘贴,更多地考查学生运用课堂上学习的理论知识去解决实际问题的能力。

4.重组《有机化学》理论课程与《有机化学实验》课程内容及进度,培养学生利用相关理论知识解决实验过程中的实际问题,增强学生理论知识应用能力,提高学生分析问题、解决问题的能力。作为一门以实验为基础的学科,《有机化学实验》课程训练是培养学生知识迁移能力、理论联系实际能力最有效、最直接的途径。然而,传统的教学模式中,《有机化学》理论课程和《有机化学实验》课程在课程内容、课程进度安排等方面都存在一定的脱节现象。学生普遍认为《有机化学》理论课程和《有机化学实验》课程是两门不同的课程,忽视了两者之间的紧密联系,难以将理论知识应用于解决实验过程中遇到的实际问题。在《有机化学实验》课程学习中,学生普遍存在“照方抓药”的问题,缺乏运用理论知识解决实验中实际问题的能力。造成这种现象的主要原因有:(1)在理论课授课过程中,教师过于重视理论知识的讲授,没有引导学生将理论知识迁移到实际实验应用中,学生缺乏知识迁移能力。(2)实验课程内容设计与理论课程内容紧密度不够,课程进度安排不合理。甚至出现由不同教师担任理论课程与实验课程的情况,或出现学生尚未学习该部分理论知识便开展实验训练的情况。从而导致实验课程教师对学生理论课程的学习进度不了解,对学生理论课程的学习情况不了解,而在指导学生实验时存在一定的误区。同时,由于课程进度差别较大,学生在实验操作过程中难以与理论知识有机融合起来。需要解决上述问题,就必须对《有机化学》理论课程和《有机化学实验》课程内容和进度进行重组。《有机化学实验》应该作为《有机化学》课程的实训部分,而不是独立的课程。在课程总学时不变的情况下,教师应该根据理论课程的实际运行情况,适当调整实验课程的内容和进度,使实验内容与理论课程内容和进度基本一致。这样更有利于学生将刚刚所学的理论知识应用到实际实验中,从而避免实验内容与理论知识严重脱节的情况。《有机化学实验》课程内容和进度的设计直接影响学生将理论知识迁移至实际问题的能力训练。因此,本教学改革方法通过对《有机化学》理论课程和《有机化学实验》课程的内容和进度进行调整,加强理论课程与实际实验操作的紧密度,训练学生知识迁移能力,培养学生利用理论知识解决实际问题的能力。

三、结论

《有机化学》课程作为众多理工科专业的基础核心课程,在制药工程、材料研发等领域具有非常重要的应用。而目前高校《有机化学》课程的教学普遍存在一些问题,尤其在“新师范”背景要求下,传统的教学方法已不能满足社会对师范毕业生的要求。本文探讨了基于产学研融合下《有机化学》课程的教学改革方法,通过对目前《有机化学》课程教学中存在的主要问题进行分析,制定了一系列相应的应对策略,为学习《有机化学》课程的同学提供指导,并为从事该课程教学工作的教师提供借鉴。