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有机化学是一门基础性、应用性很强的课程,是农林院校许多专业重要的基础课.在西南大学(本文简称“我校”),有机化学是生物、植物保护、园艺、食品科学、动物科学和农学等专业的主要学科基础课.有机化学课程不仅使非化学专业的学生掌握有机化学基础知识,基本理论,构建专业知识框架,同时也为非化学专业学生提供有机化学领域的思维方法,是学生进入高年级的专业课程学习不可或缺的基础课程[1].由于有机化合物数目庞大,反应类型多,反应机理复杂,传统的课堂多采用多媒体辅助讲授式教学模式,这种方式虽然能够在短时间内将前人的成果内化为学生的知识[2],但这种教学模式往往造成学生缺乏知识的融会贯通和知识的合理利用以及知识迁移的能力,同时造成学生自主学习意识的缺乏和学习策略的单一.随着社会的发展,社会信息大量增长,“学习”成为一种需要;“终身学习”既是个人可持续发展的需要,也是社会发展的必然要求[3].随着终身教育和学习型社会的到来,大学教育的使命不只是传授有限的知识,更重要的是帮助大学生培养自主学习能力[4].为了更好地发挥高校教学对人才培养的作用,本研究将改革现有有机化学的教学模式,探讨有机化学课程的教学的新思路、新方法,培养学生自主学习能力,为社会培养终身学习者.
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有机化学研究有机化合物的结构、性质和制备,是化学的重要分支.有机化合物是生命体的重要组成,除此以外,生活环境和能源物质也均是有机化合物,有机化合物与生活、生产息息相关.随着科技和社会不断进步与发展,有机化学渗透的领域越来越多,所起的作用越来越显著,有机化学领域的新知识、新内容和新手段不断地涌现,因此,有机化学课程的内容也在不断地增加和变化.然而农林类专业针对基础课程进行改革,压缩部分课程的学时数,有机化学的学时数不断地被裁减.由于有机化学课程内容庞杂,化合物种类繁多,结构复杂,化学反应种类多,特别是涉及化学反应机理及立体化学的问题时,内容抽象,缺乏感性认识,难以理解.因此如何在有限的学时内保质保量地完成本门课程的教学任务,是有机化学教学面临的重要问题.
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一方面,随着近些年来高考模式的改革,高中化学课程已经变为选修课,化学在高考中所占的分值相应降低,学生对化学的重视程度自然随之降低,这使得学生在高中期间学习化学相关课程时基础不扎实[5];另一方面,在大学阶段,某些农林专业先修普通化学再学习有机化学,而某些农林专业有机化学与普通化学同时行课,这无疑又给有机化学课程的教学增加了难度.在有机化学行课过程中,学生对许多化学基础知识和内容不了解,概念混淆不清,如:不了解原子轨道理论、分子轨道理论与杂化理论;共轭酸碱理论混淆不清等等.这些不足导致学生对有机化学课程的内容模糊迷茫,学习起来也感到特别困难,最终导致学生学习兴趣不足,学习心态疲乏,学习积极性不高,学习效果不理想.
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大学生在大学之前,自主学习能力普遍较低,并且自学能力参差不齐.进入大学后,有些学生不适应大学相对自由的学习环境,不懂得如何安排大量的课余时间进行自主学习;有些学生则因为自学时不得其法,策略不当,对有机化学知识认识模糊,反应机理混淆不清[6].所以,许多学生学习有机化学过程中通常死记硬背,造成学生对于所学知识无法达到融会贯通,难以找出知识点间的内在联系和规律,无法形成三维知识网络;同时也造成学生的思维出现定势,学习自主意识的缺乏和学习策略的单一.最终使得各农林专业学生有机化学课程成绩欠佳,学生学习进步不明显,教学效果不理想.
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农林类有机化学课程,往往涉及学生人数多,专业数量多,且为不同学科类别.许多农林专业的有机化学课程教学还是采用传统的教学模式,老师讲、学生听,学生处于被动学习状态,参与度不高,即使课堂教学中偶尔提问,学生回答问题的积极性也很低.这样的教学模式不能有效地培养学生发现问题、分析和解决实际问题的能力,更不能让学生在学习中充分发挥学习自主性,不利于培养学生自主学习的能力和提高学生学习积极性.传统的教学模式往往导致学生缺乏学习兴趣,学习积极性不高,知识掌握不到位.
这些问题在农林专业有机化学教学过程中普遍存在,成为长期困扰农林类有机化学教师的教学难题.当今社会信息大量增长,要处理和应用这些信息,“学习”成为一种需要;随着终身教育和学习型社会的到来,自学在任何教育体系中都具有无可替代的作用.大学教育的使命不只是传授有限的知识,更重要的是帮助大学生培养自主学习能力.
1.1. 农林类有机化学课程学时少,内容多
1.2. 学生有机化学课程基础薄弱
1.3. 学生自主学习能力参差不齐
1.4. 现有教学模式限制学生自主学习能力的培养
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首先,本着“少而精,博而通”的教学思想,抓住基本内容,突出重点,夯实基础理论;与此同时,将最新的、最前沿的研究成果引入课堂,引发学生的思考、讨论和质疑.在教学过程中,将教学内容重组优化,分模块进行教学即绪论、烃类化合物、立体化学和烃的衍生物四大模块.同时通过典型的反应类型来学习各类化合物的化学性质,如:以亲电加成为核心学习烯烃、炔烃类化合物;以亲电取代反应为核心学习苯、萘、苯酚、苯胺和杂环等芳香类化合物;以亲核取代反应为核心学习卤代烃、醇、醚、羧酸衍生物和胺等化合物;以亲核加成为核心学习醛和酮等化合物.通过在教学过程中突出“点—线—体”的科学思维方法,帮助学生实现知识的融会贯通,形成有机化学的三维知识网络.与此同时,在教学过程中,引入前沿的研究成果,如:在学习烯烃时将2005年诺贝尔奖烯烃复分解反应引入;将1912年诺贝尔化学奖Grignard试剂的相关知识点与格式试剂整合;将2010年诺贝尔化学奖钯催化的交叉偶联反应的相关知识点与苯的亲电取代整合;将不对称催化Aldol反应相关知识引入课堂等.通过引入最新的、最前沿的研究成果刺激学生的学习乐趣,训练学生的科学思维方法,培养学生的自主学习能力.
其次,根据学生专业和学科性质进行分类.随着科技发展日新月异,学科之间相互渗透,彼此交叉,有机化学课程也逐渐渗透到其他学科.因此在有机化学教学过程中,结合学生的专业特点,研究不同专业的培养计划,将有机化学与学生后续的专业课程结合,找到有机化学与不同专业的切入点,整合教学内容,做到教学内容为专业服务,激发学生自主学习积极性.例如,针对食品专业类学生,强调绝大多数食品添加剂均是有机物,有机化学与食品化学、功能性食品以及食品检验等密不可分;将食品中常用的防腐剂苯甲酸钠、山梨酸钾和脱氢乙酸钠等引入羧酸与羧酸衍生物的相关知识点;将食品色素苏丹红引入偶氮化合物相关知识点,并说明苏丹红的危害,强调国家明令禁止食品类使用.通过把有机化学的知识点与学生的专业特点进行结合,使学生认识到有机化学重要性,提高学生的学习积极性.
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传统的教学模式侧重于知识的灌输,可谓复制有余,启发不足,其结果是学生养成被动性、应试性学习习惯,创新意识不强,学习能力弱,不能满足终身学习型社会的需求.在教学过程中首先要坚持“以学生为主体、教师为主导”的理念,充分发挥学生的自主学习积极性.自主学习虽然是学生自己做主,独立地思考、分析、探究、实践从而实现学习目标,但有一点需要明确:自主学习也是要有教师参与的,教师有必要对学生进行指导,不能对学生放任自流.教师的职责不仅局限于“教”,更需要指导学生“学”,达到的教学效果也不能仅仅满足于学生“学会”,而是要让学生“会学”,使学生真正掌握自主学习的方法,成为学习的主人.可以通过改革教学模式,来加强学生自主学习能力的培养.
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兴趣是学生学习的动力和源泉,兴趣是最好的老师,而情景又是激发学生兴趣的动力和源泉[7].我校有机化学交叉课堂中较多学生学习兴趣不足,学习心态疲乏,学习积极性不高.因此,在课堂教学中,通过综合运用各种技术,结合教学内容和学生学习实际,巧妙创设富有变化的教学环境,把学生引入到与课堂内容有关的情景当中,可以激发学生浓厚的学习兴趣,触发学生自主学习的动力.
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根据章节的知识要点设计具有启发性的问题,让学生带着疑问观看教学视频或查阅相关资料,寻找答案.例如,在学习烷烃自由基卤代反应时,设置问题“不同类型的sp3杂化碳上的氢进行自由基取代反应活性是否有差异,如果有差异,活性次序是怎样排列,产生这种差异的原因是什么”;又如,在学习烯烃的亲电加成时,设置疑问“不对称烯烃与不对称分子进行亲电加成的规律是什么,如何解释这种规律”等.通过把将要学习的知识点以问题形式设计为任务单,启发学生思维.学生通过课程任务单的引导,选择性在线观看教学视频和课件,并查阅相关文献资料进行个人自主学习.
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当今社会,网络四通八达,网络学习资源极其丰富,这为学生自主学习提供有利的条件.引导学生合理利用网络资源,能极大地丰富课堂教学信息,并且能满足不同层次学生的个性化学习需求.但是网络资源好坏不一,质量参差不齐,如果不对学生进行引导,反而会降低学习效率;此外,学生网络自学往往不得其法,策略不当,收获较少[8].针对这种情况,可以推荐国内有机化学教学的网络资源,有意识地向学生讲授自主学习策略,根据教学内容,帮助学生拟定合理的学习计划,指导学生通过图书馆资源以及互联网资源进行自主学习,提高学习效率和能力.与此同时,引导学生利用学校图书馆的纸质资源与电子资源,自主学习与有机化学交叉课相关的资源,引导学生跟踪有机化学相关领域最新的科技前沿,将学生引入由已知到未知并自发探索未知的过程,激发学生自主学习积极性.
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“翻转课堂”起源于美国,是通过对知识传授和知识内化时间点的颠倒安排来实现的,也即是把传统课堂中教师将要讲授的内容在课前让学生通过视频和习题等形式自学,在课堂上,通过教师与学生的讨论和答疑来实现对学习内容的内化和深入理解[9-11].传统的课堂教学以教授为主,导致学生机械地学习,知识不牢固,不能做到融会贯通和知识的迁移.将“翻转课堂”引入有机化学教学,有助于提升学生自主学习能力,与此同时加深学生对基础知识的理解和巩固,进而做到知识的拓展与迁移.
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合理布置作业,使学生学会分析解决问题.有机化学课程要讲授的内容多,学生往往在课堂上理解了,课后如果不复习巩固,很快就会遗忘,因此教师在讲解过程中要多举例子.有机化学课程学时少,所以课后要精心布置作业,使学生在完成作业的过程中锻炼综合运用有机化学知识的能力,同时也逐渐学会如何记忆和掌握有机化学知识,提高自学能力.对于无时间讲解的习题,教师将分析、解答过程及结果给学生参考,并且建立QQ群或微信群等方便与学生交流.
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成绩的评定制度直接影响学生对课程的学习态度,如果评价体系不完善,学生就不会重视该课程.合理的成绩评价体系可以充分调动学生学习的主动性和积极性,培养学生的综合素养和创新能力.因此,必须改革现有的有机化学的成绩考核体系,新的成绩考核体系要以促进学生自主学习为原则,灵活应用多样的评价方式激发学生的学习兴趣,通过考核评价促进学生在原有水平上发展,新的考核体系应更注重自主学习过程.
笔者将有机化学课程考核分为三部分:一是平时成绩占20%,主要考察课堂讨论、课外作业和课堂测验等,注重培养学生自主学习的能力、分析和解决问题的能力、口头表达与临场应变能力;二是期中考试占30%,在课程中期采用开卷考试,学生查阅教材和其他参考资料,既检验了学生对基础知识的掌握程度,也考察学生对资源的查阅、利用能力,同时使学生更加了解自身的学习状况,从而思考自己的学习方法是否得当,以便在后面的学习中进行合理调整;三是期末考试占50%,采用闭卷考试,考察学生对知识的理解和掌握.通过多元考核方式使学生逐步掌握有机化学的基本知识和技能,体现了学生自主学习的成果,也培养和提高了学生的自主学习能力.
2.1. 优化整合教学内容
2.2. 改革教学模式
2.2.1. 建设和谐的“情景教学”课堂,激发学生自主学习的兴趣
2.2.2. 巧设疑问,激发学习兴趣,引发学生的求知欲,从而积极、主动探究新知识
2.2.3. 指导学生合理利用网络资源,提高学生自主学习能力
2.2.4. 综合利用各种教学方法,将翻转课堂引入有机化学课堂教学,有效引导学生自主学习
2.2.5. 合理布置作业,进一步培养学生自主学习能力
2.3. 优化成绩考核体系
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以自主学习为主,辅以讲授的“混合式”教学模式,能有效地培养学生自主学习能力,实现从以“教”为主向以“学”为主的转变.大学生自主学习能力的培养是一个日积月累复杂的过程,作为高校教师,应进一步充实提升自己,在教学过程中要不断探索,在探索中不断完善和创新.