李振興

中國(guó)石油大學(xué)(北京)新能源與材料學(xué)院 北京 100044

一、概述

高等理科教育是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ),也是影響我國(guó)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重要因素。當(dāng)前,我國(guó)高等理科教育的發(fā)展,對(duì)內(nèi)急需培養(yǎng)大量創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型人才,對(duì)外急需培養(yǎng)國(guó)際頂尖人才,以促進(jìn)國(guó)家現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系建設(shè)和未來(lái)戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng),這是我國(guó)高等理科教育發(fā)展的重中之重。我國(guó)高等理科教育的改革和創(chuàng)新,不僅推動(dòng)了教育的發(fā)展,也為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以“有機(jī)化學(xué)”為例,“有機(jī)化學(xué)”內(nèi)容繁多、知識(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,是一門重要的基礎(chǔ)學(xué)科,而且它也是符合現(xiàn)代應(yīng)用的復(fù)合型化學(xué)工作者不可或缺的課程。其教學(xué)宗旨是通過(guò)對(duì)“有機(jī)化學(xué)”課程的學(xué)習(xí),加深學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)的認(rèn)識(shí)、掌握與運(yùn)用,對(duì)有機(jī)化合物的反應(yīng)、合成、反應(yīng)機(jī)制、化合物之間的交互轉(zhuǎn)化、制備方法和應(yīng)用有深刻的理解,同時(shí),為化學(xué)工作者日后的科研打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),促進(jìn)我國(guó)科研綜合實(shí)力的提升。

針對(duì)傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)教育目標(biāo),培養(yǎng)學(xué)生掌握有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、理論與技能,以適應(yīng)化工教育、技術(shù)及管理領(lǐng)域。如今,高素質(zhì)人才培養(yǎng)模式下,有機(jī)化學(xué)教育目標(biāo)應(yīng)不僅滿足傳統(tǒng)目標(biāo),更要儲(chǔ)備學(xué)生成為勝任社會(huì)工作的人才。因此,有機(jī)化學(xué)教學(xué)需要不斷創(chuàng)新與改進(jìn),成為必然的發(fā)展趨勢(shì)[1-4]。

二、高等理科教育實(shí)踐教學(xué)實(shí)施路徑需面臨的問題

目前,部分高等學(xué)校的高等理科教育實(shí)踐教學(xué)實(shí)施路徑階段存在著脫節(jié)現(xiàn)象。以“有機(jī)化學(xué)”為例,主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)[5]：

(1)教學(xué)方式單一,有機(jī)化學(xué)本身機(jī)理方面就較為枯燥、難懂,單一的、單邊的教學(xué)方式不利于學(xué)生融會(huì)貫通,但是,目前我國(guó)大部分的“有機(jī)化學(xué)”教學(xué)仍然是教師講課、學(xué)生聽課的上課模式,對(duì)學(xué)生的專業(yè)研究能力的提高并不能產(chǎn)生較明顯的效果。

(2)大部分教學(xué)不能使學(xué)生把有機(jī)反應(yīng)應(yīng)用到實(shí)際中去,并且靈活地利用反應(yīng)機(jī)理來(lái)說(shuō)明有機(jī)反應(yīng)現(xiàn)象的教學(xué)很少。為取得更好的教育成果,以“有機(jī)化學(xué)”為例,我們初步研究和探索了更適應(yīng)人才發(fā)展需求的高等理科教育實(shí)踐教學(xué)實(shí)施路徑,實(shí)現(xiàn)以能力培養(yǎng)、研究式教育為目標(biāo)的優(yōu)質(zhì)高等教育。

(3)經(jīng)典有機(jī)化學(xué)教材的知識(shí)體系和基本內(nèi)容基本相同。教材的具體內(nèi)容主要包括各種有機(jī)化合物的命名、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、來(lái)源和制備方法。缺少對(duì)兩個(gè)關(guān)鍵問題的關(guān)注:一是對(duì)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的深入解讀和分析;二是先進(jìn)的研究和應(yīng)用實(shí)例。課程內(nèi)容更新緩慢,知識(shí)結(jié)構(gòu)和體系陳舊。

(4)有機(jī)化學(xué)的授課模式是固定的,一般是按照現(xiàn)行教科書的規(guī)定,按照有機(jī)化合物的種類,嚴(yán)格講解各種化合物的命名、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、由來(lái)、制備方法等。有機(jī)化學(xué)是在研究有機(jī)體中發(fā)展起來(lái)的一門學(xué)科。隨著發(fā)展和認(rèn)識(shí)的不斷深入,已經(jīng)形成了與人類生產(chǎn)生活密切相關(guān)的知識(shí)體系。在有機(jī)化學(xué)的教學(xué)過(guò)程中,教學(xué)內(nèi)容眾多,知識(shí)結(jié)構(gòu)混亂,學(xué)生缺乏總結(jié)和組織能力,難以上手。并且現(xiàn)有的知識(shí)框架缺乏邏輯性和系統(tǒng)性。它一般以復(fù)合詞的范疇作為分類和介紹的主線,學(xué)生主要通過(guò)記憶來(lái)學(xué)習(xí),未能達(dá)到理想的教學(xué)效果。

(5)在課程中疏忽了學(xué)科的交叉融合。隨著對(duì)有機(jī)化學(xué)的不斷探索,已經(jīng)形成了與其他學(xué)科密切相關(guān)的知識(shí)體系。對(duì)化學(xué)系列專業(yè)的有機(jī)化學(xué)科目雜環(huán)化合物、糖類和蛋白質(zhì)等章節(jié)自學(xué)或內(nèi)容有些理解存在疏忽,可加強(qiáng)有機(jī)化學(xué)和生物研究之間的聯(lián)系,可進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)科交叉融合。

(6)課程過(guò)于強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)而輕應(yīng)用。有機(jī)化學(xué)的教學(xué)以基礎(chǔ)理論的教與學(xué)為主,教材和教具中涉及的反應(yīng)實(shí)例主要停留在實(shí)驗(yàn)室研究,很少引用工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際實(shí)例。作為講師,大多數(shù)教師沒有工廠生產(chǎn)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),缺乏經(jīng)驗(yàn)和深刻體會(huì),在教學(xué)中不能有效地與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合。作為學(xué)習(xí)者,他們不能正確理解理論在實(shí)踐中的重要性。對(duì)理論學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭倦感,缺乏學(xué)習(xí)積極性。

(7)地方應(yīng)用型高校學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力差是有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)難題,如何采取有效措施提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。為解決這一問題,將現(xiàn)代信息教育手段與教學(xué)相結(jié)合,可以提供切實(shí)有效的解決方案。

三、“有機(jī)化學(xué)”實(shí)踐教學(xué)實(shí)施路徑研究與探索

(一)教學(xué)方法多樣性

由于傳統(tǒng)的教學(xué)工作中普遍存在教學(xué)方法單一、授課過(guò)程枯燥乏味等缺點(diǎn),所以在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,每種教學(xué)方法都不應(yīng)該獨(dú)立存在,是多種教學(xué)方法相輔相成的,可結(jié)合授課內(nèi)容進(jìn)行方法轉(zhuǎn)變。以下幾種教學(xué)方法可進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)過(guò)程[6-7]。

1.興趣驅(qū)動(dòng)法

眾所周知,有機(jī)化學(xué)作為一門涉及理論和反應(yīng)較多的課程,例如價(jià)鍵理論、電子效應(yīng)和共振論等內(nèi)容相對(duì)枯燥,作為初學(xué)者,很難從課本上的知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)生活相關(guān)聯(lián),因此很容易失去興趣。在備課過(guò)程中授課老師需要查閱大量的文獻(xiàn)和資料,需要對(duì)當(dāng)今時(shí)事熱點(diǎn)進(jìn)行了解,將枯燥乏味的知識(shí)與當(dāng)下流行的元素相結(jié)合。這不僅能夠使學(xué)生加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的了解,還可以激發(fā)學(xué)生對(duì)“有機(jī)化學(xué)”課程的學(xué)習(xí)興趣。例如,不粘鍋已經(jīng)成為炒鍋產(chǎn)業(yè)發(fā)展的流行趨勢(shì),幾乎大部分的家庭均使用了不粘鍋,不粘鍋具備不粘食物的特性,其實(shí)是因?yàn)殄亙?nèi)涂了一種被稱作“特富隆”的特殊物質(zhì)。這種物質(zhì)的化學(xué)名為聚四氟乙烯,常被俗稱為“塑料王”。所以教師在授課過(guò)程中可以引入這樣的例子,激發(fā)學(xué)生們對(duì)有機(jī)化學(xué)的興趣。

2.現(xiàn)代化的教育技術(shù)教學(xué)法

利用現(xiàn)代化的教育技術(shù)來(lái)改善課堂環(huán)境、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,加強(qiáng)師生交流,提高有機(jī)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。例如,制作豐富立體的多媒體課件可以增加課堂趣味性和活力,使教學(xué)課堂富有生機(jī)。除了理論知識(shí)相對(duì)較強(qiáng)、學(xué)習(xí)難度記憶難度較大外,有機(jī)化學(xué)中,立體化學(xué)常常讓學(xué)生感到困難。判斷原子或基團(tuán)在空間中的位置,以及如何確定其R、S構(gòu)型和對(duì)映異構(gòu)體,這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)始終是個(gè)難題。使用多媒體作為教學(xué)輔助,可以顯著提高學(xué)生對(duì)這一部分知識(shí)的理解。比如對(duì)乳酸R、S判斷的時(shí)候,空間想象能力差一點(diǎn)的同學(xué)就不知道-H、-OH在空間里怎么擺放。每個(gè)原子和基團(tuán)通過(guò)多媒體課件輔助教學(xué),用不同的顏色、大小進(jìn)行區(qū)分,十分立體,學(xué)生可以一目了然地看到-H和-OH在空間中的位置。顯然,使用多媒體課件作為輔助教學(xué)工具不僅可以幫助學(xué)生理解知識(shí),還可以使課堂更加生動(dòng)活潑[8]。

3.第二課堂教學(xué)法

第二教室是與第一教室有關(guān)的教學(xué)活動(dòng)。從教學(xué)的內(nèi)容上講,其根源在于教材,但對(duì)素質(zhì)教育的培養(yǎng)起著重要作用,它的學(xué)習(xí)地點(diǎn)具有多樣性,可以在學(xué)校,也可以在社會(huì)開展。例如,為了更好地提高學(xué)科的前沿性,營(yíng)造一種濃郁學(xué)校的學(xué)術(shù)氛圍,可以邀請(qǐng)化工專業(yè)的專家對(duì)國(guó)內(nèi)化工發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析講解,不僅可以促進(jìn)學(xué)術(shù)交流,還可以讓學(xué)生們了解學(xué)科最新進(jìn)展。講座上,學(xué)生們與校外專家熱情交流,對(duì)化工領(lǐng)域近年來(lái)的熱點(diǎn)問題作深入分析,突顯了“有機(jī)化學(xué)”理論在前沿科學(xué)應(yīng)用中的重要性。因此,在“第二課堂”的支持下,學(xué)生能夠更多接觸科研,其在引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生方面扮演重要角色,使得有機(jī)化學(xué)理論應(yīng)用于科研領(lǐng)域。通過(guò)參加不同專家學(xué)術(shù)講座,運(yùn)用其有機(jī)化學(xué)知識(shí),學(xué)生與專家一同分析并探討科研方向,大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與感,營(yíng)造出了優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)氛圍。

4.小組討論法

在討論教學(xué)法中,為了激發(fā)學(xué)生的興趣和積極性,老師精心設(shè)計(jì)討論的問題和情景。通過(guò)問題和情景引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題,提出問題,使學(xué)生主動(dòng)產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。教師設(shè)計(jì)的討論題應(yīng)盡可能與課本知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合,特別是與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中遇到的技術(shù)問題和瓶頸問題相結(jié)合。例如,在講述本章醛類、酮類等碳基化學(xué)物質(zhì)的內(nèi)容時(shí),結(jié)合對(duì)甲醛在生活中危害的了解,可以設(shè)計(jì)如何通過(guò)碳基化學(xué)反應(yīng)去除室內(nèi)裝飾或家具中存在的甲醛的危害。把學(xué)生分成小組,下課后查看資料,上課時(shí)討論。在討論過(guò)程中,引導(dǎo)各組學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,互相討論。討論中要結(jié)合教材的理論知識(shí)解決提出的問題。這種討論式教學(xué)方法,使學(xué)生教科書深化對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)知,靈活運(yùn)用它能夠解決實(shí)際問題,而且提高了學(xué)生的思維能力、口頭能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),真正提高了學(xué)生的綜合素質(zhì),適應(yīng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需要。

(二)課堂內(nèi)容和考核方式多樣化

為了使廣大學(xué)生增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,使課堂教學(xué)更加生動(dòng)活潑,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)造性,需要在教學(xué)過(guò)程中著重優(yōu)化課堂內(nèi)容[8-9]。

1.豐富課堂內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生興趣

授課教師在備課過(guò)程中著重介紹一些名人的背后故事、有機(jī)化學(xué)歷史上的著名事件、化學(xué)公司的發(fā)展等相關(guān)內(nèi)容,將顯性的知識(shí)傳授和隱性的德育熏陶融會(huì)貫通。例如,在講授烯烴部分時(shí),教學(xué)課程導(dǎo)入:2005年,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了在烯烴復(fù)分解反應(yīng)方面做出突出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家——法國(guó)科學(xué)家肖萬(wàn)、美國(guó)化學(xué)家施洛克和格拉布(Grubbs)。因此可以激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)主義精神,增強(qiáng)責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識(shí),激發(fā)學(xué)生對(duì)“有機(jī)化學(xué)”的興趣和積極性。

2.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),深化理論知識(shí)

傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)授課過(guò)程中,授課教師需要花費(fèi)大量時(shí)間介紹操作方法、步驟和注意事項(xiàng)等,并進(jìn)行演示,但是缺少創(chuàng)新能力的培養(yǎng),這樣導(dǎo)致學(xué)生只會(huì)重復(fù)實(shí)驗(yàn)而無(wú)法培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。但是,有機(jī)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)課不僅要鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力,還需要培養(yǎng)他們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、如何完成這個(gè)設(shè)想,這是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此授課教師首先應(yīng)要求學(xué)生獨(dú)立規(guī)劃實(shí)驗(yàn)流程,然后協(xié)助學(xué)生分析反應(yīng)機(jī)理,探討實(shí)驗(yàn)的可行性,提前為學(xué)生分析此實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性,最后教師應(yīng)為學(xué)生集中采購(gòu)試劑并提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái),使學(xué)生真正將具有研究?jī)r(jià)值的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)融入教學(xué)過(guò)程。

3.優(yōu)化考核方式,學(xué)生更加重視

傳統(tǒng)上,理論性較強(qiáng)的課程采用閉卷考試的方法。“有機(jī)化學(xué)”也屬于理論課程,但是由于學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)背景存在差異,所以考核方式可以多種多樣。為必考科目的學(xué)生進(jìn)行閉卷測(cè)試,學(xué)生選修課采用封閉式,開放式或難度低的紙質(zhì)考試等方式。評(píng)估的目的是評(píng)估學(xué)生整體的學(xué)習(xí)成果。通過(guò)這種靈活的評(píng)價(jià),學(xué)生可以更好地學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)內(nèi)容,深入了解有機(jī)化學(xué)過(guò)程,減少過(guò)多的壓力。

4.創(chuàng)新試卷類型,強(qiáng)化應(yīng)用能力

為了提高試卷的質(zhì)量,測(cè)試學(xué)生分析問題、綜合運(yùn)用知識(shí)和解決實(shí)際問題的能力,需要對(duì)有機(jī)化學(xué)試卷的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。試題以客觀題(包括反應(yīng)式)、應(yīng)用分析題(基礎(chǔ)理論分析、機(jī)理分析、光譜分析)和復(fù)合題為主,取代了傳統(tǒng)的選擇題、填空題和判斷題,注重對(duì)學(xué)生綜合分析能力和實(shí)際應(yīng)用能力的考核。

5.精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容,確保授課內(nèi)容主次分明

針對(duì)“高等有機(jī)科學(xué)”課程內(nèi)容過(guò)多、課時(shí)過(guò)少的問題,通過(guò)采用“主線”教學(xué)法,使授課內(nèi)容簡(jiǎn)潔流暢。如在活性中間體一章中,碳正離子的研究是最早、最深入、應(yīng)用最廣泛、涉及最基本的反應(yīng)過(guò)程,以碳正離子為例,其結(jié)構(gòu)、制備方法和影響其穩(wěn)定性詳細(xì)說(shuō)明了留存的原因。為了節(jié)省教學(xué)時(shí)間,對(duì)于碳、氮的含量,只講授簡(jiǎn)單的分析結(jié)構(gòu)和制備方法。

(三)加強(qiáng)師資建設(shè)打造實(shí)踐型的師資隊(duì)伍

教師作為教學(xué)活動(dòng)的主導(dǎo)者,擁有什么樣的教師團(tuán)隊(duì)將極大地影響教學(xué)模式的質(zhì)量。因此,為了構(gòu)建應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式,有必要更新教師隊(duì)伍。目前,雖然中國(guó)高校教師普遍具有較高的學(xué)歷,他們往往有深厚的理論知識(shí)儲(chǔ)備,但是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不足,在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中,教師對(duì)實(shí)際應(yīng)用等過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)。此外,還可以根據(jù)時(shí)代和行業(yè)的變化進(jìn)行就業(yè)指導(dǎo),發(fā)展應(yīng)用型人才培養(yǎng),建立實(shí)踐型教師隊(duì)伍是非常重要的。因此,高校未來(lái)應(yīng)積極推進(jìn)雙師型教師隊(duì)伍建設(shè),加強(qiáng)與相關(guān)企業(yè)的合作,使教師達(dá)到理論與實(shí)踐的平衡,將具有深厚教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師和具有豐富工作經(jīng)驗(yàn)的人員融合成一支教師隊(duì)伍。并依托校企合作、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等平臺(tái)下建立的實(shí)訓(xùn)基地,開展應(yīng)用型綜合人才培養(yǎng)。

四、“有機(jī)化學(xué)”課程教學(xué)改革的成果

通過(guò)合理地調(diào)整課堂內(nèi)容和考核方式,采用不同的教學(xué)方式,不斷探索和改善教學(xué)方法,結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),有助于提高有機(jī)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量,能培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)需求的高技能人才。通過(guò)對(duì)有機(jī)化學(xué)教學(xué)的改革,一方面,學(xué)生們對(duì)有機(jī)化學(xué)的興趣顯著提高,因此畢業(yè)生考研率直線上升,畢業(yè)后繼續(xù)從事化工行業(yè)的學(xué)生也逐漸增多,學(xué)生發(fā)表科研能力的水平明顯提高;另一方面,教學(xué)改革進(jìn)一步提升了教師的科研水平,激發(fā)了授課教師教學(xué)熱情,促進(jìn)了教學(xué)和科研的發(fā)展,提高了教學(xué)效果。

結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合當(dāng)前高等理科教育實(shí)踐教學(xué)面臨的問題以及有機(jī)化學(xué)的特點(diǎn),為進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的興趣,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)解決問題的科學(xué)素養(yǎng)的創(chuàng)新能力的增強(qiáng)。因此提出了教學(xué)方法多樣性、課堂內(nèi)容和考核方式多樣化的新想法,有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革的目標(biāo)是全面提高有機(jī)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量,建設(shè)中國(guó)石油大學(xué)(北京)一流的本科教育隊(duì)伍。希望能為我國(guó)高等理科教育,特別是有機(jī)化學(xué)教育改革提供有益的參考資料。