韓小見

（長治學(xué)院 化學(xué)系，山西 長治 046011）

有機(jī)合成化學(xué)在化學(xué)學(xué)科中具有重要地位，作為化學(xué)、化工、醫(yī)藥等專業(yè)的必修課程，是相關(guān)專業(yè)從業(yè)者合成新分子的必備基礎(chǔ)知識，是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性、理論性很強(qiáng)的學(xué)科［1-6］。通過有機(jī)合成化學(xué)課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握目標(biāo)產(chǎn)物的合成路線設(shè)計(jì)等相關(guān)理論。有機(jī)合成化學(xué)課程是在基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)理論知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行目標(biāo)分子的設(shè)計(jì)合成，是對基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)理論知識的綜合運(yùn)用。有機(jī)化學(xué)理論知識內(nèi)容范圍廣，具有“多”和“變”的特點(diǎn)：“多”是知識點(diǎn)多，有機(jī)物多，反應(yīng)多，反應(yīng)機(jī)理也多；“變”是變化復(fù)雜，變化中可能還有變化。目前的課程教學(xué)不能適應(yīng)社會(huì)需要的理論知識與實(shí)踐能力相結(jié)合的綜合型、應(yīng)用型以及創(chuàng)新型人才需求［7-12］。地方院校轉(zhuǎn)型發(fā)展背景下，為改善課程教學(xué)效果，傳統(tǒng)的灌輸式的教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)有機(jī)合成化學(xué)課程的特點(diǎn)和社會(huì)發(fā)展的需要，因此有機(jī)合成化學(xué)教學(xué)的改革勢在必行。目前，針對有機(jī)合成化學(xué)教學(xué)改革已經(jīng)有一些嘗試，如韋復(fù)華［1］、董振華［2］、袁耀鋒［5］等。如何科學(xué)有效地組織有機(jī)合成化學(xué)的教學(xué)，增進(jìn)該門課程對學(xué)生的吸引力，從而提高課程教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生自主設(shè)計(jì)合成目標(biāo)分子更加得心應(yīng)手，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)綜合型、應(yīng)用型以及創(chuàng)新型全面人才一直是本課程的重要問題。

文章提出采用“課前-課堂-課后”的模式，使用“預(yù)習(xí)準(zhǔn)備-引導(dǎo)答疑-練習(xí)實(shí)踐”三步走的策略，建立“教學(xué)目標(biāo)-教學(xué)手段-實(shí)踐考核”三位一體混合教學(xué)模式，旨在為有機(jī)合成化學(xué)教學(xué)的改革尋找一條行之有效的方法。

1 “三位一體”混合教學(xué)模式

在有機(jī)合成化學(xué)課程教學(xué)中采用“課前-課堂-課后”的模式，使用“預(yù)習(xí)準(zhǔn)備-引導(dǎo)答疑-練習(xí)實(shí)踐”三步走的策略，建立“教學(xué)目標(biāo)-教學(xué)手段-實(shí)踐考核”三位一體混合教學(xué)模式，通過完善教學(xué)目標(biāo)、豐富教學(xué)形式、改革考核方式等多種手段對整個(gè)教學(xué)過程進(jìn)行細(xì)化。三位一體混合式教學(xué)改革總體思路如圖1 所示。

圖1 三位一體混合式教學(xué)模式總體思路

2 “三位一體”混合教學(xué)模式探索思路

三位一體混合式教學(xué)模式總的思想是課前完善教學(xué)目標(biāo)、發(fā)放教學(xué)任務(wù)，學(xué)生完成教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)；課堂中檢查、解惑、拓展，深化教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)；課后實(shí)踐考核、布置作業(yè)，鞏固教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)。預(yù)習(xí)準(zhǔn)備、引導(dǎo)答疑、練習(xí)實(shí)踐三者有機(jī)結(jié)合。在教學(xué)實(shí)踐中以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，提綱挈領(lǐng)地指導(dǎo)整個(gè)教學(xué)過程；以教學(xué)手段為措施，靈活多樣地實(shí)施課堂教學(xué)；以實(shí)踐考核為主，行之有效地檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，三者相輔相成，相得益彰。三位一體混合式教學(xué)模式重在強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)過程中的主體性，培養(yǎng)其獨(dú)立思考、自主創(chuàng)新的能力，進(jìn)而針對性地進(jìn)行教學(xué)改革。

2.1 課前預(yù)習(xí)準(zhǔn)備——完善教學(xué)目標(biāo)、構(gòu)建合理教學(xué)模式

實(shí)施過程有兩種途徑：一是上課前教師將某章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)或教學(xué)內(nèi)容通過線上/線下方式發(fā)放給學(xué)生；二是學(xué)生總結(jié)本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)或教學(xué)內(nèi)容。此外，學(xué)生針對相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容認(rèn)真完成學(xué)習(xí)任務(wù)，并準(zhǔn)備課堂講解。課前完善教學(xué)目標(biāo)的具體教學(xué)案例見表1。

表1 教學(xué)內(nèi)容具體案例

2.2 課堂引導(dǎo)、答疑—多種教學(xué)方法結(jié)合，完善學(xué)生學(xué)習(xí)效果

2.2.1 運(yùn)用多媒體增加課堂容量，提高教學(xué)效果

傳統(tǒng)教學(xué)方式的信息表達(dá)方式單一，主要由語言和板書組成，而板書會(huì)導(dǎo)致課堂空白時(shí)間長，講授內(nèi)容少。且部分抽象內(nèi)容無法直觀表達(dá)，學(xué)生難以理解，而多媒體教學(xué)可以彌補(bǔ)其不足。

多媒體教學(xué)能夠?qū)⑽淖?、圖形、聲音、視頻、動(dòng)畫等多種信息表達(dá)方式加以綜合，從而使抽象內(nèi)容具體化。比如將有機(jī)合成化學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)等抽象的內(nèi)容制作成課件（如圖2），用多媒體進(jìn)行動(dòng)畫視頻演示，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)提升了教學(xué)效果［4］。

圖2 采用動(dòng)畫演示SN2 反應(yīng)機(jī)理

2.2.2 適當(dāng)雙語教學(xué)豐富課堂形式，拓展學(xué)生視野

有機(jī)合成領(lǐng)域的新成果、新理論不斷涌現(xiàn)。教學(xué)中應(yīng)充分利用信息化資源，引導(dǎo)學(xué)生了解有機(jī)合成化學(xué)新技術(shù)、新理論在化工領(lǐng)域的應(yīng)用，充分調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣［9］。結(jié)合課程特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際，進(jìn)行分層次雙語教學(xué)，增加課堂教學(xué)形式的同時(shí)，也能引導(dǎo)學(xué)生對世界前沿有機(jī)合成化學(xué)成果有進(jìn)一步的了解和認(rèn)識。在第四章雙官能團(tuán)化合物的合成教學(xué)中，雙語教學(xué)課件見圖3。

圖3 雙語教學(xué)課件

2.2.3 建立網(wǎng)絡(luò)平臺，優(yōu)化資源、可視化教學(xué)

互聯(lián)網(wǎng)平臺與資源可有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率［6，7］。一是方便學(xué)生預(yù)習(xí)準(zhǔn)備和復(fù)習(xí)鞏固。在網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)置預(yù)習(xí)要點(diǎn)，協(xié)助學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)，并在授課結(jié)束后上傳課件和課后練習(xí)，方便學(xué)生隨時(shí)復(fù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容、知識框架，完成課后鞏固。二是方便學(xué)生和教師進(jìn)行交流。教師在不受時(shí)間和空間的制約下幫助學(xué)生答疑，同時(shí)學(xué)生之間也可以隨時(shí)交流，大大提高了學(xué)習(xí)效率。三是節(jié)省教學(xué)時(shí)間。教師和學(xué)生將課程相關(guān)的延伸資料上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺，既拓展了學(xué)生的知識，又彌補(bǔ)了教學(xué)時(shí)間的不足，同時(shí)，學(xué)生參與分享獲得了學(xué)習(xí)滿足感，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)習(xí)積極性，提高了自主學(xué)習(xí)能力。

2.2.4 設(shè)計(jì)典型化合物，對其合成路線進(jìn)行討論優(yōu)化，拓展學(xué)生的思維能力

在課堂中設(shè)計(jì)有代表性的化合物，提出幾種合成路線，讓學(xué)生從切斷的合理性、路線的簡易、原料的易得等方面評價(jià)不同路線的優(yōu)劣，提高學(xué)生評價(jià)合成路線的能力。在單官能團(tuán)化合物的合成教學(xué)中，烯烴的合成教學(xué)內(nèi)容案例見圖4。

圖4 化合物具體合成路線

2.2.5 拓展有機(jī)合成新技術(shù)、新工藝和新理念在實(shí)驗(yàn)和化工中的應(yīng)用

隨著有機(jī)合成化學(xué)的發(fā)展，新的合成技術(shù)、合成工藝以及合成理念在有機(jī)實(shí)驗(yàn)和化工中得到廣泛的應(yīng)用，比如相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)、微波有機(jī)合成、固相合成、綠色合成和、等離子體技術(shù)和水相合成等。例如，早期苯甲酸的工業(yè)合成以甲苯為原料，用高錳酸鉀為氧化劑，經(jīng)無機(jī)酸酸化得到（如圖5a）。新工藝采用液相催化氧化法，用醋酸鈷催化，甲苯與氧氣直接氧化成苯甲酸，原子利用率達(dá)86%，對環(huán)境無污染，克服了傳統(tǒng)方法的廢酸廢渣問題（如圖5b）。

圖5 苯甲酸早期（a）和新（b）合成路線

2.3 課后練習(xí)實(shí)踐，改革考核方式，提升能力和教學(xué)效果

2.3.1 改變考核方式，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展

傳統(tǒng)考核方式中的試卷考試占據(jù)了成績的絕大比重，易導(dǎo)致學(xué)生為考試成績一味死記硬背。豐富考核方式，可以從多維度考察學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握，提高學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐以及分析解決問題的能力。合理的考核評價(jià)方式對學(xué)生學(xué)習(xí)具有積極的促進(jìn)作用。具體考核方式為：（1）學(xué)生出勤情況占10%，目的是保證到課率，不浪費(fèi)寶貴的課堂時(shí)間。（2）課堂表現(xiàn)占20%，分為個(gè)人提問和小組討論表現(xiàn)。教師針對教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)設(shè)計(jì)問題，通過小組討論或個(gè)人提問進(jìn)行考核，有助于學(xué)生認(rèn)真聽講，提高課堂積極性、思維能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。（3）課后作業(yè)占15%，豐富作業(yè)形式，以書面解答、小組多媒體匯報(bào)及化工工廠合成路線的調(diào)研等多種形式完成課堂內(nèi)容的鞏固，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和化工實(shí)踐能力。（4）期中測試占20%，期中測試主要是檢驗(yàn)學(xué)生在前半段教學(xué)過程中的學(xué)習(xí)效果?？疾煨问娇梢越Y(jié)合實(shí)際情況多樣化，如試卷、論文等，題目可結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，如對化工廠合成路線的優(yōu)劣辨析等，這利于學(xué)生鞏固知識和教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果，有利于學(xué)生多維度能力的提升。（5）期末測試占35%，期末測試是對這門課程整體的考察，應(yīng)該覆蓋較廣的知識點(diǎn)，督促學(xué)生對有機(jī)合成化學(xué)形成較為全面和深刻的掌握，同時(shí)總結(jié)這種教學(xué)模式的優(yōu)缺點(diǎn)。

2.3.2 開設(shè)設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力

開設(shè)綜合型、應(yīng)用型和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是有機(jī)合成化學(xué)教學(xué)的有效手段，使得有機(jī)合成理論在實(shí)驗(yàn)中得以應(yīng)用。當(dāng)然，把化學(xué)工業(yè)中的合成反應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室也是行之有效的措施，這樣就使實(shí)驗(yàn)方法和化工方法得到有機(jī)結(jié)合。綠色合成則可以將環(huán)保思想運(yùn)用到學(xué)習(xí)中，對學(xué)生提高思維能力、創(chuàng)新能力、環(huán)保意識、運(yùn)用先進(jìn)的合成技術(shù)都有很大幫助。圖6 為設(shè)計(jì)合成苯佐卡因。在這一案例中，鼓勵(lì)學(xué)生采用不同的原料和路線合成，自己查閱文獻(xiàn)，提出具體實(shí)驗(yàn)步驟，經(jīng)指導(dǎo)老師審閱后，其在老師指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種方法可以提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的熱情，利于學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而在實(shí)驗(yàn)中靈活運(yùn)用理論知識，提高其動(dòng)手能力和查閱文獻(xiàn)的能力，有助于培養(yǎng)其科研意識。

3 “三位一體”混合教學(xué)模式的效果

以某校2019 和2020 兩屆學(xué)生為教學(xué)實(shí)踐對象，在有機(jī)合成化學(xué)課程中進(jìn)行三位一體混合式教學(xué)取得了較滿意的效果。首先沒有學(xué)生上課遲到早退；其次，課堂秩序非常良好，學(xué)生回答問題的積極性高漲，在討論課中能積極發(fā)表自己的觀點(diǎn)與想法；再次，課后許多同學(xué)主動(dòng)找老師交流相關(guān)問題。在期末考試中，平均成績達(dá)80 分以上，無不及格學(xué)生，學(xué)生查閱英文文章水平得到提高，實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力增強(qiáng)，理論知識更加扎實(shí)。有的同學(xué)在學(xué)術(shù)刊物發(fā)表文章，多名同學(xué)在全國大學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)競賽中獲得二等獎(jiǎng)，在“華文杯”全國師范生化學(xué)教育教學(xué)能力測試賽中獲得一等獎(jiǎng)，在全國師范生微課大賽中獲得二等獎(jiǎng)，在學(xué)校舉行的“未來教師技能”大賽上獲得一等獎(jiǎng)。十余人獲得省級和校級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目。

通過兩屆學(xué)生的摸索嘗試，這種教學(xué)方式得到師生的廣泛肯定，對有機(jī)合成化學(xué)教學(xué)改革的滿意度調(diào)查中，滿意率達(dá)到95%以上。事實(shí)上，由于地方型本科院校學(xué)生基礎(chǔ)差，學(xué)習(xí)自律性薄弱，再加上有機(jī)合成化學(xué)是對基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)的進(jìn)一步綜合運(yùn)用，所以教學(xué)效果一直以來不是很滿意。教研組從2018 年開始轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，對有機(jī)合成化學(xué)逐步改革實(shí)踐，并不斷探索、改進(jìn)與完善。近幾屆學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識、綜合實(shí)踐能力與團(tuán)隊(duì)合作能力等方面都有較大的提升，教學(xué)改革取得了初步的成效。

綜上所述，在地方型、應(yīng)用型本科院校教學(xué)中，三位一體混合式教學(xué)模式豐富了教學(xué)手段，轉(zhuǎn)變了教學(xué)理念，提高了教學(xué)效率，改變了學(xué)生傳統(tǒng)的被動(dòng)接受式的學(xué)習(xí)模式，開始主動(dòng)進(jìn)行初步的科研探索，擴(kuò)展了教學(xué)的意義。這一模式將理論與實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)與化工緊密聯(lián)系，讓學(xué)習(xí)變得更加鮮活有趣，學(xué)生在潛移默化中得到鍛煉，提高了創(chuàng)新和實(shí)踐能力，是我們這類本科院校提升教學(xué)質(zhì)量的一種切實(shí)可行的教學(xué)模式。