“多米诺式”教学在有机化学课程中的创新与实践论文

2024-06-03 09:16:30 来源: 作者:xujingjing
摘要:随着科技的飞速发展,各领域对人才需求发生了明显变化。课堂教学作为人才培养的核心要素,教学改革创新迫在眉睫。有机化学课程是能源化学工程专业的重要基础课程,对培养能源产业的高水平应用型人才起着关键性的作用。针对有机化学课程知识点繁多、学生畏难情绪等痛点问题创新使用了基于“多米诺式”的教学模式。文章阐述了在教学目标、教学内容、考核评价体系等教学环节做出的一系列教学创新举措,旨在进一步提高有机化学课程的教学质量,培养适应新时代要求的高素质人才。
摘要:随着科技的飞速发展,各领域对人才需求发生了明显变化。课堂教学作为人才培养的核心要素,教学改革创新迫在眉睫。有机化学课程是能源化学工程专业的重要基础课程,对培养能源产业的高水平应用型人才起着关键性的作用。针对有机化学课程知识点繁多、学生畏难情绪等痛点问题创新使用了基于“多米诺式”的教学模式。文章阐述了在教学目标、教学内容、考核评价体系等教学环节做出的一系列教学创新举措,旨在进一步提高有机化学课程的教学质量,培养适应新时代要求的高素质人才。
关键词:有机化学;多米诺式;教学创新改革
0引言
随着科技的飞速发展,各领域对人才的需求发生了明显变化,新型人才培养迫在眉睫,学生的实践能力、专业能力和创新素质的培养成为高校教育目标的主要内容[1]。为适应人才培养的新需求,课程教学改革创新势在必行[2-4]。
有机化学课程是能源化学工程专业人才培养体系中的一门重要的基础课程[5-7],对培养能源产业的高水平应用型人才起着关键性的作用,一方面为解决实际科学问题等奠定基础,另一方面也是培养学生科学实践思维和自主学习能力的重要载体。
有机化学课程知识广且抽象、反应多且复杂,学生死记硬背为主,存在畏难情绪。如何将知识灵活应用,提高教学效果,如何注重学生接受水平,进行差异化教学,又如何将学生从理论知识学习转变为建立实践应用思维是需要进行研究的。由此提出了课程创新改革的核心将知识学习内化为实践思维,架起一座由课堂到应用的桥梁,将以理论为主的学生培养为具有实践思维和职能素养的技术人才。将课堂上的正问题与应用实践中的反问题相统一,该课程创新使用了“多米诺式”三阶段进阶式教学,包括线上基础性导学,线上线下参与式学习,线上挑战提升。
为保证“多米诺式”教学顺利开展,本文阐述了在有机化学课程各方面做出的教学创新举措,以期有效提升人才培养质量。
1教学痛点问题
(1)学生认为难的原因:只着眼于化合物结构式,未能站在整个课程知识体系角度进行整个有机化学中涉及的所有化合物相同点和不同点的思考,同时学生难以理解知识点间的相互关系,很难实现自主学习。其本质原因是教学中不注重对学生实践思维的培养,教学内容缺乏前沿性和实际应用案例。
(2)考核评价形式单一,只根据期末考试和作业定成绩,不能客观真实反映教与学现况,缺少过程性考核,不能充分调动学生学习的积极性。
为促进有机化学课程教学向现代化方向发展,有效解决以上问题,培育出高素质人才,该课程创新使用了“多米诺式”三阶段进阶式教学,并在教学目标、教学内容、考核评价体系等环节采取了教学创新举措。
2“多米诺式”三阶段教学及应用意义
2.1“多米诺式”教学法
有机化学连贯性强,犹如多米诺骨牌,牵一发而动全身。“多米诺”教学法由化合物的结构出发,引导学生灵活调取知识模块,探索其化学性质,思考其反应机理,经过多轮反复整合将其用于基础研究—有机合成,最终服务于工业生产应用,并进行产业实践推广,如图1所示。结构决定性质,性质反映结构,在这个过程中实现知识学习内化为实践思维,培养学生的自主学习能力及科学实践思维。
2.2“多米诺式”教学应用于有机化学课程的意义
在有机化学课程教学中采用“多米诺式”教学引领的教学模式,充分利用化合物结构性质与应用之间的关系,一方面培养学生利用各知识点模块间的连贯性进行自主学习,形成创新思维;另一方面有意识地训练学生将知识学习内化为实践思维,提升学生分析解决实际问题的能力。
3“多米诺式”教学在有机化学中的实施方法及教学创新举措
“多米诺式”教学要求学生有足够的知识储备,才能进行知识的调取及整合,具体实施过程:
课前利用线上MOOC进行课前导学,借助于雨课堂平台[8]下发课前微视频和课前自测题,要求学生在线完成理论学习内容,并提出疑问和不懂,大家满载着热情来到课堂。课上线上线下实施参与式学习,采用引入、探究、讲解、讨论、总结、评价的过程,由结构出发探讨其性质,思考其机理,最终落实到应用,将枯燥的知识趣味化,抽象的机理可视化,理论知识应用化,课程内容思政化,使书本上晦涩难懂的文字变得立体形象起来。此外,教师将课程内容进行模块化整理,围绕结构、性质、机理、应用等方面进行减同增异,多维整合,参与式学习为学生打开了一扇窗。课后线上挑战提升,通过让学生了解中国科学家事迹,使其怀揣科技报国的心,并提升学生的学习获得感。
学生能力培养:通过理解每个模块各个单元及知识点间的“多米诺”关系,让整个课程知识体系层面环环相扣。在教学过程中,一方面提升学生主动思考的意识,培养其自主学习能力、团队协作能力、查阅资料的能力及逻辑思维能力;另一方面鼓励学生从化合物的实际应用梳理各知识点间的关系及必要性,打造学生的知识迁移能力,并进一步锻炼学生分析解决实际问题的能力以及帮助学生建立起合理简化的实践思维。
3.1基于“多米诺式”教学的创新举措
3.1.1重塑教学目标
传统教学局限于对课本的讲解,不关注对学生思维能力的引导,忽略了对学生学习能力和综合实践素质的培养。引入“多米诺”教学模式后,能力和素质目标得到了完善提升,具体如下:
(1)知识目标:①理解化合物的结构及命名;②能够利用了解各类化合物的物理性质掌握其基本化学性质;③能够从“多米诺”角度理解化合物从结构到应用环环相扣。
(2)能力目标:①具备为由化合物的性质推测其结构的能力;②帮助学生将知识学习内化为实践思维,提升分析解决问题的能力。
(3)素质目标:①用发展的眼光看待事物,看到知识体系延伸的优良素质;②用科学的精神探究事物的本质,形成实践思维,拓宽学生的科学视野。
3.1.2优化整合教学内容
(1)优化教学内容
从提高学生学习兴趣及学以致用的角度,建立了应用案例库,如表1所示。在讲解化合物的重要化学性质时,列举一些有机化合物在工业生产中的实际应用,将理论知识应用化,加深学生对课程的理解和掌握,提高学生的学习兴趣,强化学生独立探索和创新的素质,培养其理论联系实际的思想,同时提升学生的学习成就感及获得感。
在“两性一度”课程建设背景下[9],教学内容应充分体现前沿性,在教学中引入了学科前沿知识来延伸学生的价值体系,拓宽其科学视野。并列举了对有机化学作出突出贡献的科学家事迹及有机化学中典型化合物的发现历程,如表2所示。这些内容构成知识拓展部分供学生去阅读,使其感悟科学家身上勇于探索、执着创新的工匠精神并从中学习,落实科研素质的培养。
(2)重构教学内容—整合知识模块
将课程内容进行模块化整理,围绕结构、性质、机理、应用等方面进行减同增异、多维整合,以每个模块为单元开展“多米诺式”教学。并将思政元素(文化自信、家国情怀、辩证思维、实践思维、创新意识、科学精神、工匠精神、团队意识等)全面融入课程教学中。通过这种的高阶教学,促进学生在知识目标、能力目标和素质目标多维融合,引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观,帮助学生建立完整的有机化学课程辩证思维和科学实践思维等,以期实现学生在有机化学课程中知识、能力和素质的多角度全面提升。“多米诺式”教学对教学内容的重构如图2所示。
3.1.3建立科学的考核评价体系
基于“多米诺”三阶段进阶式教学模式,学生按照由浅入深的过程,形成了自学—思考—讨论—应用的学习轨迹,逐渐将知识内化,建立诊断性、过程性、总结性、评价性的多元考核方式,过程性考核占50%,期末考核占50%。在过程性考核中,增加了限时测试、课堂汇报、课程小论文、完成每个模块的思维导图、阶段性测试等。
(1)限时测试
教师通过雨课堂发布问题,在授课时教师引导学生思考如何解决问题,在思考过程中发布实时问题。该项考核占5%,考查学生对基础知识的掌握情况。
(2)课堂汇报
每学期安排平均每位同学1次的课堂知识汇报,该项考核占5%;考查学生的语言表达能力、团队协作能力和知识内化程度。
(3)课程小论文
基于“多米诺式”教学模式下,完成课程小论文1篇,论文的内容是各个模块的重要化合物在不同领域的应用。该项考核占10%。考查学生查阅文献的能力和论文写作能力和学生是否真正将理论知识内化为实践思维。
(4)完成每个模块的思维导图
课后要求学生根据本节课的学习内容进行绘制思维导图,提炼本模块的重点内容,并形成环环相扣的逻辑关系。该项考核占10%。考查学生的自主学习能力、提炼重难点的能力和逻辑思维能力。
(5)阶段性测试
每个模块安排一次阶段性测试,主要考核每个教学模块的重点内容。该项考核占10%。考查学生基础知识及阶段性学习的情况。建立以上多元考核评价体系不仅考核学生基础知识的掌握情况,还能考查学生的综合素质能力。
3.2以苯的结构及性质为例的“多米诺”教学过程
具体实施过程如图3所示。
课前,教师按照“多米诺”式教学内容给出预习清单,要求学生顺着此思路去思考,并通过线上学习各个环节需要掌握的知识,并对不懂的进行标记,完成“多米诺”教学所需的知识储备及课前自测,形成学习报告,提升学生自主学习能力督促其养成独立思考的习惯。课中,教师基于“多米诺”教学模式的引领进行授课。由苯的结构为起点,由学生查阅文献并讲解苯结构发现及确定的发展历程,充分调动学生的主观能动性。化合物中结构决定性质,讲述DDT的故事及其合成方法,明确苯由于其特殊的结构易发生亲电取代反应,同时也通过这个故事说明了科学的两面性,将课程思政与有机化学知识深度融合。通过游戏学习定位规律的空间效应,调动学生的学习热情。在探索其反应机理的过程中利用动画将晦涩难懂且抽象的机理变得立体起来,实现理论教学可视化,此外一边利用雨课堂推题,一边梳理整章内容,检验教学成效查漏补缺。基础研究最终服务于应用,在这里引入国产大飞机的C919机身使用的原材料,是由苯经过多步反应制备而得,将科研前沿与课堂教学相结合,实现理论知识应用化,培养学生的创新意识和实践思维,让学生明白知识最终要走出课本,走进实践,走向未来。
课后通过拓展阅读,延伸学生的价值体系,让他们深刻体会理论发展并非一成不变,要用发展的眼光看到知识体系的延展,用科学的精神探究事物的本质。通过这样完整的“多米诺”教学模式,让学生学会运用实践思维执果寻因,由性质推测结构的逻辑思维能力,培养学生多系统多维度地思考问题,提升学生的自主学习能力和实践应用能力,真正将以理论为主的学生培养为具有实践思维和职能素养的技术人才。
4教学创新成效
基于“多米诺”教学的有机化学课程的改革创新核心是将知识学习内化为实践思维,培养学生用发展的眼光看到知识体系的延伸,用科学的精神探究事物的本质。为保证课程的高阶性和时代性,引入前沿知识介绍,为丰富教学内容,加入应用案例库和科学家事迹等内容。将课程内容围绕结构、性质、机理、应用等方面进行减同增异,多维整合后,学生对整个课程的知识体系更加清晰,对各个模块的环环相扣的特点有了更深入的认识。在教学过程中,锻炼学生将知识学习内化为实践思维。在考核评价体系中,加入了对学生实践能力和综合素质的考量,增加了过程性考核,提升了学生学习的热情和综合素质。经过课程改革后,提高了学生的学习兴趣,拓宽了学生的科学视野,创新思维和科学思维得到了培养和发展,实现了学生从理论知识学习到建立起实践应用思维的转变。
5结语
基于“多米诺式”教学的创新模式,对有机化学课程采用教学内容加强多维发展、自主学习渗透、科研前沿引导等方式建立起全新的课程体系,突出课程的创新性和高阶性,将高质量人才培养工作落到实处。这实现了课程创新改革的目标将知识学习内化为实践思维,全方位培养学生的实践思维能力和自主学习能力,将以理论为主的学生培养为具有实践思维和职能素养的技术人才。
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