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新工科背景下有机化学课程教学实践与探索论文

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2024-05-06 11:23:40    来源:    作者:liyuan

摘要:在新工科背景下,化学专业必修的基础课程有机化学通过进行前沿介绍、难点讲解、结合专业、融入科研和知识 拓展等新形式的教学理念,让学生对有机化学产生浓厚的学习兴趣,锻炼学生的自主学习能力,提高有机化学的教学效 果。与此同时,在课堂上结合前景回顾、新课导入、知识讲解、师生互动、问题交流、分组讨论等多种授课新模式,利用多 元化的学习方法,配合作业讲评、习题训练、在线解答、组织讨论、定期复习等形式的课后巩固,有效提升了教学效果。

  摘要:在新工科背景下,化学专业必修的基础课程有机化学通过进行前沿介绍、难点讲解、结合专业、融入科研和知识 拓展等新形式的教学理念,让学生对有机化学产生浓厚的学习兴趣,锻炼学生的自主学习能力,提高有机化学的教学效 果。与此同时,在课堂上结合前景回顾、新课导入、知识讲解、师生互动、问题交流、分组讨论等多种授课新模式,利用多 元化的学习方法,配合作业讲评、习题训练、在线解答、组织讨论、定期复习等形式的课后巩固,有效提升了教学效果。

  关键词:有机化学课程;教学改革;教学理念;新工科

  0 引言

  在新工科背景下,有机化学教学改革已成大势 所趋,也是培养多元化、创新型卓越工程人才,适应并 满足未来新兴产业和新经济需要具有更强实践能力、 创新能力、国际竞争力的高素质、复合型人才[1-4]  的需 要。有机化学是高校化学化工相关专业必修的基础课 程之一,其基础理论对现代化学化工行业具有重要的 指导作用。从目前情况来看,教师难教和学生难学是 普遍存在的现象[5-8]。一是有机化学本身存在知识点 繁多、反应式复杂、反应机理晦涩难懂等特点;二是现 在的有机化学教学工作主要是“老师讲授为主,学生 参与度低”的模式,容易导致课堂气氛不够活跃、师生 互动少、学生缺乏学习热情,影响教学质量。本文以有 机化学课程为例,将启发式、互动式、问题式和比较教 学等应用到教学工作中,借助现代科技手段,采用多 媒体模式,辅以网络资源进行教学,激发了学生的学 习兴趣,提高了学生的课堂参与度,活跃了课堂教学 氛围,培养了学生发现和解决问题的能力。无论是从教学效果来看,还是学生的参与度、认可度和支持度 都取得不错的效果。

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  1 有机化学教学现状

  1.1 化学基础薄弱

  浙江工业大学大化类院系包括“6+1”学院都要 开设及对应的实验课程,由于浙江省新高考选科模 式的推广,有部分进入大化类学院的学生高考选考 并没有选化学这门学科。因此,在高中化学会考结束 后,就与化学作别,高考前没有再进行相关化学知识 的学习,对于这一部分学生的化学基础薄弱的学生, 要在规定的教学时间内 (第一学期 48 课时,第二学期 32 课时) 完成天津大学有机化学教研室的赵温涛等 编著的《有机化学》(第六版) 教材的教学任务是相当 困难。所以,为了克服教学的难点,则需要花费更多的 时间去讲解,导致后期时间比较紧张。如果按照正常 的教学计划,则会导致那些化学基础薄弱的学生一知 半解,造成“夹生饭”。而有机化学的学习从上册和下册各章节内容,环环相扣,紧密相连。如果前期的有机 化学基础不够扎实,那么后期的章节学起来就更加吃 力,纯粹靠简单记忆、死记硬背和题海大战根本无法 顺利完成相应的教学任务。

  1.2 各专业特点迥异,对教学需求不同

  有机化学作为一门大类基础必修课课程,涉及化 学工程与工艺、应用化学、能源化学工程、生物工程、 药物制剂、背景工程、材料科学与工程、食品科学与 工程等诸多本科专业,每个专业对有机化学课程除 了基础知识的掌握,还提出专业更高的要求。诸如,化 学工程与工艺和制药工程侧重合成、生物化学和生物 技术侧重糖和氨基酸、材料科学与工程和高分子材料 与工程侧重聚合、食品科学与工程侧重有机化合物性 质及应用、应用化学和食品质量与安全侧重有机分析 等[9-12]。如果教师在课程讲授过程中,未考虑实际情 况,千篇一律、无差别化授课,势必很难达到预期的教 学目的和要求。

  1.3 前沿学科内容融入太少

  受有机化学课程自身特点影响,加之课时有限, 教师只能按照正常的授课计划开展教学工作,无暇顾 及有机化学新进展、新动态和新成果,不能实现前沿 学科领域的交叉学习。在课堂以有机化合物命名和官 能团为主线,通过有机结构及原子结构理论揭示有机 化合物结构与性质的关系,学习有机化合物官能团之 间转化及规律,培养学生在学习过程中科学思维的训 练,提高分析问题和解决问题的能力,能掌握运用有 机化学基础知识、原理和规律,解决专业相关的科学 研究和生产实践中的问题,为后续专业学程的学习打 下坚实基础[13-15]。与此同时,有机化学发展迅速。教师 为了完成教学任务,着重讲解基础知识和重点难点, 如果借助现代化的信息载体,让学生了解、关注该领 域的前沿知识,既可以激发学生的兴趣,也可以发挥 学生的主观能动性,提高教学质量。

  2 有机化学课程教学改革

  在教学过程中优化课程内容,利用数字化技术, 进行模块化教育,设计有机化学教学改革研究路线。 通过前沿介绍、难点讲解、结合专业、融入科研和知 识拓展等形式的教学理念,以课堂教学为主,课前预 习和课后巩固为辅,结合现代化信息技术,构建各种 教学平台,打造师生互通式教学模式。思考审视教学 中各个环节的问题,通过教学评价等反馈学生课堂效果,建立一种“新工科”背景下有机化学教学方法,应 用于教学工程中,提高该课程的教学效果,以解决目 前在教学中所存在的问题,培养更多具有更强实践能 力、创新能力、国际竞争力的高素质、复合型人才。

  为适应“新工科”背景人才培养要求,针对培养目 标要求,对有机化学教学进行改革已势在必行。教学 上主要包括三个环节:课前预习、课堂讲授和课后巩 固。构建学习通、腾讯、微信、钉钉等各种在线教学平 台,通过布置任务、自主学习、发现问题、查阅资料、归 纳总结、多元评价、及时检查等环节完成课前预习环 节;利用启发性、直观性、循序渐进和理论联系实际等 教学原则,通过前景回顾、新课引入、知识讲解、师生 互动、问题交流、分组讨论等形式完成课堂讲授环节; 以作业讲评、组织讨论、在线解答、习题训练和定期复 习等多种形式进行课后巩固。在学生充分预习后,有 备而来,在课堂上就能对讲授内容进行很好地吸收, 积极参与讨论,达到讲授与讨论的有机整合,实现了 “教法”与“学法”的对立统一。把讲练结合、精讲多练、 合作学习、翻转课堂、自主课堂、高效课堂、项目化教 学、项目式学习的教学 (PBL)、案例教学等多种教学 法的优点集合,构建了一种全新的教学模式[16-17]。从 如何教到如何学?从课前预习、课堂讲授、课后巩固 到教学评价,形成了与传统教学有着本质性的变革。 它既非纯粹“以教师为中心”,也非纯粹“以学生为中 心”,是一个“教”“学”互动的过程,使高校的“教”与 “学”真正成为一个双向互动过程,让学生参与其中, 培养自主学习和创新思维的能力。

  2.1 课前强化预习

  “凡事预则立,不预则废”。课前学习是学生在上 课之前自觉地运用所学相关知识和学习能力,对新知 识主动进行了解、求疑和思考的求知过程。美国教育 心理学家布鲁纳认为,学生的学习是一个主动发现的 过程,而非被动接受;学习是认知结构的组织和重建, 学习者是主动获取知识,将新旧知识建立联系并进行 结合。课前预习可以让学生的自主性得到了极大程度 的发挥,使之能够独立地、有效地开展学习活动。

  同时,“新工科”背景下,培养学生的核心素养已 经成为学科教学育人价值的集中体现,重视培养学生 学会学习,强调教育中培养学生“学会学习”的能力的 重要性与必要性。教学上,课前学习不仅是一个重要 的学习环节,更是一个重要的学习方法和自主学习形 式,一个培养学生“学会学习”能力的过程。

  关于课前预习的范围,可以是一整章或一节课的 知识内容,也可以是针对某一有机化学概念、有机反 应或者某一段内容。通过教学平台,提前布置课前预 习的学习任务,让学生课前对新课进行探索,发现问 题、独立思考、查阅相关文献资料、自主运用知识、归 纳总结相关知识内容。利用多元化评价体系及时检查 学生预习的效果,有助于提高自学能力,培养学习品 质与学会学习的能力。充分发挥学生学习的积极性和 主动性,有助于进行新旧知识整合,并形成有机化学 知识网络体系,有利于学生在课堂教学中自始至终处 于积极参与的主动状态;有利于教师课堂教学的顺利 开展,提高教学质量。

  2.2 课堂提高效率

  课堂是学生学习的场所,是教师给学生授课的地 方,进行各种教学活动的场所,也是育人的主渠道。 在课堂讲授环节中,教师要根据教学实际需求,创设 必要的情境,将语言表达与情境、表情、动作相结合, 运用自己的智慧和创造力,挖掘蕴涵其中的无限生 机和活力,在一个愉快的学习氛围下,向学生传授知 识,为学生提供课内互动的机会,让学生在特定的背 景中进行实践体验,挖掘科研潜力,培养创新能力,使 其成为未来新兴产业和新经济需要的高素质、复合型 人才。

  课堂是学生学习的主要场所,学生是学习的主 体,亦是学习的主人。教师通过讲授的艺术与驾驭能 力,发挥和挖掘讲授法的传统优势与功能,引入新的 讲授方法和模式,通过直接讲述、诱导启发、交流讨论 等形式,避免教师单一化讲解,丰富讲授内容,改革讲 授方法,使其焕发新的能量。

  在有机化学教学课堂中,通过前景回顾、新课导 入、知识讲解、师生互动、问题交流、分组讨论等形式 的课堂讲授模式。既能对前期所学知识进行复习的功 能,又能通过新颖、生动的形式引入新知识,避免学生 产生枯燥感。充分发挥学生学习的积极性和主动性, 让学生积极主动参与课堂教学活动,查缺补漏,有助 于进行新旧知识整合,防止遗漏,让学生慢慢学会并 掌握有机化学的学习方法,保障教师课堂教学的顺利 开展,从而提高课堂学习的效率。

  课堂讲授不只是教师的事情,学生也要积极参   与其中。教师作为课堂讲授的主体,要根据“新工科” 背景下的有机化学需求,通过课前预习环节,让学生   对课堂内容有所了解,便于新的知识教学工作展开。  前景回顾,既能帮助学生对前期所学知识进行复习,又能帮助学生加强有机化学知识体系掌握,起到一举 两得的作用,便于新的知识教学开展。新课导入,可以 激发学生的学习兴趣和学习热情,起到承上启下的作 用,为新知识的学习做好铺垫,也可以调动学生的学 习积极性,让学生产生学习新知识的需求,这样学生 就会顺其自然地以最佳的学习状态投入到课堂学习 中,为一堂课的成功奠定了基础。知识讲解,逐层深入 地对有机化合物的命名、结构、制法、物理性质、波谱 性质、化学性质一一展开讲解,强调有机化合物的结 构与化学性质的关系,通过具体的分析讲解,理解该 类化合物的反应,掌握反应机理,避免死记硬背,强调 在理解的基础上记忆。师生互动,教师作为课堂教学 活动的组织者、调控者和引导者,灵活运用文字、符 号、声音、图形、动画和视频图像等多媒体信息,使有 机分子的结构和空间形状形象化和直观化,从听觉、 视觉等方面加大对学生的刺激,让学生融入课堂教学 中,实现交互式教学,提高学生学习的积极性,让学 生慢慢学会并掌握有机化学的学习方法。问题交流, 围绕课程内容就所提问题引导学生回答,控制问题的 难易,对学生共性的问题进一步讲解。分组讨论是课 堂讲授的最终环节,既是前面几个环节学习的检验和 反馈,也是同学之间、师生之间交互学习的一种形式, 让学生通过分组讨论、交流,掌握课堂知识的内容。在 这个环节学生是知识的交流者,就教师布置的讨论题 目,通过分组讨论、课堂交流,阐述自己观点,总结归 纳,分享自己的学习体会和经验,从而真正掌握课堂 相关的内容。

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  2.3 课后巩固复习

  “新工科”背景下人才培养目标对教学过程也提 出了新的要求,如:要求学生主动参与、乐于研究、勤 于动手、培养学生自主学习的能力、获取新知识的能 力、分析和解决问题的能力、创新能力以及国际交流 竞争的能力等。课后巩固,是课堂教学的延续,毋庸 置疑是教学过程中重要的一个有机组成部分。适时、 适量、适度的作业后讲评、习题训练,教学平台的在线 解答,组织学生进行相关的知识的讨论并定期复习。 行之有效的课后巩固,既能帮助学生加强巩固对所学 习内容的理解,防止遗忘,又能培养学生良好的思维 品质。

  对教师而言,通过作业,可以检验课堂教学效果, 调整和改善教学内容、教学方法,保证更好的教学效 果。对于难点、重点的相关知识,进行针对性的习题 训练,加深对其理解;因人而异,因材施教,对于个别有问题的或者有难度的学生,通过先进的信息技术 搭建的教学平台,如腾讯、微信、学习通等,在线解答 学生的困惑,防止形成知识漏洞,为后面知识的学 习铺平道路。通过学生的讨论,可以发现学生在所学 知识上理解的共性和个性的问题,在讨论中解惑,进 一步讲解,加深印象,让学生掌握相关的知识。有机 化学的章节设置环环相扣,所以定期复习特别是一 个章节学完之后非常必要。通过定期复习可以帮助 学生把本章知识的重点、难点以及知识体系构架进 行梳理,让学生熟悉本章的教学大纲,掌握相应的知 识点。

  3 结语

  新工科背景下有机化学课程教学探索与实践, 对课程体系、教学大纲、教学内容、教学任务等进行修 订,通过布置任务、及时检查、在线答疑以及多元评价 等形式开展自主学习、发现问题、查阅资料及归纳总 结的课前预习,提高学生的自主学习能力,发挥学生 学习积极性。通过前景回顾、新课导入、知识讲解、师 生互动、问题交流、分组讨论等形式的课堂讲授模式, 改善课堂教学效果,丰富课堂教学内容,使学生融入 课堂教学中,强化学生在教学中的主体地位。通过作 业讲评、习题训练、在线解答、组织讨论、定期复习等 形式的课后巩固复习,让学生掌握重点难点,深化教 学过程,使学生从“接受学习”到“发现学习”,从“机 械记忆”到“兴趣学习”的转换。这种新的模式,让学生 对有机化学产生浓厚的学习兴趣,锻炼学生的自主学 习能力,提高有机化学的教学效果,培养学生的探究 意识和创新思维能力,使其适应并满足未来新兴产业 和新经济需要,成为具有更强实践能力、创新能力、国 际竞争力的高素质、复合型人才。

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